JP2002015970A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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Abstract
スクパターンをレジスト膜に転写する工程を繰り返し行
なっても、レジスト膜に照射される露光量が低下しない
ようにする。 【解決手段】 真空チャンバー100の内部において、
所望のパターンを有する反射型マスク106の表面に形
成されている堆積膜を真空チャンバー100の内部に発
生させた酸素プラズマ115により除去する。真空チャ
ンバー100の内部において、EUV光源から出射され
たEUV光を、堆積膜が除去された反射型マスク106
を介してレジスト膜102に照射して、反射型マスク1
06のパターンをレジスト膜102に転写する。
Description
紫外光をフォトマスクを介して照射する露光方法及び露
光装置に関する。
微細化に伴って、配線のパターン寸法の微細化が求めら
れている。微細なパターンを加工するためにはリソグラ
フィ技術が不可欠であり、特に、0.07μm以下の配
線幅を有するパターンの形成工程においては、13nm
帯の波長を持つ極端紫外光(EUV光;Extreme Ultra-
Violet)を露光光とするリソグラフィ技術が非常に期待
されている。
トンフロライド(KrF)エキシマレーザ(波長:24
8nm帯)又はアルゴンフロライド(ArF)エキシマ
レーザ(波長:193nm帯)を用いるリソグラフィの
ように空気中又は窒素の雰囲気中で露光を行なうと、露
光光が酸素分子又は窒素分子に吸収されてしまう。この
ため、EUV露光は真空中で行なう必要がある。
構造を示している。真空チャンバー1の下部には基板ホ
ルダー2が設けられており、該基板ホルダー2は、表面
にレジスト膜3が形成された半導体基板4を保持してい
る。また、真空チャンバー1の上部には、所望のマスク
パターンが形成されている反射型マスク5を保持するマ
スクホルダー6が設けられている。
するEUV光源7が設けられており、該EUV光源7か
ら出射されたEUV光は、反射ミラー8により反射型マ
スク5に向かって反射された後、該反射型マスク5によ
り再び反射され、反射縮小光学系9を通過してレジスト
膜3に例えば1/5程度に縮小された状態で照射され
る。これにより、反射型マスク8に形成されているマス
クパターンは、レジスト膜3に転写される。
レジストパターンを形成する従来のプロセスフローを示
している。
板の上にレジストを塗布してレジスト膜を形成した後、
ステップSB2において、レジスト膜に対してプリベー
クを行なってレジスト膜に含まれている溶剤を揮散させ
る。
をレジスト膜に照射するパターン露光を行なって、反射
型マスクのパターンをレジスト膜に転写した後、ステッ
プSB4において、レジスト膜に対してポストベーク
(露光後ベーク)を行なって、レジスト膜の露光部又は
未露光部において酸を拡散させる。
膜をアルカリ性現像液により現像してレジストパターン
を形成する。
ジスト材料)からなるレジストパターンを形成する場合
には、EUV光を照射してパターン露光を行なった後、
ポストベークを行なうことなくレジスト膜を現像して、
レジストパターンを形成する。
がEUV光を用いて、反射型マスク5(フォトマスク)
に形成されているマスクパターンをレジスト膜3に転写
する工程を繰り返し行なったところ、レジスト膜3に照
射されるEUV光の露光量が次第に低下してしまい、パ
ターン露光を再現性良く行なうことができないという問
題に直面した。
フォトマスクに形成されているマスクパターンをレジス
ト膜に転写する工程を繰り返し行なっても、レジスト膜
に照射される露光量が低下せず、パターン露光を再現性
良く行なえるようにすることを目的とする。
により繰り返しパターン露光を行なうと、レジスト膜に
照射される露光量が低下する理由について検討した結
果、EUV露光を繰り返し行なうと、パターン露光に用
いたフォトマスクが汚染してしまい、これによって、レ
ジスト膜に照射される露光量が低下するということに気
がついた。
スクの表面が汚染される原因について検討を行なった結
果、以下の現象を見い出した。すなわち、EUV光を用
いるパターン露光は、EUV光をフォトマスクに対し
て、真空中において約100eVという高エネルギーで
照射するため、レジスト膜からの脱ガス(例えばCO2
ガス)に起因して発生する反応生成物例えばCOx (x
<2)がフォトマスクの表面に付着したり、又は露光チ
ャンバー内に微少量存在する炭素化合物が高エネルギー
のEUV光の照射によって炭化物質に変化してフォトマ
スクの表面に付着したりするので、フォトマスクの表面
に炭素を含む堆積膜が形成され、これによって、フォト
マスクからレジスト膜に向かって出射される露光光の光
量が低減してしまうということを見い出した。
ものであって、具体的には以下の通りである。
光を、所望のパターンが形成されているフォトマスクを
介してレジスト膜に照射して、所望のパターンをレジス
ト膜に転写する露光方法を前提とし、極端紫外光をフォ
トマスクを介してレジスト膜に照射する前に、フォトマ
スクの表面に付着している堆積膜を除去するクリーニン
グ工程を備えている。
表面に付着している堆積膜を除去してから、極端紫外光
をフォトマスクを介してレジスト膜に照射するため、フ
ォトマスクからレジスト膜に照射される極端紫外光の露
光量が低減しないので、パターン露光を再現性良く行な
うことができる。
程は、フォトマスクの表面に付着している堆積膜を酸素
プラズマにより除去する工程を含むことが好ましい。
付着している堆積膜はCOx (x<2)からなる反応生
成物が主成分であるため、フォトマスクの表面に付着し
ている堆積膜は酸素プラズマにより効率良く除去され
る。
ジスト膜が形成されている基板を真空チャンバーの内部
に保持する工程と、真空チャンバーの内部において、所
望のパターンを有するフォトマスクの表面に形成されて
いる堆積膜を真空チャンバーの内部に発生させた酸素プ
ラズマにより除去する工程と、極端紫外光を、表面に形
成されている堆積膜が除去されたフォトマスクを介して
レジスト膜に照射してフォトマスクのパターンをレジス
ト膜に転写する工程とを備えている。
表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマにより除去
してから、極端紫外光をフォトマスクを介してレジスト
膜に照射するため、フォトマスクからレジスト膜に照射
される極端紫外光の露光量が低減しないので、パターン
露光を再現性良く行なうことができる。
空チャンバーの内部において、所望のパターンを有する
フォトマスクの表面に形成されている堆積膜を、第1の
真空チャンバーの内部に発生させた酸素プラズマにより
除去する工程と、第2の真空チャンバーの内部におい
て、表面にレジスト膜が形成されている基板を保持する
工程と、表面に形成されている堆積膜が除去されたフォ
トマスクを第1の真空チャンバーの内部から第2の真空
チャンバーの内部にインラインで移送する工程と、第2
の真空チャンバーの内部において、極端紫外光をフォト
マスクを介してレジスト膜に照射してフォトマスクのパ
ターンをレジスト膜に転写する工程とを備えている。
表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマにより除去
してから、極端紫外光をフォトマスクを介してレジスト
膜に照射するため、フォトマスクからレジスト膜に照射
される極端紫外光の露光量が低減しないので、パターン
露光を再現性良く行なうことができる。また、フォトマ
スクの表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマによ
り除去する工程と、極端紫外光をフォトマスクを介して
レジスト膜に照射する工程とは異なるチャンバーで行な
われるため、フォトマスクから除去された堆積膜が、再
びフォトマスクに付着したり又は他の光学系に付着した
りする事態が防止される。
ンバーと、真空チャンバーの内部に設けられ、表面にレ
ジスト膜が形成されている基板を保持する基板ホルダー
と、真空チャンバーの内部に設けられ、極端紫外光を所
望のパターンが形成されているフォトマスクを介してレ
ジスト膜に照射してフォトマスクのパターンをレジスト
膜に転写する光学系と、真空チャンバーの内部に酸素ガ
スを導入するガス導入手段と、真空チャンバーの内部に
導入された酸素ガスからなるプラズマを発生させるプラ
ズマ発生手段とを備えている。
の内部に酸素ガスを導入する手段と、真空チャンバーの
内部に導入された酸素ガスからなるプラズマを発生させ
る手段とを備えているため、フォトマスクの表面に形成
されている堆積膜を酸素プラズマにより除去してから、
極端紫外光をフォトマスクを介してレジスト膜に照射す
ることができるので、フォトマスクからレジスト膜に照
射される極端紫外光の露光量が低減せず、これによっ
て、パターン露光を再現性良く行なうことができる。
空チャンバーと、第1の真空チャンバーの内部に酸素ガ
スを導入するガス導入手段と、第1の真空チャンバーの
内部に導入された酸素ガスからなるプラズマを発生させ
るプラズマ発生手段と、第2の真空チャンバーと、第2
の真空チャンバーの内部に設けられ、表面にレジスト膜
が形成されている基板を保持する基板ホルダーと、第2
の真空チャンバーの内部に設けられ、極端紫外光を所望
のパターンが形成されているフォトマスクを介してレジ
スト膜に照射してフォトマスクのパターンをレジスト膜
に転写する光学系と、光学系を構成するフォトマスクを
第1のチャンバーの内部と第2のチャンバーの内部との
間でインラインで移送する移送手段とを備えている。
表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマにより除去
してから、極端紫外光をフォトマスクを介してレジスト
膜に照射するため、フォトマスクからレジスト膜に照射
される極端紫外光の露光量が低減しないので、パターン
露光を再現性良く行なうことができる。また、フォトマ
スクの表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマによ
り除去する工程と、極端紫外光をフォトマスクを介して
レジスト膜に照射する工程とは異なるチャンバーで行な
うことができるため、フォトマスクから除去された堆積
膜が、再びフォトマスクに付着したり又は他の光学系に
付着したりする事態を防止することができる。
実施形態に係る露光方法について、図1のフロー図を参
照しながら説明する。
板上に化学増幅型レジスト材料を塗布してレジスト膜を
形成した後、ステップSA2において、レジスト膜に対
してプリベークを行なってレジスト膜に含まれている溶
剤を揮散させる。
用いる反射型マスクの表面を、酸素プラズマによりクリ
ーニングして、反射型マスクの表面に形成されている堆
積膜を除去する。反射型マスクとしては、その種類を特
に問わないが、例えばモリブデン膜とシリコン膜との多
層膜からなるEUV光反射膜の上に、EUV光吸収体で
あるタンタルからなるマスクパターンが形成されたもの
を用いることができる。
帯であるEUV光をレジスト膜に照射するパターン露光
を行なって、反射型マスクに形成されているマスクパタ
ーンをレジスト膜に転写した後、ステップSA5におい
て、レジスト膜にポストベークを行なって、レジスト膜
の露光部又は未露光部において酸を拡散させる。
ルカリ性現像液により現像してレジストパターンを形成
する。
表面を酸素プラズマによりクリーニングして、反射型マ
スクの表面に形成されている堆積膜を除去してから、E
UV光をレジスト膜に照射するため、レジスト膜に照射
されるEUV光の露光量が低減しないので、レジストパ
ターンを再現性良く形成することができる。
ると共に、露光装置のチャンバー内に設けられている光
学系例えば反射型ミラー又は縮小光学系に対しても、酸
素プラズマを用いてクリーニングを行なうことが好まし
い。このようにすると、光学系における露光量の低減が
一層防止されるので、レジストパターンを一層再現性良
く形成することができる。
によりクリーニングする工程は、EUV露光を行なう際
に毎回行なうことが好ましいが、チャンバー内の真空度
を高くして、チャンバー内に微少量存在する炭素化合物
が炭化物質に変化する程度を抑制できる場合には、反射
型マスクの表面を酸素プラズマによりクリーニングする
工程はパターン露光を行なう度毎に行なわず、数回程度
のパターン露光に対して1回のクリーニングを行なって
もよい。
帯の光に限定されず、3nm帯〜50nm帯の光を適宜
用いることができる。
ジストパターンを形成する場合には、レジスト膜に対し
てプリベークを行なった後、パターン露光に用いる反射
型マスクの表面を酸素プラズマによりクリーニングし、
次に、レジスト膜にEUV光を照射してパターン露光を
行なった後、ポストベークを行なうことなくレジスト膜
を現像してレジストパターンを形成する。
として、第1の実施形態に係る露光方法を行なうための
露光装置について図2を参照しながら説明する。
の下部には基板ホルダー101が設けられており、該基
板ホルダー101は、表面にレジスト膜102が形成さ
れた半導体基板103を保持している。
ャンバー100の内部において水平方向(図2における
左右方向)へ移動可能なマスクホルダー104が設けら
れており、該マスクホルダー104は高周波印加電極1
05を介して反射型マスク106を保持している。高周
波印加電極105には整合回路107を介して高周波電
源108が接続されている。
00の内部において図2における右方向へ移動したとき
に、マスクホルダー104に固定されている高周波印加
電極105と対向する位置には対向電極109が設けら
れており、該対向電極109は接地されている。従っ
て、高周波印加電極105と対向電極109とが対向し
た状態で、高周波印加電極105に高周波電源108か
ら高周波電力を供給すると、高周波印加電極105と対
向電極109との間にプラズマが発生する。
はEUV光を出射するEUV光源110が設けられてい
ると共に、真空チャンバー100の内部には、EUV光
源110から出射されたEUV光を反射型マスク106
に向かって反射する反射ミラー111と、反射型マスク
106により反射されたEUV光を例えば1/5程度に
縮小して半導体基板103上のレジスト膜102に照射
させる反射縮小光学系112とが設けられている。尚、
反射縮小光学系112は、モリブデン膜とシリコン膜と
の多層膜からなる反射面を有する数枚の反射ミラーによ
り構成されている。
部に導入するためのガス導入口113と、反応生成ガス
を外部に排出するためのガス排出口114が設けられて
いる。
加電極105と対向電極109とを有する平行平板型の
プラズマ発生装置を用いたが、他の方式によりプラズマ
を発生させてもよい。
実施形態に係る露光装置を用いて行なう露光方法につい
て説明する。
膜102が形成されている半導体基板103を基板ホル
ダー101上に保持した後、マスクホルダー104を真
空チャンバー100の内部において図2における右方向
へ移動させて、マスクホルダー104に固定されている
高周波印加電極105を対向電極109と対向させる。
100に設けられたガス導入口113から真空チャンバ
ー100内に酸素ガスを真空度が25〜30Pa程度に
なるように導入すると共に、高周波電源108から高周
波印加電極105に高周波電力を印加する。このように
すると、高周波印加電極105と対向電極109との間
に酸素プラズマ115が発生するため、反射型マスク1
06の表面に形成されている堆積膜は酸素プラズマによ
り除去されるので、反射型マスク106の表面はクリー
ニングされる。尚、堆積膜と酸素プラズマとの反応によ
り生成されたCO2 等の反応生成物はガス排出口114
から外部に排出される。
104を真空チャンバー100の内部において図4にお
ける左方向へ移動させて、マスクホルダー104に保持
されている反射型マスク106を反射ミラー111と反
射縮小光学系112との間の位置に移動した後、EUV
露光源110からEUV光を出射させる。このようにす
ると、EUV光は、反射ミラー111により反射型マス
ク105に向かって反射された後、反射型マスク105
により再び反射されるので、反射型マスク105からは
パターン状のEUV光が出射される。パターン状のEU
V光は、反射縮小光学系112を通過して例えば1/5
程度に縮小された後、レジスト膜102に転写される。
05の表面を酸素プラズマによりクリーニングを行なっ
て、反射型マスク105の表面に形成されている堆積膜
を除去してから、EUV光をレジスト膜102に照射す
るため、レジスト膜102に照射されるEUV光の露光
量が低減しないので、レジストパターンを再現性良く形
成することができる。
として、本発明に係るパターン形成方法を行なうための
露光装置について図5を参照しながら説明する。
空に保持される露光用チャンバー200と、内部が真空
に保持されるプラズマ発生用チャンバー210と、露光
用チャンバー200とプラズマ発生用チャンバー210
とを連通させる連通室220とを備えている。
ホルダー201が設けられており、該基板ホルダー20
1は、表面にレジスト膜が形成された半導体基板202
を保持している。露光用チャンバー200内の上部には
マスクホルダー203が設けられており、該マスクホル
ダー203は反射型マスク204を着脱可能に保持する
ことができる。
200の上にはEUV光を出射するEUV光源が設けら
れていると共に、露光用チャンバー200の内部には、
EUV光源から出射されたEUV光を反射型マスク20
4に向かって反射する反射ミラーと、反射型マスク20
4により反射されたEUV光を例えば1/5程度に縮小
して半導体基板202上のレジスト膜に照射させる反射
縮小光学系とが設けられている。
には、高周波印加電極211が設けられており、図示は
省略しているが、高周波印加電極211は整合回路を介
して高周波電源に接続されている。プラズマ発生用チャ
ンバー210内の下部における高周波印加電極211と
対向する位置には対向電極212が設けられており、該
対向電極212は反射型マスク204を着脱可能に保持
することができる。対向電極212は接地されており、
高周波印加電極211に高周波電力を供給すると、高周
波印加電極211と対向電極212との間にプラズマが
発生する。尚、プラズマ発生用チャンバー210には、
酸素ガスを内部に導入するためのガス導入口213と、
反応生成ガスを外部に排出するためのガス排出口214
が設けられている。
型マスク204を保持するアーム205aを有し、該ア
ーム205aを伸縮させる運動、アーム205aをその
軸を中心として回転させる運動及びアーム205aを水
平方向に旋回させる運動を行なう駆動手段を備えたハン
ドリングロボット205が設けられており、該ハンドリ
ングロボット205は反射型マスク204を対向電極2
12とマスクホルダー203との間に交互に移送するこ
とができる。
られており、該シャッター221を駆動手段により連通
室220に対して進出させることにより、露光用チャン
バー200とプラズマ発生用チャンバー210との間を
連通させたり遮断させたりすることができる。
いて行なう露光方法について説明する。
して、該ハンドリングロボット205のアーム205a
に保持されている反射型マスク204を対向電極212
に保持させた後、シャッター221を閉じて露光用チャ
ンバー200とプラズマ発生用チャンバー210とを遮
断する。
ー210内に酸素ガスを真空度が25〜30Pa程度に
なるように導入すると共に、高周波印加電極211に高
周波電力を印加して、高周波印加電極211と対向電極
212との間に酸素プラズマを発生させる。このように
すると、反射型マスク204の表面に形成されている堆
積膜は酸素プラズマにより除去されるので、反射型マス
ク204の表面はクリーニングされる。
ャンバー200とプラズマ発生用チャンバー210とを
連通させた状態で、ハンドリングロボット205を駆動
して、対向電極212に保持されている反射型マスク2
04をマスクホルダー203に移送する。
ャンバー200とプラズマ発生用チャンバー210とを
遮断した後、EUV露光源からEUV光を出射させる。
このようにすると、EUV光は、反射ミラーにより反射
型マスク204に向かって反射された後、反射型マスク
204により再び反射されるので、反射型マスク204
からはパターン状のEUV光が出射される。パターン状
のEUV光は、反射縮小光学系を通過して例えば1/5
程度に縮小された後、半導体基板202上のレジスト膜
に転写される。
04の表面を酸素プラズマによりクリーニングを行なっ
て、反射型マスク204の表面に形成されている堆積膜
を除去してから、EUV光をレジスト膜に照射するた
め、レジスト膜に照射されるEUV光の露光量が低減し
ないので、レジストパターンを再現性良く形成すること
ができる。
れている堆積膜を除去するクリーニング工程はプラズマ
発生用チャンバー210の内部において行なわれ、EU
V露光工程は、プラズマ発生用チャンバー210と遮断
された露光用チャンバー200の内部において行なわれ
るため、反射型マスク204の表面から除去された堆積
膜により、反射ミラー又は反射縮小光学系等の光学系が
汚染される恐れはない。
加電極211と対向電極212とを有する平行平板型の
プラズマ発生装置を用いたが、他の方式によりプラズマ
を発生させてもよい。
ると、フォトマスクの表面に付着している堆積膜を除去
してから、極端紫外光をフォトマスクを介してレジスト
膜に照射するため、フォトマスクからレジスト膜に照射
される極端紫外光の露光量が低減しないので、パターン
露光を再現性良く行なうことができる。
スクの表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマによ
り除去する工程と、極端紫外光をフォトマスクを介して
レジスト膜に照射する工程とは異なるチャンバーで行な
われるため、フォトマスクから除去された堆積膜が、再
びフォトマスクに付着したり又は他の光学系に付着した
りする事態が防止される。
ると、フォトマスクの表面に形成されている堆積膜を酸
素プラズマにより除去してから、極端紫外光をフォトマ
スクを介してレジスト膜に照射することができるため、
フォトマスクからレジスト膜に照射される極端紫外光の
露光量が低減しないので、パターン露光を再現性良く行
なうことができる。
スクの表面に形成されている堆積膜を酸素プラズマによ
り除去する工程と、極端紫外光をフォトマスクを介して
レジスト膜に照射する工程とは異なるチャンバーで行な
うことができるため、フォトマスクから除去された堆積
膜が、再びフォトマスクに付着したり又は他の光学系に
付着したりする事態を防止することができる。
ー図である。
ある。
断面図である。
断面図である。
ある。
Claims (6)
- 【請求項1】 極端紫外光を、所望のパターンが形成さ
れているフォトマスクを介してレジスト膜に照射して、
前記所望のパターンを前記レジスト膜に転写する露光方
法において、 前記極端紫外光を前記フォトマスクを介して前記レジス
ト膜に照射する前に、前記フォトマスクの表面に付着し
ている堆積膜を除去するクリーニング工程を備えている
ことを特徴とする露光方法。 - 【請求項2】 前記クリーニング工程は、前記フォトマ
スクの表面に付着している堆積膜を酸素プラズマにより
除去する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の
露光方法。 - 【請求項3】 表面にレジスト膜が形成されている基板
を真空チャンバーの内部に保持する工程と、 前記真空チャンバーの内部において、所望のパターンを
有するフォトマスクの表面に形成されている堆積膜を前
記真空チャンバーの内部に発生させた酸素プラズマによ
り除去する工程と、 極端紫外光を、表面に形成されている堆積膜が除去され
た前記フォトマスクを介して前記レジスト膜に照射して
前記フォトマスクのパターンを前記レジスト膜に転写す
る工程とを備えていることを特徴とする露光方法。 - 【請求項4】 第1の真空チャンバーの内部において、
所望のパターンを有するフォトマスクの表面に形成され
ている堆積膜を、前記第1の真空チャンバーの内部に発
生させた酸素プラズマにより除去する工程と、 第2の真空チャンバーの内部において、表面にレジスト
膜が形成されている基板を保持する工程と、 表面に形成されている堆積膜が除去された前記フォトマ
スクを前記第1の真空チャンバーの内部から前記第2の
真空チャンバーの内部にインラインで移送する工程と、 第2の真空チャンバーの内部において、極端紫外光を前
記フォトマスクを介して前記レジスト膜に照射して前記
フォトマスクのパターンを前記レジスト膜に転写する工
程とを備えていることを特徴とする露光方法。 - 【請求項5】 真空チャンバーと、 前記真空チャンバーの内部に設けられ、表面にレジスト
膜が形成されている基板を保持する基板ホルダーと、 前記真空チャンバーの内部に設けられ、極端紫外光を所
望のパターンが形成されているフォトマスクを介してレ
ジスト膜に照射して前記フォトマスクのパターンを前記
レジスト膜に転写する光学系と、 前記真空チャンバーの内部に酸素ガスを導入するガス導
入手段と、 前記真空チャンバーの内部に導入された前記酸素ガスか
らなるプラズマを発生させるプラズマ発生手段とを備え
ていることを特徴とする露光装置。 - 【請求項6】 第1の真空チャンバーと、 前記第1の真空チャンバーの内部に酸素ガスを導入する
ガス導入手段と、 前記第1の真空チャンバーの内部に導入された前記酸素
ガスからなるプラズマを発生させるプラズマ発生手段
と、 第2の真空チャンバーと、 前記第2の真空チャンバーの内部に設けられ、表面にレ
ジスト膜が形成されている基板を保持する基板ホルダー
と、 前記第2の真空チャンバーの内部に設けられ、極端紫外
光を所望のパターンが形成されているフォトマスクを介
して前記レジスト膜に照射して前記フォトマスクのパタ
ーンを前記レジスト膜に転写する光学系と、 前記光学系を構成する前記フォトマスクを前記第1のチ
ャンバーの内部と前記第2のチャンバーの内部との間で
インラインで移送する移送手段とを備えていることを特
徴とする露光装置。
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