JPH1116802A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- JPH1116802A JPH1116802A JP16266597A JP16266597A JPH1116802A JP H1116802 A JPH1116802 A JP H1116802A JP 16266597 A JP16266597 A JP 16266597A JP 16266597 A JP16266597 A JP 16266597A JP H1116802 A JPH1116802 A JP H1116802A
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- exposure
- atmosphere
- gas
- oxygen
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70866—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
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- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 露光光の照射に起因する位相シフトマスクの
位相シフタ材料の光学定数変化を抑制することができ、
露光精度の向上をはかる。 【解決手段】 所望のパターンが形成されたハーフトー
ン型位相シフトマスク８にＡｒＦレーザ光を照射し、マ
スク８のパターンをウェハ１５上に転写する投影露光装
置において、マスク８を大気中とは隔離したマスク収容
部２０に設置し、このマスク収容部２０を酸素を含む窒
素雰囲気に保持し、かつ全ガス圧に対する酸素分圧を５
％に設定する。
位相シフタ材料の光学定数変化を抑制することができ、
露光精度の向上をはかる。 【解決手段】 所望のパターンが形成されたハーフトー
ン型位相シフトマスク８にＡｒＦレーザ光を照射し、マ
スク８のパターンをウェハ１５上に転写する投影露光装
置において、マスク８を大気中とは隔離したマスク収容
部２０に設置し、このマスク収容部２０を酸素を含む窒
素雰囲気に保持し、かつ全ガス圧に対する酸素分圧を５
％に設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体産業で用い
られるリソグラフィ技術に係わり、特に位相シフトマス
クを配置した雰囲気の制御を行った露光方法及び露光装
置に関する。
られるリソグラフィ技術に係わり、特に位相シフトマス
クを配置した雰囲気の制御を行った露光方法及び露光装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体ウェハ等の試料上に微細パ
ターンを形成するには、露光用マスクのパターンを光学
的に転写する技術が用いられている。露光用マスクとし
ては、解像度を向上させるために、パターンの一部に露
光光の位相をシフトするための位相シフタを形成した位
相シフトマスクが注目されている。
ターンを形成するには、露光用マスクのパターンを光学
的に転写する技術が用いられている。露光用マスクとし
ては、解像度を向上させるために、パターンの一部に露
光光の位相をシフトするための位相シフタを形成した位
相シフトマスクが注目されている。
【０００３】一般に、露光時に露光用マスクは大気雰囲
気中（組成：窒素８０％程度、酸素２０％程度）で使用
される。このとき、ＡｒＦレーザ照射によりマスク材料
は酸化等の組成及び結合状態変化を起こし、露光波長で
のマスク材料の光学定数が変化する。特に位相シフトマ
スクでは、位相シフタ材料の露光波長での透過率・位相
差が所望値からずれてしまうために、焦点深度の劣化等
の露光特性の劣化が問題となる。
気中（組成：窒素８０％程度、酸素２０％程度）で使用
される。このとき、ＡｒＦレーザ照射によりマスク材料
は酸化等の組成及び結合状態変化を起こし、露光波長で
のマスク材料の光学定数が変化する。特に位相シフトマ
スクでは、位相シフタ材料の露光波長での透過率・位相
差が所望値からずれてしまうために、焦点深度の劣化等
の露光特性の劣化が問題となる。
【０００４】例えば、ハーフトーン型位相シフトマスク
に用いられるハーフトーン膜（位相シフタ材料）は、露
光時のＡｒＦエキシマレーザ光照射により組成・結合状
態変動に起因する光学定数変化を起こす。このように、
露光時に透過率・位相差が所望値からずれてしまうため
に、焦点深度の劣化等の問題を引き起こす。この様子
を、図４に示しておく。図から、ハーフトーン膜として
のＳｉＮx Ｏy 膜は、ＡｒＦレーザ光の照射量が増える
に伴い透過率が上昇している。
に用いられるハーフトーン膜（位相シフタ材料）は、露
光時のＡｒＦエキシマレーザ光照射により組成・結合状
態変動に起因する光学定数変化を起こす。このように、
露光時に透過率・位相差が所望値からずれてしまうため
に、焦点深度の劣化等の問題を引き起こす。この様子
を、図４に示しておく。図から、ハーフトーン膜として
のＳｉＮx Ｏy 膜は、ＡｒＦレーザ光の照射量が増える
に伴い透過率が上昇している。
【０００５】上記の原因である組成・結合状態の変化を
位相シフタ材料であるＳｉＮx Ｏy膜について調べる
と、図５（ａ）に示すように、ＡｒＦレーザ照射前後で
のＦＴ−ＩＲ差スペクトルよりＳｉ−Ｏ結合が増加して
いることから、ＡｒＦレーザ照射に伴うＳｉＮx Ｏy 膜
の酸化が主な原因と考えられる。そして、前記のＳｉ−
Ｏ結合の増加により光学定数が変化するために、位相シ
フトマスクでは特に露光波長での透過率・位相差が所望
値よりずれてしまい、これに伴い焦点深度の劣化等の問
題を生じる。
位相シフタ材料であるＳｉＮx Ｏy膜について調べる
と、図５（ａ）に示すように、ＡｒＦレーザ照射前後で
のＦＴ−ＩＲ差スペクトルよりＳｉ−Ｏ結合が増加して
いることから、ＡｒＦレーザ照射に伴うＳｉＮx Ｏy 膜
の酸化が主な原因と考えられる。そして、前記のＳｉ−
Ｏ結合の増加により光学定数が変化するために、位相シ
フトマスクでは特に露光波長での透過率・位相差が所望
値よりずれてしまい、これに伴い焦点深度の劣化等の問
題を生じる。
【０００６】また、図５（ｂ）に示すように、他の位相
シフタ材料であるＭｏＳｉＯx Ｎy膜についても同様
に、ＡｒＦレーザ照射前後でのＦＴ−ＩＲ差スペクトル
よりＳｉ−Ｏ結合の増加が見られており、これに起因す
る光学定数変化が問題となっていた。
シフタ材料であるＭｏＳｉＯx Ｎy膜についても同様
に、ＡｒＦレーザ照射前後でのＦＴ−ＩＲ差スペクトル
よりＳｉ−Ｏ結合の増加が見られており、これに起因す
る光学定数変化が問題となっていた。
【０００７】具体的には、波長１９３ｎｍでのＳｉ，Ｓ
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 の光学定数は図６のように示され、
ＡｒＦレーザ照射によりＳｉからＳｉＯ2 への変化が大
気雰囲気（酸素濃度２０％付近）で起こることで屈折率
が増加し、消衰係数が減少する。一方、真空中或いは酸
素濃度が非常に少ない場合、若しくはＹＡＧレーザ等で
高出力で照射した場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 からＳｉが析出
する反応が起こることが知られている（１９９６年春季
応用物理学会：27p-zv-11 等）。そして、この反応では
屈折率が減少し、消衰係数が増加する。
ｉ3 Ｎ4 ，ＳｉＯ2 の光学定数は図６のように示され、
ＡｒＦレーザ照射によりＳｉからＳｉＯ2 への変化が大
気雰囲気（酸素濃度２０％付近）で起こることで屈折率
が増加し、消衰係数が減少する。一方、真空中或いは酸
素濃度が非常に少ない場合、若しくはＹＡＧレーザ等で
高出力で照射した場合には、Ｓｉ3 Ｎ4 からＳｉが析出
する反応が起こることが知られている（１９９６年春季
応用物理学会：27p-zv-11 等）。そして、この反応では
屈折率が減少し、消衰係数が増加する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、露光
用マスク、特にＳｉを含む位相シフタを有する位相シフ
トマスクにおいては、露光光の照射により位相シフタ材
料の光学定数が変化し、これが露光精度を低下させる要
因となっていた。
用マスク、特にＳｉを含む位相シフタを有する位相シフ
トマスクにおいては、露光光の照射により位相シフタ材
料の光学定数が変化し、これが露光精度を低下させる要
因となっていた。
【０００９】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、露光光の照射に起因す
る位相シフタ材料の光学定数変化を抑制することがで
き、露光精度の向上をはかり得る露光方法及び露光装置
を提供することにある。
ので、その目的とするところは、露光光の照射に起因す
る位相シフタ材料の光学定数変化を抑制することがで
き、露光精度の向上をはかり得る露光方法及び露光装置
を提供することにある。
【００１０】
（構成）上記課題を解決するために本発明は、次のよう
な構成を採用している。即ち本発明は、所望のパターン
が形成され、かつ一部に露光光の位相をシフトするため
の位相シフタを有する位相シフトマスクに露光光を照射
し、該マスクのパターンを試料上に転写する露光方法に
おいて、前記マスクを大気中とは隔離した雰囲気に配置
し、該雰囲気中のガス濃度を制御することにより、前記
露光光の照射による前記マスクの位相シフタ構成材料の
光学定数変化を抑制することを特徴とする。
な構成を採用している。即ち本発明は、所望のパターン
が形成され、かつ一部に露光光の位相をシフトするため
の位相シフタを有する位相シフトマスクに露光光を照射
し、該マスクのパターンを試料上に転写する露光方法に
おいて、前記マスクを大気中とは隔離した雰囲気に配置
し、該雰囲気中のガス濃度を制御することにより、前記
露光光の照射による前記マスクの位相シフタ構成材料の
光学定数変化を抑制することを特徴とする。
【００１１】また本発明は、所望のパターンが形成さ
れ、かつ一部に露光光の位相をシフトするための位相シ
フタを有する位相シフトマスクに露光光を照射し、該マ
スクのパターンを試料上に転写する露光装置において、
前記マスクを大気中とは隔離した所定のガス雰囲気に設
置するためのマスク収容部と、このマスク収容部内のガ
ス雰囲気を制御する手段とを設けてなることを特徴とす
る。
れ、かつ一部に露光光の位相をシフトするための位相シ
フタを有する位相シフトマスクに露光光を照射し、該マ
スクのパターンを試料上に転写する露光装置において、
前記マスクを大気中とは隔離した所定のガス雰囲気に設
置するためのマスク収容部と、このマスク収容部内のガ
ス雰囲気を制御する手段とを設けてなることを特徴とす
る。
【００１２】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものがあげられる。 (1) マスクを配置した雰囲気は、酸素を含む、希ガス，
窒素ガス，或いはこれらの混合ガス雰囲気であること。 (2) 雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分圧を、２０％
より小さく設定したこと。 (3) 雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分圧を、５％近
傍に設定したこと。
は次のものがあげられる。 (1) マスクを配置した雰囲気は、酸素を含む、希ガス，
窒素ガス，或いはこれらの混合ガス雰囲気であること。 (2) 雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分圧を、２０％
より小さく設定したこと。 (3) 雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分圧を、５％近
傍に設定したこと。
【００１３】(4) マスクは、位相シフタ材料としてＳｉ
を含む膜を用いていること。 (5) マスクは、ハーフトーン型位相シフトマスクである
こと。 (6) 酸素の代りに弗素を用い、全ガス圧に占める弗素の
分圧を最適に制御すること。
を含む膜を用いていること。 (5) マスクは、ハーフトーン型位相シフトマスクである
こと。 (6) 酸素の代りに弗素を用い、全ガス圧に占める弗素の
分圧を最適に制御すること。
【００１４】(7) マスク収容部に、露光光とは別にマス
クに対してレーザ光を照射するためにＹＡＧレーザ又は
ＡｒＦレーザ等の光源を設けること。 (8) マスク収容部は、露光光の入射側及び出射側に透明
窓が設けられた容器からなり、該容器にはガス雰囲気を
作るためのガスを導入する手段と、ガスを排気する手段
が設けられていること。
クに対してレーザ光を照射するためにＹＡＧレーザ又は
ＡｒＦレーザ等の光源を設けること。 (8) マスク収容部は、露光光の入射側及び出射側に透明
窓が設けられた容器からなり、該容器にはガス雰囲気を
作るためのガスを導入する手段と、ガスを排気する手段
が設けられていること。
【００１５】（作用）マスクを構成する各材料には露光
光が照射されるが、この露光光照射によりマスク材料の
組成や結合状態に変化が生じる。特に、位相シフトマス
クの位相シフタ材料であるＳｉを含む膜は、露光光の照
射により大気中の酸素と反応してＳｉＯ2 を生成し、光
学定数の変化を招く。また、マスクを配置した領域の酸
素分圧が極めて低い場合、Ｓｉ3 Ｎ4 からＳｉが析出し
て光学定数の変化を招く場合もある。
光が照射されるが、この露光光照射によりマスク材料の
組成や結合状態に変化が生じる。特に、位相シフトマス
クの位相シフタ材料であるＳｉを含む膜は、露光光の照
射により大気中の酸素と反応してＳｉＯ2 を生成し、光
学定数の変化を招く。また、マスクを配置した領域の酸
素分圧が極めて低い場合、Ｓｉ3 Ｎ4 からＳｉが析出し
て光学定数の変化を招く場合もある。
【００１６】そこで本発明では、マスクを配置したガス
雰囲気を最適に制御、例えば酸素の分圧を大気中よりも
低く制御することにより、上記の反応を抑えて、シフタ
材料の光学定数の変化を抑制することができる。これに
より、露光精度の向上をはかることが可能となる。
雰囲気を最適に制御、例えば酸素の分圧を大気中よりも
低く制御することにより、上記の反応を抑えて、シフタ
材料の光学定数の変化を抑制することができる。これに
より、露光精度の向上をはかることが可能となる。
【００１７】具体的には、マスク収容部において全ガス
中に占める酸素分圧を２０％より小さく設定（より望ま
しくは５％近傍に設定）することにより、シフタ材料の
酸化と窒化反応のバランスをとり、これにより膜全体で
の光学定数の変化を抑えることが可能となる。これによ
り、露光時にシフタ材料の光学定数変動を抑えることが
可能となり、特に位相シフトマスクでは露光時に所望の
透過率・位相差を保つことが可能となるため、安定した
露光特性を得ることができる。
中に占める酸素分圧を２０％より小さく設定（より望ま
しくは５％近傍に設定）することにより、シフタ材料の
酸化と窒化反応のバランスをとり、これにより膜全体で
の光学定数の変化を抑えることが可能となる。これによ
り、露光時にシフタ材料の光学定数変動を抑えることが
可能となり、特に位相シフトマスクでは露光時に所望の
透過率・位相差を保つことが可能となるため、安定した
露光特性を得ることができる。
【００１８】このように本発明によれば、露光時におけ
る位相シフトマスクでの露光光による位相シフタ材料で
の光学定数変化が抑制されるため、焦点深度及び露光裕
度が増加する。このため、半導体デバイス作成のための
微細パターン作成が可能となり、また歩留まりの向上も
期待できる。
る位相シフトマスクでの露光光による位相シフタ材料で
の光学定数変化が抑制されるため、焦点深度及び露光裕
度が増加する。このため、半導体デバイス作成のための
微細パターン作成が可能となり、また歩留まりの向上も
期待できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。図１（ａ）は、同実施形態に係
わる投影露光装置を示す概略構成図である。図中の１は
ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマレーザ等からなるランプ（露光
光源）、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２の第２焦
点、４はインプットレンズ、５はオプチカルインテグレ
ータ（蝿の目レンズ）、６はアウトプットレンズ、７は
コリメーションレンズ、８はレチクル（露光用マス
ク）、９は均一絞りとしての開口絞り、１０は光学系が
収差補正されている波長の光だけを通すための狭帯域フ
ィルタ、１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くす
るコールドミラー、１３はランプハウス、１４はレン
ズ，ミラー或いはその組み合わせによりレチクル８上の
パターンの像をウエハ上に投影する投影光学系、１５は
ウェハ（試料）、１６は投影光学系の瞳位置に挿入され
る開口数（ＮＡ）を決定する絞りである。
形態によって説明する。図１（ａ）は、同実施形態に係
わる投影露光装置を示す概略構成図である。図中の１は
ＫｒＦ，ＡｒＦエキシマレーザ等からなるランプ（露光
光源）、２は楕円反射鏡、３は楕円反射鏡２の第２焦
点、４はインプットレンズ、５はオプチカルインテグレ
ータ（蝿の目レンズ）、６はアウトプットレンズ、７は
コリメーションレンズ、８はレチクル（露光用マス
ク）、９は均一絞りとしての開口絞り、１０は光学系が
収差補正されている波長の光だけを通すための狭帯域フ
ィルタ、１１，１２は光路を曲げて装置の高さを低くす
るコールドミラー、１３はランプハウス、１４はレン
ズ，ミラー或いはその組み合わせによりレチクル８上の
パターンの像をウエハ上に投影する投影光学系、１５は
ウェハ（試料）、１６は投影光学系の瞳位置に挿入され
る開口数（ＮＡ）を決定する絞りである。
【００２０】ここまでの基本構成は従来一般的な装置と
同様であるが、本実施形態ではこれに加えて、露光用マ
スク８を大気中とは隔離された雰囲気に配置するための
マスク収容部２０を設けている。
同様であるが、本実施形態ではこれに加えて、露光用マ
スク８を大気中とは隔離された雰囲気に配置するための
マスク収容部２０を設けている。
【００２１】マスク収容部２０は図１（ｂ）に示すよう
に、容器２１と、この容器２１の上下の開口部に設けら
れた透明窓２２，２３から構成されている。露光光の光
路に当たる透明窓２２，２３にはＱＺ（ＳｉＯ2 ）が使
用されており、照射光の吸収によるコントラストの低下
を防止している。
に、容器２１と、この容器２１の上下の開口部に設けら
れた透明窓２２，２３から構成されている。露光光の光
路に当たる透明窓２２，２３にはＱＺ（ＳｉＯ2 ）が使
用されており、照射光の吸収によるコントラストの低下
を防止している。
【００２２】また、容器２１には、窒素ガスの導入量を
制御するマスフローメータ２４と、酸素ガスの導入量を
制御するマスフローメータ２５と、真空ポンプ２６とが
接続されている。そして、これらにより容器２１内の雰
囲気を変化できるようになっている。なお、２３ａ〜２
３ｄはバルブを示している。
制御するマスフローメータ２４と、酸素ガスの導入量を
制御するマスフローメータ２５と、真空ポンプ２６とが
接続されている。そして、これらにより容器２１内の雰
囲気を変化できるようになっている。なお、２３ａ〜２
３ｄはバルブを示している。
【００２３】この投影露光装置に用いる露光用マスクは
ハーフトーン型の位相シフトマスクであり、次のように
して形成した。まず、図２（ａ）に示すように、石英等
からなる透明基板２０１上に、Ｓｉターゲットを用いた
Ａｒ＋Ｎ2 ガス雰囲気中で反応性スパッタリング法によ
りＳｉＮx （ｘ＝１．１９）膜２０２を形成する。その
後、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＮx 膜２０２上にＥ
Ｂレジスト２０３を塗布し、さらにＥＢ描画時に生じる
チャージアップを防止するために導電性の膜２０４をＥ
Ｂレジスト２０３上に形成する。
ハーフトーン型の位相シフトマスクであり、次のように
して形成した。まず、図２（ａ）に示すように、石英等
からなる透明基板２０１上に、Ｓｉターゲットを用いた
Ａｒ＋Ｎ2 ガス雰囲気中で反応性スパッタリング法によ
りＳｉＮx （ｘ＝１．１９）膜２０２を形成する。その
後、図２（ｂ）に示すように、ＳｉＮx 膜２０２上にＥ
Ｂレジスト２０３を塗布し、さらにＥＢ描画時に生じる
チャージアップを防止するために導電性の膜２０４をＥ
Ｂレジスト２０３上に形成する。
【００２４】次いで、図２（ｃ）に示すように、ＥＢ描
画により所望のレジストパターンを形成する。その後、
図２（ｄ）に示すように、レジストパターンをマスクと
してＳｉＮx 膜２０２を選択エッチングすることによ
り、ＳｉＮx 膜２０２のパターニングを行った。このエ
ッチングには、等方性ドライエッチングを用いた。次い
で、図２（ｅ）に示すように、レジストパターンを除去
することでＳｉＮx 位相シフトパターンを得た。
画により所望のレジストパターンを形成する。その後、
図２（ｄ）に示すように、レジストパターンをマスクと
してＳｉＮx 膜２０２を選択エッチングすることによ
り、ＳｉＮx 膜２０２のパターニングを行った。このエ
ッチングには、等方性ドライエッチングを用いた。次い
で、図２（ｅ）に示すように、レジストパターンを除去
することでＳｉＮx 位相シフトパターンを得た。
【００２５】上記のマスクを用い、図１に示す投影露光
装置によりＡｒＦレーザ露光を行った。ＡｒＦレーザ露
光時は、マスク収容部２０での雰囲気を大気圧でＡｒガ
スと酸素ガス混合雰囲気とし、酸素分圧は５％とした。
このとき、位相シフトマスク材料であるＳｉＮx 膜に対
してＡｒＦレーザが照射されることになる。
装置によりＡｒＦレーザ露光を行った。ＡｒＦレーザ露
光時は、マスク収容部２０での雰囲気を大気圧でＡｒガ
スと酸素ガス混合雰囲気とし、酸素分圧は５％とした。
このとき、位相シフトマスク材料であるＳｉＮx 膜に対
してＡｒＦレーザが照射されることになる。
【００２６】ＡｒＦレーザ照射前のＳｉＮx （ｘ＝１．
１９）膜２０２の膜厚は７０ｎｍであり、光学定数は波
長１９３ｎｍで２．４１−０．６ｉで、膜透過率５．５
％、位相差１８０．１度であった。
１９）膜２０２の膜厚は７０ｎｍであり、光学定数は波
長１９３ｎｍで２．４１−０．６ｉで、膜透過率５．５
％、位相差１８０．１度であった。
【００２７】このマスクに対してＡｒＦレーザ露光を行
った。ＡｒＦレーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 後にＳｉＮ
x 膜２０２は酸素雰囲気によりＳｉＮx Ｏy （ｘ＝１．
１８５，ｙ＝０．３）膜と変化した。このときの光学定
数は２．３７−０．０６０２ｉであり、膜透過率は５．
４３％、位相差は１７５度であった。
った。ＡｒＦレーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 後にＳｉＮ
x 膜２０２は酸素雰囲気によりＳｉＮx Ｏy （ｘ＝１．
１８５，ｙ＝０．３）膜と変化した。このときの光学定
数は２．３７−０．０６０２ｉであり、膜透過率は５．
４３％、位相差は１７５度であった。
【００２８】一方、雰囲気制御なしでは、ＡｒＦレーザ
照射によりＳｉＮx'Ｏy'膜（x'＝１．１９，y'＝０．
３）は光学定数が２．４８−０．５３ｉとなっており、
膜透過率７．３７％、位相差１８９．７度となってい
た。これにより、マスク収容部２０の雰囲気制御によっ
てＡｒＦレーザに対する光学特性の変化が低減されてい
ることが分る。
照射によりＳｉＮx'Ｏy'膜（x'＝１．１９，y'＝０．
３）は光学定数が２．４８−０．５３ｉとなっており、
膜透過率７．３７％、位相差１８９．７度となってい
た。これにより、マスク収容部２０の雰囲気制御によっ
てＡｒＦレーザに対する光学特性の変化が低減されてい
ることが分る。
【００２９】本実施形態記載の露光装置並びに露光方法
により得られた上記ＳｉＮx 位相シフトマスクを用い、
露光光源にＡｒＦレーザを用いてレジスト塗布（膜厚
０．５μｍ）したＳｉウェハ上に０．１５μｍのホール
パターンを形成したところ、寸法変動±５％まで許容し
た時に、ＡｒＦレーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 後でも約
１．０μｍの焦点深度を得ることができた。
により得られた上記ＳｉＮx 位相シフトマスクを用い、
露光光源にＡｒＦレーザを用いてレジスト塗布（膜厚
０．５μｍ）したＳｉウェハ上に０．１５μｍのホール
パターンを形成したところ、寸法変動±５％まで許容し
た時に、ＡｒＦレーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 後でも約
１．０μｍの焦点深度を得ることができた。
【００３０】一方、露光時に雰囲気制御を行わなかった
マスクでは、パターン形状劣化が早く、このためＡｒＦ
レーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 に焦点深度が０．２μｍ
とマスク作成時の性能を大幅に劣化させていることが分
った。これにより、露光中のマスク雰囲気制御により良
好な露光特性が得られることが示された。
マスクでは、パターン形状劣化が早く、このためＡｒＦ
レーザ照射３０００Ｊ／ｃｍ2 に焦点深度が０．２μｍ
とマスク作成時の性能を大幅に劣化させていることが分
った。これにより、露光中のマスク雰囲気制御により良
好な露光特性が得られることが示された。
【００３１】ここで、ＳｉＮx Ｏy 膜にＡｒＦエキシマ
レーザを照射した時に、Ｏ2 分圧によって透過率変化量
ΔＴ／Ｔがどのように変化するかを調べた結果を、図３
に示す。Ｏ2 分圧が５％だと透過率変化量は０であり、
Ｏ2 分圧が上がるに伴い透過率変化量は増加し、大気中
のＯ2 分圧２０％では透過率変化量は約２５％となっ
た。逆に、Ｏ2 分圧が下がるに伴い透過率変化量は減少
し、Ｏ2 分圧１％では透過率変化量は約−５５％となっ
た。このことから、Ｏ2 分圧を５％近傍に設定すれば、
長時間のＡｒＦレーザ光の照射によっても透過率の変化
を十分に抑制できるのが分る。
レーザを照射した時に、Ｏ2 分圧によって透過率変化量
ΔＴ／Ｔがどのように変化するかを調べた結果を、図３
に示す。Ｏ2 分圧が５％だと透過率変化量は０であり、
Ｏ2 分圧が上がるに伴い透過率変化量は増加し、大気中
のＯ2 分圧２０％では透過率変化量は約２５％となっ
た。逆に、Ｏ2 分圧が下がるに伴い透過率変化量は減少
し、Ｏ2 分圧１％では透過率変化量は約−５５％となっ
た。このことから、Ｏ2 分圧を５％近傍に設定すれば、
長時間のＡｒＦレーザ光の照射によっても透過率の変化
を十分に抑制できるのが分る。
【００３２】このように本実施形態によれば、露光用マ
スクをマスク収容部２０に配置し、収容部２０内のガス
雰囲気を酸素分圧が５％の窒素雰囲気とすることによ
り、マスクの位相シフタ材料であるＳｉＮx 膜２０２の
ＡｒＦレーザ光照射による光学定数変化を抑制すること
が可能となる。これにより、露光時に所望の透過率・位
相差を保つことが可能となるため、安定した露光特性を
得ることができる。
スクをマスク収容部２０に配置し、収容部２０内のガス
雰囲気を酸素分圧が５％の窒素雰囲気とすることによ
り、マスクの位相シフタ材料であるＳｉＮx 膜２０２の
ＡｒＦレーザ光照射による光学定数変化を抑制すること
が可能となる。これにより、露光時に所望の透過率・位
相差を保つことが可能となるため、安定した露光特性を
得ることができる。
【００３３】さらに、露光時に露光用マスクでの露光光
による光学定数変化が抑制されるため、焦点深度及び露
光裕度が増加する。このため、半導体デバイス作成のた
めの微細パターン作成が可能となり、また歩留まりの向
上も期待できる。
による光学定数変化が抑制されるため、焦点深度及び露
光裕度が増加する。このため、半導体デバイス作成のた
めの微細パターン作成が可能となり、また歩留まりの向
上も期待できる。
【００３４】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れるものではない。実施形態では、位相シフトマスクの
シフタ材料としてＳｉＮx 膜を用いたが、これに限らず
他の材料であるＡｌＳｉ，ＭｏＳｉ，ＷＳｉ，ＮｉＳ
ｉ，ＡｌＣｕＳｉなどの金属シリサイド膜或いはこれら
の酸化物，窒化物，炭化物，水素化物，ハロゲン化物の
単体、又はこれらの混合物を用いても同様の効果が得ら
れる。
れるものではない。実施形態では、位相シフトマスクの
シフタ材料としてＳｉＮx 膜を用いたが、これに限らず
他の材料であるＡｌＳｉ，ＭｏＳｉ，ＷＳｉ，ＮｉＳ
ｉ，ＡｌＣｕＳｉなどの金属シリサイド膜或いはこれら
の酸化物，窒化物，炭化物，水素化物，ハロゲン化物の
単体、又はこれらの混合物を用いても同様の効果が得ら
れる。
【００３５】また、実施形態では活性な元素として酸素
を用いる例を説明したが、この代りに弗素を用いてもよ
い。さらに、露光光源はＡｒＦレーザに限定されるもの
ではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。また、導
電性膜を位相シフト膜上に形成する代りに、基板に予め
帯電防止の役割をする膜が形成されているものを用いて
も良い。
を用いる例を説明したが、この代りに弗素を用いてもよ
い。さらに、露光光源はＡｒＦレーザに限定されるもの
ではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。また、導
電性膜を位相シフト膜上に形成する代りに、基板に予め
帯電防止の役割をする膜が形成されているものを用いて
も良い。
【００３６】また、実施形態ではマスク配置領域の雰囲
気制御でマスク材料の光学定数の変化を抑制したが、こ
れ以外に次のような方法で光学定数の変化を抑制するこ
とが可能である。
気制御でマスク材料の光学定数の変化を抑制したが、こ
れ以外に次のような方法で光学定数の変化を抑制するこ
とが可能である。
【００３７】マスク収容部に収容された露光用マスクに
対して露光光源とは別にＡｒＦレーザ又はＹＡＧレーザ
等の光を照射するための光源を設け、そのエネルギー密
度等を調節することにより、マスク材料の酸化・弗化と
窒化反応の反応効率を最適化することができる。これに
より、雰囲気制御以外にも上記反応のバランスをとるた
めのパラメータが増えるため、より最適な状態に容易に
実現することが可能となる。
対して露光光源とは別にＡｒＦレーザ又はＹＡＧレーザ
等の光を照射するための光源を設け、そのエネルギー密
度等を調節することにより、マスク材料の酸化・弗化と
窒化反応の反応効率を最適化することができる。これに
より、雰囲気制御以外にも上記反応のバランスをとるた
めのパラメータが増えるため、より最適な状態に容易に
実現することが可能となる。
【００３８】また、マスク材料に使用される元素の組成
を調整することで、酸素或いは弗素を含む雰囲気中で露
光による光学定数変化を抑制するように調整することが
できる。これにより、雰囲気制御以外にも露光での光学
定数変動を抑制するパラメータが増えるため、より最適
な状態を容易に実現することが可能となる。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
を調整することで、酸素或いは弗素を含む雰囲気中で露
光による光学定数変化を抑制するように調整することが
できる。これにより、雰囲気制御以外にも露光での光学
定数変動を抑制するパラメータが増えるため、より最適
な状態を容易に実現することが可能となる。その他、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施する
ことができる。
【００３９】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、位
相シフトマスクを大気中とは隔離した雰囲気に配置し、
該雰囲気中のガス濃度を制御することによって、露光光
の照射に起因するマスク材料の光学定数変化を抑制する
ことができ、これにより露光精度の向上をはかることが
可能となる。
相シフトマスクを大気中とは隔離した雰囲気に配置し、
該雰囲気中のガス濃度を制御することによって、露光光
の照射に起因するマスク材料の光学定数変化を抑制する
ことができ、これにより露光精度の向上をはかることが
可能となる。
【図１】本発明の一実施形態に係わる投影露光装置の概
略構成とマスク収容部の構成を示す図。
略構成とマスク収容部の構成を示す図。
【図２】同実施形態に用いた露光用マスクの製造工程を
示す断面図。
示す断面図。
【図３】Ｏ2 分圧に対する透過率変化量ΔＴ／Ｔの変化
を示す図。
を示す図。
【図４】大気雰囲気中でのＳｉＮx 膜のＡｒＦレーザ照
射による透過率変化を示す図。
射による透過率変化を示す図。
【図５】ＡｅＦレーザ照射前後でのＦＴ−ＩＲ差スペク
トルを示す図。
トルを示す図。
【図６】波長１９３ｎｍでの各材料の光学定数を示す
図。
図。
１…ＡｒＦレーザ（露光光源） ４…インプットレンズ ５…オプチカルインテグレータ（蝿の目レンズ） ６…アウトプットレンズ ７…コリメーションレンズ ８…レチクル（露光用マスク） １０…狭帯域フィルタ １３…ランプハウス １４…投影光学系 １５…ウェハ（試料） ２０…マスク収容部 ２１…容器 ２３…バルブ ２４，２５…マスフローメータ ２６…真空ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２８
Claims (10)
- 【請求項１】所望のパターンが形成され、かつ一部に露
光光の位相をシフトするための位相シフタを有する位相
シフトマスクに露光光を照射し、該マスクのパターンを
試料上に転写する露光方法において、 前記マスクを大気中とは隔離した雰囲気に配置し、該雰
囲気中のガス濃度を制御することにより、前記露光光の
照射による前記位相シフタの光学定数変化を抑制するこ
とを特徴とする露光方法。 - 【請求項２】前記マスクを配置した雰囲気は、酸素を含
む、希ガス，窒素ガス，或いはこれらの混合ガス雰囲気
であることを特徴とする請求項１記載の露光方法。 - 【請求項３】前記雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分
圧を、２０％より小さく設定したことを特徴とする請求
項２記載の露光方法。 - 【請求項４】前記雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分
圧を、５％近傍に設定したことを特徴とする請求項２記
載の露光方法。 - 【請求項５】前記マスクの位相シフタ構成材料として、
Ｓｉを含む膜を用いることを特徴とする請求項１記載の
露光方法。 - 【請求項６】前記マスクとして、ハーフトーン型位相シ
フトマスクを用いることを特徴とする請求項１又は５記
載の露光方法。 - 【請求項７】所望のパターンが形成され、かつ一部に露
光光の位相をシフトするための位相シフタを有する位相
シフトマスクに露光光を照射し、該マスクのパターンを
試料上に転写する露光装置において、 前記マスクを大気中とは隔離した所定のガス雰囲気に設
置するためのマスク収容部と、このマスク収容部内のガ
ス雰囲気を制御する手段とを設けてなることを特徴とす
る露光装置。 - 【請求項８】前記マスク収容部内のガス雰囲気は、酸素
を含む、希ガス，窒素ガス，或いはこれらの混合ガス雰
囲気であることを特徴とする請求項７記載の露光装置。 - 【請求項９】前記雰囲気中の全ガス圧に占める酸素の分
圧を、２０％より小さく設定してなることを特徴とする
請求項８記載の露光装置。 - 【請求項１０】前記マスク収容部は、露光光の入射側及
び出射側に透明窓が設けられた容器からなり、該容器に
は前記ガス雰囲気を作るためのガスを導入する手段と、
ガスを排気する手段が設けられていることを特徴とする
請求項７記載の露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16266597A JPH1116802A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 露光方法及び露光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16266597A JPH1116802A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 露光方法及び露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1116802A true JPH1116802A (ja) | 1999-01-22 |
Family
ID=15758960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16266597A Pending JPH1116802A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1116802A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053002A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-02-23 | Carl Zeiss:Fa | 真空紫外線用光学システム |
| CN1322545C (zh) * | 2001-11-19 | 2007-06-20 | Asml荷兰有限公司 | 光刻投射设备和用它制造器件的方法及制成的器件 |
| CN100394547C (zh) * | 2001-11-19 | 2008-06-11 | Asml荷兰有限公司 | 光投射处理设备和器件制造方法及污染物清洁设备和方法 |
| JP2011095787A (ja) * | 1999-11-09 | 2011-05-12 | Ulvac Seimaku Kk | 位相シフトフォトマスクブランクス及び位相シフトフォトマスク並びに半導体装置の製造方法 |
| JP2015225182A (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 大日本印刷株式会社 | マスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法 |
| JP2019070851A (ja) * | 2019-01-25 | 2019-05-09 | Hoya株式会社 | マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP16266597A patent/JPH1116802A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053002A (ja) * | 1999-07-09 | 2001-02-23 | Carl Zeiss:Fa | 真空紫外線用光学システム |
| JP2011095787A (ja) * | 1999-11-09 | 2011-05-12 | Ulvac Seimaku Kk | 位相シフトフォトマスクブランクス及び位相シフトフォトマスク並びに半導体装置の製造方法 |
| CN1322545C (zh) * | 2001-11-19 | 2007-06-20 | Asml荷兰有限公司 | 光刻投射设备和用它制造器件的方法及制成的器件 |
| CN100394547C (zh) * | 2001-11-19 | 2008-06-11 | Asml荷兰有限公司 | 光投射处理设备和器件制造方法及污染物清洁设备和方法 |
| JP2015225182A (ja) * | 2014-05-27 | 2015-12-14 | 大日本印刷株式会社 | マスクブランクス、ネガ型レジスト膜付きマスクブランクス、位相シフトマスク、およびそれを用いるパターン形成体の製造方法 |
| JP2019070851A (ja) * | 2019-01-25 | 2019-05-09 | Hoya株式会社 | マスクブランク、位相シフトマスクおよびこれらの製造方法 |
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