JP2004253586A

JP2004253586A - 荷電粒子線露光装置

Info

Publication number: JP2004253586A
Application number: JP2003042015A
Authority: JP
Inventors: Masashi Okada; 政志岡田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-02-20
Filing date: 2003-02-20
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】レチクルに異物が付着したことを直ちに検出可能な荷電粒子線露光装置を提供する。
【解決手段】レチクル４の上方空間に、光ビーム１５がレチクル４と平行に通過している。よって、装置内で発生した異物１７がレチクル４に付着するときに光ビーム１５を横切ることになり、異物１７によって光が散乱される。この散乱光１８を光検出器１９で検出すれば、レチクル４に異物が付着したかどうかがわかる。光検出器１９の信号からレチクル４に異物１７が付着したことが確認されると、露光を中断し、レチクル４を、洗浄装置に搬送し洗浄を行う。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、荷電粒子線によりレチクル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荷電粒子線露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の集積度が増すに従い、回路パターンが微細化し、従来使用されていた可視光や紫外光を使用した露光装置では、その解像度が足らなくなってきている。周知のように、露光装置の解像度は、転写光学系の開口数（ＮＡ）に比例し、露光に使用する光の波長に逆比例する。そのため、解像度を上げる一つの試みとして、可視光や紫外線に代わり、波長の短い荷電粒子線を露光転写に使用する試みがなされている。
【０００３】
ここで荷電粒子線露光装置とは、荷電粒子線を使用して、レチクルに形成された回路パターンをウエハ等の感応基板に露光転写する装置である。この中でも、実用化に向けて開発が進んでいるものは、レチクル面をサブフィールドと呼ばれる露光領域に分割し、サブフィールド内のパターンを一括して露光転写し、露光パターンをつなぎ合わせることによりウエハ上に回路パターン全体を露光転写する、分割投影露光方式と呼ばれる方式の電子線露光装置（ＵＳＰ４，３７６，２４９、Ｖａｒｉａｂｌｅａｘｉｓｅｌｅｃｔｒｏｎｂｅａｍｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ：特許文献１）である。
【０００４】
この分割投影露光方式の電子線露光装置のサブフィールド、すなわち一括露光される露光領域の大きさはレチクル上で約１ｍｍ角、ウエハ上で約２５０μｍ角程度である。
【０００５】
図５に、このような半導体装置製造用の、分割露光転写方式の電子線露光装置の光学系の概要を示す。図５において、電子源３１を出た電子線３２は第１照明レンズ３３によって成形開口３４を照明する。成形開口３４を出た電子線３２は第２照明レンズ３５、第３照明レンズ３６によってレチクル３７上に成形開口３４の像を等倍結像する。レチクル３７上に形成されたパターンを通過した電子線は、第１投影レンズ３８、第２投影レンズ３９によってウエハ４０上にレチクル３７上のパターンの像を結像する。なお、散乱アパーチャ４１は、レチクル３７で散乱された電子線をカットするためのものである。
【０００６】
電子線露光用のレチクルとしては、厚さ１００ｎｍ程度のＳｉＮの膜に重金属で回路パターンを形成したタイプのもの（メンブレンタイプ）や、厚さ数μｍのシリコンやダイヤモンドの膜を用いて、回路パターンの形状を抜き取ったタイプのもの（ステンシルタイプ）が用いられる。
【０００７】
縮小投影を行う電子線露光装置では、メンブレンタイプのレチクルを用いる場合には、メンブレン上の重金属パターンで電子線を散乱させ、重金属パターンが設けられていないメンブレンの部分を透過した電子線を、結像光学系によりウエハ上に結像させる。一方、ステンシルタイプのレチクルを用いる場合には、レチクルの膜が存在する部分で、電子線を遮ったり散乱させたりし、膜が抜き取られた部分で電子線を通過させ、通過した電子線を結像光学系によりウエハ上に結像させる。
【０００８】
そのため、メンブレンタイプのレチクルではメンブレン上に、ステンシルタイプのレチクルでは、レチクルの膜が抜き取られた部分に、電子線を透過しない性質を持つ異物が存在すると、異物によって電子線が遮られ、正しく回路パターンが基板上に転写されなくなるという問題がある。
【０００９】
光を用いた縮小投影露光装置では、薄い透明な膜（ペリクル）を用いて、レチクルに異物が付着しないように保護しているが、電子やイオンのビームを用いる荷電粒子線露光装置では、ビームの行程に物体が存在するとビームを遮ることになり、露光することができなくなるため、ペリクルのような保護膜を用いることができないという問題がある。そのため、レチクルに異物が付着しているかどうかの検査を行い、異物が付着している場合にはレチクルの洗浄を行う必要がある。
【００１０】
このような異物の検査方法には、大別して２つの方法があった。１つは、露光されたウエハのレジストパターンを検査することによって、レチクルに異物が付着しているかどうかを確認する方法である。他の１つは、定期的にレチクルを取り出して検査を行う方法である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、露光されたウエハのレジストパターンを検査することによって、レチクルに異物が付着しているかどうかを確認する方法は、露光、現像、検査工程を必要とするので、結果が出るまでに時間を要するという問題点があった。そして、異物が付着していた場合には、レチクルを洗浄した後で、また同じような検査を行って、異物が除去されたかどうかを確認しなければならず、さらに時間を要していた。定期的にレチクルを取り出して検査を行う方法では、検査後に異物が付着した場合、次に検査を行うまで異物が付着していることがわからないため、その期間に露光したチップは不良品になってしまうという問題があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、レチクルに異物が付着したことを直ちに検出可能な荷電粒子線露光装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、荷電粒子線によりレチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置であって、前記レチクル上面より上方の空間に光を照射する照明装置と、前記空間に存在する異物によって散乱された光を受光する受光装置とを有し、前記受光装置により検出された光が所定の閾値を超えたことにより、前記レチクルに異物が付着したことを検出する異物検出器を有することを特徴とするもの（請求項１）である。
【００１４】
レチクルが置かれる荷電粒子線装置の鏡筒内は、高度の真空に保たれているので、微小な異物は空間に漂うことなく重力により落下して、レチクルに付着する。よって、レチクルの上方の空間に異物が存在することを検出すれば、それが、レチクルに付着する可能性は極めて高い。
【００１５】
本手段はこのような知見に基づいたものであり、照明装置によりレチクル上面より上方の空間に光を照射する。すると、光が照射された空間に異物が存在する場合は、その異物が光を散乱するので、散乱光を受光装置によって検出し、受光装置の出力が所定の閾値を超えたことで、異物が存在したと判定する。本手段によれば、荷電粒子線露光装置の使用中に異物の存在を確認できるので、異物の存在が確認された場合には、直ちに所定の措置をとることができる。
【００１６】
前記課題を解決するための第２の手段は、前記第１の手段であって、前記レチクルを洗浄する異物洗浄装置を併せて有することを特徴とするもの（請求項２）である。
【００１７】
本手段においては、レチクルを洗浄するレチクル洗浄装置を併せて有するので、異物が検出された場合に、直ちにレチクルの洗浄を行い、異物を取り除くことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
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、本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置の構成図である。この電子線露光装置の光学系は、図５に示したものと同じである。図１において、１はレチクル保管庫、２は搬送系、３はレチクル検査装置、４はレチクル、５は洗浄装置、６はレチクルチャンバ、７は電子銃、８は電子線、９は照明光学系、１０はレチクルステージ、１１は結像光学系、１２はウエハ、１３はウエハステージ、１４は光源、１５は光ビーム、１６は光学系である。
【００１９】
レチクル４は、レチクル保管庫１から搬送系２によってレチクル検査装置３に搬送される。レチクル検査装置３で、レチクル４に異物が付着しているかどうかの検査を行い、異物が付着している場合には洗浄装置５にレチクル４を搬送する。洗浄装置５で洗浄されたレチクル４は再度レチクル検査装置３で検査される。レチクル検査装置３で異物が確認できなかった場合には、レチクル４はレチクルチャンバ６に搬送され、露光に使用される。
【００２０】
電子銃７から出射された電子線８を、照明光学系９を通してレチクルステージ１０上のレチクル４に照射する。レチクル４のステンシルパターン部分を通過した電子線は、結像光学系１１によってウエハステージ１３上のウエハ１２に照射され、レチクルパターンがウエハ１２に転写される。露光中には光源１４から出射され、光学系１６を通った光ビーム１５が、レチクル４の表面の上方をレチクル４の表面に対して平行に照射されている。なお、この光ビーム１５は、レチクル４に当たらなければ、必ずしもレチクル４と平行でなくてもよい。
【００２１】
図２は、レチクルに付着する異物を検出する方法の概要を示す図である。なお、以下の図においては、本欄における前出の図において示された構成要素には、同じ符号を付してその説明を省略することがある。
【００２２】
光ビームが通っている空間を物体が横切れば、光ビームは物体によって散乱される。図１及び図２に示すように、本実施の形態においては、レチクル４の上方空間に、光ビーム１５がレチクル４と平行に通過している。よって、装置内で発生した異物１７がレチクル４に付着するときに光ビーム１５を横切ることになり、異物１７によって光が散乱される。この散乱光１８を光検出器１９で検出すれば、レチクル４に異物が付着したかどうかがわかる。光検出器１９の信号からレチクル４に異物１７が付着したことが確認されると、露光を中断し、レチクル４を、図１における洗浄装置５に搬送し洗浄を行う。洗浄後、レチクル検査装置３で異物除去の確認を行い、再度レチクルチャンバ６に搬送して露光を再開する。
【００２３】
電子線露光装置においては、レチクルチャンバ６の中は真空なので、レチクルチャンバ内では異物に浮力は働かない。そのため、レチクル表面に平行に照射した光を横切る異物は、レチクル面に向かって重力落下してくる物だけであるので、光を散乱した異物はレチクルに付着する可能性が非常に高いと見なしてよい。
【００２４】
異物検出に用いる光は電子線には影響を及ぼさないので、電子線をレチクルに照射している際にも光を照射することが可能であり、露光中にレチクルに異物が付着したかどうかを確認することができる。
【００２５】
レチクルの全面に異物が付着したかどうかを検査するためには、少なくともレチクル表面のパターン形成領域に対応する広さの空間を覆うだけの広さの光ビームが必要である。このためには、図１に示す光学系１６により、シリンドリカルレンズ等を用いて、光を紙面と垂直な方向に、レチクルのパターン形成領域の幅以上に広げて照射する。又、細いビームをレチクル面に対して平行に高速で走査してレチクルのパターン形成領域面上を覆うようにしてもよい。
【００２６】
図３は、前者の例を示す概要図である。光源１４としてＨｅ−Ｎｅレーザーを使用し、それから射出される光ビーム２０を、ミラー２１で反射させた後、ビームエキスパンダ２２で光ビーム２０の幅を拡大し、レチクル４のパターン形成領域２３を覆うような幅の光ビーム１５とする。そして、この光ビーム１５が、レチクル４の上面から１ｍｍ上方を、レチクル４の面に対して平行に通過するようにする。異物からの散乱光を検出する光検出器１９として光電子増倍管を用いる。
【００２７】
図４は、後者の例を示す概要図である。光源１４としてＡｒレーザーを使用し、レチクル４の上面に平行に照射した光ビーム１５を３枚のミラー２４、２５、２６で折り返す。ミラー２４を回転又は振動させると、それぞれのミラーにおいて反射角が変化するので、見かけ上レチクル４のパターン形成領域２３面上を光ビーム１５で覆うことができる。検出装置（図示せず）は、図３と同じである。
【００２８】
以上の実施の形態においては、光ビームは１本しか用いていないが、いずれの照射方法においても複数の光ビームを用いてもよい。また、光検出器も複数個用いてもよい。
【００２９】
さらに、レチクルの裏面（下側）からの異物がレチクルに付着することが予想される場合には、レチクルの表面だけでなく裏面にも同様の機構を備えてもよい。
【００３０】
又、以上の説明においては、ステンシルタイプのレチクルについて説明したが、本発明は、メンブレンタイプのレチクルを用いる荷電粒子線露光装置においても適用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、レチクルに異物が付着したことを直ちに検出可能な荷電粒子線露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の１例である電子線露光装置の構成図である。
【図２】レチクルに付着する異物を検出する方法の概要を示す図である。
【図３】レチクルのパターン形成領域上面を覆う光ビームの形成方法の１例を示す図である。
【図４】レチクルのパターン形成上面を覆う光ビームの形成方法の他の例を示す図である。
【図５】分割露光転写方式の電子線露光装置の光学系の概要を示す図である。
【符号の説明】
１…レチクル保管庫、２…搬送系、３…レチクル検査装置、４…レチクル、５…洗浄装置、６…レチクルチャンバ、７…電子銃、８…電子線、９…照明光学系、１０…レチクルステージ、１１…結像光学系、１２…ウエハ、１３…ウエハステージ、１４…光源、１５…光ビーム、１６…光学系、１７…異物、１８…散乱光、１９…光検出器、２０…光ビーム、２１…ミラー、２２…ビームエキスパンダ、２３…パターン形成領域、２４，２５，２６…ミラー

Claims

荷電粒子線によりレチクルに形成されたパターンを感応基板上に露光転写する荷電粒子線露光装置であって、前記レチクル上面より上方の空間に光を照射する照明装置と、前記空間に存在する異物によって散乱された光を受光する受光装置とを有し、前記受光装置により検出された光が所定の閾値を超えたことにより、前記レチクルに異物が付着したことを検出する異物検出器を有することを特徴とする荷電粒子線露光装置。
前記レチクルを洗浄するレチクル洗浄装置を併せて有することを特徴とする請求項１に記載の荷電粒子線露光装置。