JP2008066572A - マーク基板、マーク基板の製造方法、液浸露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板に設けられる遮光性材料から成る遮光部が、基板の外周端部において露出されないため、液浸液の汚染を防止するマーク基板およびそのマーク基板の製造方法，マーク基板を有するステージを有する液浸露光装置、その液浸露光装置を用いるデバイス製造方法を提供する。
【解決手段】液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板部１０１と、基板部１０１上にマークを形成するように設けられる遮光性材料から成る遮光部１０２と、基板部１０１および遮光部１０２をカバーする透過性材料から成るカバー膜１０４と、を有し、基板部１０１の外周端面１０１ａに遮光部１０２が露出されないマーク基板、そのマーク基板の製造方法、マーク基板を有するステージを有する液浸露光装置、その液浸露光装置を用いるデバイス製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マーク基板、マーク基板の製造方法、液浸露光装置およびデバイス製造方法に関する。

半導体素子又は液晶表示素子を製造する際に、レチクル（マスク）に描画された回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。
縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。
従って、波長を短くすればするほど、及び、ＮＡを上げれば上げるほど、解像度はよくなる。
このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）からＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線の波長は短くなってきた。
このような中で、ＡｒＦエキシマレーザーなどの光源を用いながら、更に解像度を向上させる技術として、液浸露光が注目されている。（特許文献１参照）
液浸露光とは、投影光学系のウェハ側（像面側）の媒質を液体（液浸材）にすることによって高ＮＡ化を更に進めるものである。
つまり、投影光学系のＮＡは、媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎ・ｓｉｎθであるので、投影光学系とウェハとの間の少なくとも一部を空気の屈折率よりも高い屈折率（ｎ＞１）の媒質（液体）で満たすことでＮＡをｎまで大きくすることができる。
換言すれば、液浸露光は、ウェハ側からみた投影光学系のＮＡを増加させる（１以上）ことで解像度を向上させている。
一方、この種の露光装置では、レチクル上のパターンを所定の倍率（縮小率）で正確にウエハ上に転写することが要求されている。
この要求に応えるためには、結像性能と位置合わせ精度が重要である。そのため、露光装置には自身のキャリブレーション用に種々のマークパターンを使用している。
マークパターンが形成されたマーク基板は、装置稼動中に意図的、あるいは意図せずに液浸液に接する機会がある。
特開２００６−１７３３１７号公報

マークパターンを構成するため、遮光性材料と光透過性材料とのコントラストを利用し、あるいはパターンを透過してくる光をモニターする等、マークパターンを構成するために遮光性材料が一般に使われている。
遮光性材料には一般的に金属膜が使われる。金属膜が液浸液に触れると溶け出して液浸液を汚染する場合がある。
そこで、従来、図９に示されるように光透過性材料から成る基板部１０１上の遮光材料である金属材料から成る遮光部１０２を有し、ＳｉＯ_２から成るカバー膜１０４により、直接、液浸液と遮光材料から成る遮光部１０２の表面が接触することを避けてきた。
ところが、図９に示される従来例によればマーク基板部１０１の外周端部において遮光部１０２の外周端部１０２ａが露出していた。
そこで、本発明は、液浸液の汚染を低減するマーク基板を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のマーク基板は、液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板部と、
前記基板部上にマークを形成するように設けられる遮光性材料から成る遮光部と、
前記基板部および前記遮光部をカバーする透過性材料から成るカバー膜と、を有し、
前記基板部の外周端面に前記遮光部が露出されないことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施例等によって明らかにされる。

本発明のマーク基板によれば、液浸液の汚染を低減することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。

次に、図６を参照して、本発明のマーク基板を有するステージを有する液浸露光装置の実施例を説明する。
ここで、図６は、本実施例の液浸露光装置１の構成を示す概略図である。
露光装置１は、投影光学系３０とウェハ４０との間に供給される液体ＬＷを介して、レチクル２０に形成された回路パターンをステップ・アンド・スキャン方式でウェハ４０に露光する液浸露光装置である。
露光装置１は、図６に示すように、照明装置１０と、レチクル２０を載置するレチクルステージ２５と、投影光学系３０と、ウェハ４０を載置するウェハステージ４５と、測距装置５０と、ステージ制御部６０と、その他の部材を有する。
その他の部材は、液体供給部７０と、液浸制御部８０と、液体回収部９０と、ノズルユニット１００を含む。
照明装置１０は、回路パターンが形成されたレチクル２０を照明し、光源部１２と、照明光学系１４とを有する。
光源部１２は、本実施例では、光源として、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザーを使用する。
照明光学系１４は、光源部１２からの光でレチクル２０を照明する光学系である。
レチクル２０は、レチクル搬送系により露光装置１の外部から搬送され、レチクルステージ２５に支持及び駆動される。
レチクルステージ２５は、レチクルチャックを介してレチクル２０を支持し、ステージ制御部６０によって移動制御される。
投影光学系３０は、レチクル２０のパターンの像をウェハ４０上に結像する機能を有する。
投影光学系３０は、複数のレンズのみからなる屈折光学系、複数のレンズと凹面鏡とを有する反射屈折光学系等を使用することができる。
ウェハ４０は、ウェハステージ４５に支持及び駆動される。ウェハ４０は、基板であり、液晶基板、その他の基板を広く含む。ウェハ４０には、フォトレジストが塗布されている。
液体保持部である同面板４４は、ウェハステージ４５に支持されたウェハ４０の表面とウェハ４０の周辺の領域とをほぼ同一面にし、液体ＬＷを保持するための板である。
液体保持部である同面板４４は、ウェハ４０の周囲に配置され、ウェハ４０の表面と同じ高さの表面を有する。
また、同面板４４は、ウェハ４０の表面とほぼ同じ高さであることで、ウェハ４０の外周付近のショットを露光する際に、ウェハ４０の外側の領域においても液体ＬＷを保持することを可能にする。
測距装置５０は、レチクルステージ２５の位置及びウェハステージ４５の２次元的な位置を、参照ミラー５２及び５４、及び、レーザー干渉計５６及び５８を介してリアルタイムに計測する。
測距装置５０による測距結果は、ステージ制御部６０に伝達される。ステージ制御部６０は、かかる測距結果に基づいて、位置決めや同期制御のために、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５を一定の速度比率で駆動する。

ステージ制御部６０は、レチクルステージ２５及びウェハステージ４５の駆動を制御する。
液体供給部７０は、投影光学系３０の最終レンズとウェハ４０との間の空間又は間隙に液体ＬＷを供給する機能を有する。
液体供給部７０は、液体供給配管７２を有する。
液体供給部７０は、投影光学系３０の最終レンズの周囲に配置された液体供給配管７２を介して液体ＬＷを供給し、投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に液体ＬＷの液膜を形成する。
液体ＬＷとしては、本実施例では純水を使用している。
液体供給配管７２は、液体ＬＷを、ノズルユニット１００に形成された液体供給口を介して投影光学系３０とウェハ４０との間の空間に供給する。
液浸制御部８０は、ウェハステージ４５の現在位置、速度、加速度、目標位置及び移動方向などの情報をステージ制御部６０から取得し、かかる情報に基づいて、液浸露光に係る制御を行う。
液体回収部９０は、液体供給部７０によって供給された液体ＬＷを回収する機能を有し、液体回収配管９２を有する。
液体回収配管９２は、供給された液体ＬＷをノズルユニット１００に形成された液体回収口を介して回収する。
ノズルユニット１００のウェハ４０側には液体供給口と、液体回収口とが形成される。液体供給口は、液体ＬＷを供給するための供給口であり、液体供給配管７２に接続される。
液体回収口は、供給した液体ＬＷを回収するための開口であり、液体回収配管９２に接続される。
次に、図１、図５、図６を参照して、マーク基板の構成を説明する。
基板部１０１は、透過性材料である石英から成り、図６に示されるように液浸露光装置１を構成するウェハステージ４５上に設けられる。
また、図５に示されるように基板部１０１、ウェハ４０、同面板４４が設けられる。
金属膜等の遮光性材料から成る遮光部１０２は、基板部１０１上にマークを形成するように設けられ、測定の目的に応じてライン状のパターンでも円形のパターンでもよい。
カバー膜１０４は、基板部１０１および遮光部１０２をカバーするＳｉＯ_２等の透過性材料から成る。
このため、基板部１０１の外周端面１０１ａに遮光部１０２が露出されない。
遮光部１０２の遮光材料は、液浸露光装置１が光源に使う波長を遮光できる材料を必要な厚みで形成したものであればよく、Cr、Si、Ta、W、Al等が用いられる。
基板部１０１の光が透過する部分である凸部１０１ｂは、遮光部１０２とほぼ同じ高さまで伸びる。ほぼ同じとする理由は、製造誤差は必ず存在するからである。
また遮光部１０２の遮光材料の厚みは要求する光学濃度による。
先に上記材料でOD6の光学濃度を必要とした場合、理論的には1000〜1300Å程度の厚みになる。

次に、図２を参照して、本発明の実施例２のマーク基板の製造方法を説明する。
基板部１０１は石英から成り、遮光部１０２は遮光材料から成る。
図２(a)に示されるように最初に基板部１０１にレジスト１０３を用いて所望のマークパターンを作製した。
このとき、基板部１０１の外周端部１０１ａにもレジストパターンを形成した。
図２(b)に示されるようにレジスト１０３をマスクにドライエッチングの手法により基板部１０１に所望のマークパターンを作製した。
結果、基板部１０１の外周端部１０１ａにも石英で出来た壁状の構造が形成された。
パターンの高さは遮光部１０２が必要とする厚み以上の高さが必要である。
図２(c)に示されるようにレジスト１０３を除去した後に遮光部１０２を成膜した。
もちろん遮光部１０２が必要とする膜厚以上に成膜する必要がある。
この状態では所望のパターンを含めて遮光部１０２に覆われているので、図２（ｄ）に示されるようにCMP（Chemical Mechanical Polishing）法によって基板部１０１の凸部が露出するまで遮光部１０２を研磨して作製した。
次に、図２（ｅ）に示されるようにＳｉＯ_２から成るカバー膜１０４を形成した。
このとき、外周端部１０１ａにも石英パターンがあり、CMPの加工分布においても良好な結果を得た。
CMP工程は一般的な研磨と比較して材料間で選択比（加工レートの比）を持たせることが可能である。
本実施例のCMP工程の場合、遮光部１０２と石英から成る基板部１０１との間には選択比を持たせ、研磨は石英のパターンが露出したところで石英がストッパーとなって研磨が終了する（実際には制御しやすいレベルまで全体の研磨レートが落ちる）。
従って、本実施例による外周端部１０１ａの石英パターンが無い状態では、基板部１０１全体に渡る分布(特に基板の端に向かって遮光性材料の膜厚が減る)が生じていたが、本実施例特有の効果としてCMP工程の加工分布も抑制することができた。
本方法によるマークパターンを使って実験したところ、良好な光学特性を示した。
特にベースとなる基板部１０１が使用波長に特化して開発された硝材であるために、透過率や耐久性の点で良好な性能を示した上に、遮光部１０２からの液浸液の汚染も無かった。

次に、図３、図４を参照して、本発明の実施例３のマーク基板の製造方法を説明する。
本実施例ではマークパターン内部を成膜法によって堆積した透過性の材料で埋めている。
作製方法は図４に示されるように最初に石英から成る基板部１０１上に遮光部１０２を堆積しておく。
その際、ハードマスクによって基板部１０１の外周端部１０１ａに遮光部１０２を付着させない。
成膜後に除去しても構わない。
本実施例では遮光部１０２の堆積時に面積を変化させたハードマスクをつかって遮光部１０２の膜厚を端で変化させ、積極的にテーパをつけた。
遮光材料１０２の上にレジスト１０３を用いて所望のパターンサイズの開口部分をパターニングする。
レジスト１０３をマスクとして遮光部１０２をエッチングして遮光材料１０２による開口パターンを作製する。
最後に光透過性のカバー膜１０４を微細な開口１０２ａを埋めながら成膜して製作した。
本実施例では、カバー膜１０４として、ＳｉＯ_２を選択し、CVD法を用いて成膜した。
材料の選択と成膜方法の選択は別途評価用基板で実験した結果において膜の透過率や耐久性が良好であったことによる。
本実施例では基板部１０１の外周端部に遮光部１０２を構成していないので、遮光部１０２はマークパターン内部を埋める光透過性の膜で露出する部分無く覆われて、側面においても露出する部位はなかった。
また遮光部１０２の外周部にテーパをつけることも効果的で、カバー膜１０４が途切れたり薄くなったりすること無く遮光１０２を覆うことができた。
実際できたマークを使った評価でも良好な特性を示し、遮光部１０２からの液浸液の汚染も無かった。

次に、図７及び図８を参照して、前述の液浸露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図７は、デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。
ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（レチクル製作）では、設計した回路パターンを形成したレチクルを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。
ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、レチクルとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェ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６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。
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７）される。

図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では、前述の露光装置によってレチクルの回路パターンをウェハに露光する。
ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップ１８（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１９（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うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）を製造することができる。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の実施例１のマーク基板の断面図である。 本発明の実施例２のマーク基板の製造方法の説明である。 本発明の実施例３のマーク基板の製造方法により製造されるマーク基板の断面図である。 本発明の実施例３のマーク基板の製造方法の説明図である。 本発明のマーク基板を有するステージの構成図である。 液浸露光装置の全体構成概略図である。 デバイス製造方法を説明するためのフローチャートである。 図７のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。 従来例の説明図である。

符号の説明

１ 液浸露光装置
１０ 照明光学系
２０ レチクル（マスク）
３０ 投影光学系
４０ ウェハ
７０ 液体供給部
９０ 液体回収部
１００ ノズルユニット
１０１ 基板部
１０２ 遮光部
１０３ レジスト
１０４ カバー膜

Claims (11)

1. 液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板部と、
   前記基板部上にマークを形成するように設けられる遮光性材料から成る遮光部と、
   前記基板部および前記遮光部をカバーする透過性材料から成るカバー膜と、を有し、
   前記基板部の外周端面に前記遮光部が露出されないことを特徴とするマーク基板。
2. 前記遮光部の外周端面が前記基板部の壁状の外周端面によりカバーされる請求項１記載のマーク基板。
3. 前記カバー膜により前記遮光部の外周端面がカバーされる請求項１記載のマーク基板。
4. 前記遮光部の外周端面はテーパ状に構成され、前記カバー膜の厚さが外周に向かって薄く形成されることを特徴とする請求項３記載のマーク基板。
5. 前記基板部および前記カバー膜の材料はＳｉＯ_２から成ることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のマーク基板。
6. 前記遮光部は金属膜から成ることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載のマーク基板。
7. 液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板部上にレジストを塗布しパターンを形成し、
   前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記基板部上に前記パターンおよび前記基板部の壁状の外周端面を形成し、
   前記基板部上から前記レジストを除去し、前記基板部上に遮光性材料から成る遮光部を形成し、
   前記基板部の壁状の外周端面および前記マークを形成する凸部が露出するまで前記遮光部を研磨し、
   前記基板部および前記遮光部を透過性材料から成るカバー膜でカバーすることを特徴とするマーク基板の製造方法。
8. 液浸露光装置を構成するステージ上に設けられる透過性材料から成る基板部上に、遮光性材料から成る遮光部を前記基板部の外周端部には堆積しないように堆積し、
   前記基板部および前記遮光部に開口部を有するパターンを有するレジストを形成し、
   前記レジストをマスクとしてエッチングにより前記遮光部に前記開口部を有するパターンを形成し、
   前記基板部および前記遮光部から前記レジストを除去し、
   前記基板部および前記遮光部を透過性材料から成るカバー膜でカバーすることを特徴とするマーク基板の製造方法。
9. 前記遮光部の外周へ向けてテーパ状に構成される請求項８記載のマーク基板の製造方法。
10. 請求項１から６のいずれかに記載のマーク基板を有するステージを有することを特徴とする液浸露光装置。
11. 請求項１０記載の液浸露光装置を用いてウェハを露光する工程と、
    前記ウェハを現像する工程とを有することを特徴とするデバイス製造方法。

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