JP2004047518A - X-ray exposure device and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置で用いられるパルス光源を用いたX線露光装置、およびそのX線露光装置によるデバイスの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の高密度高速化に伴い、集積回路のパターン線幅が縮小され、半導体製造方法にも一層の高性能化が要求されてきている。このため、半導体製造工程中のリソグラフィ工程のうちレジストパターン形成に用いる露光装置にも、KrFレーザ(波長248nm)、ArFレーザ(波長193nm)、F2レーザ(波長157nm)などの極端紫外線やX線(波長0.2〜1.5nm)などの徐々に短い露光波長を利用したステッパ/スキャナが開発されている。
【0003】
このうち、X線を用いた露光方式は、所望のパターンが形成されたX線マスクとレジストを塗布したウエハとを数十μm〜数μmに接近させた状態で、 X線をX線マスクの上(対向するウエハと反対方向)から照射させ、マスクパターン(原版パターン)をウエハ上に転写させる近接等倍露光方式によるものである。
【0004】
高強度のX線を得るために、シンクロトロン放射光(SR)を用いて露光する方法 (以下、「SRステッパ」とよぶ) が開発され、100nm以下のパターンが転写できることが既に実証されている。
【0005】
ところが、シンクロトロン放射光源は、半導体装置の量産において有効であるが、大掛かりな設備を必要とする。その問題点を解決するため、試作等にも使用できる小型で強力なX線を発生させるX線源を露光光源として使用する方式(以下、「ポイントソースX線ステッパ」とよぶ)が考案されている。強力なX線を発生させるポイントソースX線源の例としては、米国特許4896341に示されるようにレーザプラズマ線源と呼ばれるもので、レーザをターゲットに照射してプラズマを発生させ、その時プラズマから発生するX線を使用しようというものである。
【0006】
その他には、Journal of vacuum science technology 19(4) Nov/Dec 1981 page 1190に示されるように、ガス中で放電によってピンチプラズマを発生させることで、X線を発生させようとするものがある。シンクロトロン放射による露光との違いの一つに、いずれのポイントソースX線源でもX線はパルス状に発光されると言うことが挙げられる。そのため、単一露光エリア(1ショット)において所望の露光量を得る為に複数回パルスX線を照射する必要がある。
【0007】
ここで問題となるのが、ポイントソースX線源は各パルスの出力ばらつきが大きく、リソグラフィにおいて重要となる正確な露光量を照射することが難しいことである。例えばピンチプラズマ放電の一例の場合、出力ばらつきは3σで25%と言われている。1ショット300パルスで想定すると、最後の1発でちょうど設定露光量に達するはずの場合でも、0.25%の露光量エラーが生ずる。ショットの最後の方で光量を下げてばらつきを抑えることが必要となる。同じくパルス発光であるエキシマレーザを光源とした露光装置ではエキシマレーザの放電電圧により出力を連続的に制御できるが、ピンチプラズマ放電を始めポイントソースX線源では一般に困難である。
【0008】
従来、射出されたパルス光のエネルギーを調整(減光)する手段として、光路中に干渉フィルタを挿入してパルス光の透過率を調整する方式(例えば特登録02731953)や、光路中に吸収媒体となる気体を封入したチャンバを配置しその圧力変更でパルス光の透過率を調整する方式(例えば特開平05−343286)などが提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
これらの方法は、光量調整専用の手段を必要とするため装置のコストが増してしまうこと、その装置を設置するための占有場所の確保、占有容積の増加という問題が挙げられる。これらの問題は特にポイントソースX線露光装置の場合、露光パスが上述の占有容積の増加に起因して延長するに従い最大X線強度も低下してしまい、装置のスループットの低下を招いてしまう。
【0010】
【課題を解決するための手段】
X線露光装置では、X線強度の減衰を抑えるため露光雰囲気を減圧Heで密閉されたチャンバ内で露光する方式がよく知られている。また、F2レーザ露光装置などではレーザ照射時の投光光学系の汚染を考慮し、雰囲気が高精度に管理されるようになる。
【0011】
本発明は、上記のようにもともと露光雰囲気の純度、圧力、温度が充分に管理されているX線露光装置において、露光雰囲気の制御系に一系統追加して、露光雰囲気の一部を局所的に変更することで射出されたパルス光の光量を制御しようとするものであり、光量調整専用の新たな手段を付加して光路を延長することなく、光量の制御を可能にするものである。
【0012】
かかる目的を達成するべく、本発明にかかるX線露光装置及びデバイスの製造方法は以下の構成を備えることを特徴とする。
【0013】
すなわち、露光雰囲気を制御したチャンバ内で、原版のパターンを基板に転写するX線露光装置は、
パルス光を照射するための光源を制御する発光制御部と、
前記基板上に照射されたパルス光量を検出する強度モニタ部と、
前記検出されたパルス光量に基づき、前記チャンバ内における局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御する光量制御部と、
を有することを特徴とする。
【0014】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記光量制御部は、前記チャンバ内で前記パルス光が通過する局所領域の希ガス純度、該希ガスの圧力の少なくとも1方の変更により前記パルス光量を制御する。
【0015】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記強度モニタ部は、前記パルス光量の積算を算出し、
前記光量制御部は、総露光量と、前記積算されたパルス光量と、に基づき残露光量を算出し、該残露光量に従って前記局所領域の露光雰囲気を変更する。
【0016】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記光量制御部は、パルス露光毎に前記残露光量を更新して、前記局所領域の露光雰囲気を変更する。
【0017】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記光量制御部は、前記残露光量に基づき、前記局所領域の希ガス純度を制御して、該局所領域におけるパルス光透過率を設定する。
【0018】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記局所領域は、前記チャンバ内における光路を略全域にわたり覆い、
前記光量制御部は、該局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御する。
【0019】
好ましくは上記のX線露光装置において、前記露光雰囲気は減圧Heガスであり、前記パルス光はX線である。
【0020】
また、本発明にかかるデバイスの製造方法は、
露光雰囲気を制御したチャンバ内で、原版のパターンを基板に転写するX線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該X線露光装置は、
パルス光を照射するための光源を制御する発光制御部と、
前記基板上に照射されたパルス光量を検出する強度モニタ部と、
前記検出されたパルス光量に基づき、前記チャンバ内における局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御する光量制御部とを有する、ことを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【0022】
<実施形態1>
<装置の概略構成とチャンバの雰囲気制御(図1)>
図1は本発明の実施形態に係わるポイントソースX線ステッパの概略構成を示すブロック図である。図1においてポイントソースX線光源1は、例えばNeガス中で放電によってピンチプラズマを発生させてX線2を発光するプラズマX光源である。この光源はピーク波長1.15nmのX線を発光する光源である。
【0023】
発光したX線2はX線の減衰を考慮して減圧Heで満たされたメインチャンバ3内に導かれ、減光手段であるX線吸収領域(第1の局所領域)4及び集光手段であるコリメータ5を介したのち、X線マスク7(原版、以下同じ。)を照射する。メインチャンバ3全体は常に一定のHe雰囲気を保つようにメインチャンバ雰囲気制御部15によりHeの圧力、純度、温度などが監視/制御されている。
【0024】
ここでX線吸収領域4はポイントソースX線源1とコリメータ5の間でHe雰囲気が局所的に制御できるようにX線透過を損なわない部材で囲われた領域であり、この領域4にのみ、たとえば酸素や窒素など不純物を導入してHe純度を落とすことでX線透過率を下げ、コリメータ5を介してX線マスク7に到達するX線強度を弱めることができる。
【0025】
また純度を下げる代わりにX線吸収領域4の圧力を増すことでもX線透過率を下げることが可能である。このX線吸収領域4はメインチャンバ雰囲気制御部15のサブ制御部である局所雰囲気制御部13により純度、圧力等が制御される。両制御部13,15とも制御対象は同じであるが、メインチャンバ雰囲気制御部15が常に一定状態を保つよう制御するのに対し、局所雰囲気制御部13は可変的に指定されるX線透過率になるようHe雰囲気を制御する違いがある。X線マスク7上に形成されている描画パターンは、X線が照射されることで狭いギャップを隔てて対向され、レジストを塗布してあるウエハ8上に転写される。
【0026】
所望の露光量を得るために、複数回にわたりポイントソースX線光源のパルス発光を繰り返すことにより所要のパターン転写を達成することができる。
【0027】
<露光量の制御(図1、2)>
次に露光量制御の構成を同じく図1により説明する。10はX線強度センサでありパルス発光ごとにX線強度を検知し、その情報は強度モニタ部11に送られる。強度モニタ部11はセンサ10によりセンシングされたX線強度情報に基づき該当ショットの積算露光量を計算する。尚、図1において、X線強度センサ10はX線マスク7とウエハ8の間に配置されているが、強度モニタ部11でX線強度センサ10から得た情報をレジスト上のX線強度に換算すればこの位置に限定されるものでなく、コリメータ5の前後やX線源1に配置することも可能である。
【0028】
主制御部12は、強度モニタ部11で求められた積算露光量と不図示のコンソールなどからレシピ情報として指定された該当ショットの所望露光量(総露光量)とを比較して、次パルス発光の条件を決定する。
【0029】
つまり主制御部12は残露光量(=所望露光量−積算露光量)を求め、この残露光量に基づき、次パルス発光においてX強度を制御するための制御指令を局所雰囲気制御部13、パルス発光制御部14、メインチャンバ雰囲気制御部15に出力する。主制御部12は、パルスごとにばらつきはあるものの平均的な出力を想定し、残露光量が最大X線強度でNパルス分(N:自然数)以上に相当する場合は、X線吸収領域4でのX線透過量が最大なるよう局所雰囲気制御部13を制御し、次パルス発光をパルス発光制御部14に指示する。
【0030】
それより少ない残露光量の場合、すなわち、残露光量が最大X線強度1パルス未満の場合、主制御部12はX線吸収領域4を通過したX線が所望のX線強度(透過率)になるように局所雰囲気制御部13を制御する。この制御において、主制御部12は強度モニタ11からX線強度センサ10の情報とX線吸収領域4のHe純度を計測するHe純度センサ6の情報を受信して、局所雰囲気制御部13の制御量を算出する。更に、次パルス発光をパルス発光制御部14に指示する。
【0031】
図2はX線吸収領域4のHe純度とX線透過率の概略的な関係を示す図である。局所雰囲気制御部13で制御可能なHe純度範囲は最高純度”b”から最低純度”a”までであり、X線透過率は最高でβ、最低でαである。主制御部12は最低純度aに相当するX線透過率”α”よりも低いX線透過率(He純度の領域C2)によりX線強度を下げる制御は行なわない。また、ヘリウムHeの最高純度bを超えた領域C1に対応するX線透過率βよりも高いX線透過率によりX線強度を上げる制御も行なわない。従って、主制御部12は残露光量と所望露光量との関係において、最大X線強度(X線透過率β)により照射可能な場合であっても、そのパルス照射後の残露光量が、X線透過率でβを超えないこと、かつ、X線透過率αより低くならないように局所雰囲気制御部13を制御する。
【0032】
<露光量の制御プロセス(図3)>
上記の露光量の制御プロセスを図3のフローチャートにより説明する。なお、本実施形態においてウエハおよびX線マスクの搬送および位置合わせは周知の構成を適用するものであり詳細な説明は省略する。
【0033】
まずステップS301において、X線マスク7の露光画角とウエハ8のうち次に露光すべきショット領域とが対向するようウエハステージ9をXY方向に移動させて位置決めする。
【0034】
次にステップS302で1ショット露光の初期化として、不図示のコンソール等の入力手段を介して指定されたレシピ情報の設定露光量(初期値として総露光量)を対象ショットの残露光量として設定する。
【0035】
ステップS303において、主制御部12は次パルス発光時にX線吸収領域4のX線透過率を最大にするか、減光するかを判断する。ここで”Nパルス(N:自然数)”は予め主制御部12で管理しているシステムパラメータでもよいし、レシピ情報で与えられるジョブパラメータでもよい。ステップS303で残露光量がまだ充分多いと判断された場合(S303−Yes)は処理をステップS304に進め、X線吸収領域4のHe純度を最大に制御するための制御指令を局所雰囲気制御部13に出力し、この制御指令に基づいて局所雰囲気制御部13はX線吸収媒体の純度(He純度)を制御する(S304)。
【0036】
ステップS303でX線吸収領域4での減光が必要と判断された場合(S303−No)は処理をステップS305に進め、主制御部12はHe純度センサ6(図1)の現在値と図2の関係より所望のX線吸収媒体の純度(He純度)を算出して、局所雰囲気制御部13に出力する。局所雰囲気制御部13はこの出力に基づきX線強度を低下させるためにX線吸収媒体の純度(He純度)を制御する(S305)。
【0037】
ステップS304またはS305において制御されたX線吸収媒体の純度(He純度)を設定した後、ステップS306において、主制御部12はパルス発光制御部14にパルス発光指示を出力し、1パルス分の露光を行なう。
【0038】
ステップS307において、露光をしたタイミングでX線強度センサ10の情報を読み取りその値を今回の露光量としてステップS302で設定した残露光量から差し引き、強度モニタ部11に記憶する(残露光量の更新)。
【0039】
次にステップS308において更新した残露光量の値と”許容残露光量”と比較する。ここで ”許容残露光量” は予め主制御部12で管理しているシステムパラメータや、レシピ情報で与えられるジョブパラメータにより設定することができる。ステップS308の比較の結果、許容残露光量よりも多く残露光量がある場合(S308−Yes)は処理をステップS303に戻し、さらに同一ショットの露光を繰り返す。逆に許容残露光量以下(S308−No)なら該当ショットの露光を終了として次ショットの露光(ステップ301)に処理を移行する。次ショットがない場合は該当ウエハの露光を終了する。
【0040】
以上説明したように、本実施形態によれば、もともと露光雰囲気の純度、圧力、温度が充分に管理されているX線露光装置において、その光路中の露光雰囲気の一部を局所的に変更することで射出されたパルス光の強度を可変にして露光量を制御することが可能になる。
【0041】
また、光量調整専用の新たな手段を付加することを要せず、低コスト化、光路の延長によるX線強度の低下を極端に落とすことなく露光量を維持することにより、スループットの低下を抑えることができる。
【0042】
<実施形態2(図4)>
図4は本発明の実施形態2にかかるポイントソースX線ステッパの概略的な構成を示す図である。図4が実施形態1と異なる部分は、X線吸収領域(第1の局所領域)4の代わりにコリメータ5の全体が局所雰囲気制御部13で制御されたHe高精度雰囲気制御領域(第2の局所領域)20で覆われている点である。
【0043】
実施形態1とは逆にメインチャンバ内の大半の光路がHe高精度雰囲気制御部(第2の局所領域)20により覆われることで、光路中におけるチャンバ3内の雰囲気の影響を受けることなく、光源1から照射されたパルス光がマスク7及び基板8に到達する。つまり、チャンバ3内の光路の大半を第2の局所領域で覆う構成にすることで、パルス毎の光量のばらつきを少なくすることが可能になり、直前の数パルス分の光量情報から次パルスで出力するべき光量を、算術平均、分散等の統計処理により高精度に見積もることが可能になる。
【0044】
本実施形態によれば、直前の数パルス分の光量情報から次パルスにおいて出力するべき光量を高精度に見積もることが可能になる。一定の光量がマスクに照射されるよう光路中の第2の局所領域の雰囲気を制御し、パルス毎の光量のばらつきを抑制することが可能となり、所望の積算露光量の制御が容易になる。
【0045】
なお、実施形態1、2ともにポイントソースX線露光装置を例にしたが、本発明の趣旨はこれに限定されるものでなく、密閉及びその露光雰囲気が管理された状態で露光する露光装置に対しても適用することができることはいうまでもない。
【0046】
<デバイスの生産方法の実施形態(図5、6)>
次に先に説明したX線露光装置または露光方法を適用したデバイスの生産方法の実施形態を説明する。
【0047】
図5は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マクロマシン等)の製造のフローを示すフローチャートである。ステップS501(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップS502(マスク制作)では設計したパターンを形成したマスクを作製する。一方、ステップS503(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いてウエハを製造する。
【0048】
ステップS504(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップS505(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップS504で作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップS506(検査)ではステップS505で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップS507)される。
【0049】
図6は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップS601(酸化)ではウエハの表面を酸化させる。ステップS602(CVD)ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS603(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS604(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップS605(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。
【0050】
ステップS606(露光)では上述したX線露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップS607(現像)では露光したウエハを現像する。
【0051】
ステップS608(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップS609(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
【0052】
本実施形態の生産方法において、上述のX線露光装置を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、もともと露光雰囲気の純度、圧力、温度が充分に管理されているX線露光装置において、その光路中の露光雰囲気の一部を局所的に変更することで射出されたパルス光の強度を可変にして露光光量を制御することが可能になる。
【0054】
また、光量調整専用の新たな手段を付加することを要せず、低コスト化、光路の延長によるX線強度の低下を極端に落とすことなく露光光量を維持することにより、スループットの低下を抑えることができる。
【0055】
また、直前の数パルス分の光量情報から次パルスにおいて出力するべき光量を高精度に見積もることが可能になる。一定の光量がマスクに照射されるよう光路中の第2の局所領域の雰囲気を制御し、パルス毎の光量のばらつきを抑制することが可能となり、所望の積算露光量の制御が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態1にかかるX線露光装置の概略構成を説明する図である。
【図2】X線吸収領域4のHe純度とX線透過率の概略的な関係を示す図である。
【図3】露光量の制御プロセスを説明するフローチャートである。
【図4】実施形態2にかかるX線露光装置の概略構成を説明する図である。
【図5】半導体デバイスの製造の流れを説明する図である。
【図6】ウエハプロセスの詳細な流れを説明する図である。
【符号の説明】
1:ポイントソースX線源
2:X線
3:メインチャンバ
4:X線吸収領域
5:コリメータ
6:He純度センサ
7:X線マスク
8:ウエハ
9:ウエハステージ
10:X線強度センサ
11:強度モニタ部
12:主制御部
13:局部雰囲気制御部
14:パルス発光制御部
15:メインチャンバ雰囲気制御部
20:He高精度雰囲気制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray exposure apparatus using a pulse light source used in a semiconductor manufacturing apparatus, and a device manufacturing method using the X-ray exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as the density and speed of semiconductor integrated circuits have been increased, the pattern line width of the integrated circuits has been reduced, and there has been a demand for higher performance semiconductor manufacturing methods. Therefore, even an exposure apparatus used for forming a resist pattern of the lithography process in the semiconductor manufacturing process, KrF laser (wavelength 248 nm), ArF laser (wavelength 193 nm), extreme ultraviolet rays and X-rays such as F 2 laser (wavelength 157 nm) Steppers / scanners using progressively shorter exposure wavelengths (wavelength 0.2 to 1.5 nm) have been developed.
[0003]
Of these, the exposure method using X-rays is such that the X-rays are exposed to the X-ray mask while the X-ray mask on which the desired pattern is formed and the resist-coated wafer are brought close to several tens μm to several μm. Irradiation is performed from above (in a direction opposite to the facing wafer), and a close-magnification exposure method is used in which a mask pattern (original pattern) is transferred onto the wafer.
[0004]
In order to obtain high-intensity X-rays, a method of exposing using synchrotron radiation (SR) (hereinafter referred to as “SR stepper”) has been developed, and it has already been demonstrated that patterns of 100 nm or less can be transferred. .
[0005]
However, a synchrotron radiation light source is effective in mass production of semiconductor devices, but requires large-scale equipment. In order to solve the problem, a method (hereinafter, referred to as a "point source X-ray stepper") has been devised in which a small and powerful X-ray source that can be used for trial production or the like is used as an exposure light source. I have. As an example of a point source X-ray source that generates strong X-rays, a laser source is called a laser plasma source as shown in US Pat. No. 4,896,341. A target is irradiated with a laser to generate plasma, and then the plasma is generated. X-rays to be used.
[0006]
As another example, as shown in Journal of Vacuum Science Technology 19 (4) Nov / Dec 1981 page 1190, X-rays are generated by generating pinch plasma by discharge in a gas. One of the differences from the exposure using synchrotron radiation is that X-rays are emitted in a pulsed manner at any point source X-ray source. Therefore, in order to obtain a desired exposure amount in a single exposure area (one shot), it is necessary to irradiate pulse X-rays a plurality of times.
[0007]
The problem here is that the point source X-ray source has a large output variation of each pulse, and it is difficult to irradiate an accurate exposure amount which is important in lithography. For example, in the case of a pinch plasma discharge, the output variation is said to be 25% at 3σ. Assuming 300 pulses per shot, an exposure error of 0.25% occurs even if the set exposure amount should just reach the set exposure amount in the last shot. It is necessary to reduce the amount of light at the end of the shot to suppress variations. Similarly, in an exposure apparatus that uses an excimer laser that emits pulsed light as a light source, the output can be continuously controlled by the discharge voltage of the excimer laser. However, it is generally difficult to use a point source X-ray source such as a pinch plasma discharge.
[0008]
Conventionally, as means for adjusting (dimming) the energy of the emitted pulse light, a method of inserting an interference filter in the optical path to adjust the transmittance of the pulse light (for example, Japanese Patent Application No. 02731953), an absorbing medium in the optical path, or the like. A method has been proposed in which a chamber filled with a gas to be used is arranged and the transmittance of the pulse light is adjusted by changing the pressure (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-343286).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
These methods have the problems of increasing the cost of the apparatus due to the necessity of means dedicated to light quantity adjustment, securing an occupied place for installing the apparatus, and increasing the occupied volume. These problems, particularly in the case of a point source X-ray exposure apparatus, reduce the maximum X-ray intensity as the exposure path is extended due to the above-mentioned increase in the occupied volume, resulting in a decrease in the throughput of the apparatus.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As an X-ray exposure apparatus, a method of exposing an exposure atmosphere in a chamber sealed with a reduced pressure He in order to suppress attenuation of X-ray intensity is well known. Also, considering the contamination of the light projecting optical system during laser irradiation, etc. F 2 laser exposure device, so that the atmosphere is controlled with high precision.
[0011]
The present invention provides an X-ray exposure apparatus in which the purity, pressure, and temperature of an exposure atmosphere are originally sufficiently controlled as described above. In this case, the light amount of the emitted pulse light is controlled by changing the light amount, and the light amount can be controlled without extending a light path by adding a new means dedicated to light amount adjustment.
[0012]
In order to achieve the above object, an X-ray exposure apparatus and a method for manufacturing a device according to the present invention are characterized by having the following configuration.
[0013]
That is, an X-ray exposure apparatus that transfers a pattern of an original onto a substrate in a chamber where the exposure atmosphere is controlled,
A light emission control unit that controls a light source for emitting pulsed light,
An intensity monitor for detecting the amount of pulsed light applied to the substrate,
Based on the detected pulse light amount, change the exposure atmosphere of a local region in the chamber, a light amount control unit that controls the light amount of the irradiated pulse light,
It is characterized by having.
[0014]
Preferably, in the above-mentioned X-ray exposure apparatus, the light amount control unit controls the pulse light amount by changing at least one of a rare gas purity and a pressure of the rare gas in a local region through which the pulse light passes in the chamber. I do.
[0015]
Preferably, in the above X-ray exposure apparatus, the intensity monitor section calculates an integration of the pulse light amount,
The light amount control unit calculates a remaining exposure amount based on the total exposure amount and the integrated pulse light amount, and changes an exposure atmosphere of the local region according to the remaining exposure amount.
[0016]
Preferably, in the above X-ray exposure apparatus, the light quantity control unit updates the residual exposure amount for each pulse exposure to change the exposure atmosphere of the local region.
[0017]
Preferably, in the above-mentioned X-ray exposure apparatus, the light quantity control unit controls the rare gas purity of the local region based on the remaining exposure amount, and sets the pulse light transmittance in the local region.
[0018]
Preferably, in the above-described X-ray exposure apparatus, the local area covers an optical path in the chamber over substantially the entire area,
The light quantity control unit changes the exposure atmosphere of the local region to control the light quantity of the irradiated pulse light.
[0019]
Preferably, in the above X-ray exposure apparatus, the exposure atmosphere is a reduced pressure He gas, and the pulsed light is an X-ray.
[0020]
Further, the method for manufacturing a device according to the present invention,
Installing a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses in a factory including an X-ray exposure apparatus for transferring an original pattern onto a substrate in a chamber in which an exposure atmosphere is controlled;
Manufacturing a semiconductor device using the plurality of semiconductor manufacturing apparatuses,
And the X-ray exposure apparatus comprises:
A light emission control unit that controls a light source for emitting pulsed light,
An intensity monitor for detecting the amount of pulsed light applied to the substrate,
A light amount control unit configured to change an exposure atmosphere of a local region in the chamber based on the detected pulse light amount and control a light amount of the irradiated pulse light.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0022]
<First embodiment>
<Schematic configuration of apparatus and atmosphere control of chamber (Fig. 1)>
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a point source X-ray stepper according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a point source X-ray light source 1 is a plasma X light source that emits
[0023]
The emitted
[0024]
Here, the X-ray absorption region 4 is a region surrounded by a member that does not impair X-ray transmission so that the He atmosphere can be locally controlled between the point source X-ray source 1 and the collimator 5. For example, by introducing impurities such as oxygen and nitrogen to lower the He purity, the X-ray transmittance can be lowered, and the X-ray intensity reaching the
[0025]
Further, the X-ray transmittance can be lowered by increasing the pressure in the X-ray absorption region 4 instead of lowering the purity. The purity, pressure and the like of the X-ray absorption region 4 are controlled by a local
[0026]
In order to obtain a desired exposure amount, the required pattern transfer can be achieved by repeating the pulse emission of the point source X-ray light source a plurality of times.
[0027]
<Control of exposure amount (FIGS. 1 and 2)>
Next, the configuration of the exposure amount control will be described with reference to FIG. An
[0028]
The
[0029]
That is, the
[0030]
When the remaining exposure amount is smaller than that, that is, when the remaining exposure amount is less than one pulse of the maximum X-ray intensity, the
[0031]
FIG. 2 is a diagram showing a schematic relationship between the He purity of the X-ray absorption region 4 and the X-ray transmittance. The He purity range that can be controlled by the
[0032]
<Exposure control process (FIG. 3)>
The above-described exposure amount control process will be described with reference to the flowchart of FIG. In the present embodiment, a known configuration is applied to the transfer and alignment of the wafer and the X-ray mask, and a detailed description is omitted.
[0033]
First, in step S301, the wafer stage 9 is moved and positioned in the XY directions so that the exposure angle of view of the
[0034]
Next, in step S302, as the initialization of the one-shot exposure, the set exposure amount (total exposure amount as an initial value) of the recipe information specified via input means such as a console (not shown) is set as the remaining exposure amount of the target shot. I do.
[0035]
In step S303, the
[0036]
If it is determined in step S303 that dimming in the X-ray absorption region 4 is necessary (S303-No), the process proceeds to step S305, where the
[0037]
After setting the purity (He purity) of the X-ray absorbing medium controlled in step S304 or S305, in step S306, the
[0038]
In step S307, the information of the
[0039]
Next, the value of the remaining exposure amount updated in step S308 is compared with the “permissible remaining exposure amount”. Here, the “allowable remaining exposure amount” can be set by a system parameter managed in advance by the
[0040]
As described above, according to the present embodiment, in the X-ray exposure apparatus in which the purity, pressure, and temperature of the exposure atmosphere are originally sufficiently controlled, a part of the exposure atmosphere in the optical path is locally changed. This makes it possible to control the exposure amount by making the intensity of the emitted pulse light variable.
[0041]
In addition, it is possible to suppress a decrease in throughput by maintaining the exposure amount without extremely reducing a decrease in X-ray intensity due to an extension of the optical path without adding a new means dedicated to light amount adjustment. be able to.
[0042]
<Embodiment 2 (FIG. 4)>
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a point source X-ray stepper according to the second embodiment of the present invention. 4 is different from the first embodiment in that the whole of the collimator 5 is controlled by the local
[0043]
Contrary to the first embodiment, most of the optical paths in the main chamber are covered with the He high-precision atmosphere control unit (second local area) 20, so that the atmosphere in the chamber 3 is not affected by the atmosphere in the optical paths. The pulse light emitted from the light source 1 reaches the
[0044]
According to the present embodiment, it is possible to estimate the light quantity to be output in the next pulse with high accuracy from the light quantity information of several pulses immediately before. The atmosphere in the second local region in the optical path is controlled so that a constant amount of light is irradiated on the mask, and it is possible to suppress the variation in the amount of light for each pulse, thereby facilitating the control of the desired integrated exposure amount.
[0045]
In the first and second embodiments, a point source X-ray exposure apparatus has been described as an example. However, the gist of the present invention is not limited to this, and the present invention is applied to an exposure apparatus that performs exposure in a sealed and controlled exposure atmosphere. Needless to say, the same can be applied to this.
[0046]
<Embodiment of Device Production Method (FIGS. 5 and 6)>
Next, an embodiment of a device production method to which the above-described X-ray exposure apparatus or exposure method is applied will be described.
[0047]
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of manufacturing micro devices (semiconductor chips such as ICs and LSIs, liquid crystal panels, CCDs, thin-film magnetic heads, macro machines, etc.). In step S501 (circuit design), a device pattern is designed. In step S502 (mask production), a mask on which the designed pattern is formed is produced. On the other hand, in step S503 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass.
[0048]
Step S504 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step S505 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step S504. including. In step S506 (inspection), inspections such as an operation check test and a durability test of the semiconductor device manufactured in step S505 are performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step S507).
[0049]
FIG. 6 shows a detailed flow of the wafer process. In step S601 (oxidation), the surface of the wafer is oxidized. In step S602 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step S603 (electrode formation), electrodes are formed on the wafer by vapor deposition. In step S604 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step S605 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer.
[0050]
In step S606 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed and exposed on the wafer by the above-described X-ray exposure apparatus. In step S607 (developing), the exposed wafer is developed.
[0051]
In step S608 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step S609 (resist removal), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
[0052]
In the production method of the present embodiment, if the above-described X-ray exposure apparatus is used, a highly integrated device, which was conventionally difficult to produce, can be produced at low cost.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an X-ray exposure apparatus in which the purity, pressure, and temperature of an exposure atmosphere are originally sufficiently controlled, a part of the exposure atmosphere in the optical path is locally changed. It is possible to control the amount of exposure light by making the intensity of the pulsed light emitted in step (1) variable.
[0054]
In addition, it is possible to suppress a decrease in throughput by maintaining the exposure light amount without lowering the cost and reducing the decrease in X-ray intensity due to the extension of the optical path without adding a new means dedicated to light amount adjustment. be able to.
[0055]
In addition, it is possible to estimate the light quantity to be output in the next pulse with high accuracy from the light quantity information of the last several pulses. The atmosphere in the second local region in the optical path is controlled so that a constant amount of light irradiates the mask, it is possible to suppress variations in the amount of light for each pulse, and control of a desired integrated exposure amount is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray exposure apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic relationship between He purity of an X-ray absorption region 4 and X-ray transmittance.
FIG. 3 is a flowchart illustrating a control process of an exposure amount.
FIG. 4 is a diagram illustrating a schematic configuration of an X-ray exposure apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is a diagram illustrating a flow of manufacturing a semiconductor device.
FIG. 6 is a diagram illustrating a detailed flow of a wafer process.
[Explanation of symbols]
1: Point source X-ray source 2: X-ray 3: Main chamber 4: X-ray absorption area 5: Collimator 6: He purity sensor 7: X-ray mask 8: Wafer 9: Wafer stage 10: X-ray intensity sensor 11: Intensity Monitor unit 12: Main control unit 13: Local atmosphere control unit 14: Pulse emission control unit 15: Main chamber atmosphere control unit 20: He high precision atmosphere control unit
Claims (8)
パルス光を照射するための光源を制御する発光制御部と、
前記基板上に照射されたパルス光量を検出する強度モニタ部と、
前記検出されたパルス光量に基づき、前記チャンバ内における局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御する光量制御部と、
を有することを特徴とするX線露光装置。In an X-ray exposure apparatus that transfers a pattern of an original to a substrate in a chamber in which an exposure atmosphere is controlled,
A light emission control unit that controls a light source for emitting pulsed light,
An intensity monitor for detecting the amount of pulsed light applied to the substrate,
Based on the detected pulse light amount, change the exposure atmosphere of a local region in the chamber, a light amount control unit that controls the light amount of the irradiated pulse light,
An X-ray exposure apparatus comprising:
前記光量制御部は、総露光量と、前記積算されたパルス光量と、に基づき残露光量を算出し、該残露光量に従って前記局所領域の露光雰囲気を変更することを特徴とする請求項1または2に記載のX線露光装置。The intensity monitoring unit calculates an integration of the pulse light amount,
The light amount control unit calculates a remaining exposure amount based on the total exposure amount and the integrated pulse light amount, and changes an exposure atmosphere of the local region according to the remaining exposure amount. Or the X-ray exposure apparatus according to 2.
前記光量制御部は、該局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のX線露光装置。The local region covers substantially the entire optical path in the chamber,
The X-ray exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the light quantity control unit changes an exposure atmosphere of the local area to control a light quantity of the irradiated pulse light. .
露光雰囲気を制御したチャンバ内で、原版のパターンを基板に転写するX線露光装置を含む複数の半導体製造装置を工場に設置する工程と、
前記複数の半導体製造装置を用いて半導体デバイスを製造する工程と、
を備え、該X線露光装置は、
パルス光を照射するための光源を制御する発光制御部と、
前記基板上に照射されたパルス光量を検出する強度モニタ部と、
前記検出されたパルス光量に基づき、前記チャンバ内における局所領域の露光雰囲気を変更して、前記照射されたパルス光の光量を制御する光量制御部とを有する、ことを特徴とするデバイスの製造方法。A method of manufacturing a device, comprising:
Installing a plurality of semiconductor manufacturing apparatuses in a factory including an X-ray exposure apparatus for transferring an original pattern onto a substrate in a chamber in which an exposure atmosphere is controlled;
Manufacturing a semiconductor device using the plurality of semiconductor manufacturing apparatuses,
And the X-ray exposure apparatus comprises:
A light emission control unit that controls a light source for emitting pulsed light,
An intensity monitor for detecting the amount of pulsed light applied to the substrate,
A device for controlling the amount of the irradiated pulse light by changing an exposure atmosphere of a local region in the chamber based on the detected amount of the pulse light, the method comprising: .
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JP2006128157A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Komatsu Ltd | Driver laser system for extremely ultraviolet optical source apparatus |
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-
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- 2002-07-08 JP JP2002199217A patent/JP2004047518A/en not_active Withdrawn
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