JPH1140487A - X-ray mask, manufacture of x-ray mask, and device and method for x-ray lithography - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide high-accuracy X-ray lithography by correcting the variation of the positional coordinates of a mask pattern due to a temperature rise caused by X-ray irradiation. SOLUTION: An X-ray mask which is corrected against the ycoordinate of a formed pattern in the direction in which ydirection absolute values are reduced on the basis of +ay until the y-coordinate becomes +Y for a preset ±Y and aY(L-y)/(L-Y) and -aY(L+y)/(L-Y) for an area where the ycoordinate exceeds the ±Y by setting the y-coordinate in the vertical direction from the center of a square pattern area and deciding the y-coordinate values at the center as an origin O and at the ends of the pattern area as ±L. By performing the correction of the mask pattern, the deformation of the pattern due to the temperature rise of the mask cause by radiated synchrotoron light is compensated.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はサブ・クォーターミ
クロン以下の微細な超ＬＳＩのパターンを形成する際に
使用するＸ線マスクとその製法、ならびにこのＸ線マス
クを用いたＸ線露光装置、さらにはこのＸ線マスクを用
いたＸ線露光方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an X-ray mask used for forming a fine VLSI pattern of sub-quarter micron or less, a method of manufacturing the same, an X-ray exposure apparatus using the X-ray mask, and an X-ray exposure apparatus. Relates to an X-ray exposure method using this X-ray mask.

【０００２】[0002]

【従来の技術】マスクと半導体ウェハを近接距離（１０
μｍ程度）に対峙して配置し、マスク上のパターンをシ
ンクロトロン放射光を利用して半導体ウェハ上に露光
（近接露光）する技術は、０．２μｍ以下の最小寸法を
有する超ＬＳＩの製造技術として極めて有望視されてい
る。この目的に用いるシンクロトロン放射光の波長は１
ｎｍ程度であり、Ｘ線と呼ばれる領域に相当する。この
ように使用する露光波長が短いことが高解像度を生む主
因であり、近年では７０ｎｍのパターン転写にもシンク
ロトロン放射光を用いたリソグラフィが有効であること
が示されている。シンクロトロン放射光（ＳＯＲ）リソ
グラフィはすでに２０年近くの研究実績があり、一部で
はすでにデバイス試作に適用された例もある。2. Description of the Related Art A mask and a semiconductor wafer are placed at a short distance (10
The technique of exposing a pattern on a mask to a semiconductor wafer using a synchrotron radiation (proximity exposure) is a manufacturing technique for an ultra LSI having a minimum dimension of 0.2 μm or less. As a very promising. The wavelength of the synchrotron radiation used for this purpose is 1
nm, which corresponds to a region called X-ray. The short exposure wavelength used in this way is the main cause of high resolution, and in recent years, it has been shown that lithography using synchrotron radiation is effective for 70 nm pattern transfer. Synchrotron radiation (SOR) lithography has been studied for nearly 20 years, and in some cases it has already been applied to device prototyping.

【０００３】シンクロトロン放射光は、高エネルギに加
速された電子が磁場により軌道を円弧状に曲げられると
き、その軌道の接線方向に放出される。その結果シンク
ロトロン放射光は、電子軌道平面内に帯状に広がる。そ
の一方、電子エネルギが数１００Ｍから１ＧｅＶ（リソ
グラフィで使用）の場合でも、放射光は各接線方向に対
し２ｍｒａｄ程度の広がりしかなく、極めて指向性のよ
い性質を有する。この指向性に優れることが、上述した
近接露光を行う上で極めて優れた性質である。このシン
クロトロン放射光を用いた近接露光では、図６に示すよ
うに電子軌道平面にほぼ垂直方向にマスク２１と半導体
ウェハ２２を対峙して配置させ、シンクロトロン放射光
３１を上下（垂直方向）に走査してＸ線マスク２１上の
パターン領域全体を半導体ウェハ２２上に逐次移転して
転写するいわゆるステップ・アンド・リピート方式が一
般的である。図６においてＸ線マスク（レティクル）２
１と半導体ウェハ２２とは微小ギャップｄを介して互い
に対峙している。シンクロトロン放射光３１の走査は、
発光点ＥＰから露光室（ステッパ部）８までを結ぶビー
ムライン６中に置かれた極端斜入射の反射ミラー２３を
回転（揺動）させることにより行う。[0003] Synchrotron radiation is emitted in the tangential direction of an orbit when electrons accelerated to high energy bend its orbit into an arc shape by a magnetic field. As a result, the synchrotron radiation spreads in a band in the plane of the electron orbit. On the other hand, even when the electron energy is in the range of several 100 M to 1 GeV (used in lithography), the emitted light has a spread of only about 2 mrad in each tangential direction, and has a property of extremely directivity. The excellent directivity is an extremely excellent property in performing the above-described proximity exposure. In the proximity exposure using the synchrotron radiation, as shown in FIG. 6, the mask 21 and the semiconductor wafer 22 are arranged so as to face each other in a direction substantially perpendicular to the electron orbit plane, and the synchrotron radiation 31 is vertically (vertically). In general, a so-called step-and-repeat method of sequentially transferring the entire pattern area on the X-ray mask 21 onto the semiconductor wafer 22 and transferring the same to the semiconductor wafer 22 is performed. In FIG. 6, an X-ray mask (reticle) 2
1 and the semiconductor wafer 22 are opposed to each other via a minute gap d. Scanning of the synchrotron radiation 31
This is performed by rotating (swinging) the extremely oblique incidence reflection mirror 23 placed in the beam line 6 connecting the light emitting point EP to the exposure chamber (stepper section) 8.

【０００４】図６に示すようなＸ線露光方式では、発光
点ＥＰと露光位置ＰＰとが１０ｍ近く離れるのが一般的
である。しかし、この時シンクロトロン放射光の分散角
が小さいので露光位置ＰＰでのシンクロトロン放射光の
垂直方向の自然広がりは５ｍｍ近くしかないことにな
る。ビームライン６では、露光のスループットを向上さ
せるため、極端斜入射の凹面鏡２３を用いて、水平方向
に光を集光する場合が多い。この時反射鏡２３の形状に
よっては垂直方向にも集光される。このようにしてビー
ムライン６中を伝播した後のシンクロトロン放射光３１
はマスク位置ＭＰや露光位置ＰＰにおいても照射エネル
ギ密度が高いため、Ｘ線マスク２１は相応の温度上昇を
起こす。この際、半導体ウェハにその保持部を介して温
度を一定に保つ機能を付与することは比較的容易であ
る。しかしＸ線マスクはマスク面をマスク・ホールダ
（保持部）に密着させて冷却する等の構造を採用するこ
とはできない。Ｘ線マスク２１と半導体ウェハ２２は、
上述したように微小ギャップｄで対峙しており、Ｘ線マ
スク２１の温度上昇は、ほとんど照射エネルギーと微少
ギャップに充満するガスの熱伝導とで決まることにな
る。すなわちＸ線マスク２１の温度分布はシンクロトロ
ン放射光の照射分布と相似形であり、温度上昇位置はこ
のシンクロトロン放射光の走査に同期して移動する。In the X-ray exposure method as shown in FIG. 6, it is general that the light emitting point EP and the exposure position PP are separated by about 10 m. However, at this time, since the dispersion angle of the synchrotron radiation is small, the vertical spread of the synchrotron radiation at the exposure position PP is only about 5 mm. In the beam line 6, light is often condensed in the horizontal direction by using a concave mirror 23 at an extremely oblique incidence in order to improve the throughput of exposure. At this time, the light is also collected in the vertical direction depending on the shape of the reflecting mirror 23. The synchrotron radiation 31 after propagating in the beam line 6 in this manner
Since the irradiation energy density is high even at the mask position MP and the exposure position PP, the X-ray mask 21 causes a corresponding rise in temperature. At this time, it is relatively easy to provide the semiconductor wafer with a function of keeping the temperature constant via the holding portion. However, an X-ray mask cannot adopt a structure in which a mask surface is brought into close contact with a mask holder (holding portion) and cooled. The X-ray mask 21 and the semiconductor wafer 22
As described above, the small gap d faces each other, and the temperature rise of the X-ray mask 21 is almost determined by the irradiation energy and the heat conduction of the gas filling the small gap. That is, the temperature distribution of the X-ray mask 21 is similar to the irradiation distribution of the synchrotron radiation, and the temperature rise position moves in synchronization with the scanning of the synchrotron radiation.

【０００５】Ｘ線マスク２１は図７に示すようにシンク
ロトロン放射光をかなりの割合で透過するメンブレン１
と、その上に形成されるシンクロトロン放射光を遮弊す
る吸収体２とで構成される。このような膜構造のＸ線マ
スクの一部に温度上昇があると、熱膨張の結果Ｘ線マス
ク中に生じる膜応力が釣り合うまで、Ｘ線マスク２１上
の吸収体パターン２の変形・再配置が生じる。詳しい計
算によると、Ｘ線マスク・半導体ウェハ（シリコンウェ
ハ）間の気体が空気の場合には、この変形・再配置量が
許容できないレベルにまで拡大することが分かってい
る。したがって将来の実用化を狙うＸ線ステッパにおい
ては、Ｘ線マスク・半導体ウェハ間には熱伝導に優れた
Ｈｅを充満する方式を採るのが通例である。しかし、ナ
ノメータレベルの微細パターンを露光する場合は、Ｈｅ
充満方式を採用してもマスク温度上昇の影響は極めて重
大である。このため一部にはビームライン中に放射光の
照射野を垂直方向に拡大する凸面鏡を入れる方式も提案
されている。Ｈｅ充満方式は、ウェハハンドリング上コ
スト高になること、また装置メンテナンスの面で不利で
ある。また露光室にＨｅを充満させ大気圧等の一定の圧
力とした場合は、ビームラインの真空境界となるＢｅ離
隔窓の強度に不安が生じる。露光室側を減圧雰囲気とす
ればＨｅガスの冷却効果は充分には望めないこととな
る。また照射野拡大方式ではｙ方向（垂直方向）の露光
均一性を確保するため、シャッターによる補正が必要に
なる等の点で更にコスト高となる等の問題がある。[0005] As shown in FIG. 7, the X-ray mask 21 transmits the synchrotron radiation at a considerable rate.
And an absorber 2 formed thereon to block synchrotron radiation. If there is a temperature rise in a part of the X-ray mask having such a film structure, deformation and rearrangement of the absorber pattern 2 on the X-ray mask 21 until the film stress generated in the X-ray mask as a result of thermal expansion is balanced. Occurs. According to detailed calculations, it has been found that when the gas between the X-ray mask and the semiconductor wafer (silicon wafer) is air, the amount of deformation / relocation increases to an unacceptable level. Therefore, in an X-ray stepper aiming at practical use in the future, it is customary to adopt a method of filling He having excellent heat conductivity between the X-ray mask and the semiconductor wafer. However, when exposing a fine pattern at the nanometer level, He is used.
Even if the filling method is adopted, the influence of the increase in the mask temperature is extremely significant. For this reason, a method has been proposed in which a convex mirror for enlarging a radiation field in a beam line in a vertical direction is partially provided in a beam line. The He filling method is disadvantageous in terms of cost increase in wafer handling and equipment maintenance. Further, when the exposure chamber is filled with He to have a constant pressure such as the atmospheric pressure, the strength of the Be separation window, which is the vacuum boundary of the beam line, becomes uneasy. If the exposure chamber side is set to a reduced pressure atmosphere, the effect of cooling the He gas cannot be sufficiently expected. In addition, in the irradiation field enlargement method, there is a problem that the cost is further increased in that, for example, correction by a shutter is required in order to secure exposure uniformity in the y direction (vertical direction).

【０００６】[0006]

【発明が解決しようとする課題】シンクロトロン放射光
を用いたＸ線リソグラフィ技術は、前述したように最小
寸法７０ｎｍ程度以下の超ＬＳＩ生産に対応することが
期待される技術である。このようなナノメータ・テクノ
ロジーに至る究極の状態では露光時のウェハ設置雰囲気
をＨｅとしても、放射光走査方式を採用する限り、Ｘ線
マスクの温度上昇による極くわずかな熱膨張に起因した
微少なパターンの変形・再配置現象が問題になる。The X-ray lithography technique using synchrotron radiation is expected to cope with the production of an VLSI having a minimum dimension of about 70 nm or less as described above. In the ultimate state up to such nanometer technology, even if the wafer installation atmosphere at the time of exposure is He, as long as the radiation light scanning method is adopted, the minute thermal expansion due to the slight thermal expansion due to the temperature rise of the X-ray mask The deformation and rearrangement of the pattern becomes a problem.

【０００７】また、現状のシンクロトロン放射光はシン
クロトロンリングの蓄積電流（ビーム電流）が時間とと
もに減衰し、放射光強度も時間とともに低下する。した
がってマスクの温度上昇も一定ではなく、時間とともに
パターンの変形量、再配置量が変わるという問題があ
る。[0007] In the current synchrotron radiation, the accumulated current (beam current) of the synchrotron ring attenuates with time, and the intensity of the radiation decreases with time. Therefore, there is a problem that the temperature rise of the mask is not constant and the amount of pattern deformation and the amount of rearrangement change with time.

【０００８】本発明はシンクロトロン放射光を利用して
Ｘ線マスクと半導体ウェハを近接距離（１０μｍ程度）
で対峙させて配置し、これに帯状のシンクロトロン放射
光を走査して、Ｘ線マスク上のパターンを半導体ウェハ
上に露光する場合に、露光時のＸ線マスクの温度上昇の
結果生じるマスク・パターンの変形・再配置の影響を補
正することのできるＸ線マスクを提供することを目的と
する。According to the present invention, an X-ray mask and a semiconductor wafer are brought into close proximity (about 10 μm) using synchrotron radiation.
When the pattern on the X-ray mask is exposed on a semiconductor wafer by scanning with a belt-shaped synchrotron radiation beam on the semiconductor wafer, the mask and the mask are generated as a result of a rise in the temperature of the X-ray mask during exposure. It is an object of the present invention to provide an X-ray mask that can correct the influence of pattern deformation and rearrangement.

【０００９】本発明の他の目的は、露光時の温度上昇が
あっても、マスク・パターンの変形・再配置の影響を補
正できるＸ線マスクの製造方法を提供することである。Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an X-ray mask capable of correcting the influence of deformation and rearrangement of a mask pattern even when the temperature rises during exposure.

【００１０】本発明のさらに他の目的は、Ｘ線の強度が
変化する場合であっても露光時のＸ線マスクの温度上昇
を一定に維持し、あるいはその変化を最小限にし、温度
上昇によるパターンの変形が防止できるＸ線露光装置を
提供することである。Still another object of the present invention is to maintain a constant temperature rise of an X-ray mask during exposure even when the intensity of X-rays changes, or to minimize the change, thereby reducing the temperature rise. An object of the present invention is to provide an X-ray exposure apparatus capable of preventing pattern deformation.

【００１１】本発明のさらに他の目的は、露光源である
Ｘ線の強度が変動してもＸ線照射によるＸ線マスクの温
度上昇を一定に保ち、あるいはその変化を最小限にし、
かつその温度上昇によるマスク・パターンの変形を防止
し、最小寸法２００ｎｍからナノメータオーダーに至る
微細なリソグラフィーを高精度かつ高信頼性を有して可
能とするＸ線露光方法を提供することである。Still another object of the present invention is to keep the temperature rise of an X-ray mask caused by X-ray irradiation constant even if the intensity of X-rays as an exposure source fluctuates, or minimize the change.
Further, it is an object of the present invention to provide an X-ray exposure method which prevents deformation of a mask pattern due to a rise in temperature and enables fine lithography from a minimum dimension of 200 nm to a nanometer order with high accuracy and high reliability.

【００１２】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は四角形状のパタ
ーン領域の一定方向に帯状のＸ線を走査して、半導体ウ
ェハ等の被露光対象物上に所定のパターン形状を露光す
るためのＸ線マスクに係る。すなわち、上記目的を達成
するために、本発明は、四角形状のパターン領域上のＸ
線の走査方向に沿った座標軸上の座標値を、その座標値
の値を縮める方向の値に設定することにより、Ｘ線照射
によるマスクの温度上昇に起因したパターンの変形が補
正されたＸ線マスクであることを特徴（第１の特徴）と
する。According to the present invention, an X-ray for scanning a predetermined pattern shape on an object to be exposed such as a semiconductor wafer by scanning a band-shaped X-ray in a predetermined direction of a rectangular pattern area. According to the line mask. That is, in order to achieve the above object, the present invention provides an X
By setting the coordinate value on the coordinate axis along the scanning direction of the line to a value in a direction in which the value of the coordinate value is reduced, the deformation of the pattern caused by the temperature rise of the mask due to the X-ray irradiation is corrected. The feature (first feature) is that it is a mask.

【００１３】具体的には、上記一定方向をｙ軸方向とす
れば、このｙ軸方向の一辺の長さが２Ｌの四角形状のパ
ターン領域を有し、ｙ軸の予め定められた±Ｙに対し、 ｙ＞Ｙのとき、Ｄ＝ａＹ（Ｌ−ｙ）／（Ｌ−Ｙ） …（１） ０＜ｙ≦Ｙのとき、Ｄ＝ａｙ …（２） ０≧ｙ＞−Ｙのとき、Ｄ＝−ａｙ …（３） ｙ≦−Ｙのとき、Ｄ＝−ａＹ（Ｌ＋ｙ）／（Ｌ−Ｙ） …（４） なる補正値Ｄを、ｙ座標の絶対値を縮める方向に用いて
いる。すなわち、マスクパターン領域上の各マスクパタ
ーンの本来あるべきｙ座標に対して補正値Ｄを用いてい
ることを本発明の第１の特徴とする。上記の式（１）〜
（４）におけるａは後述の式（６）〜（８）で定義され
る値である。すなわちＸ線透過膜の性状から決まる固定
値（ｆ）とパターン領域のＸ線吸収体の平均的な存在量
に比例する値（（１−ｆ）・ｅ・β）との和をとり（式
（８）参照）、この和の値に概略比例させる形でａの値
を定めればよい（式（６）参照）。また補正値Ｄを用い
たｙ座標の補正量を、他の要件から生じる座標補正量に
重畳させるようにしてもよいことはもちろんである。パ
ターン領域は正方形である必要はない。ｙ軸方向に直交
するｘ軸方向の一辺の長さはＬよりも大きくても小さく
てもかまわない。Specifically, assuming that the above-mentioned fixed direction is the y-axis direction, the length of one side of this y-axis direction is 2 L, and the pattern area has a rectangular shape. On the other hand, when y> Y, D = aY (L−y) / (L−Y) (1) When 0 <y ≦ Y, D = ay (2) When 0 ≧ y> −Y, D = −ay (3) When y ≦ −Y, D = −aY (L + y) / (LY) (4) The correction value D is used in a direction to reduce the absolute value of the y coordinate. . That is, the first feature of the present invention is that the correction value D is used for the original y coordinate of each mask pattern on the mask pattern area. Equations (1) to above
A in (4) is a value defined by the following equations (6) to (8). That is, the sum of the fixed value (f) determined by the property of the X-ray transmitting film and the value ((1-f) · e · β) proportional to the average abundance of the X-ray absorber in the pattern area is calculated (equation). (8)), the value of a may be determined so as to be approximately proportional to the value of the sum (see equation (6)). In addition, it goes without saying that the correction amount of the y coordinate using the correction value D may be superimposed on the coordinate correction amount resulting from other requirements. The pattern area need not be square. The length of one side in the x-axis direction orthogonal to the y-axis direction may be larger or smaller than L.

【００１４】上記特徴のＸ線マスクを用いれば、Ｘ線マ
スクの温度上昇にともなう熱膨張によるパターンの変
形、再配置を前もって補償しているので、温度上昇が生
じても精密なリソグラフィーが可能となる。If the X-ray mask having the above characteristics is used, the deformation and rearrangement of the pattern due to thermal expansion accompanying the temperature rise of the X-ray mask are compensated in advance, so that precise lithography can be performed even if the temperature rises. Become.

【００１５】本発明のＸ線マスクは帯状のシンクロトロ
ン放射光のｙ方向の広がりの特性長（ガウス分布を規定
する幅）をｓとする時、上記Ｙの値を（Ｌ−１．５ｓ）
を基準として定めることが、より正確な補正を行う上で
好ましい。In the X-ray mask of the present invention, when the characteristic length (width defining the Gaussian distribution) of the spread of the strip-shaped synchrotron radiation in the y direction is s, the value of Y is (L−1.5 s).
It is preferable to determine the value as a reference for more accurate correction.

【００１６】本発明のＸ線マスクの製造方法は、Ｘ線透
過膜の上部にＸ線吸収体を形成し、Ｘ線吸収体パターン
の上部にレジスト膜を塗布し、このレジスト膜に対し、
一定方向の座標軸上の座標値が、その座標値の値を縮め
る方向に設定されたパターンを描画することを特徴（第
２の特徴）とする。さらに本発明の第２の特徴において
はこの描画により温度上昇によるパターンの変形を予め
補償したレジストパターンを形成し、レジストパターン
をマスクにし、Ｘ線吸収体の所定の部分をエッチングに
より除去することによりＸ線吸収体のパターンを形成す
る。たとえば電子ビーム描画のデータとして上記（１）
〜（４）式に示された補正値Ｄで補正された座標値を用
いれば簡単に温度上昇によるパターンの変形が補償され
た高精度のマスクパターンが得られる。According to the method of manufacturing an X-ray mask of the present invention, an X-ray absorber is formed on an X-ray transmission film, a resist film is applied on the X-ray absorber pattern, and the resist film is
A feature (second feature) is to draw a pattern in which coordinate values on a coordinate axis in a certain direction are set in a direction in which the coordinate values are reduced. Further, according to the second feature of the present invention, by forming a resist pattern in which the pattern deformation due to the temperature rise is compensated in advance by this drawing, and using the resist pattern as a mask, a predetermined portion of the X-ray absorber is removed by etching. An X-ray absorber pattern is formed. For example, as (1)
By using the coordinate values corrected by the correction value D shown in Expressions (4) to (4), a high-precision mask pattern in which pattern deformation due to temperature rise is easily compensated can be obtained.

【００１７】本発明のＸ線露光装置はＸ線マスクと半導
体ウェハとを少なくとも保持する露光室と、シンクロト
ロン・リングと、シンクロトロン・リングからの放射さ
れるＸ線を露光室に導くビームラインと、ビームライン
中に設けられた反射ミラーと、シンクロトロン・リン
グ、ビームライン又は露光室中に設けられたＸ線強度測
定手段と、露光室に接続された複数のガス導入手段と、
Ｘ線強度測定手段の出力信号によりガス導入手段を制御
する制御手段とを少なくとも具備し、Ｘ線の強度の変化
に応じ露光室のガス成分の組成の制御を行うことを特徴
（第３の特徴）とする。ここでこの露光室中に配置され
るＸ線マスクは本発明の第１の特徴で述べた温度上昇に
ともなうパターンの変形が補償できるように座標が選ば
れたＸ線マスクである。本発明の第３の特徴によれば、
変動が激しい露光用Ｘ線の強度の変化に対応してＸ線マ
スク周辺のガスの熱伝導率を制御できる。したがって、
Ｘ線マスクの温度変化ΔＴを一定、又はその変動を最小
限に抑制することができ、マスクパターンの変形に対す
る補償がより高精度化する。したがって信頼性の高いＸ
線リソグラフィーが可能となり、線幅０．２μｍ程度か
らナノメータ・オーダーの微細パターンを有した超ＬＳ
Ｉが高精度に実現できる。Ｘ線強度測定手段としては、
シンクロトロン・リングのビーム電流を測定することが
最も容易であり好ましい。An X-ray exposure apparatus according to the present invention comprises: an exposure chamber for holding at least an X-ray mask and a semiconductor wafer; a synchrotron ring; and a beam line for guiding X-rays emitted from the synchrotron ring to the exposure chamber. And, a reflection mirror provided in the beam line, a synchrotron ring, an X-ray intensity measuring means provided in the beam line or the exposure chamber, and a plurality of gas introduction means connected to the exposure chamber,
A control means for controlling the gas introduction means in accordance with the output signal of the X-ray intensity measurement means, wherein the composition of the gas component in the exposure chamber is controlled in accordance with a change in the X-ray intensity (third characteristic) ). Here, the X-ray mask disposed in the exposure chamber is an X-ray mask whose coordinates are selected so as to compensate for the deformation of the pattern accompanying the temperature rise described in the first aspect of the present invention. According to a third aspect of the present invention,
The thermal conductivity of the gas around the X-ray mask can be controlled in response to a change in the intensity of the exposure X-ray which fluctuates greatly. Therefore,
The temperature change ΔT of the X-ray mask can be kept constant or its fluctuation can be suppressed to the minimum, and the compensation for the deformation of the mask pattern can be made more precise. Therefore, a reliable X
Ultra LS with fine pattern of line width from about 0.2μm to nanometer order
I can be realized with high accuracy. As X-ray intensity measuring means,
It is easiest and preferred to measure the beam current of the synchrotron ring.

【００１８】本発明のＸ線露光方法は、上記第１の特徴
で述べたＸ線マスクを用いた露光方法であって、このＸ
線マスクの周辺のガス成分の組成をＸ線の強度の変化に
応じ変化させ、Ｘ線照射によるマスクハターンの変形を
補正することを特徴（第４の特徴）とする。The X-ray exposure method of the present invention is an exposure method using the X-ray mask described in the first aspect,
A feature (fourth feature) is that the composition of the gas component around the line mask is changed in accordance with the change in the intensity of the X-ray to correct the deformation of the mask hattern due to the X-ray irradiation.

【００１９】ガス成分の組成を制御することにより熱伝
導率を制御し、Ｘ線マスクパターンの温度変化ΔＴを一
定、又はΔＴの変化を極力小さくできるので、パターン
変形に対する補償が極めて高精度なものとなる。この結
果、高精度かつ高歩留りのＸ線リソグラフィーが可能と
なる。Since the thermal conductivity can be controlled by controlling the composition of the gas components, and the temperature change ΔT of the X-ray mask pattern can be kept constant or the change of ΔT can be minimized, compensation for pattern deformation can be made with extremely high accuracy. Becomes As a result, highly accurate and high-yield X-ray lithography can be performed.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１（ａ）は本発明の第１の実施
の形態に係わるＸ線マスクの平面図で図１（ｂ）はその
断面図である。図２は本発明の第１の実施の形態に係わ
るＸ線のマスクのパターン座標の補正方式を説明する図
で、図３は本発明の第１の実施の形態に係わるＸ線のマ
スクを用いてパターン転写を行うときのシンクロトロン
放射光の利用形態を示す図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1A is a plan view of an X-ray mask according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a sectional view thereof. FIG. 2 is a diagram for explaining a method of correcting the pattern coordinates of the X-ray mask according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 uses the X-ray mask according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a use form of synchrotron radiation light when performing pattern transfer by using the method.

【００２１】本発明の第１の実施の形態では電子蓄積リ
ングから放出される指向性に優れたシンクロトロン放射
光を利用し、Ｘ線マスク２１とシリコンウェハ２２を図
３に示すように近接距離ｄで対峙させ、シンクロトロン
放射光を一方向に走査してＸ線マスク２１上のパターン
をシリコンウェハ２２上に転写する。Ｘ線マスク２１は
図１（ｂ）に示すように、Ｘ線透過膜１として厚さ２μ
ｍの程度のＳｉＣ膜あるいはＳｉＮ膜を、Ｘ線吸収体２
として厚さ０．４μｍ程度のＴａあるいはＷ等の高融点
金属の材料を用いる。図１（ａ）に示すようにマスクパ
ターン領域３は一辺の長さ２Ｌの４角形状である。この
マスクパターン領域のＸ線透過膜１の上に、後述するよ
うに、電子ビーム描画等の描画およびＲＩＥやイオンエ
ッチング等エッチング工程を経て、超ＬＳＩの各層のパ
ターンに対応したＸ線吸収体２のパターンが形成されて
いる。このパターン領域３の一方向（ｘ方向）の中心線
を座標原点として、その垂直方向にｙ座標を定義する。
パターン転写においては、図３に示すようにガウス分布
の特性長ｓで帯状に広がったシンクロトロン放射光を図
６に示したミラー２３等を用いてｙ方向に走査してＸ線
マスク２１上のパターンをシリコンウェハ２２上に転写
する。In the first embodiment of the present invention, the X-ray mask 21 and the silicon wafer 22 are placed close to each other as shown in FIG. 3 by using synchrotron radiation having excellent directivity emitted from the electron storage ring. The pattern on the X-ray mask 21 is transferred onto the silicon wafer 22 by scanning in one direction with synchrotron radiation light. The X-ray mask 21 has a thickness of 2 μm as the X-ray transmitting film 1 as shown in FIG.
m of a SiC film or a SiN film,
Of a high melting point metal such as Ta or W having a thickness of about 0.4 μm. As shown in FIG. 1A, the mask pattern region 3 has a quadrangular shape with a side length of 2L. The X-ray absorber 2 corresponding to the pattern of each layer of the VLSI is formed on the X-ray transmitting film 1 in the mask pattern region through a drawing such as electron beam drawing and an etching process such as RIE or ion etching as described later. Is formed. With the center line in one direction (x direction) of the pattern area 3 as the coordinate origin, the y coordinate is defined in the vertical direction.
In the pattern transfer, the synchrotron radiation light spread in a band shape with the characteristic length s of the Gaussian distribution as shown in FIG. 3 is scanned in the y direction using the mirror 23 and the like shown in FIG. The pattern is transferred onto the silicon wafer 22.

【００２２】今、図２に示すように、パターン領域３の
ｙ軸上で±Ｙを定め、式（２）および（３）に示すよう
にｙ座標が±Ｙまでは±ａｙを補正値Ｄとする。さらに
パターン領域の端のｙ座標を±Ｌとし、ｙ座標が±Ｙを
越える領域では式（１）に示すようにａＹ（Ｌ−ｙ）／
（Ｌ−Ｙ）、あるいは式（４）に示すように−ａＹ（Ｌ
＋ｙ）／（Ｌ−Ｙ）の値を取って、パターンの本来ある
べきｙ座標に対し、±両方向にｙ座標の絶対値を縮める
方向の補正値Ｄを与える。実際にマスクメンブレン上で
起きる現象はサインカーブ的であるので、そのことを考
慮したより複雑な補正方向を取ってもよい。この補正は
吸収体パターンを形成する前段階で電子ビーム描画を行
う時に実施する。電子ビーム描画等の描画時には、その
他の要因の補正（光ステッパとの混用に係わる補正、ビ
ームラインのミラー揺動を考慮したランアウト補正、マ
スクおよびウェハのプロセス歪みの補正等）があるが、
本発明に係わる補正は、これら他の座標補正に重畳する
形で行う。なお、図１および図２では一辺の長さ２Ｌの
正方形のＸ線マスクパターン領域３を示したが、Ｘ線マ
スクパターン領域３は長方形でもよい。すなわちｘ方向
の一辺の長さは２Ｌより長くても短くてもかまわない。Now, as shown in FIG. 2, ± Y is defined on the y-axis of the pattern area 3, and as shown in equations (2) and (3), ± ay is corrected until the y coordinate reaches ± Y, and the correction value D And Further, the y coordinate of the end of the pattern area is set to ± L, and in the area where the y coordinate exceeds ± Y, aY (L−y) /
(LY), or -aY (L
By taking the value of (+ y) / (LY), a correction value D in the direction of reducing the absolute value of the y coordinate in both directions is given to the original y coordinate of the pattern. Since the phenomenon actually occurring on the mask membrane is a sine curve, a more complicated correction direction may be taken in consideration of the sine curve. This correction is performed when electron beam writing is performed before the absorber pattern is formed. At the time of drawing such as electron beam drawing, there are corrections for other factors (correction for mixing with an optical stepper, run-out correction taking into account the mirror swing of the beam line, correction of mask and wafer process distortion, etc.).
The correction according to the present invention is performed in a manner superimposed on these other coordinate corrections. Although FIGS. 1 and 2 show the square X-ray mask pattern region 3 having a side length of 2 L, the X-ray mask pattern region 3 may be rectangular. That is, the length of one side in the x direction may be longer or shorter than 2L.

【００２３】次に、本発明の第１の実施の形態における
シンクロトロン放射光を照射される時のＸ線マスクパタ
ーン領域３のメンブレン温度上昇と、それに起因するメ
ンブレン面内歪を詳細に評価した結果を説明する。Next, the temperature rise of the membrane in the X-ray mask pattern region 3 when the synchrotron radiation is irradiated in the first embodiment of the present invention and the in-plane distortion of the membrane caused by the temperature rise were evaluated in detail. The results will be described.

【００２４】結果のみを示すが、本発明においては、前
述したＹおよびａとして下記を採用すればよい。Only the results are shown. In the present invention, the following may be adopted as Y and a described above.

【００２５】[0025]

【数１】 Ｙ＝１．５ｓ …（５） ａ＝α・（１＋ｃ）・ΔＴ・ｓ・（１−１．５ｓ／Ｌ） …（６） ここでαはＸ線透過膜１の線膨脹係数、ｃはＸ線透過膜
１のポアソン比である。ΔＴは放射光を照射される時の
照射中心部でのＸ線透過膜１の温度上昇であり、次式で
表される。Y = 1.5 s (5) a = α · (1 + c) · ΔT · s · (1−1.5 s / L) (6) where α is the linear expansion of the X-ray permeable film 1. The coefficient, c, is the Poisson's ratio of the X-ray permeable film 1. ΔT is a temperature rise of the X-ray transmission film 1 at the irradiation center when the radiation light is irradiated, and is represented by the following equation.

【００２６】[0026]

【数２】 ΔＴ＝Ｐ・（ｄ／λ） …（７） Ｐ＝（（１−ｆ）・ｅ・β＋ｆ）・Ｑ …（８） ここでｄはマスク・ウェハ間の距離、λはマスク・ウェ
ハ間に充満する気体の熱伝導率、ｅは吸収体部で吸収さ
れる放射光強度の割合、ｆはＸ線透過膜での放射光強度
の吸収割合、βはパターン領域に存在する吸収体の平均
的な割合（面積比）、Ｑは照射中心部での放射光強度で
ある。（８）式の括弧内第２項のｆはＸ線透過膜の吸収
率等の性状から決まる固有値である。（８）式の括弧内
第１項はパターン領域内のＸ線吸収体の平均的な存在量
に比例する値である。（５）式で定義されるａの値は
（８）式で決まる和の値に比例する形で決定される。ΔT = P · (d / λ) (7) P = ((1−f) · e · β + f) · Q (8) where d is the distance between the mask and the wafer, and λ is the mask・ The thermal conductivity of the gas filling between the wafers, e is the ratio of the intensity of the radiated light absorbed by the absorber, f is the absorption ratio of the radiated light intensity in the X-ray transparent film, and β is the absorption existing in the pattern region The average ratio (area ratio) of the body, Q, is the intensity of emitted light at the center of irradiation. F in the second term in parentheses in the equation (8) is an eigenvalue determined from properties such as the absorptivity of the X-ray transmission film. The first term in parentheses in the equation (8) is a value proportional to the average abundance of the X-ray absorber in the pattern region. The value of a defined by the equation (5) is determined in proportion to the value of the sum determined by the equation (8).

【００２７】典型的な例としてｅ＝０．８，ｆ＝０．
３，β＝０．５，Ｑ＝５００ｍＷ／ｃｍ² ，ｄ＝１５μ
ｍの場合を想定し、マスク・ウェハ間は空気（λ＝０．
２６ｍＷ／ｃｍ／Ｋ）が充填されるとする。この場合、
Ｐ＝２９０ｍＷ／ｃｍ² ，ΔＴ＝１．７Ｋが得られる。
さらにｓ＝５ｍｍ，Ｌ＝２０ｍｍを想定、αおよびｃと
してそれぞれＳｉＣの４．４ｘ１０^-6，０．３を用いる
と、Ｙ＝７．５ｍｍ、ａ＝３０ｎｍが得られる。マスク
・ウェハ間がＨｅで充満されている場合は熱伝導の優れ
る分だけ温度上昇が低下し、ａ＝５．２ｎｍとなる。As a typical example, e = 0.8 and f = 0.
3, β = 0.5, Q = 500 mW / cm ² , d = 15 μ
m, air between the mask and the wafer (λ = 0.
26 mW / cm / K). in this case,
P = 290 mW / cm ² and ΔT = 1.7 K are obtained.
Further, assuming that s = 5 mm and L = 20 mm, and using 4.4 × 10 ⁻⁶ and 0.3 of SiC as α and c, respectively, Y = 7.5 mm and a = 30 nm are obtained. When the space between the mask and the wafer is filled with He, the temperature rise is reduced by an amount corresponding to the excellent heat conduction, and a = 5.2 nm.

【００２８】なお、上記の（１）〜（８）式で表した補
正式は、ウェハ側の温度が完全に一定に保たれると仮定
した場合の結果である。実際にはウェハ側でもｙ方向に
若干の熱履歴が存在する。したがって、より詳細な補正
が必要な場合はそれを詳細に評価したうえで補正量を決
めてもよい。このように上記の（１）〜（８）式は基本
的な考え方を示すものであって、詳細評価の結果とし
て、補正方式に微妙な変化が加わるのは言うまでもな
い。The correction equations represented by the above equations (1) to (8) are results obtained on the assumption that the wafer-side temperature is kept completely constant. Actually, a slight heat history exists in the y direction even on the wafer side. Therefore, when more detailed correction is required, the correction amount may be determined after evaluating the correction in detail. As described above, the above equations (1) to (8) show the basic concept, and it goes without saying that a fine change is added to the correction method as a result of the detailed evaluation.

【００２９】図４は本発明の第１の実施の形態に係るＸ
線マスクの製造工程を説明する工程図である。FIG. 4 is a diagram showing X according to the first embodiment of the present invention.
It is process drawing explaining the manufacturing process of a line mask.

【００３０】（イ）まず図４（ａ）に示すようにＳｉ基
板４２を用意し、その上にＳｉＣ膜やＳｉ₃ Ｎ₄ を１〜
２μｍの厚さでＣＶＤ法等により堆積し、図４（ｂ）に
示すようにＸ線透過膜（メンブレン）１を形成する。そ
してこのＸ線透過膜１の上にＷ，Ｔａ等の薄膜を厚さ
０．４μｍ程度にスパッタリング、真空蒸着、あるいは
ＣＶＤ法等により堆積しＸ線吸収体２を形成する。Ｘ線
吸収体２を堆積後、図４（ｄ）に示すように、Ｓｉ基板
を加熱し、Ｘ線吸収体２の歪を除去する。(A) First, as shown in FIG. 4A, a Si substrate 42 is prepared, and an SiC film or Si ₃ N ₄ is
An X-ray permeable film (membrane) 1 is formed with a thickness of 2 μm by a CVD method or the like, as shown in FIG. Then, a thin film of W, Ta, or the like is deposited on the X-ray transmitting film 1 to a thickness of about 0.4 μm by sputtering, vacuum evaporation, CVD, or the like to form the X-ray absorber 2. After depositing the X-ray absorber 2, as shown in FIG. 4D, the Si substrate is heated to remove the distortion of the X-ray absorber 2.

【００３１】（ロ）その後図４（ｅ）に示すようにＳｉ
基板４２の裏面のＸ線透過膜１を除去し、ｙ方向の一辺
の長さが２Ｌの四角形状のパターン領域を開孔する。さ
らに図４（ｆ）に示すようにＫＯＨ等の適当なるエッチ
ャントを用いてＳｉ基板４２を除去し、Ｘ線透過膜１と
Ｘ線吸収体２からなる四角形状のパターン領域を画定す
る。そして図４（ｇ）に示すように、ガラス等の保持部
（保持リング）４１を接着させる。(B) Thereafter, as shown in FIG.
The X-ray transmissive film 1 on the rear surface of the substrate 42 is removed, and a rectangular pattern region having a side length of 2 L in the y direction is opened. Further, as shown in FIG. 4 (f), the Si substrate 42 is removed using an appropriate etchant such as KOH or the like to define a rectangular pattern region including the X-ray transmitting film 1 and the X-ray absorber 2. Then, as shown in FIG. 4G, a holding portion (holding ring) 41 made of glass or the like is bonded.

【００３２】（ハ）保持リング４１を周辺に設けたＳｉ
基板４２，Ｘ線透過膜１，Ｘ線吸収体２からなる積層体
の上に図４（ｈ）に示すように電子ビーム露光用のレジ
スト膜５１を塗布する。(C) Si with a retaining ring 41 provided around it
As shown in FIG. 4H, a resist film 51 for electron beam exposure is applied on the laminated body including the substrate 42, the X-ray transmission film 1, and the X-ray absorber 2.

【００３３】（ニ）次に１００ＫｅＶ程度の電子ビーム
をレジスト膜５１に照射し、電子ビーム露光を行う。こ
の時、式（１）〜（４）式に示した補正値Ｄを用いて一
定方向（ｙ方向）の座標軸上の座標値が、その座標値の
値を縮める方向に設定されたパターンとなるように電子
ビーム露光のデータを作成しておく。そして図４（ｉ）
に示すようなレジストパターンを作成する。(D) Next, the resist film 51 is irradiated with an electron beam of about 100 KeV to perform electron beam exposure. At this time, using the correction value D shown in the equations (1) to (4), the coordinate value on the coordinate axis in a certain direction (y direction) becomes a pattern set in a direction to reduce the value of the coordinate value. The data of the electron beam exposure is created as described above. And FIG. 4 (i)
A resist pattern as shown in FIG.

【００３４】（ホ）続いてＲＩＥ法等を用いてＸ線吸収
体の所定の部分を選択的にエッチング除去すれば図４
（ｊ）に示す本発明の第１の実施の形態に係るＸ線マス
クが完成する。(E) Successively, a predetermined portion of the X-ray absorber is selectively etched away by using the RIE method or the like.
The X-ray mask according to the first embodiment of the present invention shown in (j) is completed.

【００３５】図５は、本発明の第２の実施の形態に係る
Ｘ線露光装置の概略を示す模式図である。本発明の第２
の実施の形態に係るＸ線露光装置は図５に示すようにＸ
線マスク２１と、Ｘ線マスクと半導体ウェハ２２とを少
なくとも保持する露光室８１と、シンクロトロン・リン
グ２０と、シンクロトロン・リング２０から放射される
Ｘ線を露光室８１に導くビームライン６と、ビームライ
ン６中に設けられた反射ミラー２３と、シンクロトロン
・リング２０中に設けられたＸ線強度測定手段８２と、
露光室８１に接続された複数のガス導入手段（７１〜７
４）と、Ｘ線強度測定手段８２の出力信号によりガス導
入手段（７１〜７４）を制御する制御手段８３とを少く
とも具備し、Ｘ線の強度の変化に応じ露光室８１のガス
成分の組成の制御をするように構成されている。露光室
８１のガス雰囲気とビームライン６の真空とはＢｅ離隔
窓８８により分離されている。Ｂｅ離隔窓の位置はビー
ムライン６中の反射ミラー２３よりの位置に設けてもよ
い。図５においてはガス導入系はＨｅ，Ｎ₂ ，空気およ
びＸｅの４系統分を示しているが少なくとも２系統あれ
ばガス成分の制御は可能である。たとえば空気とＨｅだ
けでもよい。FIG. 5 is a schematic view schematically showing an X-ray exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention. Second embodiment of the present invention
The X-ray exposure apparatus according to the embodiment of FIG.
An exposure chamber 81 that holds at least the X-ray mask and the semiconductor wafer 22; a synchrotron ring 20; and a beam line 6 that guides X-rays emitted from the synchrotron ring 20 to the exposure chamber 81. A reflecting mirror 23 provided in the beam line 6, an X-ray intensity measuring means 82 provided in the synchrotron ring 20,
A plurality of gas introducing means (71 to 7) connected to the exposure chamber 81
4) and at least a control means 83 for controlling the gas introduction means (71 to 74) based on the output signal of the X-ray intensity measurement means 82, and the gas component of the exposure chamber 81 is changed according to the change of the X-ray intensity. It is configured to control the composition. The gas atmosphere in the exposure chamber 81 and the vacuum in the beam line 6 are separated by a Be separation window 88. The position of the Be separation window may be provided at a position from the reflection mirror 23 in the beam line 6. FIG. 5 shows four gas introduction systems of He, N ₂ , air and Xe, but control of gas components is possible if there are at least two systems. For example, only air and He may be used.

【００３６】図５に示す露光室８１の内部に配置される
マスクは図２（ｂ）に示すようにｙ軸方向の一辺の長さ
が２Ｌの四角形状のパターン領域を有し、ｙ軸の予め定
められた±Ｙに対し、前述した式（１）〜（４）を満た
す補正値Ｄを用いたマスクである。すなわちこの補正値
Ｄを用いて、ｙ座標の絶対値を縮める方向に、パターン
が設計されている。補正値Ｄをマスクパターン領域上の
各マスクパターンの本来あるべきｙ座標に対して適用す
ることにより、Ｘ線照射によりＸ線マスクの温度が上昇
しても、パターンの変形、再配置を最小限に押さえるこ
とができる。マスクの温度上昇によるパターンの変形、
再配置が最小限に押さえるためには、温度上昇が少ない
方が好ましく、温度上昇が生じても温度変化ΔＴは一定
である方が好ましいことはもちろんである。ところで、
シンクロトロン放射光は強度が加速器の蓄積電流（ビー
ム電流）に比例する。そして、蓄積電流は時間とともに
減衰するため、放射光強度も時間とともに低下する。ナ
ノメータオーダー等の精度を極限まで追求するにはこの
強度変化分の影響を補正する必要がある。この補正のた
め、本発明の第２の実施の形態においては図５に示すよ
うにＸ線強度測定手段としてシンクロトロン・リング２
０中に配置されたビーム電流測定器８２により蓄積電流
の変化をモニタリングできるようにしている。すなわ
ち、ビーム電流測定器８２の出力を制御手段となるマス
フローコントローラ制御回路８３に入力し、蓄積電流の
変化に応じてマスク・ウェハ間に充満する気体の熱伝導
率を調整する。すなわち主な充満気体が空気、窒素、あ
るいはＸｅ等の分子量の重い不活性ガスのように熱伝導
の悪い物質の場合には、蓄積電流が最低の状態で１００
％当該ガスとし、蓄積電流の増加に応じて熱伝導のよい
ガス（例えばＨｅ）を添加する。これはマスフローコン
トローラ制御回路８３からの信号によりＨｅガスのマス
フローコントローラ７１および他の熱伝導の悪い気体の
マスフローコントローラ７２，７３，７４を駆動して各
ガスの流量を所望の値に変更して行う。The mask arranged inside the exposure chamber 81 shown in FIG. 5 has a rectangular pattern area having a side length of 2 L in the y-axis direction as shown in FIG. This is a mask using a correction value D that satisfies the above-described equations (1) to (4) for a predetermined ± Y. That is, using this correction value D, a pattern is designed in a direction to reduce the absolute value of the y coordinate. By applying the correction value D to the original y coordinate of each mask pattern on the mask pattern area, even if the temperature of the X-ray mask rises due to X-ray irradiation, pattern deformation and rearrangement can be minimized. Can be held down. Deformation of the pattern due to the temperature rise of the mask,
In order to minimize the rearrangement, it is preferable that the temperature rise is small, and it is needless to say that the temperature change ΔT is preferably constant even if the temperature rise occurs. by the way,
The intensity of synchrotron radiation is proportional to the stored current (beam current) of the accelerator. Since the accumulated current attenuates with time, the intensity of the emitted light also decreases with time. In order to pursue the accuracy of the order of nanometers or the like as much as possible, it is necessary to correct the influence of the intensity change. For this correction, in the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5, the synchrotron ring 2 is used as X-ray intensity measuring means.
The change in the stored current can be monitored by the beam current measuring device 82 arranged in the center of the line. That is, the output of the beam current measuring device 82 is input to a mass flow controller control circuit 83 serving as control means, and the thermal conductivity of the gas filling between the mask and the wafer is adjusted according to the change in the accumulated current. That is, when the main filling gas is a substance having poor heat conduction such as air, nitrogen, or an inert gas having a high molecular weight such as Xe, the accumulated current is 100 μm at the minimum.
%, And a gas having good thermal conductivity (for example, He) is added in accordance with an increase in the stored current. This is performed by changing the flow rate of each gas to a desired value by driving the He gas mass flow controller 71 and other gas mass flow controllers 72, 73, 74 having poor heat conduction in response to a signal from the mass flow controller control circuit 83. .

【００３７】一方充満気体がＨｅのように熱伝導の優れ
た物質の場合は、蓄積電流が最高の状態で１００％当該
ガスとし、蓄積電流の低下に応じて空気、窒素あるいは
分子量の重い不活性ガス等を添加する。添加量はΔＴが
一定になる値を予め求めておく。そして、ビーム電流測
定器８２の出力によってマスフローコントローラ制御回
路８３が最適のガスの組成比を決定し、マスフローコン
トローラ７１，７２，…，７４によって自動的に各ガス
の流量を制御する。On the other hand, when the filling gas is a substance having excellent heat conductivity such as He, the storage current is set to 100% at the highest level, and air, nitrogen or an inert gas having a high molecular weight is used according to the reduction of the storage current. Add gas and the like. The addition amount is determined in advance so that ΔT becomes constant. The mass flow controller control circuit 83 determines the optimum gas composition ratio based on the output of the beam current measuring device 82, and the mass flow controllers 71, 72,...

【００３８】ビーム電流測定器８２は間接的にシンクロ
トロン放射光（Ｘ線）の強度をモニタするものである。
ビーム電流を測定するかわりにビームライン６中または
露光室８１中にＸ線強度測定手段を配置し、直接Ｘ線強
度を測定し制御手段（マスフローコントローラ制御回
路）８３にその結果を入力してもよいことはもちろんで
ある。The beam current measuring device 82 indirectly monitors the intensity of synchrotron radiation (X-rays).
Instead of measuring the beam current, an X-ray intensity measuring means is arranged in the beam line 6 or the exposure chamber 81, the X-ray intensity is directly measured, and the result is input to the control means (mass flow controller control circuit) 83. The good thing is, of course.

【００３９】マスクの温度上昇ΔＴは（８）式から分か
るように、パターン領域内のＸ線吸収体の占める割合β
によって異なる。βの値はデバイス各層のパターンやレ
ジストとしてネガ・ポジいずれを用いるかに依存する。
これらの条件に対応してβを定め、（８）式により得ら
れるＰの値に基づいて座標補正を行う。As can be seen from the equation (8), the temperature rise ΔT of the mask is represented by the ratio β occupied by the X-ray absorber in the pattern region.
Depends on The value of β depends on whether the pattern of each layer of the device or the negative or positive is used as the resist.
Β is determined according to these conditions, and coordinate correction is performed based on the value of P obtained by the equation (8).

【００４０】[0040]

【発明の効果】本発明によればＸ線マスクの温度上昇に
よるメンブレンの面内方向の歪によって生じるパターン
位置座標の誤差の影響を最小限に抑えることができ、高
精度のリソグラフィーが実現できる。According to the present invention, it is possible to minimize the effect of pattern position coordinate errors caused by in-plane distortion of the membrane due to a rise in the temperature of the X-ray mask, thereby realizing high precision lithography.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明第１の実施の形態に係わるＸ線マスクの
平面図およびその断面図である。1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view of an X-ray mask according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態に係わるＸ線マスク
のパターン形成領域における位置座標の補正方式を説明
する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a method of correcting position coordinates in a pattern formation region of an X-ray mask according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施の形態に係わるＸ線マスク
を用いてパターン転写する時のシンクロトロン放射光の
利用形態を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a use form of synchrotron radiation when transferring a pattern using an X-ray mask according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施の形態に係わるＸ線マスク
の製造方法を説明する工程図である。FIG. 4 is a process chart illustrating a method for manufacturing an X-ray mask according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第２の実施の形態に係わるＸ線露光装
置を説明するための模式図である。FIG. 5 is a schematic view for explaining an X-ray exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【図６】従来のシンクロトロン放射光を用いたＸ線露光
装置を示す概念図。FIG. 6 is a conceptual diagram showing a conventional X-ray exposure apparatus using synchrotron radiation.

【図７】従来のＸ線マスクの概略を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a conventional X-ray mask.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ Ｘ線透過膜 ２ Ｘ線吸収体 ３ マスクパターン領域 ６ ビームライン ８ Ｘ線ステッパ部 ２０ シンクロトロン放射装置（蓄積リング） ２１ Ｘ線マスク ２２ 半導体ウェハ（シリコンウェハ） ３１ シンクロトロン放射光 ４１ 保持部（保持リング） ４２ シリコン（Ｓｉ）基板 ５１ フォトレジスト ７１〜７４ マスフローコントローラ（ガス導入手段） ８１ 露光室 ８２ ビーム電流検出器 ８３ マスフローコントローラ制御回路（制御手段） ８８ Ｂｅ離隔窓 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 X-ray transmissive film 2 X-ray absorber 3 Mask pattern area 6 Beam line 8 X-ray stepper unit 20 Synchrotron radiation device (storage ring) 21 X-ray mask 22 Semiconductor wafer (silicon wafer) 31 Synchrotron radiation 41 Holder (Retaining ring) 42 Silicon (Si) substrate 51 Photoresist 71 to 74 Mass flow controller (gas introduction means) 81 Exposure chamber 82 Beam current detector 83 Mass flow controller control circuit (control means) 88 Be separation window

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 四角形状のパターン領域の一定方向に帯
状のＸ線を走査して、被露光対象物上に所定のパターン
形状を露光するためのマスクであって、 Ｘ線照射によるマスクの温度上昇に起因した該パターン
の変形を補正すべく該パターン領域上の該Ｘ線の走査方
向に沿った座標軸上の座標値が、設定されていることを
特徴とするＸ線マスク。1. A mask for exposing a predetermined pattern shape on an object to be exposed by scanning a band-shaped X-ray in a predetermined direction of a rectangular pattern area, the mask being exposed to X-rays. An X-ray mask, wherein a coordinate value on a coordinate axis along a scanning direction of the X-ray on the pattern area is set in order to correct the deformation of the pattern caused by the rise. 【請求項２】 Ｘ線透過膜の上部にＸ線吸収体を形成
し、 該Ｘ線吸収体パターンの上部にレジスト膜を塗布し、 該レジスト膜に対し、温度上昇によるパターンの変形を
予め補償すべく一定方向の座標軸上の座標値を設定した
レジストパターンを形成し、 該レジストパターンをマスクにして、前記Ｘ線吸収体の
所定の部分を除去し、前記Ｘ線吸収体のパターンを形成
することを特徴とするＸ線マスクの製造方法。2. An X-ray absorber is formed on an X-ray transmission film, a resist film is applied on the X-ray absorber pattern, and the resist film is previously compensated for a deformation of the pattern due to a rise in temperature. In order to form a resist pattern in which a coordinate value on a coordinate axis in a certain direction is set, a predetermined portion of the X-ray absorber is removed using the resist pattern as a mask to form a pattern of the X-ray absorber. A method for manufacturing an X-ray mask. 【請求項３】 請求項１記載の前記Ｘ線マスクと半導体
ウェハとを少なくとも保持する露光室と、 シンクロトロン・リングと、 該シンクロトロン・リングからの放射されるＸ線を該露
光室に導くビームラインと、 該ビームライン中に設けられた反射ミラーと、 該シンクロトロン・リング、ビームライン又は露光室中
に設けられたＸ線強度測定手段と、 該露光室に接続された複数のガス導入手段と、 該Ｘ線強度測定手段の出力信号により該ガス導入手段を
制御する制御手段とを少なくとも具備し、 前記Ｘ線の強度の変化に応じ該露光室のガス成分の組成
の制御を行うことを特徴とするＸ線露光装置。3. An exposure chamber for holding at least the X-ray mask and the semiconductor wafer according to claim 1, a synchrotron ring, and guiding X-rays emitted from the synchrotron ring to the exposure chamber. A beam line; a reflection mirror provided in the beam line; an X-ray intensity measuring means provided in the synchrotron ring, the beam line or the exposure chamber; and a plurality of gas inlets connected to the exposure chamber Means for controlling the gas introduction means by an output signal of the X-ray intensity measuring means, and controlling the composition of gas components in the exposure chamber in accordance with a change in the X-ray intensity. X-ray exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 【請求項４】 請求項１記載の前記Ｘ線マスクを用いた
露光方法であって、 前記Ｘ線マスクの周辺のガス成分の組成を前記Ｘ線の強
度の変化に応じて変化させ、Ｘ線照射によるマスクパタ
ーンの変形を補正することを特徴とするＸ線露光方法。4. The exposure method using the X-ray mask according to claim 1, wherein a composition of a gas component around the X-ray mask is changed according to a change in the intensity of the X-ray. An X-ray exposure method comprising correcting deformation of a mask pattern due to irradiation.