JP2008227082A - Optical element, exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Optical element, exposure apparatus and manufacturing method of semiconductor device Download PDF

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Shuichi Matsunari
秀一 松成
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element in which the contamination of its surface is removed or prevented. <P>SOLUTION: This optical element is provided with a voltage source (105) for applying a bias voltage to the surface of the optical element, and an ammeter (107) for measuring an optical electron current generated in irradiating the surface of the optical element with a light. The optical element is configured so that the voltage of the voltage source is adjusted to change the optical electron current generated in irradiating the surface of the optical element with light. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、EUV(Extreme Ultraviolet)光用の光学素子、該光学素子を使用した露光装置および該露光装置を使用して露光転写する工程を有する半導体デバイスの製造方法に関するものである。また、本発明は、EUV光用の光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法およびEUV光用の光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法に関するものである。   The present invention relates to an optical element for EUV (Extreme Ultraviolet) light, an exposure apparatus using the optical element, and a method of manufacturing a semiconductor device including a step of performing exposure transfer using the exposure apparatus. The present invention also relates to a substance specifying method for determining a component of a substance attached to the surface of an optical element for EUV light and a deterioration suppressing method for suppressing deterioration of the optical element for EUV light.

近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長(11〜14nm)のEUV(Extreme Ultraviolet)光(極端紫外線)を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている(たとえば、特許文献1)。この技術は、最近ではEUVリソグラフィと呼ばれており、従来の波長190nm程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、45nm以下の解像力を得られる技術として期待されている。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, EUV (Extreme Ultraviolet) having a shorter wavelength (11 to 14 nm) is used instead of conventional ultraviolet rays in order to improve the resolution of an optical system limited by the diffraction limit of light. A projection lithography technique using light (extreme ultraviolet rays) has been developed (for example, Patent Document 1). This technique is recently called EUV lithography, and is expected as a technique capable of obtaining a resolution of 45 nm or less, which cannot be realized by conventional optical lithography using light having a wavelength of about 190 nm.

EUV光の屈折率はほとんどの物質で1に近いので、EUV光用の光学素子として透過屈折型の光学素子を使用することができない。そこで、EUV光用の光学素子としては、基板上に多層膜を積層した多層膜反射鏡などが使用される。
米国特許6833223号
Since the refractive index of EUV light is close to 1 for most substances, a transmission-refractive optical element cannot be used as an optical element for EUV light. Therefore, as an optical element for EUV light, a multilayer film reflecting mirror in which a multilayer film is laminated on a substrate is used.
US Pat. No. 6,833,223

露光装置において多層膜反射鏡などの光学素子を長期間使用すると、光学素子の表面にパーティクルが付着したり、光学素子の表面が酸化したり、光学素子の表面にカーボン膜が生成されたりする。また、光学素子の基板材料が劣化する。光学素子にこのような変化が生じると、光学素子の反射率などの光学特性が劣化する。光学素子の光学特性が劣化すると、露光装置のスループットが減少し、露光安定性が低下し、露光ムラが生じるなど、露光装置全体の性能が劣化する。   When an optical element such as a multilayer film reflecting mirror is used for a long time in an exposure apparatus, particles adhere to the surface of the optical element, the surface of the optical element is oxidized, or a carbon film is generated on the surface of the optical element. Further, the substrate material of the optical element is deteriorated. When such a change occurs in the optical element, optical characteristics such as reflectance of the optical element deteriorate. When the optical characteristics of the optical element are deteriorated, the throughput of the exposure apparatus is reduced, the exposure stability is lowered, and exposure unevenness is caused.

したがって、劣化を抑制することのできる光学素子、該光学素子を使用した露光装置および該露光装置を使用して露光転写する工程を有する半導体デバイスの製造方法に対するニーズがある。また、光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法および光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法に対するニーズがある。   Accordingly, there is a need for an optical element that can suppress degradation, an exposure apparatus that uses the optical element, and a method for manufacturing a semiconductor device that includes a step of performing exposure transfer using the exposure apparatus. There is also a need for a substance identification method that determines the component of a substance that has adhered to the surface of an optical element, and a degradation suppression method that suppresses degradation of the optical element.

本発明の第1の態様による光学素子は、光学素子の表面にバイアス電圧を印加するための電圧源と、前記光学素子の前記表面に光が照射される際に生じる光電子電流を測定するための電流計と、を備える。前記光学素子は、前記光学素子の前記表面に光が照射される際に生じる光電子電流を変化させるように、前記電圧源の電圧を調整することができるように構成されたことを特徴とする。   An optical element according to a first aspect of the present invention includes a voltage source for applying a bias voltage to the surface of the optical element, and a photoelectron current generated when light is irradiated on the surface of the optical element. An ammeter. The optical element is configured to be capable of adjusting a voltage of the voltage source so as to change a photoelectron current generated when light is irradiated on the surface of the optical element.

本発明の第2の態様による、光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法は、前記光学素子に光を照射しながら、前記光学素子の前記表面にバイアス電圧を印加し、印加したバイアス電圧を変化させながら、前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を測定し、前記印加したバイアス電圧の値と測定した光電子電流の値との関係から、前記光学素子の前記表面に付着した物質の成分を定めることを含む。   According to a second aspect of the present invention, a substance specifying method for determining a component of a substance attached to a surface of an optical element applies a bias voltage to the surface of the optical element while irradiating the optical element with light. The photoelectron current generated by the light applied to the optical element is measured while changing the bias voltage, and the relationship between the applied bias voltage value and the measured photoelectron current value is measured on the surface of the optical element. Including determining the components of the deposited material.

本発明の第3の態様による光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法は、前記光学素子に光を照射しながら、前記光学素子の前記表面にバイアス電圧を印加し、前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を抑制するように前記バイアス電圧を調整することを含む。   The deterioration suppressing method for suppressing deterioration of an optical element according to the third aspect of the present invention applies a bias voltage to the surface of the optical element and irradiates the optical element while irradiating the optical element with light. Adjusting the bias voltage to suppress the photoelectron current generated by the light.

本発明の光学素子によれば、電圧源によって光学素子の表面に印加するバイアス電圧を変化させながら電流計によって光電子電流を測定することができる。本発明の光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法によれば、印加したバイアス電圧の値と測定した光電子電流の値との関係から、光学素子の表面に付着した物質の成分を定めることができる。本方法によって物質を特定した後、該物質を除去するのに適した対策を実施することにより該物質を除去することができる。本発明の光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法によれば、光学素子の表面にバイアス電圧を印加することによって光学素子表面からの光電子の放出を抑制し、光電子の放出に起因する、光学素子の劣化を抑制することができる。   According to the optical element of the present invention, the photoelectron current can be measured by an ammeter while changing the bias voltage applied to the surface of the optical element by the voltage source. According to the substance specifying method for determining the component of the substance attached to the surface of the optical element of the present invention, the component of the substance attached to the surface of the optical element is determined based on the relationship between the value of the applied bias voltage and the value of the measured photoelectron current. Can be determined. After the substance is identified by this method, the substance can be removed by implementing measures suitable for removing the substance. According to the deterioration suppressing method for suppressing deterioration of the optical element of the present invention, the bias voltage is applied to the surface of the optical element to suppress the emission of photoelectrons from the surface of the optical element, resulting in the emission of photoelectrons. Can be prevented.

図1は、光学素子の表面の、電子の状態密度とエネルギーレベルとの関係を示す図である。図1(a)は、光学素子の表面にバイアス電圧をかけない場合における電子の状態密度とエネルギーレベルとの関係を示す図である。図1(b)は、光学素子の表面にバイアス電圧(V)をかけた場合における電子の状態密度とエネルギーレベルとの関係を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the density of states of electrons and the energy level on the surface of an optical element. FIG. 1A is a diagram showing the relationship between the density of states of electrons and the energy level when no bias voltage is applied to the surface of the optical element. FIG. 1B is a diagram showing the relationship between the density of states of electrons and the energy level when a bias voltage (V) is applied to the surface of the optical element.

光学素子の表面にバイアス電圧(V)を印加しながら、hv=93(電子ボルト)のエネルギーを有するEUV光を照射すると以下の関係式が成立する。

Figure 2008227082
ここで、Ebは表面物質のフェルミ準位から真空準位までのエネルギー(仕事関数)、Ekは放出される光電子のエネルギー、eは電気素量である。 When EUV light having an energy of hv = 93 (electron volts) is applied while applying a bias voltage (V) to the surface of the optical element, the following relational expression is established.
Figure 2008227082
Here, Eb is the energy (work function) from the Fermi level to the vacuum level of the surface material, Ek is the energy of the emitted photoelectron, and e is the elementary electric quantity.

光学素子の表面に印加するバイアス電圧Vをゼロから増加させてゆくと、放出される光電子のエネルギーEkは減少する。 図1(a)においては、V=0であり、図1(b)においては、Ek=0である。   When the bias voltage V applied to the surface of the optical element is increased from zero, the energy Ek of the emitted photoelectrons decreases. In FIG. 1A, V = 0, and in FIG. 1B, Ek = 0.

放出される光電子のエネルギーEkは、光電子電流Iとして測定することができる。電子の状態密度関数を

Figure 2008227082
とすると、図1から明らかなように、
Figure 2008227082
が成立する。式(2)において、Eはエネルギーの固定値(常数)である。そこで、光学素子の表面に印加するバイアス電圧Vを変化させながら光電子電流Iを測定することによって、電子の状態密度関数
Figure 2008227082
を求めることができる。具体的に以下の式(3)から、光電子電流Iの、バイアス電圧Vに対する微分値dI/dVを求めることによって、電子の状態密度関数
Figure 2008227082
を得ることができる。
Figure 2008227082
ただし、電子の状態密度関数
Figure 2008227082
は、EUV光のエネルギー93(電子ボルト)内に存在する伝導帯の状態密度となる。 The energy Ek of the emitted photoelectron can be measured as the photoelectron current I. Electron density of states function
Figure 2008227082
Then, as is clear from FIG.
Figure 2008227082
Is established. In the formula (2), E is a fixed value (constant number) of energy. Therefore, by measuring the photoelectron current I while changing the bias voltage V applied to the surface of the optical element, the electron density-of-state function
Figure 2008227082
Can be requested. Specifically, by obtaining the differential value dI / dV of the photoelectron current I with respect to the bias voltage V from the following equation (3), the state density function of the electrons
Figure 2008227082
Can be obtained.
Figure 2008227082
However, the density of states function of electrons
Figure 2008227082
Is the density of states of the conduction band existing in the energy 93 (electron volt) of EUV light.

ここで、EUV光の照射によって生じる光電子は小さいエネルギーしか持たず、電子の平均自由行程はナノメートル以下と小さい。そのため、光学素子の表面からサブナノメーターの深さからしか光電子は放出されず、電子の状態密度は、光学素子の表面に付着するかまたは光学素子の表面に生成された物質を含む表面の物質の値である。電子の状態密度関数の形状は、酸化物、カーボン膜、パーティクルなどの元素、化学結合状態により異なるので、電子の状態密度関数を求めることにより、それらを区別することができる。したがって、光学素子表面の物質を特定することができる。   Here, photoelectrons generated by irradiation with EUV light have only a small energy, and the mean free path of electrons is as small as nanometers or less. Therefore, photoelectrons are only emitted from the surface of the optical element from a sub-nanometer depth, and the density of states of the electrons depends on the surface materials including those that are attached to the surface of the optical element or generated on the surface of the optical element. Value. Since the shape of the state density function of electrons varies depending on the elements such as oxides, carbon films, particles, and chemical bonding states, it can be distinguished by obtaining the state density function of electrons. Therefore, the substance on the surface of the optical element can be specified.

図2は、バイアス電圧Vの変化に対する光電子電流Iの変化の一例を示す図である。上記のように微分値を求めなくとも、バイアス電圧Vに対する光電子電流Iの曲線の形状から光学素子表面の物質を特定することもできる。   FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a change in the photoelectron current I with respect to a change in the bias voltage V. The substance on the surface of the optical element can also be specified from the shape of the photoelectron current I curve with respect to the bias voltage V without obtaining the differential value as described above.

図3Aは、本発明の一実施形態による光学素子100の構成を示す図である。光学素子100は、基板101とその上に形成された多層膜103とを備える。多層膜103の表面と接地点との間に電圧源105と電流計107とが直列に接続される。多層膜103は、シリコン層とモリブデン層が交互に形成された多層膜であり導体であるので、その表面に電線を接続すればよい。例えば、図3Aに図示しない多層膜の外側の金属ハウジングに端子を設け、端子上に多層膜の表面部分を延伸させて端子面に電線を接続してもよい。電圧源105は、100(電子ボルト)程度のバイアス電圧値を調整しながら印加することのできる電位計であってもよい。電流計107は、バイアス電圧を印加した状態でナノアンペアレベルの電流が測定できればよい。   FIG. 3A is a diagram showing a configuration of the optical element 100 according to an embodiment of the present invention. The optical element 100 includes a substrate 101 and a multilayer film 103 formed thereon. A voltage source 105 and an ammeter 107 are connected in series between the surface of the multilayer film 103 and the ground point. Since the multilayer film 103 is a multilayer film in which silicon layers and molybdenum layers are alternately formed and is a conductor, an electric wire may be connected to the surface thereof. For example, a terminal may be provided in a metal housing outside the multilayer film (not shown in FIG. 3A), and a surface portion of the multilayer film may be extended on the terminal to connect an electric wire to the terminal surface. The voltage source 105 may be an electrometer that can be applied while adjusting a bias voltage value of about 100 (electron volts). The ammeter 107 only needs to be able to measure a nanoampere level current with a bias voltage applied.

図3Bは、本発明の他の実施形態による光学素子150の構成を示す図である。電圧源105は、多層膜103の表面と接地点との間に設置される。多層膜103の表面から放出された光電子をとらえる板109が設置され、電流計107は、以下109と接地点との間に設置される。本実施形態においては、多層膜103の表面から放出された光電子をとらえて電流が測定される。   FIG. 3B is a diagram showing a configuration of an optical element 150 according to another embodiment of the present invention. The voltage source 105 is installed between the surface of the multilayer film 103 and the ground point. A plate 109 for capturing photoelectrons emitted from the surface of the multilayer film 103 is installed, and an ammeter 107 is installed between the following 109 and the grounding point. In the present embodiment, the current is measured by capturing photoelectrons emitted from the surface of the multilayer film 103.

図4は、本発明の一実施形態による、光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法を示す流れ図である。本実施形態において、図3Aに示した光学素子100または図3Bに示した光学素子150を使用してもよい。   FIG. 4 is a flowchart illustrating a material identification method for determining a component of a material attached to the surface of an optical element according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the optical element 100 shown in FIG. 3A or the optical element 150 shown in FIG. 3B may be used.

図4のステップS4010において、光学素子の膜表面にバイアス電圧を印加する。   In step S4010 of FIG. 4, a bias voltage is applied to the film surface of the optical element.

図4のステップS4020において、光学素子の膜表面に印加するバイアス電圧を変化させて、光電子電流を測定し、バイアス電圧に対する光電子電流曲線を求める。   In step S4020 in FIG. 4, the bias voltage applied to the film surface of the optical element is changed, the photoelectron current is measured, and a photoelectron current curve with respect to the bias voltage is obtained.

図4のステップS4030において、バイアス電圧に対する光電子電流の微分値を求める。   In step S4030 of FIG. 4, a differential value of the photoelectron current with respect to the bias voltage is obtained.

図4のステップS4040において、バイアス電圧に対する光電子電流の微分値から、光学素子表面の電子の状態密度関数を推定し、その結果に基づいて光学素子表面の物質を特定する。   In step S4040 in FIG. 4, the state density function of electrons on the surface of the optical element is estimated from the differential value of the photoelectron current with respect to the bias voltage, and the substance on the surface of the optical element is specified based on the result.

光学素子表面の物質を特定できれば、特定した物質を除去することもできる。たとえば、光学素子表面の物質が酸化膜であれば、露光装置内に水素などの還元性ガスを導入して除去することができる。また、光学素子表面の物質が汚れやカーボン膜であれば、露光装置内に酸素などの酸化性ガスを導入して除去することができる。   If the substance on the surface of the optical element can be specified, the specified substance can be removed. For example, if the substance on the surface of the optical element is an oxide film, it can be removed by introducing a reducing gas such as hydrogen into the exposure apparatus. Further, if the substance on the surface of the optical element is dirt or a carbon film, it can be removed by introducing an oxidizing gas such as oxygen into the exposure apparatus.

図5は、本発明の一実施形態による、光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法を示す流れ図である。本実施形態において、図3Aに示した光学素子100または図3Bに示した光学素子150を使用してもよい。光学素子の劣化は、以下に説明するように光学素子の表面の汚れや光学素子の基板材料の劣化によるものである。なお、本明細書および特許請求の範囲において、「光学素子の表面の汚れ」とは、光学素子表面の酸化物、カーボン膜およびパーティクルなどを含むものとする。   FIG. 5 is a flowchart showing a deterioration suppressing method for suppressing deterioration of an optical element according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, the optical element 100 shown in FIG. 3A or the optical element 150 shown in FIG. 3B may be used. As described below, the deterioration of the optical element is caused by contamination on the surface of the optical element or deterioration of the substrate material of the optical element. In the present specification and claims, the “dirt on the surface of the optical element” includes oxides, carbon films, particles, and the like on the surface of the optical element.

図5のステップS5010において、光学素子の膜表面にバイアス電圧を印加する。   In step S5010 of FIG. 5, a bias voltage is applied to the film surface of the optical element.

図5のステップS5020において、光電子電流を抑制するように、光学素子の膜表面に印加するバイアス電圧を調整する。図2に示すように、バイアス電圧を一定値以上とすれば光電子電流は抑制される。   In step S5020 of FIG. 5, the bias voltage applied to the film surface of the optical element is adjusted so as to suppress the photoelectron current. As shown in FIG. 2, when the bias voltage is set to a certain value or more, the photoelectron current is suppressed.

EUV光が光学素子に照射されたときに放出される光電子は、光学素子表面に吸着していた有機物や真空中に存在する有機物に衝突し、活性種を生成して、光学素子表面にカーボン膜が生成する原因となる。また、光電子は、露光装置内で、対向する光学素子に衝突して、基板材料を劣化させる問題や電気的ノイズ、パーティクルなどを発生する問題を引き起こす。   The photoelectrons emitted when EUV light is irradiated onto the optical element collide with the organic matter adsorbed on the optical element surface or the organic matter present in the vacuum, generate active species, and form a carbon film on the optical element surface. Will be generated. In addition, the photoelectrons collide with the opposing optical elements in the exposure apparatus to cause problems of deteriorating the substrate material, generating electrical noise, particles, and the like.

また、EUV光照射による光学素子表面の酸化は
M→M+e-
のような金属の電子放出(酸化反応)によって引き起こされる。そこでバイアス電圧をかけて電子を流し込むことによって逆反応を促進し酸化反応を抑制することが可能となる。
Moreover, the oxidation of the optical element surface by EUV light irradiation is
M → M + + e-
Caused by electron emission (oxidation reaction) of metals. Therefore, by applying a bias voltage to flow electrons, the reverse reaction can be promoted and the oxidation reaction can be suppressed.

このように、光電子電流を抑制するように、光学素子にバイアス電圧や変調バイアス電圧を印加することで、光電子表面からの光電子放出を抑制し、光学素子の表面の汚れや光学素子の基板材料の劣化を抑制することが可能となる。   In this way, by applying a bias voltage or a modulation bias voltage to the optical element so as to suppress the photoelectron current, the photoelectron emission from the surface of the photoelectron is suppressed, and the surface of the optical element or the substrate material of the optical element is suppressed. Deterioration can be suppressed.

図6は、本発明の一実施形態によるEUV露光装置の構成を示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a configuration of an EUV exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.

EUV露光装置は、EUV光源31、照明光学系33および投影光学系301を含む。   The EUV exposure apparatus includes an EUV light source 31, an illumination optical system 33, and a projection optical system 301.

EUV光源31から放出されたEUV光32は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡34を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー35aおよび35bからなるオプティカルインテグレータ35に入射する。   The EUV light 32 emitted from the EUV light source 31 becomes a substantially parallel light beam via a concave reflecting mirror 34 that acts as a collimator mirror, and enters an optical integrator 35 including a pair of fly-eye mirrors 35a and 35b.

こうして、フライアイミラー35aの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ35の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡36により偏向された後、マスク(レチクル)M上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスクMの表面で反射された光は、その後、投影光学系301の多層膜反射鏡M1、M2、M3、M4、M5、M6で順に反射されて、露光光1として、マスクMの表面に形成されたパターンの像を、レジスト3を塗布したウエハ2(感応基板)上に形成する。   Thus, a substantial surface light source having a predetermined shape is formed in the vicinity of the reflective surface of the fly-eye mirror 35a, that is, in the vicinity of the exit surface of the optical integrator 35. The light from the substantial surface light source is deflected by the planar reflecting mirror 36 and then forms an elongated arc-shaped illumination area on the mask (reticle) M. Here, an aperture plate for forming an arcuate illumination region is not shown. The light reflected by the surface of the mask M is then reflected in turn by the multilayer reflectors M1, M2, M3, M4, M5, and M6 of the projection optical system 301 to form exposure light 1 on the surface of the mask M. An image of the pattern thus formed is formed on the wafer 2 (sensitive substrate) coated with the resist 3.

光源31内の、図6に図示しない集光反射鏡、反射鏡36および反射鏡M1、M2、M3、M4、M5、M6などの光学素子として、図3Aまたは図3Bに示した本発明の実施形態による光学素子を使用することができる。   Implementation of the present invention shown in FIG. 3A or FIG. 3B as an optical element such as a condensing reflecting mirror, a reflecting mirror 36 and reflecting mirrors M1, M2, M3, M4, M5, M6, etc., not shown in FIG. Optical elements according to the form can be used.

本実施形態によるEUV露光装置においては、光学素子の表面の物質を特定し除去することや、光学素子表面からの光電子の放出を抑制することができる。したがって、光学素子の光学特性が長期間使用しても維持されるので、本実施形態によるEUV露光装置は、スループット、露光安定性および均一露光性など、露光装置全体の性能が長期間使用しても維持される。   In the EUV exposure apparatus according to the present embodiment, it is possible to identify and remove substances on the surface of the optical element and to suppress the emission of photoelectrons from the surface of the optical element. Therefore, since the optical characteristics of the optical element are maintained even when used for a long period of time, the EUV exposure apparatus according to the present embodiment uses the entire performance of the exposure apparatus such as throughput, exposure stability and uniform exposure performance for a long period of time. Is also maintained.

以下、本発明に係わ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。   Hereinafter, an example of an embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention will be described.

図7は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。この例の製造工程は以下の各工程を含む。   FIG. 7 is a flowchart showing an example of the embodiment of the semiconductor device manufacturing method of the present invention. The manufacturing process of this example includes the following processes.

(1)ウエハを製造するウエハ製造工程(また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(またはマスクを準備するマスク準備工程)
(3)ウエハに必要な露光処理を行うウエ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。
(1) Wafer manufacturing process for manufacturing a wafer (or wafer preparation process for preparing a wafer)
(2) Mask manufacturing process for manufacturing a mask used for exposure (or mask preparation process for preparing a mask)
(3) Wafer processing step for performing necessary exposure processing on the wafer (4) Chip assembly step for cutting out chips formed on the wafer one by one and making them operable (5) Chip inspection step for inspecting the completed chips Each process further includes several sub-processes.

これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエ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。このウエハプロセッシング工程は、以下の各工程を含む。   Among these main processes, the main process that has a decisive influence on the performance of the semiconductor device is the wafer processing process. In this step, designed circuit patterns are sequentially stacked on a wafer to form a large number of chips that operate as memories and MPUs. This wafer processing step includes the following steps.

(1)絶縁層となる誘電体膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程(CVDやスパッタリングなどを用いる)
(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など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したがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程(たと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、ウエ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。
(1) A thin film forming process for forming a dielectric thin film to be an insulating layer, a wiring portion, or a metal thin film for forming an electrode portion (using CVD or sputtering)
(2) Oxidation step for oxidizing the thin film layer and wafer substrate (3) Lithography step for forming a resist pattern using a mask (reticle) to selectively process the thin film layer and wafer substrate (4) Resist Etching process (for example, using dry etching technology) that processes thin film layers and substrates according to patterns
(5) Ion / impurity implantation / diffusion process (6) Resist stripping process (7) Inspection process for inspecting processed wafers The wafer processing process is repeated as many times as necessary to produce semiconductor devices that operate as designed. To do.

本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、本発明による光学素子を備えた本発明によるEUV露光装置を使用している。したがって、高いスループット、露光安定性および均一露光性でリソグラフィ工程を実施して半導体デバイスを製造することができる。   In the present embodiment, the EUV exposure apparatus according to the present invention including the optical element according to the present invention is used in the lithography process. Accordingly, a semiconductor device can be manufactured by performing a lithography process with high throughput, exposure stability, and uniform exposure.

本発明の実施形態による光学素子によれば、光学素子の表面に印加するバイアス電圧を変化させながら光電子電流を測定することができる。その結果、バイアス電圧と光電子電流との関係から光学素子表面の物質を特定し除去することや、バイアス電圧を調整して光電子電流を抑制し、光学素子表面から放出される光電子を抑制することができる。   According to the optical element according to the embodiment of the present invention, the photoelectron current can be measured while changing the bias voltage applied to the surface of the optical element. As a result, it is possible to identify and remove substances on the surface of the optical element from the relationship between the bias voltage and the photoelectron current, or to adjust the bias voltage to suppress the photoelectron current and to suppress the photoelectrons emitted from the optical element surface. it can.

本発明の実施形態による光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法によれば、印加したバイアス電圧の値と測定した光電子電流の値との関係から、光学素子の表面に付着した物質の電子の状態密度関数を推定し、該物質の成分を定めることができる。本方法によって物質を特定した後、該物質を除去するのに適した対策を実施することにより該物質を除去することができる。   According to the substance specifying method for determining the component of the substance attached to the surface of the optical element according to the embodiment of the present invention, the substance is attached to the surface of the optical element from the relationship between the applied bias voltage value and the measured photoelectron current value. It is possible to estimate the electron density of states function of a material and determine the components of the material. After the substance is identified by this method, the substance can be removed by implementing measures suitable for removing the substance.

本発明の実施形態による光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法によれば、光学素子の表面にバイアス電圧を印加し、光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を抑制するようにバイアス電圧を調整することができる。その結果、光学素子表面からの光電子の放出を抑制し、光電子の放出に起因する、光学素子表面の汚れや光学素子の基板材料の劣化を抑制することができる。   According to the deterioration suppressing method for suppressing deterioration of an optical element according to an embodiment of the present invention, a bias voltage is applied to the surface of the optical element, and the bias voltage is set so as to suppress a photoelectron current generated by light irradiated on the optical element. Can be adjusted. As a result, emission of photoelectrons from the surface of the optical element can be suppressed, and contamination of the surface of the optical element and deterioration of the substrate material of the optical element due to the emission of photoelectrons can be suppressed.

光学素子の表面の、電子の状態密度とエネルギーレベルとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the density of states of an electron and the energy level of the surface of an optical element. バイアス電圧の変化に対する光電子電流の変化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the change of the photoelectric current with respect to the change of a bias voltage. 本発明の一実施形態による光学素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical element by one Embodiment of this invention. 本発明の他の実施形態による光学素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the optical element by other embodiment of this invention. 本発明の一実施形態による、光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法を示す流れ図である。3 is a flowchart illustrating a material identification method for determining a component of a material attached to a surface of an optical element according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態による、光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the deterioration suppression method which suppresses deterioration of an optical element by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるEUV露光装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the EUV exposure apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。It is a flowchart which shows an example of embodiment of the semiconductor device manufacturing method of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100,150…光学素子、101…基板、103…多層膜、105…電圧源、107…電流計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,150 ... Optical element, 101 ... Board | substrate, 103 ... Multilayer film, 105 ... Voltage source, 107 ... Ammeter

Claims (16)

光学素子の表面にバイアス電圧を印加するための電圧源と、
前記光学素子の前記表面に光が照射される際に生じる光電子電流を測定するための電流計と、を備え、
前記光学素子の前記表面に光が照射される際に生じる光電子電流を変化させるように、前記電圧源の電圧を調整することができるように構成されたことを特徴とする光学素子。
A voltage source for applying a bias voltage to the surface of the optical element;
An ammeter for measuring a photoelectron current generated when the surface of the optical element is irradiated with light, and
An optical element configured to be capable of adjusting a voltage of the voltage source so as to change a photoelectron current generated when light is irradiated on the surface of the optical element.
前記電流計が前記光学素子の前記表面から流れる光電子電流を測定することを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the ammeter measures a photoelectron current flowing from the surface of the optical element. 前記表面と接地点との間に、前記電圧源と前記電流計とを直列に配置したことを特徴とする請求項2に記載の光学素子。   The optical element according to claim 2, wherein the voltage source and the ammeter are arranged in series between the surface and a grounding point. 前記電流計が前記光学素子の表面から放出された光電子をとらえて電流を測定することを特徴とする請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the ammeter measures a current by capturing photoelectrons emitted from the surface of the optical element. 前記光がEUV光であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 4, wherein the light is EUV light. 請求項1から5のいずれか1項に記載された光学素子を少なくとも1つ備えたことを特徴とする露光装置。   An exposure apparatus comprising at least one optical element according to any one of claims 1 to 5. 請求項6に記載された露光装置を使用して露光転写する工程を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。   A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of performing exposure transfer using the exposure apparatus according to claim 6. 光学素子の表面に付着した物質の成分を定める物質特定方法であって、前記光学素子に光を照射しながら、
前記光学素子の前記表面にバイアス電圧を印加し、印加したバイアス電圧を変化させながら、前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を測定し、
前記印加したバイアス電圧の値と測定した光電子電流の値との関係から、前記光学素子の前記表面に付着した物質の成分を定めることを含む物質特定方法。
A substance identifying method for determining a component of a substance attached to the surface of an optical element, wherein the optical element is irradiated with light,
Applying a bias voltage to the surface of the optical element, measuring the photoelectron current generated by the light irradiated to the optical element while changing the applied bias voltage,
A substance specifying method comprising: determining a component of a substance attached to the surface of the optical element from a relationship between a value of the applied bias voltage and a value of a measured photoelectron current.
前記印加したバイアス電圧の値Vに関する前記測定した光電子電流の値Iの微分値を求め、前記微分値から前記光学素子の前記表面に付着した物質の伝導帯の電子状態密度を求めることによって、前記表面に付着した物質の成分を定めることを特徴とする請求項8に記載の物質特定方法。   By obtaining a differential value of the measured photoelectron current value I with respect to the applied bias voltage value V, and obtaining an electronic state density of a conduction band of a substance attached to the surface of the optical element from the differential value, 9. The substance identification method according to claim 8, wherein a component of the substance attached to the surface is determined. 前記表面と接地点との間に、前記表面にバイアス電圧を印加する電圧源と前記表面に光が照射されることによって生じる光電子電流を測定する電流計とを直列に配置したことを特徴とする請求項8または9に記載の物質特定方法。   A voltage source for applying a bias voltage to the surface and an ammeter for measuring a photoelectron current generated by irradiating the surface with light are arranged in series between the surface and a grounding point. The substance identification method according to claim 8 or 9. 前記光がEUV光であることを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の物質特定方法。   The substance specifying method according to claim 8, wherein the light is EUV light. 光学素子の劣化を抑制する劣化抑制方法であって、前記光学素子に光を照射しながら、
前記光学素子の前記表面にバイアス電圧を印加し、
前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を抑制するように前記バイアス電圧を調整することを含む光学素子の劣化抑制方法。
A deterioration suppressing method for suppressing deterioration of an optical element, while irradiating light on the optical element,
Applying a bias voltage to the surface of the optical element;
A method for suppressing deterioration of an optical element, comprising adjusting the bias voltage so as to suppress a photoelectron current generated by light applied to the optical element.
前記表面と接地点との間に、前記表面にバイアス電圧を印加する電圧源と前記表面に光が照射されることによって生じる光電子電流を測定する電流計とを直列に配置したことを特徴とする請求項12に記載の光学素子の劣化抑制方法。   A voltage source for applying a bias voltage to the surface and an ammeter for measuring a photoelectron current generated by irradiating the surface with light are arranged in series between the surface and a grounding point. The method for suppressing deterioration of an optical element according to claim 12. 前記光がEUV光であることを特徴とする請求項12または13に記載の光学素子の劣化抑制方法。   The method for suppressing deterioration of an optical element according to claim 12 or 13, wherein the light is EUV light. 前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を抑制することによって前記光学素子の表面の汚れを抑制する請求項12から14のいずれか1項に記載の光学素子の劣化抑制方法。   The method for suppressing deterioration of an optical element according to claim 12, wherein contamination of the surface of the optical element is suppressed by suppressing a photoelectron current generated by light irradiated on the optical element. 前記光学素子に照射された光によって生じる光電子電流を抑制することによって前記光学素子の基板材料の劣化を抑制する請求項12から14のいずれか1項に記載の光学素子の劣化抑制方法。   The method for suppressing deterioration of an optical element according to any one of claims 12 to 14, wherein deterioration of a substrate material of the optical element is suppressed by suppressing a photoelectron current generated by light irradiated on the optical element.
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