JP2008198757A - Ｅｕｖ露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フォトマスクの待機時及び使用時の温度を制御管理することにより、フォトマスクの熱膨張を高精度に管理するＥＵＶ露光装置を提供する。
【解決手段】ガラス製の基板の表面に形成された多層の反射膜、及び前記反射膜の表面に所定のパターンの形状に形成された吸収体とを備えたフォトマスク６と、前記ガラス製の基板が固定されるガラス製のマスクホルダー１０と、前記マスクホルダー内に収容された発熱体１１と、前記フォトマスクの温度を検出する温度検出手段１４と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、フォトマスクの温度を所定温度になすように発熱体の発熱量を制御する制御部１２とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体・液晶等の製造工程において用いられる露光装置に関し、特に、超紫外光リソグラフィ（以下、ＥＵＶリソグラフィという。）に好適に用いられるＥＵＶ露光装置に関する。

近年の半導体集積回路の高集積化において、微細加工技術は、最も重要な役割を担っている。半導体集積回路のさらなる微細化に伴い、光リソグラフィ技術の開発も進んでおり、その一つとして、露光光源にＥＵＶ光を用いたＥＵＶリソグラフィが注目されている（例えば、特許文献１）。このＥＵＶ光は、波長が１３．５ｎｍ以下であり、あらゆる材料に吸収されるため、反射光学系のリソグラフィシステムが採用されている。

ＥＵＶリソグラフィにおいては、前記したようにフォトマスクも反射型であり、この反射型のフォトマスクには、基板表面にＥＵＶ光を反射する多層膜が形成され、この多層膜表面にＥＵＶ光を吸収する吸収体を形成されている。そして、前記吸収体を所定のパターン形状に形成することにより、マスクパターンが形成されている（例えば、特許文献２）。
特開２００６−２８７００３号公報 特開２００４−１１９５４１号公報

ところで、前記多層膜は、Ｍｏ／Ｓｉなどで形成され、吸収パターン（吸収体）はＣｒあるいはＴａＮで形成されている。この多層膜の反射率は６５％〜７０％程度であり、残り３０％〜３５％は多層膜及び吸収体に吸収されて熱に変わる。
そのため、フォトマスクはＥＵＶ光の照射により発熱し、熱変形（熱膨張）を引き起こす。この温度変化に伴う熱膨張はマスクを変形させるためにパターンずれが起り、結果として、ウエハ上に高精度、高解像度の転写パターンが望めないという技術的課題があった。

この技術的課題を解決する方法として、フォトマスクを構成する基体を、熱膨張率の極めて低い超低熱膨張ガラス体で形成することも考えられるが、本願発明者はフォトマスクの熱膨張（熱変形）を前提とし、フォトマスクの待機時及び使用時の温度を制御管理することによって、高精度、高解像度の転写パターン達成を試み、本願発明を完成するに至った。

本発明は上記事情のもとに成されたものであり、フォトマスクの待機時及び使用時の温度を制御管理することにより、フォトマスクの熱膨張を高精度に管理することによって、マスクパターンを高精度、高解像度に転写できるＥＵＶ露光装置を提供することを目的とする。

本発明にかかるＥＵＶ露光装置は、上記目的を達成するためになされたものであり、ＥＵＶ光発生装置によって発生、出射したＥＵＶ光を反射鏡で反射し、フォトマスクのマスクパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置において、ガラス製の基板の表面に形成された多層の反射膜、及び前記反射膜の表面に所定のパターンの形状に形成された吸収体とを備えたフォトマスクと、前記ガラス製の基板が固定されるガラス製のマスクホルダーと、前記マスクホルダー内に収容された発熱体と、前記フォトマスクの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、フォトマスクの温度を所定温度になすように発熱体の発熱量を制御する制御部とを具備することを特徴としている。

このように、マスクホルダー内に発熱体を収容すると共に、フォトマスクの温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段の検出結果に基づいて、フォトマスクの温度を所定温度になすように制御するように構成されているため、ウエハにＥＵＶ光を照射し露光する露光時とウエハにＥＵＶ光を照射しない待機時におけるフォトマスクの温度を、略同一の温度に管理することができる。
そして、予めフォトマスクのマスクパターンを、前記温度において高精度になるように（ずれ、歪みが生じないように）形成しておき、上記のようにフォトマスクの温度を管理することによって、ウエハ上に高精度、高解像度の転写パターンを形成することができる。

ここで、前記フォトマスクを構成するガラス製の基板及びマスクホルダーが、チタニア−シリカガラスであることが望ましい。
このチタニア−シリカガラスは低膨張体であるため、ウエハ上により高精度、より高解像度の転写パターンを形成することができる。

また、前記発熱体が、ガラス中にカーボンワイヤー発熱体を封入したカーボンワイヤーヒータであることが望ましい。このカーボンワイヤーヒータによれば急速加熱ができ、フォトマスクの温度をより厳格に管理することができる。

更に、前記マスクホルダーは、下面にフォトマスクを構成するガラス製の基板を固定する凹部が形成されると共に、上面にカーボンワイヤー発熱体を収容する溝部が形成された第１の部材と、前記第１の部材と上面と密着し、前記第１の部材に形成された溝部を密閉する第２の部材とから構成されていることが望ましい。
このように、カーボンワイヤー発熱体をマスクホルダー内に密閉することにより、カーボンワイヤー発熱体の長寿命化が望める。

本発明にかかるＥＵＶ露光装置は、上記目的を達成するためになされたものであり、ＥＵＶ光発生装置によって発生、出射したＥＵＶ光を反射鏡で反射し、フォトマスクのマスクパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置において、ＥＵＶ光光路中に進退し、ＥＵＶ光の光路を変更する反射鏡と、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中に進行した際、変更されたＥＵＶ光を受けるレーザ吸収器とを少なくとも備え、待機時にあっては、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中に進行し、ＥＵＶ光の光路を変更し、変更されたＥＵＶ光がフォトマスクに照射されフォトマスクを加熱し、前記フォトマスクで反射したＥＵＶ光が前記レーザ吸収器に照射され、かつ、露光時には、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中から後退し、フォトマスクで反射したＥＵＶ光がウエハ上に照射され、マスクパターンに対応したパターンがウエハに転写されることを特徴としている。

このように、待機時においても、反射鏡がＥＵＶ光光路中に進行し、ＥＵＶ光の光路を変更し、変更されたＥＵＶ光がフォトマスクに照射されフォトマスクを加熱するように構成されているため、ウエハにＥＵＶ光を照射し露光する露光時とウエハにＥＵＶ光を照射しない待機時におけるフォトマスクの温度を、略同一の温度に管理することができる。
そして、予めフォトマスクのマスクパターンを、前記温度において高精度になるように（ずれ、歪みが生じないように）形成しておき、上記のようにフォトマスクの温度を管理することによって、ウエハ上に高精度、高解像度の転写パターンを形成することができる。

本発明によれば、フォトマスクの待機時及び使用時の温度を制御管理し、フォトマスクの熱膨張を高精度に管理することができ、マスクパターンを高精度、高解像度に転写できるＥＵＶ露光装置を得ることができる。

以下、本発明にかかるＥＵＶ露光装置の実施の形態を、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、図１は、本発明にかかる露光装置の実施形態を示す概略構成図、図２はマスクホルダー（カーボンワイヤーヒータ）の概略構成を示す斜視図、図３はマスクホルダーに用いられているカーボンワイヤー発熱体を示す概略構成図、図４は、フォトマスク及びマスクホルダーの断面図である。

図１に示すように、このＥＵＶ露光装置（露光装置）１は、ＥＵＶ光発生装置（例えば、Ｘ線の光源）２を備えている。このＥＵＶ光発生装置２によって発生、出射したライン状のＥＵＶ光は露光光として、反射鏡３，４，５で反射し、反射型のフォトマスク６の表面にライン状に照射される。そして、このフォトマスク６の表面にライン状に照射されたＥＵＶ光は、フォトマスク６で反射し、感光性樹脂が塗布されたウエハ７に投影される。
このとき、前記フォトマスク６には、後述するように、マスクパターンが形成されているため、マスクパターンに対応したパターンがウエハ７に縮小投影される。

また、前記ウエハ７は、Ｘ方向に移動可能なウエハステージ８上に載置され、またフォトマスク６も、マスクホルダー１０を介してＸ方向に移動可能なマスクステージ９上に載置されている。
そのため、前記ウエハ７、フォトマスク６を相対的に移動させながら、露光を繰り返すことにより、フォトマスク６の平面に亘るマスクパターンがウエハ７上に縮小投影される。
尚、ＥＵＶ露光装置（露光装置）１は、図示しない真空容器内に収容されている。

次に、反射型のフォトマスク６及びマスクホルダー１０について説明する。
フォトマスク６は、図４に示すように、熱変形の少ない低熱膨張ガラス製の基板６Ａから構成されている。この低熱膨張ガラス製の基板６Ａとしては、例えば、チタニア−シリカガラス（ＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂ガラス）が用いられる。

そして、この低熱膨張ガラス製の基板６Ａの表面には、モリブデン（Ｍｏ）６Ｂ１とシリコン（Ｓｉ）６Ｂ２とが交互に積層されたＭｏ／Ｓｉ多層膜６Ｂが形成されている。このＭｏ／Ｓｉ多層膜６Ｂの表面には、ウエハ７に転写するマスクパターンの形状に対応した吸収体（マスクパターン）６Ｃが、例えばＣｒ，ＴａＮで形成されている。
尚、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜６Ｂと前記吸収体６Ｃとの間には、ＳｉＯ₂あるいはＲｕからなるバッファ層６Ｄが形成されている。

また、前記低熱膨張ガラス製の基板６Ａは、マスクホルダー１０に融着、固定されている。このマスクホルダー１０は、下面に前記基板６Ａを固定する凹部１０Ａ２が形成されると共に上面に発熱体であるカーボンワイヤー発熱体１１を収容する溝部１０Ａ１が形成された第１の部材１０Ａと、前記第１の部材１０Ａに形成された溝部１０Ａ１を密閉する蓋部材である第２の部材１０Ｂとによって構成されている。なお、前記マスクホルダーは、シリカガラスもしくはＳｉＯ₂−ＴｉＯ₂ガラスで形成することがより好ましい。

前記第１の部材１０Ａの溝部１０Ａ１にカーボンワイヤー発熱体１１を収容し、溝部１０Ａ１内を非酸化雰囲気とした後、第１の部材１０Ａと第２の部材１０Ｂを融着し、カーボンワイヤー発熱体を封入した状態で一体化させ、カーボンワイヤーヒータを形成している。
そして、一体化したマスクホルダー１０に対して、前記低熱膨張ガラス製の基板６Ａを融着、固定する。尚、前記マスクホルダー１０を構成するこれら第１の部材１０Ａ及び第２の部材１０Ｂは共にフォトマスク６を構成する低熱膨張ガラス製の基板で形成するのが好ましい。

前記カーボンワイヤー発熱体１１としては、図３に示すような複数本のカーボンファイバーを束ねたファイバー束を複数束用いてワイヤー状に編み込んだもの等を用いる。前記カーボンワイヤー発熱体１１は、図２に示すように、マスクホルダー１０に、いわゆるジグザグ形状に配置されている。なお、前記カーボンワイヤー発熱体３の平面配置パターンは、前記のようにジグザク形状に配置するものに限定されず、渦巻状やその他の形状でも良い。

前記カーボンワイヤー発熱体１１の具体例としては、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３００乃至３５０本程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだもの等を挙げることができる。前記の場合において、ワイヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度、カーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至２．５ｍｍ程度である。なお、前記毛羽立ちとは、図３の符号１１ａに示すように、カーボンファイバーが切断されたものの一部が、カーボンワイヤーの外周面から突出したものである。

このカーボンワイヤー発熱体１１は、図１に示すように、制御部１２を介して電源１３に接続されている。また、フォトマスク６の低熱膨張ガラス製の基板６Ａには熱電対等の温度測定器１４が設けられ、検出結果が制御部１２に入力されるように構成されている。
そして、測定された温度に基づいて、フォトマスク６の温度を一定になるようにカーボンワイヤー発熱体１１の発熱量が前記制御部１２によって制御されるように構成されている。

また、マスクパターンは、使用時（露光時）の温度（例えば、４５０℃）において高精度になるように（ずれ、歪みが生じないように）、予めフォトマスク６にマスクパターンが形成されている。即ち、所定温度（例えば、４５０℃）において、フォトマスクのマスクパターンが規定の寸法形状となるものであり、使用時（露光時）においても、前記所定温度を維持することにより、フォトマスクの熱膨張の影響を排除することができる。

具体的には、露光時において、フォトマスク６にＥＵＶ光が照射されるとフォトマスク６は昇温する。しかしながら、前記熱電対１４でその温度を検出し、制御部１２によって前記カーボンワイヤー発熱体１１の発熱量を制御することにより、前記露光時におけるフォトマスク６の温度を一定に維持することができる。
したがって、フォトマスク６は、前記所定温度に維持されるため、低熱膨張ガラス製の基板６Ａの上に形成されたマスクパターンは、高精度（ずれ、歪みが生じないように）に維持される。その結果、高精度のマスクパターンに対応したライン状のパターンがウエハ７に縮小投影され、高精度、高解像度の転写パターンがウエハ上に形成される。

また、ＥＵＶ光がフォトマスク６に照射されていない時間（待機時）において、カーボンワイヤー発熱体１１を用いて、フォトマスク６の表面温度を所定の温度（例えば４５０℃）に維持する。
これにより、フォトマスク６の温度変化を極力抑制することができ、フォトマスク６の熱膨張の影響を排除することができる。また、待機時において、前記所定温度を維持することにより、露光時（使用時）における温度管理を、容易かつ迅速になすことができ、露光処理の能率を向上させることができる。

このように、フォトマスク６の使用時温度において、高精度となるようにマスクパターンが形成され、待機時及び使用時において、フォトマスク６の温度が一定になるように制御管理しているため、ウエハ７上に高解像度の転写パターンを形成することができる。

次に、本発明にかかる露光装置の第二の実施形態について、図５及び図６に基づいて説明する。尚、図５は第二の実施形態にかかる露光装置の露光時（使用時）の状態を示す概略構成図、図６は、露光装置の待機時の状態を示す概略構成図である。

この第二の実施形態は、第１の実施形態のようにフォトマスク近傍に発熱体（例えば、前記カーボンワイヤーヒータ）を設けることなく、待機時においてもフォトマスクにＥＵＶ光を照射し、フォトマスク６を所定の温度に維持する点に特徴がある。

この露光装置２０にあっては、図５、図６に示すように、ＥＵＶ光光路中に進退し、ＥＵＶ光の進路を変更する反射鏡２１と、前記反射鏡２１がＥＵＶ光光路中に進行した際、変更されたＥＵＶ光を受けるレーザ吸収器２２が設けられている。

即ち、待機時にあっては、図６に示すように反射鏡２１をＥＵＶ光光路中に進行させ、ＥＵＶ光の進路を変更する。この変更されたＥＵＶ光はフォトマスク６に照射され、フォトマスク６は昇温し、所定温度になる。このフォトマスク６に入射されたＥＵＶ光は、入射角が露光時（使用時）の入射角と異なるため、ウエハ７には照射されず、レーザ吸収器２２に照射される。
このように、待機時において、フォトマスク６はＥＵＶ光で加熱され、所定温度になされる。
尚、フォトマスク６の温度を厳密に維持管理するために、ＥＵＶ光発生装置２から発生、出射するＥＵＶ光の強度を、図１に示すように、熱電対のような温度検出手段１４を設け、検出されたフォトマスク６の温度に基づいて、制御するように構成するのが好ましい。

一方、露光時には、図５に示すように、前記反射鏡２１がＥＵＶ光光路中から後退し、ＥＵＶ光の進路が変更され、フォトマスク６で反射したＥＵＶ光がウエハ７上に照射され、マスクパターンに対応したパターンがウエハ７に縮小投影され、転写パターンがウエハ７上に形成される。

このように、フォトマスクの使用時温度において、高精度となるようにマスクパターンが形成され、待機時及び使用時において、フォトマスクの温度が一定になるように制御管理しているため、ウエハ上に高解像度の転写パターンを形成することができる。

本発明にかかるフォトマスク及び露光装置は、半導体・液晶等の製造工程におけるＥＵＶリソグラフィにおいて好適に使用することができ、ひいては、半導体・液晶等の各種処理工程における歩留の向上に寄与し得る。

図１は、本発明にかかる露光装置の実施形態を示す概略構成図である。 図２は、マスクホルダーの概略構成を示す斜視図である。 図３は、マスクホルダーに用いられているカーボンワイヤー発熱体を示す概略構成図である。 図４は、フォトマスク及びマスクホルダーの断面図である。 図５は、第二の実施形態にかかる露光装置の露光時の状態を示す概略構成図である。 図６は、露光装置の待機時の状態を示す概略構成図である。

符号の説明

１ ＥＵＶ露光装置
２ ＥＵＶ光発生装置
３ 反射鏡
４ 反射鏡
５ 反射鏡
６ フォトマスク
６Ａ ガラス基板（低熱膨張ガラス）
７ ウエハ
１０ マスクホルダー（カーボンワイヤーヒータ）
１０Ａ 第１の部材
１０Ａ１ 溝部
１０Ａ２ 凹部
１０Ｂ 第２の部材
１１ 発熱体（カーボンワイヤー発熱体）
１２ 制御部
１３ 電源
１４ 温度検出手段（熱電対）
２０ ＥＵＶ露光装置
２１ 反射鏡
２２ レーザ吸収器

Claims (5)

1. ＥＵＶ光発生装置によって発生、出射したＥＵＶ光を反射鏡で反射し、フォトマスクのマスクパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置において、
   ガラス製の基板の表面に形成された多層の反射膜、及び前記反射膜の表面に所定のパターンの形状に形成された吸収体とを備えたフォトマスクと、
   前記ガラス製の基板が固定されるガラス製のマスクホルダーと、
   前記マスクホルダー内に収容された発熱体と、
   前記フォトマスクの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段の検出結果に基づいて、フォトマスクの温度を所定温度になすように発熱体の発熱量を制御する制御部と、
   を具備することを特徴とするＥＵＶ露光装置。
2. 前記フォトマスクを構成するガラス製の基板及びマスクホルダーが、チタニア−シリカガラスであることを特徴とする請求項１記載のＥＵＶ露光装置。
3. 前記発熱体が、ガラス中にカーボンワイヤー発熱体を封入したカーボンワイヤーヒータであることを特徴とする請求項１記載のＥＵＶ露光装置。
4. 前記マスクホルダーは、下面にフォトマスクを構成するガラス製の基板を固定する凹部が形成されると共に、上面にカーボンワイヤー発熱体を収容する溝部が形成された第１の部材と、前記第１の部材と上面と密着し、前記第１の部材に形成された溝部を密閉する第２の部材とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載されたＥＵＶ露光装置。
5. ＥＵＶ光発生装置によって発生、出射したＥＵＶ光を反射鏡で反射し、フォトマスクのマスクパターンをウエハ上に転写するＥＵＶ露光装置において、
   ＥＵＶ光光路中に進退し、ＥＵＶ光の光路を変更する反射鏡と、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中に進行した際、変更されたＥＵＶ光を受けるレーザ吸収器とを少なくとも備え、
   待機時にあっては、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中に進行し、ＥＵＶ光の光路を変更し、変更されたＥＵＶ光がフォトマスクに照射されフォトマスクを加熱し、前記フォトマスクで反射したＥＵＶ光が前記レーザ吸収器に照射され、
   かつ、露光時には、前記反射鏡がＥＵＶ光光路中から後退し、フォトマスクで反射したＥＵＶ光がウエハ上に照射され、マスクパターンに対応したパターンがウエハに転写されることを特徴とするＥＵＶ露光装置。

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