JP3644246B2 - Ｘ線露光方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマスク破損を防止するためのＸ線露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来のＸ線露光装置の構成図であり、ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．６ １９９４に記載されているものである。図において、２６はウエハカセット、２８はウエハステージ、２９はウエハステージ２８を水平、垂直方向に移動させる縦型ＸＹステージ、２５はマスクステージ、３０は取り出し窓、３１はＸ線である。
【０００３】
次に、このＸ線露光装置を用いたＸ線露光方法を説明する。
Ｘ線露光装置にセットされたウエハカセット２６内のウエハ７は、ウエハ搬送装置（図示を省略）によってウエハステージ２８に運ばれる。ウエハ７を吸着したウエハステージ２８は、マスクステージ２５と対向するように位置を変え水平垂直方向に移動できる縦型ＸＹステージ２９に保持される。次いで、マスクステージ２５に装着されたＸ線マスクとウエハ７を、２０μｍ〜４０μｍの間の所定の微小間隔（マスク−ウエハ間ギャップ）に位置調整を行う。ウエハステージ２８はギャップ方向と回転方向にウエハ７の位置調整ができ、マスクステージ２５はＸ線マスクの位置制御を行うことができる。さらに、アライメント光学ユニット（図示を省略）を用いてＸ線マスクとウエハ７との相対位置を検出することで精密な位置合わせを行うことができるようになっている。Ｘ線マスクとウエハ７の位置調整が完了するとＸ線３１をＸ線マスクに照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンが転写されることになる。このＸ線露光装置では、縦型ＸＹステージ２９を用い、ウエハ７を移動させた後、位置調整とＸ線露光を繰り返していくことでウエハ全面にわたりＸ線マスクパターンを転写することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のＸ線露光装置では、Ｘ線マスクと対向したウエハ面上に異物が存在したりＸ線マスク上に異物が存在した場合でも、異物を検出することなくマスク−ウエハ間ギャップの調整を行うため、異物の大きさがマスク−ウエハ間ギャップより大きい場合には、Ｘ線マスクは異物と接触し破損するという問題点があった。
【０００５】
また、ウエハとウエハステージとの間に異物がある場合には、ウエハが局所的に盛り上がるため、Ｘ線マスクはウエハと接触して破損するという問題点があった。
【０００６】
また、たとえＸ線マスクが破損しなくても、異物が存在している領域は転写パターン欠陥になってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、異物が見つかった場合でもＸ線露光装置では異物を除去できないため、Ｘ線露光装置よりウエハを搬出し異物除去を行なった後に、もう一度Ｘ線露光装置にセットしなければならず工程数が増加するという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、異物検出もしくは異物除去を行うことのできるＸ線露光装置を得ることを目的としており、Ｘ線マスクの破損を防止する、あるい転写パターン欠陥の発生を防止することのできるＸ線露光方法、Ｘ線露光装置およびＸ線マスクを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のＸ線露光方法は、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部を対向して配置し、異物を透過した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるものである。
【００２９】
本発明に係る第２のＸ線露光方法は、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部をウエハ面と平行な面上に配置し、異物によって散乱した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるものである。
【００３３】
本発明に係る第１１のＸ線露光方法は、上記第１のＸ線露光方法において、異物の検出を、ウエハ上に塗布されたレジストの塗布状態を画像信号として取り込み画像処理により行うものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図である。図１において、１はＸ線露光装置、２はレーザ光源、３はレーザ受信部、４はレーザ光、５は透過光、６はＸ線マスク、７はウエハ、８はウエハステージ、９は異物、１０は位置検出器、１１は検出回路であり、ウエハステージ８上に吸着されたウエハ７の上面にはレジスト膜が塗布されている。露光に際しては、ウエハ７の上面とＸ線マスク６とを１０μｍ〜４０μｍの間の所定の微小間隔ｄ（マスク−ウエハ間ギャップ）に位置調整を行い、Ｘ線マスク６の上方からＸ線を照射し、ウエハ７の上面のレジストにＸ線マスク６のマスクパターンを転写する。
【００６５】
Ｘ線露光装置１内に設置されたレーザ光源２から、ウエハステージ８上に吸着されたウエハ７の上面と平行にレーザ光４を発信し、レーザ受信部３でウエハ上を透過した透過光５を受信している。レーザ光４とウエハ７までの距離を位置検出器１０によって一定に調整した後、その距離を保持したまま、紙面と垂直方向にステージだけを水平移動させる。この時、レーザ光源２とレーザ受信部３は動かないため、レーザ光４はウエハ７上の全面を移動することになる。
【００６６】
異物９にレーザ光４が当たると、その一部は散乱もしくは吸収されレーザ受信部３の光量が減少するために、検出回路１１を用いて容易に異物の有無を検出できる。また、ウエハ７の代わりにマスク６をレーザ光に近づけることでマスク６上の異物も検出できる。この時、レーザ光４とウエハ７またはマスク６との距離をマスク−ウエハ間間隔の半分の距離に調節することによって、マスク−ウエハ間間隔の半分以上の大きさ（最大長さまたは高さ）の異物を検出することができる。
また、ウエハ７やマスク６を移動させずに、レーザ光源２とレーザ受信部３とをともにウエハ面やマスク面と平行に移動させることによって、ウエハ７やマスク６上の異物を検出することができる。
【００６７】
図２は、ウエハ７とマスクステージ８との間に異物９が挟まれている様子を表す。ウエハ７はマスクステージ８に吸着されているため、異物９の大きさに対応して盛り上がる。レーザ光４は盛り上がった箇所にあたり散乱されるので、レーザ受信部３の光量の減少としてウエハ７とステージ８との間に挟まれている異物９を検出することができ、また、予め光量の減少と異物の大きさとの関係を測定した結果に基づいて異物の大きさを判定することもできる。従って、本実施例の異物検出方法ではウエハ７裏面に付着した異物９やステージ８上の異物９についても検出し、その大きさを判定することができる。
また、異物９の検出に散乱光を用いてもよい。この場合は、ウエハに対して垂直方向には通常、マスクステージやアライメント光学系などがあり検出器を設置することが困難である。従って、光源と検出器ともウエハ面と平行な方向に設置するとよい。
【００６８】
本実施の形態は異物検出方法に関するものであるが、レーザ光の強度をあげることによって異物除去方法として用いることができる。
【００６９】
実施の形態２．
図３は本実施の形態２におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図であり、ウエハ上方から見た鳥瞰図である。図３において、１５は散乱光、２５はＸ線マスクステージ、５０はレーザ光拡大器である。
【００７０】
Ｘ線露光装置１内に設定されたレーザ光源２から発信したレーザ光４はレーザ光拡大器５０によってＸ線マスク６の全面にわたり扇状に拡大された後、Ｘ線マスク６とウエハ７の間を通過しレーザ受信部３に届いている。レーザ光４はあらかじめＸ線マスクステージ２５上に固定されたＸ線マスク６と平行、かつＸ線マスク６からマスク−ウエハ間間隔の半分程度の距離になるように位置検出器１０によって調整されている。露光を行うためにはＸ線マスク６に対してウエハ７が位置合わせを行こなう。この時、異物９にレーザ光４が当たるとその一部は散乱もしくは吸収され、レーザ受信部３の光量が減少するため、検出回路１１を用いて容易に異物の有無を検出できる。
【００７１】
また、本実施の形態では、レーザ光４をレーザ光拡大器５０により扇状に拡大しているため、異物９によってレーザ光強度が低下する領域は異物９の大きさより拡大することになり、異物９の有無を検出するために分解能の高いレーザ受信部３を用意する必要がなく、安価に装置を構成できる。
【００７２】
さらに露光中、露光前後にかかわらず、Ｘ線マスク全面にわたり、異物の有無をリアルタイムに検出することができるため、より確実に異物９との接触によるマスク破損を防止することができる。
【００７３】
また、レーザ光拡大器５０に入る前のレーザ光の直径を数μｍ以下にするとマスク−ウエハ間間隔より十分細いのでレーザ受信部３に入るレーザ光のうち、ウエハ７やＸ線マスク６等、異物以外から散乱されたレーザ光の割合が減少するため、レーザ受信部３に入るノイズを減らすことができ、異物検出精度をあげることができる。
【００７４】
また、レーザ光の直径を数μｍ以上にすると、レーザ光源２に高い加工精度を要求する必要がないため、安価に装置を構成できる。
【００７５】
また、レーザ受信部３を、ウエハ面と平行な面上で、かつレーザ光４が直接入射しない位置に設置し、異物からの散乱光だけを受信すると、レーザ光４の影響を受けないため、異物の有無をより確実に検出することができる。
【００７６】
また、本実施の形態ではレーザ光拡大器５０によってＸ線マスク全面にわたりレーザ光を拡大しているが、より幅の広いレーザ光を用いるとレーザ光拡大器５０を用いずに異物検出を行うことができる。
【００７７】
また、本実施の形態ではレーザ受信部３でレーザ光強度を計測しているが、レーザ光の位相を計測すると有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【００７８】
また、レーザ受信部３として一台以上のＣＣＤカメラを用い、画像処理によって異物を検出しても良い。
【００７９】
また、レーザ受信部３としてより小さなレーザ受信部の集合体として構成しても良い。
【００８０】
参考例１．
図４は、本参考例１におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図である。図４において、１２はＣＣＤカメラ、１３は光源、１４は参照光、１５は散乱光、１６は反射光である。
【００８１】
光源１３からの参照光１４をウエハ７に照射する。参照光１４はウエハ７で反射され、その反射角度はおおむねウエハ７への入射角と等しくなる。ウエハ７上に異物９があると参照光１４は異物９によって散乱され反射光１６とは異なる角度にも散乱される。反射光１６と異なる角度に散乱された散乱光１５をＣＣＤカメラ１２で電気信号に変換し、検出回路１１を通すことで異物９を検出することができる。また、予め散乱光の強度と異物の大きさとの関係を測定した結果に基づいて異物９の大きさも判定することができる。
【００８２】
また、ウエハ７には回路パターンが形成されているものもあるが、ＣＣＤカメラ１２の位置と光源１３の位置を調整することで回路パターンからの散乱光とは区別して異物９からの散乱光１５を検出することができる。
【００８３】
参照光１４としては白色光を用いると安価に装置を構成できる。また、白色光の代わりに可視光、レーザ光、赤外線を用いても良い。
【００８４】
また、ＣＣＤカメラ１２を用いるとウエハ７全面の異物９の位置が特定できるため、異物９を避けて露光することができ、ウエハ７を無駄にすることがないという利点がある。
【００８５】
また、本参考例において、ウエハ７の場合について説明したが、Ｘ線マスク６に対してもウエハ７の場合と同様にして異物９を検出することができる。
【００８６】
参考例２．
図５は、本参考例２におけるＸ線露光装置内の異物検出方法および異物除去方法を説明するための模式図である。図５において、２８はウエハステージ、５６はワイヤ、５７はワイヤ取り付け部である。
【００８７】
以下、ワイヤを用いた異物検出・除去方法について説明する。
ウエハ７を吸着しているウエハステージ２８に、ワイヤ取り付け部５７を介してワイヤ５６が、一定の張力で、ウエハステージ２８に対して平行かつウエハ７の外側を通るように取り付けられている。さらに、ワイヤ５６の状態は検出回路１１を用いてモニタしている。ウエハ７を露光する前にワイヤ５６をマスク面からマスク−ウエハ間隔の半分程度の距離に設定した後、Ｘ線マスク面と平行にＸ線マスク６の外側からマスク全面を走査する。走査方向に対してウエハ７より前方にワイヤ５６を設置しているのでワイヤ５６より先にウエハ７が異物９と接触することはない。ワイヤ５６と接触したＸ線マスク６上の異物９はワイヤ５６によって除去されるため、異物９がＸ線マスク６を破損することはない。
【００８８】
また、本参考例では、検出回路１１によって、例えばワイヤに発生した張力を測定する等、ワイヤ５６の状態をモニタしているため、マスクごとに異物の有無を確認できる。さらに、異物の付着力が強く、異物除去の際にＸ線マスク６を破損させる可能性がある場合には、ワイヤの走査を停止するなどの処置を実施し、マスク破損を防止することができる。
【００８９】
なお、上記参考例では、マスクに対してワイヤを走査したが、ワイヤに対しウエハを走査し、異物を検出・除去することもできる。
【００９０】
また、ワイヤの代わりに平板を設け、この平板と平行にマスク−ウエハ間間隔の半分程度以下の距離に保持したウエハ、またはＸ線マスクを走査するようにしてもよい。
【００９１】
参考例３．
図６は、本参考例３におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図６において、１７は気体の吹き出し口、１８は気体の吸入口、１９は気体である。
【００９２】
フィルタを通したクリーンな気体１９を吹き出し口１７よりウエハ７に向かって吹き付ける。異物９の付着力以上の力で気体１９が異物９と衝突すると、異物９はウエハ７から剥離し、気体１９とともに飛散して、ウエハ７上から除去することができる。この時、ステージ８を動かしウエハ７に当たる気体１９の場所を変えながら吹き付けることによって、ウエハ７全面において異物９を除去することができる。
【００９３】
さらに、吸入口１８より気体１９とともに異物９を吸入することで、ウエハ７への異物９の再付着を防止することができる。
【００９４】
気体１９には、露光雰囲気に合わせて空気やＨｅを用いたが、露光に影響を及ぼさない清浄な気体であれば良い。
【００９５】
また、気体の代わりに液体、ドラスアイス、氷、気体と液体の混合体を用いても良い。また、ドライアイスとしてＡｒ（アルゴンガス）などの不活性ガスを用いると、基板に対して化学変化を起こさずに異物を除去することができる。またドライアイス、としてＣＯ2 を用いると、安価に装置を構成することができる。
【００９６】
以上は、気体、液体または氷などを吹き付ける方法を示したが、ブラシを用いることによって極めて簡単に異物を除去することもできる。
【００９７】
参考例４．
図７は、本参考例４におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図７において、２０は帯電体、２１は吸着体、２２は電圧電源である。
【００９８】
ステージ８に吸着されたウエハ７と帯電体２０を対向させて配置する。帯電体２０は下面の吸着体２１と一体化している。帯電体２０とステージ８との間に電圧電源２２を用いて電圧を印加し吸着体２１とウエハ７を帯電させる。この時、ウエハ７上の異物９は帯電体２０とは逆符号に帯電することになり静電気力によって帯電体２０へ引っ張られる。印加電圧を上げていき異物９の付着力より静電気力が強くなると、異物９はウエハ７から離れ、帯電体２０下面の吸着体２１に吸着される。
【００９９】
また、一度吸着した異物９が吸着体２１より離れることはないので再付着を防止することができる。
【０１００】
なお、上記参考例では、ウエハと対向して帯電体を設け、異物を帯電させて異物を静電気力により吸着体に吸着するようにしたが、ウエハまたはマスクと対向した平板を設け、平板とマスクステージまたはウエハステージとの間に電圧電源を用いて電圧を印加し、平板と上記ウエハまたはマスクとの間で放電を発生させることにより異物除去を行うようにしてもよい。
【０１０１】
参考例５．
図８は、本参考例５におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図８において、２３は振動発生器、２４は振動体、２５はＸ線マスクステージである。
【０１０２】
Ｘ線マスク６をＸ線マスクステージ２５に保持したまま振動体２４を接触させ、振動発生器２３からの振動を振動体２４を通してＸ線マスク６に伝えて振動させる。Ｘ線マスク６は、厚さ２ｍｍのＳｉの上に厚さ２μｍのＳｉＮ膜等のメンブレンと０．５μｍＴａ等の吸収体が成膜されおり、その露光領域はＸ線を透過させる必要があるため、Ｓｉを除去しメンブレンと吸収体からなる薄膜で形成されている。振動体２４をこの薄膜に直接接触させるとＸ線マスク６が破損する危険があるが、Ｘ線マスク６の露光領域外に接触させることでＸ線マスク６を破損することなく振動させることができる。Ｘ線マスク６を異物９の付着力よりも大きい力で振動させると異物９がＸ線マスク６から剥離し、除去することができる。この時、異物９の付着力はその大きさや種類により異なるため振動の周波数と振幅を適切に選択することによって効果的に異物９を除去することができる。
【０１０３】
また、ステージ８上に保持されているウエハ７の場合は、ウエハエッジ部に振動体２４を接触させて振動させる。露光前のウエハ７にはレジストが塗布されているがウエハエッジ部ではレジストが除去されているため振動体２４を接触させてもレジストが付着することがなく、振動体２４が汚染されることはない。振動体２４が汚染されると、振動体２４からウエハ７に異物を付着させることになるので、振動体２４が汚染されないようにすることは重要なことである。
【０１０４】
参考例６．
図９は、本参考例６におけるＸ線露光方法を説明するための模式図である。図９において、１はＸ線露光装置、６はＸ線マスク、７はウエハ、９は異物、３１はＸ線、３２はレジスト塗布装置、３３はレジスト、３４は信号線、３５は異物検出装置、３６は異物除去装置、３７は洗浄装置である。
【０１０５】
Ｘ線マスク６は異物検出装置３５に移動し、異物検出装置３５はＸ線マスク６上の異物９の有無および位置の検出を行い、異物９の大きさ（最大長さあるいは高さ）を求める。異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、Ｘ線マスク６は異物除去装置３６に移動し、信号線３４を介して異物検出装置３５から送られた異物９のＸ線マスク６上の位置情報にもとづいて、異物除去装置３６は異物９の除去を行なう。また、より確実な方法としては、異物９が検出された場合は全て異物除去装置３６に移動し、異物９の除去を行う。また、さらに確実に異物除去を行うためには、Ｘ線マスク６は洗浄装置３７に移動し洗浄が行われ、その後、異物検出装置３５に戻る。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたＸ線マスク６は、Ｘ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６のインストールが行われ、完了するとウエハ７が運ばれてくるまで待機する。
【０１０６】
レジスト塗布装置３２によって、前工程で成膜されたウエハ７上に、感光性高分子であるレジスト３３を塗布する。レジスト３３を塗布されたウエハ７は異物検出装置３５に移動し、異物検出装置３５はウエハ上の異物の有無および位置の検出を行い、異物９の大きさ（最大長さあるいは高さ）を求める。異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、ウエハ７は異物除去装置３６に移動し、信号線３４を介して異物検出装置３５から送られた異物９のウエハ上の位置情報にもとづいて、異物検出装置３５は異物９の除去を行なう。また、より確実な方法としては、異物９が検出された場合は全て異物除去装置３６に移動し、異物９の除去を行う。また、さらに、確実に異物除去を行うためには、ウエハ７は洗浄装置３７に移動し洗浄が行われた後、再びレジスト塗布装置３２に戻る。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたウエハ７はＸ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６と所定のマスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。この時、すでにウエハ７上とＸ線マスク６上に異物がないことを確認しているため、異物との接触によるＸ線マスクの破損は起こり得ない。位置調整が完了するとＸ線マスク６にＸ線３１を照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンを転写する。
【０１０７】
本参考例では異物検出後に異物除去を行い、その後に露光を実施しているが、より確実にＸ線マスクの破損を防止するため、異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、異物が検出されたウエハ７またはＸ線マスク６は露光しないようにしても良い。また、異物が検出されたウエハ７またはＸ線マスク６は全て露光しないようにすればより確実にＸ線マスクの破損を防止することができる。
【０１０８】
また、ウエハ７上の異物を除去しなくても、Ｘ線露光装置１は異物検出装置３５から信号線３４を介して送られる異物の大きさ、高さ、ウエハ７上の位置情報にもとづいて、異物を避けて露光することができる。
【０１０９】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６は異物除去後に洗浄装置３７に移動せず、再び異物検出装置３５に移動し異物検査をやり直しても良い。
【０１１０】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６は異物検出をおこなわずに、全面の異物除去を行ってから露光しても良いし、さらに異物除去を行った後に洗浄装置３７を用いて洗浄してから露光しても良い。
【０１１１】
また、レジスト塗布前にもウエハ７の異物除去を行うと、さらに確実に異物を除去することができる。
【０１１２】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６の異物検出および異物除去を複数の検出方法や複数の除去方法と組み合わせて実施するとさらに確実に異物の検出と除去を行うことができる。
【０１１３】
また、本参考例では異物検出装置３５がＸ線露光装置１と分離しているがインライン化するため一体化しても良いし、Ｘ線露光装置１内部に異物検出機構や異物除去機構を含んでいても良い。
【０１１４】
参考例７．
図１０は、本参考例７におけるＸ線露光方法を説明するための模式図であり、図１１は、本参考例７におけるウエハ上に異物が有る場合のレジスト成膜後のレジスト成膜状態を示すウエハ直上より見た模式図である。図１０において、３８は異物高さ測定器である。
【０１１５】
レジスト塗布装置３２によって、前工程で成膜されたウエハ７上に感光性高分子からなるレジスト３３を、ウエハ７の中心直上より吐出しながら回転塗布を行う。回転塗布終了後には、ウエハ７上に所定の膜厚のレジスト３３が成膜される。レジスト膜厚は通常１μｍ程度であるので、レジスト塗布前に高さ数μｍ以上の異物９がウエハ７に付着していると、レジスト３３は回転塗布時に異物９に当たり散乱し、図１１に示すようにウエハ上に大きなレジスト成膜状態の変化（ストリエーション３３ａ）を引き起こす。ストリエーション３３ａの大きさは、異物９の大きさが直径数μｍ程度のものでも数ｍｍ以上の大きさに達する。従って、異物検出装置３５では、レジスト成膜状態の画像を取り込み画像処理を行い、ストリエーション３３ａの有無を識別することで異物の有無の判定を行う。また、ストリエーション３３ａはウエハ中心方向から異物を起点として放射線上に広がるので、ストリエーション３３ａの起点を求めることによって、ウエハ７上の異物の座標を決めることができる。次に、異物があるウエハ７は異物高さ測定器に送られ、異物検出装置３５から信号線３４を通して送られた異物の位置情報にもとづいて各異物ごとにその高さを測定する。大きさ数μｍ程度の異物は異物に当てたレーザ光からの反射光を計測することで容易に高さを測定することができる。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたウエハ７はＸ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６と所定のマスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。この時、すでにウエハ７上に異物がないことを確認しているため、異物との接触によるＸ線マスクの破損は起こり得ない。位置調整が完了するとＸ線マスク６にＸ線３１を照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンを転写する。
【０１１６】
本参考例では微細な異物の有無をストリエーション３３ａを通して拡大して検出しているため、異物検出装置として高い精度が必要なく安価に装置を構成することができる。
【０１１７】
また、ウエハ７全面のストリエーション３３ａの有無と異物の高さ測定を１分以内に判定でき、他のウエハのプロセス処理時間中に異物検出と異物の高さ測定が完了するので、スループットを下げることなくレジスト塗布装置３２と異物検出装置３５と異物高さ測定器３８とＸ線露光装置１をインラインで処理することができる。
【０１１８】
また、Ｘ線露光装置１は、異物検出装置３５から信号線３４を介して送られる異物の大きさ、高さ、ウエハ７上の位置情報にもとづいて、異物を避けて露光することができる。
【０１１９】
また、異物の高さがマスク−ウエハ間ギャップの半分未満ならば、エッチング面積を合わせるため異物がある領域でも露光しても良い。エッチング面積によりエッチング速度が変化し寸法変動の要因となるため、寸法制御性を確保するためにエッチング面積を同じにすることは重要なことである。
【０１２０】
参考例８．
図１２は、本参考例８におけるＸ線露光装置内のＸ線マスク−ウエハ間ギャップ設定方法を説明するための断面模式図である。図１２において、３９はマスクガード、４０はＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面である。
【０１２１】
Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの半分程度の長さ以上の高さをもつマスクガード３９をＸ線マスク６の表面に装着したＸ線マスク６を、Ｘ線露光装置１にインストールする。Ｘ線マスク６は、ウエハ７の外にあるＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０に対して所定のＸ線マスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。次いで、ステージ８上に吸着されたウエハ７を、Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０と同じ高さになるように位置調整する。位置調整はレーザ光を用いた位相差検出により実施している。次に、Ｘ線マスク６とウエハ７をＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０に対する相対位置を保持したままステージ８をウエハ７上の目的の露光フィールドに移動した後、Ｘ線露光を開始する。露光終了後、次のフィールドへもＸ線マスク−ウエハ間ギャップを保持したまま移動を行い、順次露光を行なっていく。この時、Ｘ線マスク６に装着されているマスクガード３９と接触した異物９は、マスクガード３９により削られたり、はね飛ばされたりするためＸ線マスク面と異物が接触することはなく、Ｘ線マスクの破損を防止することができる。
【０１２２】
本参考例ではウエハ上に、Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップ以上の高さをもつ異物９が存在しても、Ｘ線マスクが破損することがない。
【０１２３】
また、マスクガード３９は異物との接触により汚染された場合には取り外して交換することができる。
【０１２４】
また、所定のＸ線マスク−ウエハ間ギャップに適した厚さのマスクガード３９を選択することができる。
【０１２５】
また、マスクガードは、Ｘ線マスク作製時に一体形成するとマスクガード３９の装着に伴う位置歪みを最小限にすることができる。
【０１２６】
参考例９．
図１３は、本参考例９におけるＸ線露光装置内のＸ線露光方法を説明するための模式図である。図１３において、５１は異物数計測器、５２は露光雰囲気供給口、５３は露光雰囲気取り込み口、５４はＸ線マスクホルダー、５５は露光雰囲気の気流の流れである。
【０１２７】
Ｘ線露光装置１内では温度調整、パーティクル除去フィルタ、ケミカルフィルタよって品質管理された露光雰囲気が常時、露光雰囲気供給口５２から供給され、露光雰囲気取り込み口５３に取り込まれている。露光雰囲気の気体の流れ５５の途中に設置された異物数計測器５１は常時、露光雰囲気内の浮遊異物の数や大きさの計測を行い、所定の大きさ以上の浮遊異物が検出された場合や異物数が増えた場合には、露光の停止または注意信号をＸ線露光装置使用者に知らせることができる。そのため、Ｘ線マスク６に異物が付着する前に装置メンテナンス等の適切な処置を実施でき、Ｘ線マスクの破損を防止することができる。
さらに、Ｘ線露光装置１内にはＸ線マスクホルダー５４内にマスク設計パターンの同じＸ線マスク６が２つ以上インストールされている。一方のＸ線マスク６を用いた露光中に異物数計測器５１が異物を検出した場合、使用中のＸ線マスク６上に異物が付着している可能性があるため、検査を実施する必要がある。このとき、もう一つのＸ線マスク６と即座に交換を行うことにより、異物が付着している可能性のあるＸ線マスク６を検査している時にも継続して露光を実施できるため、スループットの低下を最小限にすることができる。
【０１２８】
本参考例では、異物数計測器５１は露光雰囲気供給口５２や露光雰囲気取り込み口の直後に設置されているがＸ線マスク６に近接した位置でも良いし、さらに複数の場所に異物数計測器５１を設置しても良い。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明に係る第１のＸ線露光方法によれば、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部を対向して配置し、異物を透過した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるので、異物が付着している場合には露光を行わない等の措置が実施できるため、異物との接触によるＸ線マスクの破損を防止することができる。
また、Ｘ線露光装置内部で異物検出を行うため、Ｘ線露光装置外で付着した異物でもＸ線露光装置内部で付着した異物でも検出することができ、より確実にＸ線マスクの破損を防止できる。
また、Ｘ線マスク破損に伴うＸ線マスクの再作製が不要となるため転写コストを下げることができる。
また、異物検出により、転写パターン欠陥になることが予想される場合には露光を行わないこともでき、転写パターン欠陥の発生を予防できる。
さらに、有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【０１４９】
本発明に係る第２のＸ線露光方法によれば、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部をウエハ面と平行な面上に配置し、異物によって散乱した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるので、有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る異物検出方法とウエハとステージとの間に異物が挟まれている様子を表す模式図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係るＸ線露光装置内の異物検出・除去方法の模式図である。
【図６】 この発明の実施の形態５に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図７】 この発明の実施の形態６に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図８】 この発明の実施の形態７に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図９】 この発明の実施の形態８に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１０】 この発明の実施の形態９に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９におけるウエハ上に異物が有る場合のレジスト成膜後のレジスト成膜状態を示す模式図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１０に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１１に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１４】 従来のＸ線露光装置の構成図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線露光装置、２ レーザ光源、３ レーザ受信部、４ レーザ光、５ 透過光、６ Ｘ線マスク、７ ウエハ、８ ステージ、９ 異物、１０ 位置検出器、１１ 検出回路、１２ ＣＣＤカメラ、１３ 光源、１４ 参照光、１５ 散乱光、１６ 反射光、１７ 吹き出し口、１８ 吸入口、１９ 気体、２０ 帯電体、２１ 吸着体、２２ 電圧電源、２３ 振動発生器、２４ 振動体、２５ Ｘ線マスクステージ、２６ ウエハカセット、２８ ウエハステージ、２９縦型ＸＹステージ、３０ 取り出し窓、３１ Ｘ線、３２ レジスト塗布装置、３３ レジスト、３４ 信号線、３５ 異物検出装置、３６ 異物除去装置、３７ 洗浄装置、３８ 異物高さ測定器、３９ マスクガード、４０ Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面、５０ レーザ光拡大器、５１ 異物数計測器、５２ 露光雰囲気供給口、５３ 露光雰囲気取り込み口、５４ Ｘ線マスクホルダー、５５ 露光雰囲気の気体の流れ、５６ ワイヤ、５７ ワイヤ取り付け部。
【発明の属する技術分野】
本発明はマスク破損を防止するためのＸ線露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、従来のＸ線露光装置の構成図であり、ＮＴＴ Ｒ＆Ｄ Ｖｏｌ．４３ Ｎｏ．６ １９９４に記載されているものである。図において、２６はウエハカセット、２８はウエハステージ、２９はウエハステージ２８を水平、垂直方向に移動させる縦型ＸＹステージ、２５はマスクステージ、３０は取り出し窓、３１はＸ線である。
【０００３】
次に、このＸ線露光装置を用いたＸ線露光方法を説明する。
Ｘ線露光装置にセットされたウエハカセット２６内のウエハ７は、ウエハ搬送装置（図示を省略）によってウエハステージ２８に運ばれる。ウエハ７を吸着したウエハステージ２８は、マスクステージ２５と対向するように位置を変え水平垂直方向に移動できる縦型ＸＹステージ２９に保持される。次いで、マスクステージ２５に装着されたＸ線マスクとウエハ７を、２０μｍ〜４０μｍの間の所定の微小間隔（マスク−ウエハ間ギャップ）に位置調整を行う。ウエハステージ２８はギャップ方向と回転方向にウエハ７の位置調整ができ、マスクステージ２５はＸ線マスクの位置制御を行うことができる。さらに、アライメント光学ユニット（図示を省略）を用いてＸ線マスクとウエハ７との相対位置を検出することで精密な位置合わせを行うことができるようになっている。Ｘ線マスクとウエハ７の位置調整が完了するとＸ線３１をＸ線マスクに照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンが転写されることになる。このＸ線露光装置では、縦型ＸＹステージ２９を用い、ウエハ７を移動させた後、位置調整とＸ線露光を繰り返していくことでウエハ全面にわたりＸ線マスクパターンを転写することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のＸ線露光装置では、Ｘ線マスクと対向したウエハ面上に異物が存在したりＸ線マスク上に異物が存在した場合でも、異物を検出することなくマスク−ウエハ間ギャップの調整を行うため、異物の大きさがマスク−ウエハ間ギャップより大きい場合には、Ｘ線マスクは異物と接触し破損するという問題点があった。
【０００５】
また、ウエハとウエハステージとの間に異物がある場合には、ウエハが局所的に盛り上がるため、Ｘ線マスクはウエハと接触して破損するという問題点があった。
【０００６】
また、たとえＸ線マスクが破損しなくても、異物が存在している領域は転写パターン欠陥になってしまうという問題点があった。
【０００７】
また、異物が見つかった場合でもＸ線露光装置では異物を除去できないため、Ｘ線露光装置よりウエハを搬出し異物除去を行なった後に、もう一度Ｘ線露光装置にセットしなければならず工程数が増加するという問題点があった。
【０００８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、異物検出もしくは異物除去を行うことのできるＸ線露光装置を得ることを目的としており、Ｘ線マスクの破損を防止する、あるい転写パターン欠陥の発生を防止することのできるＸ線露光方法、Ｘ線露光装置およびＸ線マスクを提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１のＸ線露光方法は、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部を対向して配置し、異物を透過した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるものである。
【００２９】
本発明に係る第２のＸ線露光方法は、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部をウエハ面と平行な面上に配置し、異物によって散乱した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるものである。
【００３３】
本発明に係る第１１のＸ線露光方法は、上記第１のＸ線露光方法において、異物の検出を、ウエハ上に塗布されたレジストの塗布状態を画像信号として取り込み画像処理により行うものである。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図を用いて、この発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図である。図１において、１はＸ線露光装置、２はレーザ光源、３はレーザ受信部、４はレーザ光、５は透過光、６はＸ線マスク、７はウエハ、８はウエハステージ、９は異物、１０は位置検出器、１１は検出回路であり、ウエハステージ８上に吸着されたウエハ７の上面にはレジスト膜が塗布されている。露光に際しては、ウエハ７の上面とＸ線マスク６とを１０μｍ〜４０μｍの間の所定の微小間隔ｄ（マスク−ウエハ間ギャップ）に位置調整を行い、Ｘ線マスク６の上方からＸ線を照射し、ウエハ７の上面のレジストにＸ線マスク６のマスクパターンを転写する。
【００６５】
Ｘ線露光装置１内に設置されたレーザ光源２から、ウエハステージ８上に吸着されたウエハ７の上面と平行にレーザ光４を発信し、レーザ受信部３でウエハ上を透過した透過光５を受信している。レーザ光４とウエハ７までの距離を位置検出器１０によって一定に調整した後、その距離を保持したまま、紙面と垂直方向にステージだけを水平移動させる。この時、レーザ光源２とレーザ受信部３は動かないため、レーザ光４はウエハ７上の全面を移動することになる。
【００６６】
異物９にレーザ光４が当たると、その一部は散乱もしくは吸収されレーザ受信部３の光量が減少するために、検出回路１１を用いて容易に異物の有無を検出できる。また、ウエハ７の代わりにマスク６をレーザ光に近づけることでマスク６上の異物も検出できる。この時、レーザ光４とウエハ７またはマスク６との距離をマスク−ウエハ間間隔の半分の距離に調節することによって、マスク−ウエハ間間隔の半分以上の大きさ（最大長さまたは高さ）の異物を検出することができる。
また、ウエハ７やマスク６を移動させずに、レーザ光源２とレーザ受信部３とをともにウエハ面やマスク面と平行に移動させることによって、ウエハ７やマスク６上の異物を検出することができる。
【００６７】
図２は、ウエハ７とマスクステージ８との間に異物９が挟まれている様子を表す。ウエハ７はマスクステージ８に吸着されているため、異物９の大きさに対応して盛り上がる。レーザ光４は盛り上がった箇所にあたり散乱されるので、レーザ受信部３の光量の減少としてウエハ７とステージ８との間に挟まれている異物９を検出することができ、また、予め光量の減少と異物の大きさとの関係を測定した結果に基づいて異物の大きさを判定することもできる。従って、本実施例の異物検出方法ではウエハ７裏面に付着した異物９やステージ８上の異物９についても検出し、その大きさを判定することができる。
また、異物９の検出に散乱光を用いてもよい。この場合は、ウエハに対して垂直方向には通常、マスクステージやアライメント光学系などがあり検出器を設置することが困難である。従って、光源と検出器ともウエハ面と平行な方向に設置するとよい。
【００６８】
本実施の形態は異物検出方法に関するものであるが、レーザ光の強度をあげることによって異物除去方法として用いることができる。
【００６９】
実施の形態２．
図３は本実施の形態２におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図であり、ウエハ上方から見た鳥瞰図である。図３において、１５は散乱光、２５はＸ線マスクステージ、５０はレーザ光拡大器である。
【００７０】
Ｘ線露光装置１内に設定されたレーザ光源２から発信したレーザ光４はレーザ光拡大器５０によってＸ線マスク６の全面にわたり扇状に拡大された後、Ｘ線マスク６とウエハ７の間を通過しレーザ受信部３に届いている。レーザ光４はあらかじめＸ線マスクステージ２５上に固定されたＸ線マスク６と平行、かつＸ線マスク６からマスク−ウエハ間間隔の半分程度の距離になるように位置検出器１０によって調整されている。露光を行うためにはＸ線マスク６に対してウエハ７が位置合わせを行こなう。この時、異物９にレーザ光４が当たるとその一部は散乱もしくは吸収され、レーザ受信部３の光量が減少するため、検出回路１１を用いて容易に異物の有無を検出できる。
【００７１】
また、本実施の形態では、レーザ光４をレーザ光拡大器５０により扇状に拡大しているため、異物９によってレーザ光強度が低下する領域は異物９の大きさより拡大することになり、異物９の有無を検出するために分解能の高いレーザ受信部３を用意する必要がなく、安価に装置を構成できる。
【００７２】
さらに露光中、露光前後にかかわらず、Ｘ線マスク全面にわたり、異物の有無をリアルタイムに検出することができるため、より確実に異物９との接触によるマスク破損を防止することができる。
【００７３】
また、レーザ光拡大器５０に入る前のレーザ光の直径を数μｍ以下にするとマスク−ウエハ間間隔より十分細いのでレーザ受信部３に入るレーザ光のうち、ウエハ７やＸ線マスク６等、異物以外から散乱されたレーザ光の割合が減少するため、レーザ受信部３に入るノイズを減らすことができ、異物検出精度をあげることができる。
【００７４】
また、レーザ光の直径を数μｍ以上にすると、レーザ光源２に高い加工精度を要求する必要がないため、安価に装置を構成できる。
【００７５】
また、レーザ受信部３を、ウエハ面と平行な面上で、かつレーザ光４が直接入射しない位置に設置し、異物からの散乱光だけを受信すると、レーザ光４の影響を受けないため、異物の有無をより確実に検出することができる。
【００７６】
また、本実施の形態ではレーザ光拡大器５０によってＸ線マスク全面にわたりレーザ光を拡大しているが、より幅の広いレーザ光を用いるとレーザ光拡大器５０を用いずに異物検出を行うことができる。
【００７７】
また、本実施の形態ではレーザ受信部３でレーザ光強度を計測しているが、レーザ光の位相を計測すると有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【００７８】
また、レーザ受信部３として一台以上のＣＣＤカメラを用い、画像処理によって異物を検出しても良い。
【００７９】
また、レーザ受信部３としてより小さなレーザ受信部の集合体として構成しても良い。
【００８０】
参考例１．
図４は、本参考例１におけるＸ線露光装置内の異物検出方法を説明するための模式図である。図４において、１２はＣＣＤカメラ、１３は光源、１４は参照光、１５は散乱光、１６は反射光である。
【００８１】
光源１３からの参照光１４をウエハ７に照射する。参照光１４はウエハ７で反射され、その反射角度はおおむねウエハ７への入射角と等しくなる。ウエハ７上に異物９があると参照光１４は異物９によって散乱され反射光１６とは異なる角度にも散乱される。反射光１６と異なる角度に散乱された散乱光１５をＣＣＤカメラ１２で電気信号に変換し、検出回路１１を通すことで異物９を検出することができる。また、予め散乱光の強度と異物の大きさとの関係を測定した結果に基づいて異物９の大きさも判定することができる。
【００８２】
また、ウエハ７には回路パターンが形成されているものもあるが、ＣＣＤカメラ１２の位置と光源１３の位置を調整することで回路パターンからの散乱光とは区別して異物９からの散乱光１５を検出することができる。
【００８３】
参照光１４としては白色光を用いると安価に装置を構成できる。また、白色光の代わりに可視光、レーザ光、赤外線を用いても良い。
【００８４】
また、ＣＣＤカメラ１２を用いるとウエハ７全面の異物９の位置が特定できるため、異物９を避けて露光することができ、ウエハ７を無駄にすることがないという利点がある。
【００８５】
また、本参考例において、ウエハ７の場合について説明したが、Ｘ線マスク６に対してもウエハ７の場合と同様にして異物９を検出することができる。
【００８６】
参考例２．
図５は、本参考例２におけるＸ線露光装置内の異物検出方法および異物除去方法を説明するための模式図である。図５において、２８はウエハステージ、５６はワイヤ、５７はワイヤ取り付け部である。
【００８７】
以下、ワイヤを用いた異物検出・除去方法について説明する。
ウエハ７を吸着しているウエハステージ２８に、ワイヤ取り付け部５７を介してワイヤ５６が、一定の張力で、ウエハステージ２８に対して平行かつウエハ７の外側を通るように取り付けられている。さらに、ワイヤ５６の状態は検出回路１１を用いてモニタしている。ウエハ７を露光する前にワイヤ５６をマスク面からマスク−ウエハ間隔の半分程度の距離に設定した後、Ｘ線マスク面と平行にＸ線マスク６の外側からマスク全面を走査する。走査方向に対してウエハ７より前方にワイヤ５６を設置しているのでワイヤ５６より先にウエハ７が異物９と接触することはない。ワイヤ５６と接触したＸ線マスク６上の異物９はワイヤ５６によって除去されるため、異物９がＸ線マスク６を破損することはない。
【００８８】
また、本参考例では、検出回路１１によって、例えばワイヤに発生した張力を測定する等、ワイヤ５６の状態をモニタしているため、マスクごとに異物の有無を確認できる。さらに、異物の付着力が強く、異物除去の際にＸ線マスク６を破損させる可能性がある場合には、ワイヤの走査を停止するなどの処置を実施し、マスク破損を防止することができる。
【００８９】
なお、上記参考例では、マスクに対してワイヤを走査したが、ワイヤに対しウエハを走査し、異物を検出・除去することもできる。
【００９０】
また、ワイヤの代わりに平板を設け、この平板と平行にマスク−ウエハ間間隔の半分程度以下の距離に保持したウエハ、またはＸ線マスクを走査するようにしてもよい。
【００９１】
参考例３．
図６は、本参考例３におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図６において、１７は気体の吹き出し口、１８は気体の吸入口、１９は気体である。
【００９２】
フィルタを通したクリーンな気体１９を吹き出し口１７よりウエハ７に向かって吹き付ける。異物９の付着力以上の力で気体１９が異物９と衝突すると、異物９はウエハ７から剥離し、気体１９とともに飛散して、ウエハ７上から除去することができる。この時、ステージ８を動かしウエハ７に当たる気体１９の場所を変えながら吹き付けることによって、ウエハ７全面において異物９を除去することができる。
【００９３】
さらに、吸入口１８より気体１９とともに異物９を吸入することで、ウエハ７への異物９の再付着を防止することができる。
【００９４】
気体１９には、露光雰囲気に合わせて空気やＨｅを用いたが、露光に影響を及ぼさない清浄な気体であれば良い。
【００９５】
また、気体の代わりに液体、ドラスアイス、氷、気体と液体の混合体を用いても良い。また、ドライアイスとしてＡｒ（アルゴンガス）などの不活性ガスを用いると、基板に対して化学変化を起こさずに異物を除去することができる。またドライアイス、としてＣＯ2 を用いると、安価に装置を構成することができる。
【００９６】
以上は、気体、液体または氷などを吹き付ける方法を示したが、ブラシを用いることによって極めて簡単に異物を除去することもできる。
【００９７】
参考例４．
図７は、本参考例４におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図７において、２０は帯電体、２１は吸着体、２２は電圧電源である。
【００９８】
ステージ８に吸着されたウエハ７と帯電体２０を対向させて配置する。帯電体２０は下面の吸着体２１と一体化している。帯電体２０とステージ８との間に電圧電源２２を用いて電圧を印加し吸着体２１とウエハ７を帯電させる。この時、ウエハ７上の異物９は帯電体２０とは逆符号に帯電することになり静電気力によって帯電体２０へ引っ張られる。印加電圧を上げていき異物９の付着力より静電気力が強くなると、異物９はウエハ７から離れ、帯電体２０下面の吸着体２１に吸着される。
【００９９】
また、一度吸着した異物９が吸着体２１より離れることはないので再付着を防止することができる。
【０１００】
なお、上記参考例では、ウエハと対向して帯電体を設け、異物を帯電させて異物を静電気力により吸着体に吸着するようにしたが、ウエハまたはマスクと対向した平板を設け、平板とマスクステージまたはウエハステージとの間に電圧電源を用いて電圧を印加し、平板と上記ウエハまたはマスクとの間で放電を発生させることにより異物除去を行うようにしてもよい。
【０１０１】
参考例５．
図８は、本参考例５におけるＸ線露光装置内の異物除去方法を説明するための模式図である。図８において、２３は振動発生器、２４は振動体、２５はＸ線マスクステージである。
【０１０２】
Ｘ線マスク６をＸ線マスクステージ２５に保持したまま振動体２４を接触させ、振動発生器２３からの振動を振動体２４を通してＸ線マスク６に伝えて振動させる。Ｘ線マスク６は、厚さ２ｍｍのＳｉの上に厚さ２μｍのＳｉＮ膜等のメンブレンと０．５μｍＴａ等の吸収体が成膜されおり、その露光領域はＸ線を透過させる必要があるため、Ｓｉを除去しメンブレンと吸収体からなる薄膜で形成されている。振動体２４をこの薄膜に直接接触させるとＸ線マスク６が破損する危険があるが、Ｘ線マスク６の露光領域外に接触させることでＸ線マスク６を破損することなく振動させることができる。Ｘ線マスク６を異物９の付着力よりも大きい力で振動させると異物９がＸ線マスク６から剥離し、除去することができる。この時、異物９の付着力はその大きさや種類により異なるため振動の周波数と振幅を適切に選択することによって効果的に異物９を除去することができる。
【０１０３】
また、ステージ８上に保持されているウエハ７の場合は、ウエハエッジ部に振動体２４を接触させて振動させる。露光前のウエハ７にはレジストが塗布されているがウエハエッジ部ではレジストが除去されているため振動体２４を接触させてもレジストが付着することがなく、振動体２４が汚染されることはない。振動体２４が汚染されると、振動体２４からウエハ７に異物を付着させることになるので、振動体２４が汚染されないようにすることは重要なことである。
【０１０４】
参考例６．
図９は、本参考例６におけるＸ線露光方法を説明するための模式図である。図９において、１はＸ線露光装置、６はＸ線マスク、７はウエハ、９は異物、３１はＸ線、３２はレジスト塗布装置、３３はレジスト、３４は信号線、３５は異物検出装置、３６は異物除去装置、３７は洗浄装置である。
【０１０５】
Ｘ線マスク６は異物検出装置３５に移動し、異物検出装置３５はＸ線マスク６上の異物９の有無および位置の検出を行い、異物９の大きさ（最大長さあるいは高さ）を求める。異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、Ｘ線マスク６は異物除去装置３６に移動し、信号線３４を介して異物検出装置３５から送られた異物９のＸ線マスク６上の位置情報にもとづいて、異物除去装置３６は異物９の除去を行なう。また、より確実な方法としては、異物９が検出された場合は全て異物除去装置３６に移動し、異物９の除去を行う。また、さらに確実に異物除去を行うためには、Ｘ線マスク６は洗浄装置３７に移動し洗浄が行われ、その後、異物検出装置３５に戻る。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたＸ線マスク６は、Ｘ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６のインストールが行われ、完了するとウエハ７が運ばれてくるまで待機する。
【０１０６】
レジスト塗布装置３２によって、前工程で成膜されたウエハ７上に、感光性高分子であるレジスト３３を塗布する。レジスト３３を塗布されたウエハ７は異物検出装置３５に移動し、異物検出装置３５はウエハ上の異物の有無および位置の検出を行い、異物９の大きさ（最大長さあるいは高さ）を求める。異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、ウエハ７は異物除去装置３６に移動し、信号線３４を介して異物検出装置３５から送られた異物９のウエハ上の位置情報にもとづいて、異物検出装置３５は異物９の除去を行なう。また、より確実な方法としては、異物９が検出された場合は全て異物除去装置３６に移動し、異物９の除去を行う。また、さらに、確実に異物除去を行うためには、ウエハ７は洗浄装置３７に移動し洗浄が行われた後、再びレジスト塗布装置３２に戻る。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたウエハ７はＸ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６と所定のマスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。この時、すでにウエハ７上とＸ線マスク６上に異物がないことを確認しているため、異物との接触によるＸ線マスクの破損は起こり得ない。位置調整が完了するとＸ線マスク６にＸ線３１を照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンを転写する。
【０１０７】
本参考例では異物検出後に異物除去を行い、その後に露光を実施しているが、より確実にＸ線マスクの破損を防止するため、異物９の大きさが、マスク−ウエハ間間隔をｄとしたとき、ｄ／２以上である場合、異物が検出されたウエハ７またはＸ線マスク６は露光しないようにしても良い。また、異物が検出されたウエハ７またはＸ線マスク６は全て露光しないようにすればより確実にＸ線マスクの破損を防止することができる。
【０１０８】
また、ウエハ７上の異物を除去しなくても、Ｘ線露光装置１は異物検出装置３５から信号線３４を介して送られる異物の大きさ、高さ、ウエハ７上の位置情報にもとづいて、異物を避けて露光することができる。
【０１０９】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６は異物除去後に洗浄装置３７に移動せず、再び異物検出装置３５に移動し異物検査をやり直しても良い。
【０１１０】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６は異物検出をおこなわずに、全面の異物除去を行ってから露光しても良いし、さらに異物除去を行った後に洗浄装置３７を用いて洗浄してから露光しても良い。
【０１１１】
また、レジスト塗布前にもウエハ７の異物除去を行うと、さらに確実に異物を除去することができる。
【０１１２】
また、ウエハ７またはＸ線マスク６の異物検出および異物除去を複数の検出方法や複数の除去方法と組み合わせて実施するとさらに確実に異物の検出と除去を行うことができる。
【０１１３】
また、本参考例では異物検出装置３５がＸ線露光装置１と分離しているがインライン化するため一体化しても良いし、Ｘ線露光装置１内部に異物検出機構や異物除去機構を含んでいても良い。
【０１１４】
参考例７．
図１０は、本参考例７におけるＸ線露光方法を説明するための模式図であり、図１１は、本参考例７におけるウエハ上に異物が有る場合のレジスト成膜後のレジスト成膜状態を示すウエハ直上より見た模式図である。図１０において、３８は異物高さ測定器である。
【０１１５】
レジスト塗布装置３２によって、前工程で成膜されたウエハ７上に感光性高分子からなるレジスト３３を、ウエハ７の中心直上より吐出しながら回転塗布を行う。回転塗布終了後には、ウエハ７上に所定の膜厚のレジスト３３が成膜される。レジスト膜厚は通常１μｍ程度であるので、レジスト塗布前に高さ数μｍ以上の異物９がウエハ７に付着していると、レジスト３３は回転塗布時に異物９に当たり散乱し、図１１に示すようにウエハ上に大きなレジスト成膜状態の変化（ストリエーション３３ａ）を引き起こす。ストリエーション３３ａの大きさは、異物９の大きさが直径数μｍ程度のものでも数ｍｍ以上の大きさに達する。従って、異物検出装置３５では、レジスト成膜状態の画像を取り込み画像処理を行い、ストリエーション３３ａの有無を識別することで異物の有無の判定を行う。また、ストリエーション３３ａはウエハ中心方向から異物を起点として放射線上に広がるので、ストリエーション３３ａの起点を求めることによって、ウエハ７上の異物の座標を決めることができる。次に、異物があるウエハ７は異物高さ測定器に送られ、異物検出装置３５から信号線３４を通して送られた異物の位置情報にもとづいて各異物ごとにその高さを測定する。大きさ数μｍ程度の異物は異物に当てたレーザ光からの反射光を計測することで容易に高さを測定することができる。異物検出装置３５によって異物が付着していないことが確認されたウエハ７はＸ線露光装置１に移動し、Ｘ線マスク６と所定のマスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。この時、すでにウエハ７上に異物がないことを確認しているため、異物との接触によるＸ線マスクの破損は起こり得ない。位置調整が完了するとＸ線マスク６にＸ線３１を照射し、ウエハ７にＸ線マスクパターンを転写する。
【０１１６】
本参考例では微細な異物の有無をストリエーション３３ａを通して拡大して検出しているため、異物検出装置として高い精度が必要なく安価に装置を構成することができる。
【０１１７】
また、ウエハ７全面のストリエーション３３ａの有無と異物の高さ測定を１分以内に判定でき、他のウエハのプロセス処理時間中に異物検出と異物の高さ測定が完了するので、スループットを下げることなくレジスト塗布装置３２と異物検出装置３５と異物高さ測定器３８とＸ線露光装置１をインラインで処理することができる。
【０１１８】
また、Ｘ線露光装置１は、異物検出装置３５から信号線３４を介して送られる異物の大きさ、高さ、ウエハ７上の位置情報にもとづいて、異物を避けて露光することができる。
【０１１９】
また、異物の高さがマスク−ウエハ間ギャップの半分未満ならば、エッチング面積を合わせるため異物がある領域でも露光しても良い。エッチング面積によりエッチング速度が変化し寸法変動の要因となるため、寸法制御性を確保するためにエッチング面積を同じにすることは重要なことである。
【０１２０】
参考例８．
図１２は、本参考例８におけるＸ線露光装置内のＸ線マスク−ウエハ間ギャップ設定方法を説明するための断面模式図である。図１２において、３９はマスクガード、４０はＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面である。
【０１２１】
Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの半分程度の長さ以上の高さをもつマスクガード３９をＸ線マスク６の表面に装着したＸ線マスク６を、Ｘ線露光装置１にインストールする。Ｘ線マスク６は、ウエハ７の外にあるＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０に対して所定のＸ線マスク−ウエハ間ギャップになるように位置調整を行う。次いで、ステージ８上に吸着されたウエハ７を、Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０と同じ高さになるように位置調整する。位置調整はレーザ光を用いた位相差検出により実施している。次に、Ｘ線マスク６とウエハ７をＸ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面４０に対する相対位置を保持したままステージ８をウエハ７上の目的の露光フィールドに移動した後、Ｘ線露光を開始する。露光終了後、次のフィールドへもＸ線マスク−ウエハ間ギャップを保持したまま移動を行い、順次露光を行なっていく。この時、Ｘ線マスク６に装着されているマスクガード３９と接触した異物９は、マスクガード３９により削られたり、はね飛ばされたりするためＸ線マスク面と異物が接触することはなく、Ｘ線マスクの破損を防止することができる。
【０１２２】
本参考例ではウエハ上に、Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップ以上の高さをもつ異物９が存在しても、Ｘ線マスクが破損することがない。
【０１２３】
また、マスクガード３９は異物との接触により汚染された場合には取り外して交換することができる。
【０１２４】
また、所定のＸ線マスク−ウエハ間ギャップに適した厚さのマスクガード３９を選択することができる。
【０１２５】
また、マスクガードは、Ｘ線マスク作製時に一体形成するとマスクガード３９の装着に伴う位置歪みを最小限にすることができる。
【０１２６】
参考例９．
図１３は、本参考例９におけるＸ線露光装置内のＸ線露光方法を説明するための模式図である。図１３において、５１は異物数計測器、５２は露光雰囲気供給口、５３は露光雰囲気取り込み口、５４はＸ線マスクホルダー、５５は露光雰囲気の気流の流れである。
【０１２７】
Ｘ線露光装置１内では温度調整、パーティクル除去フィルタ、ケミカルフィルタよって品質管理された露光雰囲気が常時、露光雰囲気供給口５２から供給され、露光雰囲気取り込み口５３に取り込まれている。露光雰囲気の気体の流れ５５の途中に設置された異物数計測器５１は常時、露光雰囲気内の浮遊異物の数や大きさの計測を行い、所定の大きさ以上の浮遊異物が検出された場合や異物数が増えた場合には、露光の停止または注意信号をＸ線露光装置使用者に知らせることができる。そのため、Ｘ線マスク６に異物が付着する前に装置メンテナンス等の適切な処置を実施でき、Ｘ線マスクの破損を防止することができる。
さらに、Ｘ線露光装置１内にはＸ線マスクホルダー５４内にマスク設計パターンの同じＸ線マスク６が２つ以上インストールされている。一方のＸ線マスク６を用いた露光中に異物数計測器５１が異物を検出した場合、使用中のＸ線マスク６上に異物が付着している可能性があるため、検査を実施する必要がある。このとき、もう一つのＸ線マスク６と即座に交換を行うことにより、異物が付着している可能性のあるＸ線マスク６を検査している時にも継続して露光を実施できるため、スループットの低下を最小限にすることができる。
【０１２８】
本参考例では、異物数計測器５１は露光雰囲気供給口５２や露光雰囲気取り込み口の直後に設置されているがＸ線マスク６に近接した位置でも良いし、さらに複数の場所に異物数計測器５１を設置しても良い。
【０１２９】
【発明の効果】
本発明に係る第１のＸ線露光方法によれば、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部を対向して配置し、異物を透過した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるので、異物が付着している場合には露光を行わない等の措置が実施できるため、異物との接触によるＸ線マスクの破損を防止することができる。
また、Ｘ線露光装置内部で異物検出を行うため、Ｘ線露光装置外で付着した異物でもＸ線露光装置内部で付着した異物でも検出することができ、より確実にＸ線マスクの破損を防止できる。
また、Ｘ線マスク破損に伴うＸ線マスクの再作製が不要となるため転写コストを下げることができる。
また、異物検出により、転写パターン欠陥になることが予想される場合には露光を行わないこともでき、転写パターン欠陥の発生を予防できる。
さらに、有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【０１４９】
本発明に係る第２のＸ線露光方法によれば、ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部をウエハ面と平行な面上に配置し、異物によって散乱した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えるので、有機物などの透明に近い異物も検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る異物検出方法とウエハとステージとの間に異物が挟まれている様子を表す模式図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図４】 この発明の実施の形態３に係るＸ線露光装置内の異物検出方法の模式図である。
【図５】 この発明の実施の形態４に係るＸ線露光装置内の異物検出・除去方法の模式図である。
【図６】 この発明の実施の形態５に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図７】 この発明の実施の形態６に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図８】 この発明の実施の形態７に係るＸ線露光装置内の異物除去方法の模式図である。
【図９】 この発明の実施の形態８に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１０】 この発明の実施の形態９に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１１】 この発明の実施の形態９におけるウエハ上に異物が有る場合のレジスト成膜後のレジスト成膜状態を示す模式図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１０に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１１に係るＸ線露光方法を説明するための模式図である。
【図１４】 従来のＸ線露光装置の構成図である。
【符号の説明】
１ Ｘ線露光装置、２ レーザ光源、３ レーザ受信部、４ レーザ光、５ 透過光、６ Ｘ線マスク、７ ウエハ、８ ステージ、９ 異物、１０ 位置検出器、１１ 検出回路、１２ ＣＣＤカメラ、１３ 光源、１４ 参照光、１５ 散乱光、１６ 反射光、１７ 吹き出し口、１８ 吸入口、１９ 気体、２０ 帯電体、２１ 吸着体、２２ 電圧電源、２３ 振動発生器、２４ 振動体、２５ Ｘ線マスクステージ、２６ ウエハカセット、２８ ウエハステージ、２９縦型ＸＹステージ、３０ 取り出し窓、３１ Ｘ線、３２ レジスト塗布装置、３３ レジスト、３４ 信号線、３５ 異物検出装置、３６ 異物除去装置、３７ 洗浄装置、３８ 異物高さ測定器、３９ マスクガード、４０ Ｘ線マスク−ウエハ間ギャップの基準面、５０ レーザ光拡大器、５１ 異物数計測器、５２ 露光雰囲気供給口、５３ 露光雰囲気取り込み口、５４ Ｘ線マスクホルダー、５５ 露光雰囲気の気体の流れ、５６ ワイヤ、５７ ワイヤ取り付け部。
Claims (2)
- ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部を対向して配置し、異物を透過した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えることを特徴とするＸ線露光方法。
- ウエハの上面にレジストを成膜した面の上にマスクを、所定のマスク−ウエハ間間隔で配置し、Ｘ線を照射して上記マスクのパターンを上記レジストに転写するＸ線露光方法であって、上記マスクのウエハと対向する側の面上、あるいは上記ウエハのレジスト塗布後の上面または下面、あるいは上記ウエハのレジスト未塗布の上面または下面の異物を、レーザ光源とレーザ受信部をウエハ面と平行な面上に配置し、異物によって散乱した後のレーザ光の位相を測定することにより検出する工程を備えることを特徴とするＸ線露光方法。
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