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

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

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F_２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、ＣＯ_２、ＳＯ_２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・Ｆ_２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、Xe_２ランプやAr_２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Ｏ_２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。

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。

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。

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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 ＥＵＶ光を使用した露光装置の光学系の概要を示す図である。

符号の説明

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)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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。
    

Images