JP2008227083A - 露光装置および半導体デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】装置内の光学素子の表面に生成されるカーボン膜を洗浄することのできるEUV露光装置を提供する。
【解決手段】本発明によるEUV露光装置は、EUV光を取り除くフィルタ(100)を、露光光の経路上に設置することができるように構成されたことを特徴とする。
【選択図】図2
【解決手段】本発明によるEUV露光装置は、EUV光を取り除くフィルタ(100)を、露光光の経路上に設置することができるように構成されたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
本発明は、EUV(Extreme Ultraviolet)光を使用する露光装置および該露光装置を使用して露光転写する工程を有する半導体デバイスの製造方法に関するものである。また、本発明は、EUV光を使用する露光装置に使用される光学素子を洗浄する洗浄方法に関するものである。
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長(11〜14nm)のEUV(Extreme Ultraviolet)光(極端紫外線)を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている(たとえば、特許文献1)。この技術は、最近ではEUVリソグラフィと呼ばれており、従来の波長190nm程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、45nm以下の解像力を得られる技術として期待されている。
EUV光の屈折率はほとんどの物質で1に近いので、EUV光用の光学素子として透過屈折型の光学素子を使用することができない。そこで、EUV光用の光学素子としては、基板上に多層膜を積層した多層膜反射鏡などが使用される。
米国特許6833223号
EUV光を使用する露光装置(EUV露光装置)において光学素子を長期間使用すると、光学素子の表面にカーボン膜が生成される。光学素子の表面にカーボン膜が生成されると、光学素子の反射率などの光学特性が劣化する。光学素子の光学特性が劣化すると、露光装置のスループットが減少し、露光安定性が低下し、露光ムラが生じるなど、露光装置全体の性能が劣化する。
したがって、装置内の光学素子の表面に生成されるカーボン膜を洗浄することのできるEUV露光装置および該EUV露光装置を使用して露光転写する工程を有する半導体デバイスの製造方法に対するニーズがある。また、EUV露光装置に使用される光学素子を洗浄する洗浄方法に対するニーズがある。
本発明の第1の態様によるEUV露光装置は、EUV光を取り除くフィルタを、露光光の経路上に設置することができるように構成されたことを特徴とする。
本発明の第2の態様による、EUV露光装置に使用される光学素子を洗浄する洗浄方法は、前記光学素子を基準として光源側の、露光光の経路上にEUV光を取り除くフィルタを設置し、所定の時間露光光を照射する。
本発明のEUV露光装置および光学素子を洗浄する洗浄方法によれば、光学素子の表面に生成されたカーボン膜を洗浄することができるので、光学素子の反射率などの光学特性が維持される。したがって、EUV露光装置のスループットおよび露光安定性が維持され、露光ムラが生じることはなく、EUV露光装置全体の性能が維持される。
EUV露光装置の光源として、レーザプラズマ方式光源または放電プラズマ方式光源が使用される。いずれの光源も、EUV光だけではなく、真空紫外光、紫外光、可視光および赤外光を含む光を放出する。真空紫外光、紫外光および可視光(波長110乃至800ナノメータ)は、光学素子の表面に生成されたカーボン膜を洗浄、除去する機能を有する。そこで、EUV露光装置の光源が放出した光から、光学素子の表面におけるカーボン膜の生成を引き起こすEUV光を除去し、真空紫外光、紫外光および可視光の少なくとも一部を光学素子の表面に照射することができれば、光学素子の表面に生成されたカーボン膜を洗浄、除去することが可能である。
本発明による露光装置は、EUV露光装置の露光光の経路にEUV光を取り除くフィルタを設置し、真空紫外光、紫外光および可視光の少なくとも一部を光学素子の表面に照射するように構成されている。したがって、真空紫外光、紫外光および可視光の少なくとも一部を光学素子の表面に照射することができるので、光学素子の表面に生成されたカーボン膜を洗浄、除去することができる。
図1は、本発明の一実施形態による露光装置の露光光の経路に設置されるフィルタ100の構成を示す図である。フィルタ100は、基板101とその上に形成された膜103とを備える。基板101の材質は、フッ化カルシウム(CaF2)であってもよい。基板101上に膜103を積層させることによって、特定の波長を透過させたり、特定の波長を阻止したりすることができる。たとえば、カーボン膜除去に有用な172ナノメータの真空紫外光を中心に照射する場合、基板101上にフッ化マグネシウム(MgF2)からなる膜103を厚さ
λ/(4n)(λ=172ナノメータ、n は膜の屈折率)
積層させて使用する。この場合に、膜103は反射防止膜として機能し該波長の光の透過率を向上させる。
λ/(4n)(λ=172ナノメータ、n は膜の屈折率)
積層させて使用する。この場合に、膜103は反射防止膜として機能し該波長の光の透過率を向上させる。
一般的に、フッ化リチウム(LiF)、フッ化カルシウム(CaF2)、フッ化バリウム(BaF2)、フッ化ストロンチウム(SrF2)、フッ化ランタン(LaF3)およびフッ化マグネシウム(MgF2)などのフッ化物や、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化アルミニウム(Al2O3)および酸化ランタン(La2O3)などの酸化物は、吸収端が真空紫外域または紫外域にあるので、基板101または膜103の材質として有用である。真空紫外域または紫外域において、波長の短い光ほど、カーボン膜の洗浄効果が高いので、フッ化物は特に有用である。膜の材質は、炭化ケイ素(SiC)などの炭化物、窒化チタン(TiN)などの窒化物、炭素またはクロム(Cr)などの金属であってもよい。
図2は、本発明の一実施形態によるEUV露光装置の構成を示す図である。
EUV露光装置は、EUV光源31、照明光学系33および投影光学系301を含む。
EUV光源31から放出されたEUV光は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡34を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー35aおよび35bからなるオプティカルインテグレータ35に入射する。
こうして、フライアイミラー35aの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ35の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡36により偏向された後、マスク(レチクル)M上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクMの表面で反射された光は、その後、投影光学系301の多層膜反射鏡M1、M2、M3、M4、M5、M6で順に反射されて、露光光1として、マスクMの表面に形成されたパターンの像を、レジスト3を塗布したウエハ2(感応基板)上に形成する。
本実施形態において、フィルタ100は、露光光の経路上において光源31と照明光学系33との間に設置されている。一般的に、フィルタ100は、露光光の経路上において光源31とカーボン膜を除去したい光学素子との間に設置される。露光装置内に複数のフィルタを設置してもよい。
フィルタ100を光源31の近くに設置する場合、光源31から飛来するデブリ(debris 飛散粒子)を除去するため、フィルタ100の光源31側にデブリを低減するガスカーテンやデブリを除去するシステムを構築してもよい。また、膜103はデブリの影響を受けやすいので、フィルタ100の、膜103の面を光源31側に配置しないのが好ましい。
図3は、本発明の一実施形態による露光装置の、フィルタ100の周辺の構成を示す図である。図3において、フィルタ100は、露光光の経路の周囲のハウジング201に設置されている。フィルタ100の膜103は、光源と反対側に配置される。フィルタ100は、ハウジング201の支持部と密着して露光装置内の空間を区切るように設置される。フィルタ100によって露光装置内の空間が区切られていれば、フィルタ100に関して、光源と反対側の区切られた空間にカーボン膜の除去に有効な酸素や活性酸素を導入しても、光源の電極が酸化される恐れはない。あるいは、カーボン膜の除去を促進するように、光源と反対側の区切られた空間に水素、窒素、水、ハロゲンまたは不活性ガスなどを導入してもよい。
露光装置の稼動時(露光時)にはEUV光が必要なので、フィルタ101は光の経路外に移動させ、光学素子のカーボン膜を除去したいときに光の経路に設置する。このため、フィルタ100にハンドル105を取り付けて、フィルタ100を移動できるようにしてもよい。
本実施形態によるEUV露光装置によれば、EUV光源が放出する光を利用して光学素子のカーボン膜を洗浄するので、カーボン膜を除去するための紫外線ランプやプラズマ源などの装置が不要である。また、本実施形態によるEUV露光装置によれば、EUV光源が放出する光によって洗浄を行うので、EUV光の経路と洗浄用の光の経路が同一である。したがって、EUV光用の光学素子の洗浄を効率的に行うことができる。さらに、フィルタによって露光装置内の空間が区切られるので、光源の電極に影響を与えずに、フィルタに関して、光源と反対側の区切られた空間にカーボン膜の除去に有効な酸素や活性酸素を導入することができる。
図4は、本発明の一実施形態によるEUV光を露光光として使用するEUV露光装置に使用される光学素子を洗浄する洗浄方法を示す流れ図である。
図4のステップS4010において、光学素子のカーボン膜を除去したいときに、露光装置内の露光光の経路上にフィルタを設置する。たとえば、図1に示すようなフィルタ100を、露光装置内に図3に示すように設置してもよい。
ウエハ上のEUV光の光量を監視して、所定の光量を下回った場合に、露光装置内の露光光の経路上にフィルタを設置してもよい。あるいは、露光装置の光学系の位置調整を行う際に、露光装置内の露光光の経路上にフィルタを設置し、フィルタを透過した光で光学系の位置調整を行ってもよい。
図4のステップS4020において、露光光の照射を開始する。
図4のステップS4030において、所定の時間待機する。この間、酸素、水素、窒素、水、ハロゲンまたは不活性ガスなどを導入しながら洗浄を行ってもよい。波長172ナノメータの真空紫外光を使用し、1000パスカルの酸素を導入すれば、約2ナノメータ/時の速度でカーボン膜を除去することが可能である。
図4のステップS4040において、光学素子に生成されたカーボン膜が十分に洗浄されたか否か判断する。カーボン膜が十分に洗浄されていると判断すれば、処理を終了する。カーボン膜が十分に洗浄されていないと判断されれば、ステップS4030に戻る。
光学素子に生成されたカーボン膜が十分に洗浄されたか否かは、フィルタを光の経路外に移動させ、たとえば、ウエハ上でEUV光の光量を監視して光量が回復しているか否かによって判断してもよい。あるいは、洗浄に使用する、真空紫外光を透過させるフィルタを光の経路に設置した場合の光量と、たとえば、紫外光または可視光を透過させるフィルタを光の経路に設置した場合の光量とをウエハ上で観察し、両者の光量の比から判断してもよい。真空紫外光は、たとえば、紫外光または可視光と比較してカーボンにより多く吸収される。したがって、カーボン膜の洗浄が進めば、カーボンに吸収される真空紫外光が減少し、紫外光または可視光の光量に対する真空紫外光の光量の比が増大する。
以下、本発明に係わ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5は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。この例の製造工程は以下の各工程を含む。
(1)ウエハを製造するウエハ製造工程(また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(またはマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウエハに必要な露光処理を行うウエ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。
(2)露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(またはマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウエハに必要な露光処理を行うウエ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、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエ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。このウエ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膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリングなどを用いる)
(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など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したがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程(たと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、ウエ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。
(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など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したがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程(たと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、ウエ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。
本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、本発明によるEUV露光装置を使用している。本発明によるEUV露光装置においては、光学素子の反射率などの光学特性が維持されるので、スループットおよび露光安定性が維持され、露光ムラが生じることはなく、EUV露光装置全体の性能が維持される。したがって、高いスループット、露光安定性および均一露光性でリソグラフィ工程を実施して半導体デバイスを製造することができる。
100…フィルタ、101…基板、103…膜
Claims (15)
- EUV光を露光光として使用するEUV露光装置であって、
EUV光を取り除くフィルタを、露光光の経路上に設置することができるように構成されたことを特徴とするEUV露光装置。 - 前記フィルタがフッ化物または酸化物からなる基板を備えたことを特徴とする請求項1に記載のEUV露光装置。
- 前記フィルタがフッ化物または酸化物からなる基板および前記基板上に形成されたフッ化物、酸化物、炭化物、窒化物、炭素または金属からなる膜を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載のEUV露光装置。
- 前記フィルタがEUV光を取り除き、真空紫外光、紫外光および可視光を透過させることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載のEUV露光装置。
- 前記フィルタが光源と照明光学系との間に設置されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のEUV露光装置。
- 前記フィルタが照明光学系と投影光学系との間に設置されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のEUV露光装置。
- 前記フィルタが、前記EUV露光装置の光源、照明光学系および投影光学系を内部に備えたチャンバー内の光源側の空間と非光源側の空間とを分離するように設置されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載のEUV露光装置。
- 露光対象面における光の光量を測定する測定装置をさらに備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のEUV露光装置。
- 前記測定装置が真空紫外光の光量と、紫外光または可視光の光量とを測定することを特徴とする請求項8に記載のEUV露光装置。
- EUV光を露光光として使用するEUV露光装置に使用される光学素子を洗浄する洗浄方法であって、
前記光学素子を基準として光源側の、露光光の経路上にEUV光を取り除くフィルタを設置し、
所定の時間露光光を照射する洗浄方法。 - 前記フィルタがEUV光を取り除き、真空紫外光、紫外光および可視光を透過させることを特徴とする請求項10に記載の洗浄方法。
- 前記フィルタが、前記EUV露光装置の光源、照明光学系および投影光学系を内部に備えたチャンバー内の光源側の空間と非光源側の空間とを分離するように設置されることを特徴とする請求項10または11に記載の洗浄方法。
- 露光光を照射しながら前記フィルタの非光源側に酸素、水素、窒素、水、ハロゲンまたは不活性ガスを供給することを特徴とする請求項12に記載の洗浄方法。
- 所定の時間露光光を照射する際に、露光対象面において、真空紫外光の光量と、紫外光または可視光の光量とを測定し、前記2つの光量の比に基づいて露光光の照射を終了する時点を定めることを特徴とする請求項10から13のいずれか1項に記載の洗浄方法。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載のEUV露光装置を使用して露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
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JP2007062080A JP2008227083A (ja) | 2007-03-12 | 2007-03-12 | 露光装置および半導体デバイスの製造方法 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015523611A (ja) * | 2012-08-03 | 2015-08-13 | エーエスエムエル ネザーランズ ビー.ブイ. | リソグラフィ装置および方法 |
US9335642B2 (en) | 2012-09-06 | 2016-05-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | EUV exposure apparatus and cleaning method |
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2007
- 2007-03-12 JP JP2007062080A patent/JP2008227083A/ja active Pending
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