JP2002124453A - 露光装置、及びそれを用いて作製された半導体素子 - Google Patents
露光装置、及びそれを用いて作製された半導体素子Info
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ＥＵＶリソグラフィにおいて、マスク表面への
汚染や微小異物の付着を防いだり、ＥＵＶ照射によるマ
スク表面の昇温を防止するために、マスク表面周辺に不
活性ガスを導入する方法が提案されている。しかし、不
活性ガスのフローによって真空容器内の圧力が増大し、
ＥＵＶの透過率も低下する結果、ＥＵＶリソグラフィの
露光時間が増加するといった問題があった。 【解決手段】本発明は、ＥＵＶリソグラフィにおいて、
マスク14と、その照明光学系8ならび結像光学系9との間
に、マスク照明光ならびにマスク反射光を選択的に通過
させるスリット101、102を設けることを特徴とする。そ
の結果、マスクの表面保護や冷却用に導入する不活性ガ
スによる真空容器全体の圧力上昇を防いでＥＵＶの透過
率を向上することが可能となり、高スループットな露光
方法を提供できる。
汚染や微小異物の付着を防いだり、ＥＵＶ照射によるマ
スク表面の昇温を防止するために、マスク表面周辺に不
活性ガスを導入する方法が提案されている。しかし、不
活性ガスのフローによって真空容器内の圧力が増大し、
ＥＵＶの透過率も低下する結果、ＥＵＶリソグラフィの
露光時間が増加するといった問題があった。 【解決手段】本発明は、ＥＵＶリソグラフィにおいて、
マスク14と、その照明光学系8ならび結像光学系9との間
に、マスク照明光ならびにマスク反射光を選択的に通過
させるスリット101、102を設けることを特徴とする。そ
の結果、マスクの表面保護や冷却用に導入する不活性ガ
スによる真空容器全体の圧力上昇を防いでＥＵＶの透過
率を向上することが可能となり、高スループットな露光
方法を提供できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上の回路パ
ターンを紫外線によってウェハ上に転写する露光方法に
おいて、特に波長が１０ナノメータ(ｎｍ)から１５ｎｍ
付近の極端紫外線（extreme ultraviolet、以下、ＥＵ
Ｖと記す）を光源として、マスクパターンをウェハ上に
縮小転写するＥＵＶリソグラフィ技術、ならびに本露光
技術によって製造した半導体素子に関する。
ターンを紫外線によってウェハ上に転写する露光方法に
おいて、特に波長が１０ナノメータ(ｎｍ)から１５ｎｍ
付近の極端紫外線（extreme ultraviolet、以下、ＥＵ
Ｖと記す）を光源として、マスクパターンをウェハ上に
縮小転写するＥＵＶリソグラフィ技術、ならびに本露光
技術によって製造した半導体素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の高集積化につれて、１００
ｎｍ以下の極微細加工を可能にする新たな製造技術の確
立が急務になっている。マスク上の回路パターンをウェ
ハ上に転写するリソグラフィ技術においても、露光波長
の短波長化によって光学的な解像力の向上を図るため、
従来の水銀ランプやエキシマレーザによる紫外線と比べ
て、波長が１０ｎｍから１５ｎｍ程度と一桁以上も短い
ＥＵＶを用いて露光を行ない、高解像化を可能とするＥ
ＵＶリソグラフィの開発が精力的に行われている。
ｎｍ以下の極微細加工を可能にする新たな製造技術の確
立が急務になっている。マスク上の回路パターンをウェ
ハ上に転写するリソグラフィ技術においても、露光波長
の短波長化によって光学的な解像力の向上を図るため、
従来の水銀ランプやエキシマレーザによる紫外線と比べ
て、波長が１０ｎｍから１５ｎｍ程度と一桁以上も短い
ＥＵＶを用いて露光を行ない、高解像化を可能とするＥ
ＵＶリソグラフィの開発が精力的に行われている。
【０００３】図１に、ＥＵＶリソグラフィの露光システ
ムの概念図を示す。図１において、1は真空容器、2はレ
ーザー、3は集光レンズ、4はプラズマスポット、5はプ
ラズマスポットから発生したＥＵＶ、6は多層膜をコー
ティングしたミラー、7は全反射ミラー、8は複数のミラ
ーからなる照明光学系、9は複数のミラーからなる結像
光学系、10はマスク照明光の主光線、11はマスク反射光
の主光線、12はウェハ露光光の主光線、13はマスクステ
ージ、14は反射型マスク、15はウェハステージ、16はウ
ェハである。
ムの概念図を示す。図１において、1は真空容器、2はレ
ーザー、3は集光レンズ、4はプラズマスポット、5はプ
ラズマスポットから発生したＥＵＶ、6は多層膜をコー
ティングしたミラー、7は全反射ミラー、8は複数のミラ
ーからなる照明光学系、9は複数のミラーからなる結像
光学系、10はマスク照明光の主光線、11はマスク反射光
の主光線、12はウェハ露光光の主光線、13はマスクステ
ージ、14は反射型マスク、15はウェハステージ、16はウ
ェハである。
【０００４】ＥＵＶリソグラフィは、図１に示すように
プラズマスポット4から熱輻射によって放射されたＥＵ
Ｖ5を光源として照明光学系8を介してマスクを照明し、
さらにマスク反射光11に含まれる回路パターンを結像光
学系9によってウェハ16上に縮小して転写させる。露光
波長が現在の紫外線を光源とした光リソグラフィと比べ
て一桁以上短いため、高い解像度が得られる。
プラズマスポット4から熱輻射によって放射されたＥＵ
Ｖ5を光源として照明光学系8を介してマスクを照明し、
さらにマスク反射光11に含まれる回路パターンを結像光
学系9によってウェハ16上に縮小して転写させる。露光
波長が現在の紫外線を光源とした光リソグラフィと比べ
て一桁以上短いため、高い解像度が得られる。
【０００５】ＥＵＶは物質中の吸収が非常に著しく、物
質の屈折率も真空の値に近くなる。したがって、従来の
透過／屈折光学系を用いることができず、マスクを含み
全てのＥＵＶリソグラフィ光学系には反射ミラーが用い
られる。また、各反射ミラーとマスクの表面には直入射
に近いＥＵＶに対して高い反射率を得るために、ＥＵＶ
の露光波長域で屈折率がなるべく異なった２種類の材料
の層対を３０回から４０回成膜した多層膜がコーティン
グされる。
質の屈折率も真空の値に近くなる。したがって、従来の
透過／屈折光学系を用いることができず、マスクを含み
全てのＥＵＶリソグラフィ光学系には反射ミラーが用い
られる。また、各反射ミラーとマスクの表面には直入射
に近いＥＵＶに対して高い反射率を得るために、ＥＵＶ
の露光波長域で屈折率がなるべく異なった２種類の材料
の層対を３０回から４０回成膜した多層膜がコーティン
グされる。
【０００６】現在は、プラズマ光源から発生した光のう
ち波長が１３ｎｍから１４ｎｍ付近のＥＵＶ成分を光源
に用い、モリブデン(Ｍｏ)／ケイ素(Ｓｉ)からなる多層
膜をコーティングした反射ミラーならびにマスクを用い
る方式が主流となりつつある。
ち波長が１３ｎｍから１４ｎｍ付近のＥＵＶ成分を光源
に用い、モリブデン(Ｍｏ)／ケイ素(Ｓｉ)からなる多層
膜をコーティングした反射ミラーならびにマスクを用い
る方式が主流となりつつある。
【０００７】なお、ＥＵＶリソグラフィでは、気体によ
るＥＵＶの吸収も著しい。このため、露光システム全体
は真空容器1内に格納され、真空中で露光が行なわれる
こととなる。
るＥＵＶの吸収も著しい。このため、露光システム全体
は真空容器1内に格納され、真空中で露光が行なわれる
こととなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ＥＵＶリソグラフィに
おいて、マスク表面に付着した汚染や微小異物はマスク
反射光の強度や位相を変調させる欠陥部分となって、マ
スクパターンの転写特性を劣化させる原因となる。これ
らの欠陥は、真空容器内に残存する炭素化合物系のガス
がＥＵＶ照射によって分解されてマスク表面に付着した
り、あるいは真空容器内に浮遊する微小異物がマスク表
面に付着して生ずるものと考えられる。
おいて、マスク表面に付着した汚染や微小異物はマスク
反射光の強度や位相を変調させる欠陥部分となって、マ
スクパターンの転写特性を劣化させる原因となる。これ
らの欠陥は、真空容器内に残存する炭素化合物系のガス
がＥＵＶ照射によって分解されてマスク表面に付着した
り、あるいは真空容器内に浮遊する微小異物がマスク表
面に付着して生ずるものと考えられる。
【０００９】従来の紫外線を光源とする光リソグラフィ
では、光学系の物点面上にあるマスク表面から離れた箇
所にペリクルと呼ばれる高分子薄膜を設置し、マスク表
面への汚染や微小異物の付着を防いでいる。しかし、高
分子薄膜の膜厚が例えば１μｍと極薄であってもＥＵＶ
の透過率は数％以下なため、主にスループットの観点か
らＥＵＶリソグラフィではペリクルの使用が極めて困難
である。
では、光学系の物点面上にあるマスク表面から離れた箇
所にペリクルと呼ばれる高分子薄膜を設置し、マスク表
面への汚染や微小異物の付着を防いでいる。しかし、高
分子薄膜の膜厚が例えば１μｍと極薄であってもＥＵＶ
の透過率は数％以下なため、主にスループットの観点か
らＥＵＶリソグラフィではペリクルの使用が極めて困難
である。
【００１０】以上の課題に対し、例えば、文献１：「エ
クストリーム・ウルトラヴァイオレット・リソグラフィ
（Extreme Ultraviolet Lithography）: A White Pape
r」、１３１頁(１９９９)、４.４ Mask Protection Str
ategyによれば、マスク周辺部分に箱型の覆いを設ける
とともに、覆いの内部から外部にヘリウム(Ｈｅ)等の不
活性ガスを導入してマスク周辺部分に気流を作り出すこ
とによって、マスク表面への異物付着を防ぐ方法が検討
されている。さらに、不活性ガスの気流は、ＥＵＶ照射
によって昇温したマスク表面を冷却する効果を有する。
しかし、文献１には開口部の形状について具体的な記述
がなく、不活性ガスの導入によって真空容器内の圧力が
増大しＥＵＶの吸収も増大する結果、ＥＵＶリソグラフ
ィの露光時間が増加するといった問題があった。
クストリーム・ウルトラヴァイオレット・リソグラフィ
（Extreme Ultraviolet Lithography）: A White Pape
r」、１３１頁(１９９９)、４.４ Mask Protection Str
ategyによれば、マスク周辺部分に箱型の覆いを設ける
とともに、覆いの内部から外部にヘリウム(Ｈｅ)等の不
活性ガスを導入してマスク周辺部分に気流を作り出すこ
とによって、マスク表面への異物付着を防ぐ方法が検討
されている。さらに、不活性ガスの気流は、ＥＵＶ照射
によって昇温したマスク表面を冷却する効果を有する。
しかし、文献１には開口部の形状について具体的な記述
がなく、不活性ガスの導入によって真空容器内の圧力が
増大しＥＵＶの吸収も増大する結果、ＥＵＶリソグラフ
ィの露光時間が増加するといった問題があった。
【００１１】そこで、本発明の目的は、マスクの表面保
護や冷却用に導入する不活性ガスによる真空容器全体の
圧力上昇を防いでＥＵＶの透過率を向上せしめ、高スル
ープットな露光方法および装置を提供することにある。
護や冷却用に導入する不活性ガスによる真空容器全体の
圧力上昇を防いでＥＵＶの透過率を向上せしめ、高スル
ープットな露光方法および装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記従来法の問題点を解
決するために、本発明では、ＥＵＶリソグラフィ等の露
光システム一式が格納された真空容器内において、マス
クが格納された部分と光学系とが格納された部分との隔
壁となる部材上のスリットである開口部が、マスク照明
光ならびに反射光の主光線と隔壁となる部材との交点を
中心として、各一箇所ずつ設けられていることを特徴と
する。
決するために、本発明では、ＥＵＶリソグラフィ等の露
光システム一式が格納された真空容器内において、マス
クが格納された部分と光学系とが格納された部分との隔
壁となる部材上のスリットである開口部が、マスク照明
光ならびに反射光の主光線と隔壁となる部材との交点を
中心として、各一箇所ずつ設けられていることを特徴と
する。
【００１３】以下、図２を用いて本発明の基本的構成を
説明する。図２において、100は真空隔壁、101、102
は、それぞれマスク照明光、マスク反射光を透過させる
ために真空隔壁100に設けられたスリット、103は真空隔
壁100によって真空容器1と隔てられた真空容器、104、1
06、108はバルブ、105はバルブ104を介して真空容器に
導入された不活性ガス、107、109は真空ポンプである。
今、不活性ガス105が導入された真空容器103内の圧力を
P2、光学系が格納された真空容器1の圧力をP1、スリッ
トによるコンダクタンスをCとおけば、真空容器103から
真空容器1に流れる気体の流量Qは、文献２：日本真空技
術株式会社編、「真空ハンドブック」、オーム社（199
2）、35頁より近似的に次式で与えられる。
説明する。図２において、100は真空隔壁、101、102
は、それぞれマスク照明光、マスク反射光を透過させる
ために真空隔壁100に設けられたスリット、103は真空隔
壁100によって真空容器1と隔てられた真空容器、104、1
06、108はバルブ、105はバルブ104を介して真空容器に
導入された不活性ガス、107、109は真空ポンプである。
今、不活性ガス105が導入された真空容器103内の圧力を
P2、光学系が格納された真空容器1の圧力をP1、スリッ
トによるコンダクタンスをCとおけば、真空容器103から
真空容器1に流れる気体の流量Qは、文献２：日本真空技
術株式会社編、「真空ハンドブック」、オーム社（199
2）、35頁より近似的に次式で与えられる。
【００１４】 Q= C(P2−P1) -------------------------------------(1) また、真空容器1の背圧をP1、真空ポンプ106の排気容量
をSvとおけば、平衡圧力Pmは、文献２（42頁）より近似
的に次式で与えられる。
をSvとおけば、平衡圧力Pmは、文献２（42頁）より近似
的に次式で与えられる。
【００１５】 Pm= Q／Sv ------------------------------------(2) したがって、本発明によって、スリット101、102の形
状、領域をマスクの照明、結像に必要な光のみを通過さ
せるように制限することによって、真空容器103と真空
容器1の間のコンダクタンスCを低下させ、真空容器1に
流れる気体の流量Qを低減できる。その結果、真空容器1
内に浮遊している微小異物のマスク表面への付着を防ぐ
とともに、真空容器103内での不活性ガスによるＥＵＶ
の吸収を低減させ、ＥＵＶリソグラフィの露光時間を短
縮させることが可能となる。
状、領域をマスクの照明、結像に必要な光のみを通過さ
せるように制限することによって、真空容器103と真空
容器1の間のコンダクタンスCを低下させ、真空容器1に
流れる気体の流量Qを低減できる。その結果、真空容器1
内に浮遊している微小異物のマスク表面への付着を防ぐ
とともに、真空容器103内での不活性ガスによるＥＵＶ
の吸収を低減させ、ＥＵＶリソグラフィの露光時間を短
縮させることが可能となる。
【００１６】ここで、本発明において必要なスリットの
領域を図３によって規定する。図３において、隔壁100
は平坦な板で、マスク14の表面とスリット100とは平行
に設置されているものとする。200はマスク照明光10に
よる照明部分の中心点の法線と隔壁100との交点、201は
マスク14表面とスリット100との距離、202はマスク照明
光10の入射角、203はマスク反射光11の反射角、204はマ
スク照明光10の主光線とその発散が成す角、205はマス
ク反射光11とその発散が成す角、206はウェハ16に対し
てテレセントリックに露光されたウェハ露光光12の主光
線とその発散が成す角である。なお、マスク照明光10に
よってマスク14上の一点が露光されているものとする。
領域を図３によって規定する。図３において、隔壁100
は平坦な板で、マスク14の表面とスリット100とは平行
に設置されているものとする。200はマスク照明光10に
よる照明部分の中心点の法線と隔壁100との交点、201は
マスク14表面とスリット100との距離、202はマスク照明
光10の入射角、203はマスク反射光11の反射角、204はマ
スク照明光10の主光線とその発散が成す角、205はマス
ク反射光11とその発散が成す角、206はウェハ16に対し
てテレセントリックに露光されたウェハ露光光12の主光
線とその発散が成す角である。なお、マスク照明光10に
よってマスク14上の一点が露光されているものとする。
【００１７】初めに、距離201をL、入射角202をθ0、反
射角203をθ0´と置けば、θ0´=θ0で与えられるた
め、交点200とスリット101、スリット102の中心との距
離Wは、以下の式で与えられる。
射角203をθ0´と置けば、θ0´=θ0で与えられるた
め、交点200とスリット101、スリット102の中心との距
離Wは、以下の式で与えられる。
【００１８】 W= L・ｔａｎθ0 ---------------------------------(3) 次に、照明光学系8のコヒーレンス度をσ、角204をθ
1、角205をθ2とおけば、θ1とθ2の関係は、以下の式
で与えられる。
1、角205をθ2とおけば、θ1とθ2の関係は、以下の式
で与えられる。
【００１９】 θ1= σ・θ2 ------------------------------------(4) 次に、結像光学系9の開口数をNA、角206をθ3とおけ
ば、NAとθ3の関係は、以下の式で与えられる。
ば、NAとθ3の関係は、以下の式で与えられる。
【００２０】 ｓｉｎθ3= NA ---------------------------------(5) ここで、角θ3は充分に小さいため、式(5)は、近似的に
以下の式で与えられる。
以下の式で与えられる。
【００２１】 θ3= NA -----------------------------------------(6) さらに、結像光学系9の縮小倍率を1/m（m≧1）とおけ
ば、θ2とθ3の関係は、以下の式で与えられる。
ば、θ2とθ3の関係は、以下の式で与えられる。
【００２２】 θ2= θ3／m ---------------------------------------(7) したがって、式(1)〜(7)より、θ1、θ2は、以下の式で
与えられる。
与えられる。
【００２３】 θ1= σ・NA／m ------------------------------------(8) θ2= NA／m --------------------------------------(9) したがって、スリット101の幅w1、ならびにスリット102
の幅w2は、近似的に次式で与えられる。
の幅w2は、近似的に次式で与えられる。
【００２４】 w1= 2NA・σ・L／m・ｃｏｓθ0 -----------------------(10) w2= 2NA・L／m・ｃｏｓθ0 -----------------------(11) 一方、マスク14上で照明領域が有限な場合、各スリット
の領域を図４によって規定する。図４において、300は
マスク14表面上での照明領域の上面図で長さ、幅がｌ
0、ｓ0、301は隔壁100上でのスリット101の上面図で長
さ、幅がｌ1、ｓ1、302は隔壁100上でのスリット102の
上面図で長さ、幅がｌ2、ｓ2である。ＥＵＶ露光システ
ムの照明光学系の長さ、幅方向のσをそれぞれσl、σ
s、投影光学系の長さ、幅方向のNAをそれぞれNAl、NAs
とおけば、θ0は十分に小さく、ｃｏｓθ0≒1であるか
らスリット101の長さ、幅は、近似的に次式で与えられ
る。
の領域を図４によって規定する。図４において、300は
マスク14表面上での照明領域の上面図で長さ、幅がｌ
0、ｓ0、301は隔壁100上でのスリット101の上面図で長
さ、幅がｌ1、ｓ1、302は隔壁100上でのスリット102の
上面図で長さ、幅がｌ2、ｓ2である。ＥＵＶ露光システ
ムの照明光学系の長さ、幅方向のσをそれぞれσl、σ
s、投影光学系の長さ、幅方向のNAをそれぞれNAl、NAs
とおけば、θ0は十分に小さく、ｃｏｓθ0≒1であるか
らスリット101の長さ、幅は、近似的に次式で与えられ
る。
【００２５】 ｌ1=ｌ0+(2NAl・σl・L／m・ｃｏｓθ0)≒ｌ0+(2NAl・σl・L／m) ---------------(12) ｓ1=ｓ0+(2NAs・σs・L／m・ｃｏｓθ0)≒ｓ0+(2NAs・σs・L／m) ---------------(13) また、スリット102の長さ、幅は近似的に次式で与えら
れる。
れる。
【００２６】 ｌ2=ｌ0+(2NAl・L／m・ｃｏｓθ0)≒ｌ0+(2NAl・L／m) ---------------(14) ｓ2=ｓ0+(2NAs・L／m・ｃｏｓθ0)≒ｓ0+(2NAs・L／m) ---------------(15) なお、隔壁100は平板な形状に限定されるものでは無
く、凸型、凹型、箱型等、必要に応じて他の形状にする
ことが可能である。また、マスク14表面と隔壁100とが
平行に設置されていない場合、ないしは隔壁100が平板
でない場合は、それらの配置や形状に応じてスリットの
位置、幅を変更することが可能である。
く、凸型、凹型、箱型等、必要に応じて他の形状にする
ことが可能である。また、マスク14表面と隔壁100とが
平行に設置されていない場合、ないしは隔壁100が平板
でない場合は、それらの配置や形状に応じてスリットの
位置、幅を変更することが可能である。
【００２７】また、真空容器の隔壁となる部材上の開口
部であるスリットの形状や領域は、マスク照明部の形
状、面積、マスク照明光の入射角や発散、マスク反射光
の反射角や発散、照明光学系のコヒーレンス度、結像光
学系の開口数等から一義的に決まるとともに、マスクパ
ターンの微細性や形状、疎密等によって可変である。
部であるスリットの形状や領域は、マスク照明部の形
状、面積、マスク照明光の入射角や発散、マスク反射光
の反射角や発散、照明光学系のコヒーレンス度、結像光
学系の開口数等から一義的に決まるとともに、マスクパ
ターンの微細性や形状、疎密等によって可変である。
【００２８】また、スリット101、102が設けられた隔壁
100を交換可能な構造とし、各マスク毎のマスクパター
ン形状、疎密、寸法等に応じて、各マスクについて固有
なスリットを用いることが可能である。
100を交換可能な構造とし、各マスク毎のマスクパター
ン形状、疎密、寸法等に応じて、各マスクについて固有
なスリットを用いることが可能である。
【００２９】次に、マスク14上ないしウェハ16上に設け
たアライメントマーク検出を目的として、隔壁上に可視
光ないし紫外線のアライメント光を通過させる必要が生
じた場合には、隔壁上の該当箇所に開口部を別途設ける
ことによってアライメント光の透過が可能である。ま
た、隔離100の全部ないし一部分に結晶、石英、ガラ
ス、プラスチック等、可視光ないし紫外線に対して透明
な部材を用いることによって、アライメント光の透過が
可能である。
たアライメントマーク検出を目的として、隔壁上に可視
光ないし紫外線のアライメント光を通過させる必要が生
じた場合には、隔壁上の該当箇所に開口部を別途設ける
ことによってアライメント光の透過が可能である。ま
た、隔離100の全部ないし一部分に結晶、石英、ガラ
ス、プラスチック等、可視光ないし紫外線に対して透明
な部材を用いることによって、アライメント光の透過が
可能である。
【００３０】以上の処置により、マスク表面の周辺に不
活性ガスを導入しても、露光システム全体が収められた
真空容器全体の圧力増加が抑止される。その結果、ＥＵ
Ｖの透過率が向上して露光時間が短縮され、高スループ
ットな露光技術を提供できる。
活性ガスを導入しても、露光システム全体が収められた
真空容器全体の圧力増加が抑止される。その結果、ＥＵ
Ｖの透過率が向上して露光時間が短縮され、高スループ
ットな露光技術を提供できる。
【００３１】以上のように、本発明は、真空容器内にあ
って、紫外線を光源とし、紫外線照射によりマスク上の
回路パターンを照明光学系および結像光学系を介してウ
ェハ上に縮小転写させる露光装置において、前記マスク
を格納する領域と、前記照明光学系および前記結像光学
系を格納する領域との間に、前記紫外線による前記マス
クへの照明光および前記マスクからの出射光を選択的に
通過させる開口部を設けてなることを特徴とする。
って、紫外線を光源とし、紫外線照射によりマスク上の
回路パターンを照明光学系および結像光学系を介してウ
ェハ上に縮小転写させる露光装置において、前記マスク
を格納する領域と、前記照明光学系および前記結像光学
系を格納する領域との間に、前記紫外線による前記マス
クへの照明光および前記マスクからの出射光を選択的に
通過させる開口部を設けてなることを特徴とする。
【００３２】また、本発明は、前記構成において、前記
開口部は、真空容器内にあって、マスクが格納された領
域と照明光学系および結像光学系が格納された領域との
間に設けた隔壁となる部材上に、スリット状に設けられ
てなることを特徴とする。
開口部は、真空容器内にあって、マスクが格納された領
域と照明光学系および結像光学系が格納された領域との
間に設けた隔壁となる部材上に、スリット状に設けられ
てなることを特徴とする。
【００３３】また、本発明は、前記開口部は、紫外線に
よるマスクへの照明光の主光線およびマスクからの反射
光の主光線と、隔壁との各交点を中心として設けられて
なることを特徴とする。
よるマスクへの照明光の主光線およびマスクからの反射
光の主光線と、隔壁との各交点を中心として設けられて
なることを特徴とする。
【００３４】また、本発明は、前記構成において、隔壁
となる部材上に、前記開口部とは別に、マスク上のアラ
イメントマーク検出用に必要な光を通過させるための開
口部をさらに設けたことを特徴とする。
となる部材上に、前記開口部とは別に、マスク上のアラ
イメントマーク検出用に必要な光を通過させるための開
口部をさらに設けたことを特徴とする。
【００３５】また、本発明は、前記構成において、隔壁
となる部材の全部もしくは一部分が、結晶、石英、ガラ
ス、プラスチック、またはそれらの複合材等のように、
マスク上のアライメントマーク検出用に必要な光に対し
て透明な材料からなることを特徴とする。
となる部材の全部もしくは一部分が、結晶、石英、ガラ
ス、プラスチック、またはそれらの複合材等のように、
マスク上のアライメントマーク検出用に必要な光に対し
て透明な材料からなることを特徴とする。
【００３６】また、本発明は、前記構成において、前記
真空容器内にあって、マスクが格納された領域側にＨｅ
等の不活性ガスが導入され、マスクの照明光学系ならび
にマスク出射光の結像光学系が格納された領域側に対
し、その圧力が相対的に高いことを特徴とする。
真空容器内にあって、マスクが格納された領域側にＨｅ
等の不活性ガスが導入され、マスクの照明光学系ならび
にマスク出射光の結像光学系が格納された領域側に対
し、その圧力が相対的に高いことを特徴とする。
【００３７】さらに、本発明は、前記構成の露光装置を
用いて作製されてなることを特徴とする半導体素子を提
供する。
用いて作製されてなることを特徴とする半導体素子を提
供する。
【００３８】
【発明の実施の形態】（実施例１）以下、本発明の一実
施例を、図２、図３、図４を用いて説明する。
施例を、図２、図３、図４を用いて説明する。
【００３９】図４において、マスク14表面上での照明領
域300の長さｌ0＝１００ｍｍ、幅ｓ0＝５ｍｍ、図２、
図３において、マスク14表面と真空隔壁100との距離L＝
１００ｍｍ、照明光学系8のコヒーレンス度σは照明部
分の長さ、幅方向ともに等しく、σ＝０.６、結像光学
系9の開口数NAは照明部分の長さ、幅方向ともに等し
く、NA＝０.１５、結像光学系9の縮小倍率を１／５、マ
スク照明光の入射角202ならびにマスク反射光203の反射
角θ0＝５°とすれば、式(3)より、真空隔壁の中心200
とスリット101、102の中心との距離W＝８.７４ｍｍ、式
(12)、(13)、(14)、(15)より、スリット101の長さ、幅
はそれぞれｌ1＝１０３.６ｍｍ、ｓ1＝８.６ｍｍ、スリ
ット102の長さ、幅は、それぞれ、ｌ2＝１０６ｍｍ、ｓ
2＝１１ｍｍで与えられる。なお、本実施例では露光波
長が１３.５ｎｍ、露光システム全体の光路長が５００
０ｍｍであった。
域300の長さｌ0＝１００ｍｍ、幅ｓ0＝５ｍｍ、図２、
図３において、マスク14表面と真空隔壁100との距離L＝
１００ｍｍ、照明光学系8のコヒーレンス度σは照明部
分の長さ、幅方向ともに等しく、σ＝０.６、結像光学
系9の開口数NAは照明部分の長さ、幅方向ともに等し
く、NA＝０.１５、結像光学系9の縮小倍率を１／５、マ
スク照明光の入射角202ならびにマスク反射光203の反射
角θ0＝５°とすれば、式(3)より、真空隔壁の中心200
とスリット101、102の中心との距離W＝８.７４ｍｍ、式
(12)、(13)、(14)、(15)より、スリット101の長さ、幅
はそれぞれｌ1＝１０３.６ｍｍ、ｓ1＝８.６ｍｍ、スリ
ット102の長さ、幅は、それぞれ、ｌ2＝１０６ｍｍ、ｓ
2＝１１ｍｍで与えられる。なお、本実施例では露光波
長が１３.５ｎｍ、露光システム全体の光路長が５００
０ｍｍであった。
【００４０】ここで、２０℃の空気に対するスリットの
コンダクタンスをC0とおけば、文献１（３７頁）より、
温度がT、分子量がM0の気体の分子流に対するスリット
のコンダクタンスCaは、次式で与えられる。
コンダクタンスをC0とおけば、文献１（３７頁）より、
温度がT、分子量がM0の気体の分子流に対するスリット
のコンダクタンスCaは、次式で与えられる。
【００４１】 Ca=(T／293.15)1 / 2・(28.8／M0)1 / 2・C0 ----------(16) 本実施例では、マスクの保護、冷却用に温度が２０℃の
ヘリウム(Ｈｅ)を用いた。したがって、式(16)よりＨｅ
分子流に対するスリットのコンダクタンスCaは、次式で
与えられる。
ヘリウム(Ｈｅ)を用いた。したがって、式(16)よりＨｅ
分子流に対するスリットのコンダクタンスCaは、次式で
与えられる。
【００４２】 Ca=2.68・C0 -----------------------------------(17) 一方、文献１（３６、３８頁）より、２０℃の空気に対
するスリットのコンダクタンスC0は、次式で与えられ
る。
するスリットのコンダクタンスC0は、次式で与えられ
る。
【００４３】 C0=116・l・s ------------------------------------(18) したがって、式(17)、(18)より、Ｈｅ分子流に対する長
さl、幅sのスリットによるコンダクタンスCaは、次式で
与えられる。
さl、幅sのスリットによるコンダクタンスCaは、次式で
与えられる。
【００４４】 Ca=2.68・116・l・s ----------------------------(19) したがって、式(19)より、Ｈｅ分子流に対するスリット
101、102のコンダクタンスC1、C2は、表１で与えられ、
それらのコンダクタンスの合計Csは、スリット101、102
の配置が並列なことから約０.６４ｍ3・秒-1となった。
101、102のコンダクタンスC1、C2は、表１で与えられ、
それらのコンダクタンスの合計Csは、スリット101、102
の配置が並列なことから約０.６４ｍ3・秒-1となった。
【００４５】一方、マスク照明光ならびにマスク反射光
の通過用に、隔壁100上に長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍ
ｍの単一スリットの角型開口部を設けた場合、そのコン
ダクタンスは、式(19)より約４.４７ｍ3・秒-1で与えら
れる。
の通過用に、隔壁100上に長さ１２０ｍｍ、幅１２０ｍ
ｍの単一スリットの角型開口部を設けた場合、そのコン
ダクタンスは、式(19)より約４.４７ｍ3・秒-1で与えら
れる。
【００４６】表１: Ｈｅ分子流に対する各スリットのコ
ンダクタンス
ンダクタンス
【００４７】図２において、バルブ106、108を開けて排
気容量が１ｍ3・秒-1の真空ポンプ107、109で真空容器1
03、1を１０-4Pa以下に排気した。その後、バルブ104を
開けてＨｅガス105を導入しながらバルブ106を閉じ、真
空容器103内の圧力を１.３３Paに保った。
気容量が１ｍ3・秒-1の真空ポンプ107、109で真空容器1
03、1を１０-4Pa以下に排気した。その後、バルブ104を
開けてＨｅガス105を導入しながらバルブ106を閉じ、真
空容器103内の圧力を１.３３Paに保った。
【００４８】ここで、真空容量1の圧力をP1、真空容器1
03の圧力をP2とすれば、真空容器内103内の平衡圧力Pm
はP1に等しく、真空ポンプ109の排気容量が１ｍ3・秒-1
なため、式(1)、(2)より、圧力P1は次式で与えられる。
03の圧力をP2とすれば、真空容器内103内の平衡圧力Pm
はP1に等しく、真空ポンプ109の排気容量が１ｍ3・秒-1
なため、式(1)、(2)より、圧力P1は次式で与えられる。
【００４９】 P1=Ca・P2／(1+Ca) --------------------------------(20) したがって、表１、式(20)より、隔壁100上に本発明に
よるスリット101、102を設けた場合、単一スリットの角
型開口部を設けた場合、ならびに隔壁100が無い場合に
おける、真空容器1の圧力P1、ならびに各圧力P1におけ
る露光システム全体でのＥＵＶ透過率は、それぞれ、表
２で与えられる。
よるスリット101、102を設けた場合、単一スリットの角
型開口部を設けた場合、ならびに隔壁100が無い場合に
おける、真空容器1の圧力P1、ならびに各圧力P1におけ
る露光システム全体でのＥＵＶ透過率は、それぞれ、表
２で与えられる。
【００５０】表２: P1のコンダクタンス依存性ＥＵＶ
透過率
透過率
【００５１】したがって、本発明のスリット101、102が
設けられた隔壁を用いた場合には、単一スリットの角型
開口部を用いた場合、または隔壁が無い場合と比べて、
最大で６％程度の露光時間短縮が可能となった。なお、
本実施例では不活性ガスとしてＨｅを用いたが、ネオン
(Ｎｅ)、アルゴン(Ａｒ)、クリプトン(Ｋｒ)、キセノン
(Ｘｅ)、窒素(Ｎ2)等、ＥＵＶの吸収が大きなガスを用
いた場合、本発明の効果がさらに増大するのは自明であ
る。
設けられた隔壁を用いた場合には、単一スリットの角型
開口部を用いた場合、または隔壁が無い場合と比べて、
最大で６％程度の露光時間短縮が可能となった。なお、
本実施例では不活性ガスとしてＨｅを用いたが、ネオン
(Ｎｅ)、アルゴン(Ａｒ)、クリプトン(Ｋｒ)、キセノン
(Ｘｅ)、窒素(Ｎ2)等、ＥＵＶの吸収が大きなガスを用
いた場合、本発明の効果がさらに増大するのは自明であ
る。
【００５２】（実施例２）本実施例では、実施例１と同
一な条件のもとで図５に示すようにスリット101、102に
傾きが５°、長さが２０ｍｍの導管（例えば、角形）40
0を取り付け、表３に示すように、スリット101とスリッ
ト102の合計コンダクタンスを０.６３８から０.２に低
下させた。その結果、表３に示すように、実施例１と比
べてＥＵＶ透過率が９９.０％に向上し、隔壁が無い場
合と比べて最大で７.５％程度の露光時間短縮が可能と
なった。また、表３中の角型開口部は、実施例１の場合
と同様、本発明との比較のため、単一のスリットでマス
ク照明光ならびにマスク反射光を通過させた場合を示
し、本実施例２での効果は明らかである。
一な条件のもとで図５に示すようにスリット101、102に
傾きが５°、長さが２０ｍｍの導管（例えば、角形）40
0を取り付け、表３に示すように、スリット101とスリッ
ト102の合計コンダクタンスを０.６３８から０.２に低
下させた。その結果、表３に示すように、実施例１と比
べてＥＵＶ透過率が９９.０％に向上し、隔壁が無い場
合と比べて最大で７.５％程度の露光時間短縮が可能と
なった。また、表３中の角型開口部は、実施例１の場合
と同様、本発明との比較のため、単一のスリットでマス
ク照明光ならびにマスク反射光を通過させた場合を示
し、本実施例２での効果は明らかである。
【００５３】なお、マスク入射光10および反射光11の発
散に沿って導管400の形状を徐々に狭めることによっ
て、スリット1のコンダクタンスをさらに低減できるの
は自明である。
散に沿って導管400の形状を徐々に狭めることによっ
て、スリット1のコンダクタンスをさらに低減できるの
は自明である。
【００５４】表３： P1のコンダクタンス依存性ＥＵＶ
透過率
透過率
【００５５】（実施例３）図６は、実施例３を説明する
もので、マスクと光学系との間にスリットを設けた隔壁
上に、さらにアライメント光の通過用に開口部を設けた
場合を示す。なお、図面簡略のために、アライメントマ
ーク500に対応して開口部501を設けた場合の例と、セル
ロース膜を貼りつけた開口部502を設けた場合の例を、
同一の図中に示した。
もので、マスクと光学系との間にスリットを設けた隔壁
上に、さらにアライメント光の通過用に開口部を設けた
場合を示す。なお、図面簡略のために、アライメントマ
ーク500に対応して開口部501を設けた場合の例と、セル
ロース膜を貼りつけた開口部502を設けた場合の例を、
同一の図中に示した。
【００５６】本実施例では、実施例１と同一な条件のも
とで、図６の左側に示すように、マスク14上のアライメ
ントマーク500を波長が６３３ｎｍの可視光で検出する
ために、サイズが１ｍｍ□の開口部501を、アライメン
トマーク500に対応して、例えば四隅に四箇所設けた。
その場合、隔壁100のコンダクタンス増加は、スリット1
01、102を設けた場合と比べて僅か０.１６％で、開口部
501を設けたことによる真空容器103の圧力増加はほとん
ど無視できる程度であった。
とで、図６の左側に示すように、マスク14上のアライメ
ントマーク500を波長が６３３ｎｍの可視光で検出する
ために、サイズが１ｍｍ□の開口部501を、アライメン
トマーク500に対応して、例えば四隅に四箇所設けた。
その場合、隔壁100のコンダクタンス増加は、スリット1
01、102を設けた場合と比べて僅か０.１６％で、開口部
501を設けたことによる真空容器103の圧力増加はほとん
ど無視できる程度であった。
【００５７】一方、図６の右側に示すように、マスク14
上のアライメントマーク500を波長が６３３ｎｍの可視
光で検出するために、サイズが１０ｍｍ□の開口部502
を、例えば四隅に四箇所設け、さらに各開口部には厚さ
が１０μｍのセルロース膜503を貼りつけてＨｅの漏洩
を完全に防止した。その結果、隔壁100のコンダクタン
スは、実施例１の場合と全く変わらず、真空容器103の
圧力増加も実施例１と同等であった。
上のアライメントマーク500を波長が６３３ｎｍの可視
光で検出するために、サイズが１０ｍｍ□の開口部502
を、例えば四隅に四箇所設け、さらに各開口部には厚さ
が１０μｍのセルロース膜503を貼りつけてＨｅの漏洩
を完全に防止した。その結果、隔壁100のコンダクタン
スは、実施例１の場合と全く変わらず、真空容器103の
圧力増加も実施例１と同等であった。
【００５８】
【発明の効果】以上詳述したように 本発明によれば、
マスクの表面保護や冷却用に導入する不活性ガスによる
真空容器全体の圧力上昇を防いでＥＵＶの透過率を向上
する効果が得られ、高スループットな露光方法を提供で
きるものである。また、これにより、半導体素子等の製
造において極微細加工を可能にするもので、例えば、Ｄ
ＲＡＭの製造に適用した場合、ギガビット（Ｇｂ）スケ
ールの大容量メモリの製造が可能となり、半導体高集積
化への貢献が期待できる。
マスクの表面保護や冷却用に導入する不活性ガスによる
真空容器全体の圧力上昇を防いでＥＵＶの透過率を向上
する効果が得られ、高スループットな露光方法を提供で
きるものである。また、これにより、半導体素子等の製
造において極微細加工を可能にするもので、例えば、Ｄ
ＲＡＭの製造に適用した場合、ギガビット（Ｇｂ）スケ
ールの大容量メモリの製造が可能となり、半導体高集積
化への貢献が期待できる。
【図１】ＥＵＶリソグラフィ露光システムを説明する概
念図。
念図。
【図２】本発明の実施例１を説明する概念図。
【図３】本発明の実施例１おいて、マスクと光学系の隔
壁上にスリットを設けた場合に、隔壁上でのスリット形
状を説明する図。
壁上にスリットを設けた場合に、隔壁上でのスリット形
状を説明する図。
【図４】本発明の実施例１おいて、マスク上での照明領
域が有限な場合、隔壁上でのスリット形状を説明する
図。
域が有限な場合、隔壁上でのスリット形状を説明する
図。
【図５】本発明の実施例２において、スリットに角形導
管を設け、そのコンダクタンスを低下させた場合の概念
図。
管を設け、そのコンダクタンスを低下させた場合の概念
図。
【図６】本発明の実施例３において、スリットを設けた
隔壁上に、さらにアライメント光の通過用に開口部を設
けた場合の概念図。
隔壁上に、さらにアライメント光の通過用に開口部を設
けた場合の概念図。
1：真空容器、2：レーザー、3：集光レンズ、4：プラズ
マスポット、5：プラズマスポットから発生したＥＵ
Ｖ、6：多層膜をコーティングしたミラー、7：全反射ミ
ラー、8：照明光学系、9：結像光学系、10：マスク照明
光の主光線、11：マスク反射光の主光線、12：ウェハ露
光光の主光線、13：マスクステージ、14：反射型マス
ク、15：ウェハステージ、16：ウェハ、100：真空隔
壁、101：真空隔壁100に設けられたスリット、102：真
空隔壁100に設けられたスリット、103：真空容器、10
4：バルブ、105：不活性ガス、106：バルブ、107：真空
ポンプ、108：バルブ、109：真空ポンプ、200：マスク
照明部分の中心点の法線と真空隔壁との交点、201：マ
スク表面とスリットとの距離、202：マスク照明光の入
射角、203：マスク反射光の反射角、204：マスク照明光
10の主光線とその発散が成す角、205：マスク反射光11
の主光線とその発散が成す角、206：ウェハ露光光の主
光線とその発散が成す角、300：マスク表面上での照明
領域、301：隔壁上でのスリットの領域、302：隔壁上で
のスリットの領域、400：角形導管、500：アライメント
マーク、50１：開口部、502：開口部、503：セルロース
膜。
マスポット、5：プラズマスポットから発生したＥＵ
Ｖ、6：多層膜をコーティングしたミラー、7：全反射ミ
ラー、8：照明光学系、9：結像光学系、10：マスク照明
光の主光線、11：マスク反射光の主光線、12：ウェハ露
光光の主光線、13：マスクステージ、14：反射型マス
ク、15：ウェハステージ、16：ウェハ、100：真空隔
壁、101：真空隔壁100に設けられたスリット、102：真
空隔壁100に設けられたスリット、103：真空容器、10
4：バルブ、105：不活性ガス、106：バルブ、107：真空
ポンプ、108：バルブ、109：真空ポンプ、200：マスク
照明部分の中心点の法線と真空隔壁との交点、201：マ
スク表面とスリットとの距離、202：マスク照明光の入
射角、203：マスク反射光の反射角、204：マスク照明光
10の主光線とその発散が成す角、205：マスク反射光11
の主光線とその発散が成す角、206：ウェハ露光光の主
光線とその発散が成す角、300：マスク表面上での照明
領域、301：隔壁上でのスリットの領域、302：隔壁上で
のスリットの領域、400：角形導管、500：アライメント
マーク、50１：開口部、502：開口部、503：セルロース
膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白米 茂 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Ｆターム(参考） 2H097 AA02 BA10 CA13 EA01 GB00 LA10 5F046 CA08 CB03 CB05 DA12 GA03 GB01 GB03
Claims (5)
- 【請求項１】真空容器内にあって、紫外線を光源とし、
紫外線照射によりマスク上の回路パターンを照明光学系
および結像光学系を介してウェハ上に縮小転写させる露
光装置において、前記マスクを格納する領域と、前記照
明光学系および前記結像光学系を格納する領域との間
に、前記紫外線による前記マスクへの照明光および前記
マスクからの出射光を選択的に通過させる開口部を設け
てなることを特徴とする露光装置。 - 【請求項２】前記開口部は、前記真空容器内にあって、
前記マスクが格納された領域と前記照明光学系および前
記結像光学系が格納された領域との間に設けた隔壁とな
る部材上に、スリット状に設けられてなることを特徴と
する請求項１記載の露光装置。 - 【請求項３】前記開口部は、前記紫外線による前記マス
クへの照明光の主光線および前記マスクからの反射光の
主光線と前記隔壁との各交点を中心として設けられてな
ることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 - 【請求項４】前記隔壁となる部材上に、前記開口部とは
別に、前記マスク上のアライメントマーク検出用に必要
な光を通過させるための開口部を設けたことを特徴とす
る請求項２記載の露光装置。 - 【請求項５】前記請求項１記載の露光装置を用いて作製
されてなることを特徴とする半導体素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316625A JP3363882B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000316625A JP3363882B2 (ja) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | 露光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124453A true JP2002124453A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3363882B2 JP3363882B2 (ja) | 2003-01-08 |
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ID=18795545
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|---|---|---|---|
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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