JP2005244016A - 露光装置、露光方法、及び微細パターンを有するデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 投影光学系の光学素子へのコンタミ物質の付着をできるだけ少なくして、光学特性の劣化を抑え、又はオーバホールまでの寿命を長くしたEUV露光装置を提供する。
【解決手段】 レジスト放出ガス4がイオン化されるイオン化部より上方に、電源に電気的に接続された電極5、6が設置されており、電圧を印加することにより、レジスト放出ガスの通路に電場が形成される。これにより、イオン化されたレジスト放出ガス4は、図に矢印で示すように、電極5、6間に印加された電場によって進路を曲げられ、電極5、6に導かれ、露光光1の透過空間から排除される。これによって、レジスト放出ガス4中に含まれるコンタミ物質が、ミラーM5、M6に付着することを低減することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】 レジスト放出ガス4がイオン化されるイオン化部より上方に、電源に電気的に接続された電極5、6が設置されており、電圧を印加することにより、レジスト放出ガスの通路に電場が形成される。これにより、イオン化されたレジスト放出ガス4は、図に矢印で示すように、電極5、6間に印加された電場によって進路を曲げられ、電極5、6に導かれ、露光光1の透過空間から排除される。これによって、レジスト放出ガス4中に含まれるコンタミ物質が、ミラーM5、M6に付着することを低減することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、例えば半導体集積回路、液晶ディスプレイ等の微細回路パターン等の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程に使用される、極短紫外光(本明細書及び特許請求の範囲においては、波長が100nm以下の光を意味し、「EUV光」と言うことがある。)を用いた露光装置、露光方法、及びこれらを使用した微細パターンを有するデバイスの製造方法に関するものである。
半導体素子又は液晶表示素子等をフォトリソグラフィ工程で製造する際に、マスク(本明細書及び請求の範囲おいてはレチクルを含む)に形成されたパターン像を、投影光学系を介して感光材(レジスト)が塗布されたウエハ上の各投影(ショット)領域に縮小して投影する縮小投影露光装置が使用されている。半導体素子、液晶表示素子等の回路は、上記投影露光装置でウエハやガラス上に回路パターンを露光することにより転写され、後処理によって形成される。
近年、集積回路の高密度集積化、すなわち、回路パターンの微細化が進められてきた。これに対応するために、投影露光装置における投影光も短波長化される傾向にある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプの輝線に代わって、KrFエキシマレーザ(248nm)が用いられるようになり、さらに短波長のArFエキシマレーザ(193nm)を用いた投影露光装置が実用化されている。また、更なる高密度集積パターンに対応することをめざしてF2レーザ(157nm)を使用する露光装置や液浸機構を有する光露光装置の開発も進められている。また、波長約13.5nm程度のEUV光を用いた露光装置も、光露光装置の後継装置として開発が進んでいる。
このような、EUV光を使用した露光装置の光学系の概要を図13に示す。光源21から放出されたEUV光は、放物面鏡等の集光素子22で集光され、フライアイミラー等の照度均一化素子23で照度の均一な2次光源とされた後、ミラー24を介してマスク25を照射する。そして、マスク25の表面で反射され、その後、投影光学系のミラーM1、M2、M3、M4、M5、M6で順に反射されて、マスク25の表面に形成されたパターンの像を、ウエハ26上に塗布されたレジスト27上に形成する。
一般に、EUV光はあらゆる物質で吸光されるので空気中を透過しない。このため、EUV光を用いた露光装置では、露光光をウエハ面上に十分な照度で到達させるためには、露光光路上の吸光物質を低減もしくは排除し、光路空間を高真空に保つ必要がある。このためには、放出ガスが極力少ない物質を用いて露光装置光路空間を構成する必要がある。このように、EUV光を用いた露光装置では、より微細な遮光パターンの転写が可能な一方で、吸光物質を排除する必要がある(使用部材が吸光物質を極力放出しない部材に限られる)など設計が容易でない。
半導体回路等のパターンの露光転写では、ウエハ面上にレジストと呼ばれる感光剤を塗布する必要があるが、従来型光露光機でも問題が顕在化しているように、露光中にレジストから大量に放出される物質は吸光の大きな物質であり、ミラー等の光学素子表面に吸着して、光学性能を著しく劣化させる。
レジストは感光剤、溶剤、酸発生剤などから構成され、いずれも有機物をその主成分とする。さらに、このレジストに高強度の露光光が照射されることによって分解されてより低分子の物質となり、その成分は上方に放出され、露光光が存在する空間に放出される。
特に、EUV光を用いた露光機では、露光光のエネルギーが高いので、容易にレジスト物質(例えば、レジスト中に含まれる溶剤物質)を断鎖し、多くの放出ガスを生成することが知られている。また、投影光学系内の光学素子とレジストとの間に遮るものがなく、かつ、この空間は高真空に保たれているので、この放出ガスが反射ミラー表面に付着して有機物で汚染される。
すなわち、レジストからの放出ガスは図13における上方に放出され、投影光学系の鏡筒内に入り、ミラー表面に付着する。付着したコンタミ物質は、露光光との光化学反応によって、炭素膜を形成し、吸光(ミラーの反射率の低下)の原因となる。なお、ここでいうコンタミ物質とは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ブテンなどの炭化水素、イソプロピルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの直鎖有機物、ベンゼン環を有するフタル酸エステルなどの環状有機物、シラン、シロキサンなどのSi含有有機物等の他、CO、CO2、SO2などを指す。
ミラーの表面に炭化物膜が積層されると、ミラーの反射率が低下する(ミラー表面に1nmのカーボン層が堆積すると反射率が1%低下する)ので、収差が発生したり照度ムラが発生するなど光学特性の劣化をもたらすだけでなく、スループットの低下による生産性の低下といった問題も生じる。その一方で、従来型光露光装置と異なり、EUV光を用いた露光装置では光路空間に不活性ガスが充填されていないので、気流制御による放出ガス排除が容易でない。このためには、これらコンタミ物質の光路空間中分圧の低減が必要となる。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、投影光学系の光学素子へのコンタミ物質の付着をできるだけ少なくして、光学特性の劣化を抑え、又はオーバホールまでの寿命を長くしたEUV露光装置、露光方法、及びこの露光方法を使用した微細パターンを有するデバイスの製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するための第1の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスを吸引する電極が配置されていることを特徴とする露光装置(請求項1)である。
レジスト放出ガスの一部は、露光光によってイオン化されている場合がある。よって、イオン化されたレジスト放出ガスと逆極性の電圧を電極に印加することにより、レジスト放出ガスを電極に吸引し、レジスト放出ガスに含まれるコンタミ物質を電極に吸着したり、レジスト放出ガスの進行方向を変え、レジスト放出ガスが投影光学系の光学素子に当たるのを低減することができる。よって、コンタミ物質が、投影光学系の光学素子に付着することを低減することができる。
前記課題を解決するための第2の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスにローレンツ力を与える磁極が設けられていることを特徴とする露光装置(請求項2)である。
前記課題を解決するための第3の手段は、前記第1の手段であって、前記露光装置の露光に用いる極短紫外線を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスに、ローレンツ力を与える磁極が設けられていることを特徴とするもの(請求項3)である。
これら第2の手段、第3の手段においては、ローレンツ力によりレジスト放出ガスの進行方向を変え、レジスト放出ガスが投影光学系の光学素子に当たるのを低減することができる。よって、コンタミ物質が、投影光学系の光学素子に付着することを低減することができる。
前記課題を解決するための第4の手段は、前記第1の手段から第3の手段のいずれかであって、前記露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガスをイオン化するイオン化装置が配置されていることを特徴とするもの(請求項4)である。
レジスト放出ガスの中には、イオン化されていないものがある。本手段においては、このような場合でも、レジスト放出ガスをイオン化装置によりイオン化して、電極に吸引したり、レジスト放出ガスの進行方向を変えることができる。
なお、イオン化装置としては、レーザ光源、UVランプ、電子線源、イオンビーム源、高周波電界発生装置等を用いることができ、この中でも、レーザ光源は、光束を絞って、感応基板等にエネルギーを与えないようにしたり、狭い領域に高いエネルギーを集中させることが可能であるので、特に好ましい。
前記課題を解決するための第5の手段は、前記第4の手段であって、前記イオン化装置は、前記レジスト放出ガスを、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間においてイオン化可能な位置に設けられていることを特徴とするもの(請求項5)である。
レジスト放出ガスを投影光学系の光学素子と前記感応基板との間においてイオン化することにより、早期に電極への吸引や、進行方向の転換を可能とすることができる。
前記課題を解決するための第6の手段は、前記第4の手段又は第5の手段であって、前記レジスト放出ガスをイオン化する粒子が前記感応基板に到達することを防止する遮光板が設けられていることを特徴とするもの(請求項6)である。
イオン化に使用する粒子(光子、電子、イオン等)が、感応基板に到達すると、レジストを感光させ、露光転写特性に影響を与えることがある。本手段においては、イオン化機構が投影光学系に組み込まれている場合、遮光板によりこのようなことを防止しているので、イオン化に使用する粒子によりレジストが感光することを低減できる。
前記課題を解決するための第7の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガス中のコンタミ物質を吸着するバッフルが設けられていることを特徴とする露光装置(請求項7)である。
本手段においては、バッフルによりレジスト放出ガス中のコンタミ物質を吸着することができるので、これらのコンタミ物質が投影光学系の光学素子に付着することを低減することができる。
前記課題を解決するための第8の手段は、前記第1の手段から第7の手段のいずれかであって、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間に、露光に必要な極短紫外光を通過させる開口を有する遮蔽板が設けられていることを特徴とするもの(請求項8)である。
本手段においては、遮蔽板の開口部分を通過するレジスト放出ガス以外の放出ガスが、遮蔽板に衝突してコンタミ物質が遮蔽板に付着したり、レジスト放出ガスが投影光学系内に入り込む前に系外に排出されるので、コンタミ物質が、投影光学系の光学素子に付着することを、より低減することができる。なお、開口は、露光に必要な極短紫外光を通過させることができるという条件を満たす限り、できるだけ狭い方が好ましい。
前記課題を解決するための第9の手段は、前記第8の手段であって、前記遮蔽板が電極とされていることを特徴とするもの(請求項9)である。
本手段においては、前記遮蔽板が電極とされているので、イオン化されたレジスト放出ガスと逆極性の電圧を印加することにより、レジスト放出ガスを吸引し、投影光学系に流れるコンタミ物質を減らすことができる。
前記課題を解決するための第10の手段は、前記第1の手段から第9の手段のいずれかであって、前記投影光学系を形成する光学素子の少なくとも1個に、前記イオン化されたレジスト放出ガスの極性と同極性の電圧を印加可能とされていることを特徴とするもの(請求項10)である。
本手段においては、投影光学系を形成する光学素子の少なくとも1個に、イオン化されたレジスト放出ガスの極性と同極性の電圧を印加することにより、レジスト放出ガスが電圧を印加された光学素子との間に斥力を発生するので、コンタミ物質がこの光学素子に付着するのを低減することができる。
前記課題を解決するための第11の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置を用いた露光方法であって、前記露光装置に設けられた電極に、前記イオン化されたレジスト放出ガスと異なる極性の電圧を印加し、前記イオン化されたレジスト放出ガスを電極に吸引しながら露光を行うことを特徴とする露光方法(請求項11)である。
前記課題を解決するための第12の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置を用いた露光方法であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスに、前記露光装置に設けられた磁極から発生する磁場によりローレンツ力を与えて、その進行方向を変えながら露光を行うことを特徴とする露光方法(請求項12)である。
前記課題を解決するための第13の手段は、前記第11の手段又は第12の手段であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガスをイオン化しながら露光を行うことを特徴とするもの(請求項13)である。
前記課題を解決するための第14の手段は、前記第13の手段であって、前記イオン化を、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間において行うことを特徴とするもの(請求項14)である。
前記課題を解決するための第15の手段は、前記第13の手段又は第14の手段であって、前記レジスト放出ガスをイオン化する粒子が前記感応基板に達することを防止しながら露光を行うことを特徴とするもの(請求項15)である。
前記課題を解決するための第16の手段は、極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光方法であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガス中のコンタミ物質を、前記露光装置に設けられたバッフルに吸着しながら露光を行うことを特徴とする露光方法(請求項16)である。
前記課題を解決するための第17の手段は、前記第11の手段から第16の手段のいずれかであって、前記レジスト放出ガスの一部が前記投影光学系の光学素子に達することを遮蔽板により防止しながら露光を行うことを特徴とするもの(請求項17)である。
前記課題を解決するための第18の手段は、前記第17の手段であって、前記遮蔽板にレジスト放出ガスのイオン化極性とは逆の極性の電圧を印加しながら露光を行うことを特徴とするもの(請求項18)である。
前記課題を解決するための第19の手段は、前記第11の手段から第18の手段のいずれかであって、前記投影光学系を形成する光学素子の少なくとも1個に、前記イオン化されたレジスト放出ガスの極性と同極性の電圧を印加しながら露光を行うことを特徴とするもの(請求項19)である。
前記課題を解決するための第20の手段は、前記第11の手段から第19の手段のうちいずれかの露光方法を用いて、マスクに形成されたパターンを感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする、微細パターンを有するデバイスの製造方法(請求項20)である。
本手段においては、露光装置を長期間に亘って連続運転可能となるので、微細パターンを有するデバイスをスループット良く製造することができる。また、投影光学系を構成する光学素子の反射特性等が光学素子の部分によって変わることが少なくなるので、露光性能が劣化するのを抑えることができる。
本発明によれば、投影光学系の光学素子へのコンタミ物質の付着をできるだけ少なくして、光学特性の劣化を抑え、又はオーバホールまでの寿命を長くしたEUV露光装置、露光方法、及びこの露光方法を使用した微細パターンを有するデバイスの製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態の例を、図を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。図示していない部分の構成は、図13に示した従来のEUV露光装置と同じである。
EUV光1は、ミラーM5、M6で反射され、図示しないマスクに形成されたパターンの像を、ウエハ2に塗布されたレジスト3上に形成する。そのとき、レジスト3からは、レジスト放出ガス4が上方に放出される。EUV光による露光では、光のエネルギーが分子の結合エネルギーよりも大きいので、レジスト放出ガスは露光光1によってより低分子量の分子に分解されたり、イオン化されるものがある。特に、露光光1が通過する空間に存在するレジスト放出ガスはイオン化され易い。
本実施の形態においては、図のように、レジスト放出ガス4がイオン化されるイオン化部より上方に、電源に電気的に接続された電極5、6が設置されており、電圧を印加することにより、レジスト放出ガスの通路に電場が形成される。これにより、イオン化されたレジスト放出ガス4は、図に矢印で示すように、電極5、6間に印加された電場によって進路を曲げられ、電極5、6に導かれ、露光光1の透過空間から排除される。これによって、レジスト放出ガス4中に含まれるコンタミ物質が、ミラーM5、M6に付着することを低減することができる。
なお、電極に印加する電圧は、レジスト放出ガスの速度によって適宜調整される必要がある。これは、あらかじめ実験を行ってレジスト放出ガスの速度を調べることにより、容易に実現できる。高電圧を印加すると、アクチュエータ等に悪影響を与える可能性があるので、数V程度を印加する。この程度の電圧でも、レジスト放出ガスが十分イオン化されていれば、問題なく排除できる。
図2は、本発明の第2の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。なお、以下の図において、本欄における前出の図に示された構成要素と同じ構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略する。
この実施の形態は、前記第1の実施の形態とは、電極としては電極5のみが設けられて負の電圧を印加されており、ミラーM5、M6に正の電圧が印加されているところが異なっている。この場合、レジスト放出ガス4は、正のイオンとなるようにイオン化されているものとする。
この例においては、イオン化されたレジスト放出ガス4は、図に矢印で示すように、電極5に吸引されると共に、ミラーM5、M6からは斥力を受けるので、ミラーM5、M6には近づかず、従ってレジスト放出ガス4中に含まれるコンタミ物質がミラーM5、M6に付着することをより効率的に低減することができる。なお、レジスト放出ガス4が負にイオン化される場合は、電極5に正の電圧を印加し、ミラーM5、M6には負の電圧を印加すべきであることは言うまでもない。
図3は、本発明の第3の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態においては、電極は設けられておらず、代わりにバッフル状部材7が設置されている。すなわち、この実施の形態においては、露光光1によるイオン化を利用してコレクタ電極に導くことでレジスト放出ガス中のコンタミ物質を排除するのではなく、バッフル状部材7によって、図に矢印で示すようにレジスト放出ガスを吸着し、再放出による光学素子表面へのコンタミ物質の吸着を低減する。なお、バッフルは冷却されているとバッフルに付着したコンタミ物質の再放出が低減できるので、トラップ効率が上がり好ましい。また、投影光学系が収納されるチャンバ内にHe、Ar等のバッファガスが比較的高い圧力で封入されている場合、バッファガスによってレジスト放出ガスが拡散され、バッフル状部材7にトラップされる確率が高まるので好ましい。
図4は、本発明の第4の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。第4の実施の形態が第1の実施の形態と異なるのは、図4中に示したように、ウエハ2の直上部にレーザ光8が照射されている点である。
第1の実施の形態では、露光光1によるイオン化を利用したが、必ずしも十分イオン化される保証がないことと、露光光1が通過する空間以外に放出されたレジスト放出ガス4はイオン化できないので、必ずしも十分とは言えない。
そこで、本実施の形態では、レジスト放出ガス4が存在するウエハ2の直上の空間にレーザ光8を照射し、積極的にレジスト放出ガス4をイオン化させる。イオン化されたレジスト放出ガス4は、第1の実施の形態と同様の作用効果により、チャンバ内空間から排除され、ミラーM5、M6の表面への吸着が低減される。
このために用いるレーザとしては、ArFレーザ・F2レーザのようなエキシマレーザやYAGレーザの高調波のように、大出力で、かつ真空紫外波長もしくはそれに近い短い波長の光を発するレーザ光源が好ましい。大出力であることはレジスト放出ガスの多くをイオン化するために重要であり、真空紫外波長もしくはそれに近い短い波長であることは、レジスト放出ガス4をイオン化するには、レジスト放出ガス4による吸収係数が大きい波長の光を用いる必要があるからである。
レーザは指向性が高いので、レーザ光を、広がることなく、レジスト放出ガスが存在する空間のみに照射することが可能であるが、必要に応じて光学系を付設し、エネルギー空間密度を高めるなどの工夫を行うことが好ましい。なお、図4ではウエハ2の直上にレーザ光8を照射しているが、投影光学系内に照射しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
又、レーザ光に変えて、電子線、イオンビームを用いても同様な効果が得られるが、大出力、収束性を考慮した場合には、レーザ光を用いることが一般に好ましい。
図5は、本発明の第5の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態は、基本的には第4の実施の形態と同じものであるが、電極5、6を、極力露光光1の通過空間に近接するように設置した点が異なる。これによって、空間電位差をより大きくとることができ、イオン化されたレジスト放出ガスをより効率よく排除することができる。
図6は、本発明の第6の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態は、基本的には第4の実施の形態と同じものであるが、ウエハ2の直上で、投影光学系の光学素子であるミラーM5、M6とウエハ2との間に、遮蔽板9が設置される点が異なる。
これによって、イオン化されているか否かに関わらず、レジスト放出ガスが投影光学系のチャンバ内に進入することを低減できる。また、この遮蔽板9に電位を印加することによって、イオン化されたレジスト放出ガス4をより効率よく排除することができる。
図7は、本発明の第7の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態は、基本的には第6の実施の形態と同じものであるが、電極5、6に加え、メッシュ状の電極10が1の光路空間中に設置されている点が異なる。
光学素子の配置によっては、レジスト放出ガスが存在する空間からより遠い位置にしか電極5、6を設置することができないことがある。そこで、本実施の形態のように、メッシュ状の電極10を設置することで、空間電位差をより大きくとることができ、イオン化されたレジスト放出ガスをより効率よく排除することができる。なお、EUV光1の光路空間中にメッシュ状物質を置くことで、照度不均一等の問題が生じうるが、結像点から遠い位置にメッシュを設置することで、その不具合は著しく低減される。
図8は、本発明の第8の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。第8の実施の形態は、ほぼ第1の実施の形態と同じ構成であるが、投影光学系のチャンバ内を照射するUVランプ11が設けられている点が異なっている。UVランプ11からは、真空紫外光もしくはそれに準じる波長のUVランプ光13が照射され、レジスト放出ガス4をイオン化させる。これによって、電場によるイオン化されたコンタミ物質の排除が可能となる。
UVランプ光13としては、上述の理由から、Xe2ランプやAr2ランプのように真空紫外光を発するエキシマランプが好ましいが、低圧水銀ランプであっても同様の効果が得られる。
なお、UVランプ11は一般に発散角が大きい。このため、図中に示したようなライトガイド12を設置し、レジスト放出ガス4が存在する空間に集中的にUVランプ光13が照射されるようにすると効率がよい。ライトガイドは必ずしも図のようなものである必要はなく、回転放物面やレンズ等による光学系であってもよい。その一方で、UVランプ光13の照射によって投影光学系に付着した吸光物質が分解して洗浄されるという報告もあるので、あえてライトガイド12のようなものを設置せず、投影光学系内光学素子も含めてUVランプ光13を照射してもよい。なお、図8では投影光学系チャンバ内にUVランプ光13を照射しているが、図4のようにウエハ2の直上にUVランプ光を照射しても同様の効果が得られることは言うまでもない。
なお、UVランプ11は、必ずしも鏡筒側面に配置する必要はない。UVランプ光13が照射されて、レジスト放出ガス4をイオン化できる位置であれば、どこに配置してもかまわない。
図9は、本発明の第9の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態の構成は、基本的には第8の実施の形態と同様であるが、投影光学系の光学素子であるミラーM5、M6とウエハ2との間に、遮蔽板9が設置される点が異なる。
この遮蔽板9は、第6の実施の形態で説明したのと同様の作用効果を有するが、その他に、イオン化源となるのが一般に発散角の大きなUVランプ光13なので、UVランプ光13がレジスト3へ到達し、レジスト3が感光するのを防ぐ役割を併せて有している。ライトガイド12によって、直接UVランプ光13がレジストに到達することがないような設計になっていても、UVランプ光13の散乱光がレジスト3面に到達することが考えられるので、やはりこの遮蔽板9が有効である。
なお、UVランプ11は、必ずしも鏡筒側面に配置する必要はない。UVランプ光13が照射されて、レジスト放出ガス4をイオン化できる位置であれば、どこに配置してもかまわない。
図10は、本発明の第10の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態の構成は、基本的には第8の実施の形態の構成と同様であるが、バッフル状部材14が設けられているところが異なる。このバッフル状部材14は、コンタミ物質の吸着という作用の他に、UVランプ光13の散乱光を吸収し、その影響を低減するという作用を有している。
なお、UVランプ11は、必ずしも鏡筒側面に配置する必要はない。UVランプ光13が照射されて、レジスト放出ガス4をイオン化できる位置であれば、どこに配置してもかまわない。
図11は、本発明の第11の実施の形態であるEUV光露光装置の、ウエハ近傍の構成を示す概要図である。この実施の形態の構成は、基本的には第8の実施の形態の構成と同様であるが、ウエハ2の近傍に電極15、16が設けられ、これらの間に10〜200MHz程度の電圧が印加されており、それにより、レジスト放出ガス4の通路に高周波の電場が形成されている点が異なる。レジスト放出ガス4が存在する空間に高周波電場を形成することによりレジスト放出ガス4をイオン化し、電極5、6の作用により、ミラーM5、M6へのコンタミ物質の付着を防いでいる。
以上の実施の形態においては、レジスト放出ガスを対象として説明を行ったが、投影光学系のチャンバ内に残留する有機物等であっても同様の効果が得られることは言うまでもない。また、チャンバ内の雰囲気を、露光光1の透過率が問題にならない程度の低圧O2で満たしておくと、露光光照射やUVランプ照射等によってOラジカルが生成され、既に光学素子表面に吸着しているコンタミ物質の脱離が促進されて、より好ましい。
電極は一般的には直流電源に接続することが好ましいが、交流電源に接続されている場合でも、制御が複雑になるだけで、本発明の作用効果が発揮されることは言うまでもない。
電極は、電極に大量のコンタミガス物質が堆積すると、コンタミガス排除能力が低減する恐れがある。そこで、電極は交換可能な構造とし、電極を交換することにより吸着効率を初期状態に復帰できるようにしておくとよい。
また、電極のコンタミ物質の吸着効率を高めるために、上記実施の形態では電場を用いてイオン化したレジスト放出ガスを排除ししているが、磁場を用いることでも同ように排除可能であることは言うまでもない。その場合は、例えば、図1に示す電極5、6を磁極に変え、ローレンツ力により、レジスト放出ガスの進行方向を変えて、ミラーM5、M6に衝突しないようにし、真空構成系により、チャンバ内から排除するようにすればよい。なお、電極と磁極の双方を配置すると、排出効率はさらに高まる。
以下、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図12は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施の形態の一例を示すフローチャートである。この例の製造工程は以下の各主工程を含む。
(1)ウエハを製造するウエハ製造工程(又はウエハを準備するウエハ準備工程)
(2)露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又はマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウエハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
(4)ウエハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
(5)できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
(1)ウエハを製造するウエハ製造工程(又はウエハを準備するウエハ準備工程)
(2)露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(又はマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウエハに必要な加工処理を行うウェハプロセッシング工程
(4)ウエハ上に形成されたチップを1個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
(5)できたチップを検査するチップ検査工程
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
これらの主工程の中で、半導体のデバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウェハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやMPUとして動作するチップを多数形成する。このウェハプロセッシング工程は以下の各工程を含む。
(1)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング等を用いる)
(2)この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
(3)薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
(4)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる)
(5)イオン・不純物注入拡散工程
(6)レジスト剥離工程
(7)さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
(1)絶縁層となる誘電体薄膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜等を形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリング等を用いる)
(2)この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
(3)薄膜層やウエハ基板等を選択的に加工するためにマスク(レチクル)を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
(4)レジストパターンに従って薄膜層や基板を加工するエッチング工程(例えばドライエッチング技術を用いる)
(5)イオン・不純物注入拡散工程
(6)レジスト剥離工程
(7)さらに加工されたウエハを検査する検査工程
なお、ウェハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
本実施の形態においては、上記リソグラフィ工程において、本欄において説明したEUV露光装置を使用している。よって、露光装置を長期間に亘って連続運転可能となるので、微細パターンを有するデバイスをスループット良く製造することができる。また、投影光学系を構成する光学素子の反射特性等が光学素子の部分によって変わることが少なくなるので、露光性能が劣化するのを抑えることができる。
1…EUV光(露光光)、2…ウエハ、3…レジスト、4…レジスト放出ガス、5…電極、6…電極、7…バッフル状部材、8…レーザ光、9…遮蔽板、10…電極、11…UVランプ、12…ライトガイド、13…UVランプ光、14…バッフル状部材、16…電極、17…電極、M5…ミラー、M6…ミラー
Claims (20)
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスを吸引する電極が配置されていることを特徴とする露光装置。
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスにローレンツ力を与える磁極が設けられていることを特徴とする露光装置。
- 請求項1に記載の露光装置であって、前記露光装置の露光に用いる極短紫外線を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスにローレンツ力を与える磁極が設けられていることを特徴とする露光装置。
- 請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の露光装置であって、前記露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガスをイオン化するイオン化装置が配置されていることを特徴とする露光装置。
- 請求項4に記載の露光装置であって、前記イオン化装置は、前記レジスト放出ガスを、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間においてイオン化可能な位置に設けられていることを特徴とする露光装置。
- 請求項4又は請求項5に記載の露光装置であって、前記レジスト放出ガスをイオン化する粒子が前記感応基板に到達することを防止する遮光板が設けられていることを特徴とする露光装置。
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置であって、当該露光装置の、露光に用いる極端紫外光を遮蔽しない位置に、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガス中のコンタミ物質を吸着するバッフルが設けられていることを特徴とする露光装置。
- 請求項1から請求項7のうちいずれか1項に記載の露光装置であって、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間に、露光に必要な極短紫外光を通過させる開口を有する遮蔽板が設けられていることを特徴とする露光装置。
- 前記遮蔽板が電極とされていることを特徴とする請求項8に記載の露光装置。
- 請求項1から請求項9のうちいずれか1項に記載の露光装置であって、前記投影光学系を形成する光学素子の少なくとも1個に、前記イオン化されたレジスト放出ガスの極性と同極性の電圧を印加可能とされていることを特徴とする露光装置。
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置を用いた露光方法であって、前記露光装置に設けられた電極に、前記イオン化されたレジスト放出ガスと異なる極性の電圧を印加し、前記イオン化されたレジスト放出ガスを電極に吸引しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光装置を用いた露光方法であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガスに、前記露光装置に設けられた磁極から発生する磁場によりローレンツ力を与えて、その進行方向を変えながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項11又は請求項12に記載の露光方法であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するレジスト放出ガスをイオン化しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項13に記載の露光方法であって、前記イオン化を、前記露光装置の投影光学系の光学素子と前記感応基板との間において行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項13又は請求項14に記載の露光方法であって、前記レジスト放出ガスをイオン化する粒子が前記感応基板に達することを防止しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 極端紫外光を用いて、マスクに形成されたパターンをウエハ等の感応基板上に露光転写する露光方法であって、前記感応基板上に塗布されたレジストから発生するイオン化されたレジスト放出ガス中のコンタミ物質を、前記露光装置に設けられたバッフルに吸着しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項11から請求項16のうちいずれか1項に記載の露光方法であって、前記レジスト放出ガスの一部が前記投影光学系の光学素子に達することを遮蔽板により防止しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項17に記載の露光方法であって、前記遮蔽板にレジスト放出ガスのイオン化極性とは逆の極性の電圧を印加しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項11から請求項18のうちいずれか1項に記載の露光方法であって、前記投影光学系を形成する光学素子の少なくとも1個に、前記イオン化されたレジスト放出ガスの極性と同極性の電圧を印加しながら露光を行うことを特徴とする露光方法。
- 請求項11から請求項19のうちいずれか1項に記載の露光方法を用いて、マスクに形成されたパターンを感応基板に露光転写する工程を有することを特徴とする、微細パターンを有するデバイスの製造方法。
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JP2004053264A JP2005244016A (ja) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | 露光装置、露光方法、及び微細パターンを有するデバイスの製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JP2011512684A (ja) * | 2008-02-22 | 2011-04-21 | サエス ゲッターズ ソチエタ ペル アツィオニ | 極紫外線放射を使用すると共にゲッター材料を含む揮発性有機化合物吸収部材を有するリソグラフィー装置 |
JP2012114140A (ja) * | 2010-11-22 | 2012-06-14 | Renesas Electronics Corp | 露光方法および露光装置 |
JP2015127837A (ja) * | 2015-04-03 | 2015-07-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 露光方法および露光装置 |
JP2017072867A (ja) * | 2017-01-27 | 2017-04-13 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 露光方法 |
-
2004
- 2004-02-27 JP JP2004053264A patent/JP2005244016A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2011512684A (ja) * | 2008-02-22 | 2011-04-21 | サエス ゲッターズ ソチエタ ペル アツィオニ | 極紫外線放射を使用すると共にゲッター材料を含む揮発性有機化合物吸収部材を有するリソグラフィー装置 |
JP2013165293A (ja) * | 2008-02-22 | 2013-08-22 | Saes Getters Spa | 極紫外線放射を使用すると共にゲッター材料を含む揮発性有機化合物吸収部材を有するリソグラフィー装置 |
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US9291919B2 (en) | 2010-11-22 | 2016-03-22 | Renesas Electronics Corporation | Light exposure method, and light exposure apparatus |
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