JPH1140487A - Ｘ線マスク、ｘ線マスクの製造方法、ｘ線露光装置およびｘ線露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線照射による温度上昇に起因したマスクパ
ターンの位置座標の変化を補正し、高精度のＸ線リソグ
ラフィーを実現する。 【解決手段】 四角形状のパターン領域の中心位置から
垂直方向にｙ座標を取り、中心位置を原点とし、パター
ン領域端のｙ座標を±Ｌとし、予め定めた±Ｙに対し、
ｙ座標が±Ｙまでは±ａｙを、ｙ座標が±Ｙを越える領
域ではａＹ（Ｌ−ｙ）／（Ｌ−Ｙ）および−ａＹ（Ｌ＋
ｙ）／（Ｌ−Ｙ）を基準として、形成するパターンのｙ
座標に対し、ｙ方向の絶対値が縮小する方向に補正をか
けたマスクを用いる。このマスクパターンの補正により
シンクロトロン放射光が照射されたことによる、Ｘ線マ
スクの温度上昇によるパターンの変形を補償する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図７】従来のＸ線マスクの概略を示す断面図である。

【符号の説明】

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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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。
2. 【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。
3. 【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。
4. 【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。