(57)【要約】【課題】少なくとも、ＥＵＶ露光用光源と、反射型フォトマスクの支持台と、支持台を位置情報に基づいて移動するための支持台移動機構と、被露光基板（ウェハ）を載置するステージと、ステージを位置情報に基づいて移動するためのステージ移動機構と、ＥＵＶ露光光による反射型フォトマスクからの反射光をウェハに投影するための投影光学系とを備え、前記支持台およびウェハを載置するステージが互いに同期して移動することにより、ウェハへのパターン露光を行なう露光装置であって、マスクを静電チャック保持による裏面形状の矯正で、パターン歪みが生じることなく、ウェハに転写されるパターニング精度を向上させることが可能な技術を提供する。【解決手段】反射型フォトマスクは、支持台上にパターン面を上側に向けて搭載される構造であることを特徴とする露光装置【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ＥＵＶ露光用光源と、反射型フォトマスクの支持台と、支持台を位置情報に基づいて移動するためのマスク支持台移動機構と、被露光基板（ウェハ）を載置するステージと、ステージを位置情報に基づいて移動するためのステージ移動機構と、ＥＵＶ露光光による反射型フォトマスクからの反射光をウェハに投影するための投影光学系とを備え、前記支持台およびウェハを載置するステージが互いに同期して移動することにより、ウェハへのパターン露光を行なう露光装置であって、反射型フォトマスクは、支持台上にパターン面を上側に向けて搭載される構造であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
反射型フォトマスクの支持台は、反射型フォトマスクよりも比重の高い常温の液体を満たした容器内で反射型フォトマスクを浮かべた状態でウェハへのパターン露光を行なう構成であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
反射型フォトマスクの支持台は、マスク支持台移動機構が移動した際に、マスクもマスク支持台移動機構と同調して移動させるのに必要とする、マスク支持台移動機構とマスクを固定する治具を両者の間に設置することを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造に用いる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、フォトマスク（マスク）と呼ばれる原版を用い、スキャナーやステッパーと呼ばれる縮小投影露光装置（以下、露光装置と表記）によりウェハにパターンを転写する、いわゆるフォトリソグラフィ法が使われている。
【０００３】
近年、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（ＥＸｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。
【０００４】
ＥＵＶ光に対して透過率の高い物質は現在のところ見つかっておらず、従って、ＥＵＶ光を使用した露光装置（ＥＵＶ露光装置）においては、従来の露光装置におけるレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、反射を利用した光学系が使用される。又、マスクも反射型のマスクが使用されている。
【０００５】
露光装置においては、マスクは、通常マスクステージに装着して使用される。従来の露光装置においては、マスクは、真空吸着等により、マスクのパターンが形成される膜面の反対側である裏面を、マスクステージに支えられるような形でマスクステージに装着されていた。また、マスクをマスクステージに真空吸着等により固定する部分は、その大きさも小さなもので十分であった。
【０００６】
一方、ＥＵＶ露光装置においては、露光装置の本体部が高度の真空雰囲気中に置かれるため、マスクを真空吸着でマスクステージに固定することができず、静電チャックを使用し、また、マスクのパターンが形成される膜面が下側を向くように配置してマスクステージに固定するのが一般的である。また、静電チャックは、マスクの重量を支える必要があるので、チャック面を大きくする必要があり、従って、マスクの裏面側の大部分が静電チャック面となる。
【０００７】
真空領域で静電チャックにより基板を保持する手段として、特許文献１には、マスクステージを収納するチャンバが設けられ、該チャンバ内部の雰囲気の湿度が湿度調整装置により所定値以下に調整されている。これにより、マスクステージを駆動するときにも静電チャックの吸着力により安定して保持することができる。
【０００８】
また、特許文献２には、ウェハに露光する真空領域において、マスクと静電チャック面の間隙に伝熱ガスを供給しながらマスクを静電力により吸着し、上記伝熱ガスを供給する給気系のガス導入弁及び／又は該ガスの排気系の排気弁を、上記チャック又は該チャックの搭載されるステージに付設しておき、上記伝熱ガスを供給後、上記マスク処理時には上記排気弁を閉じるとともに、排気系配管の排気弁より下流側を真空に引くことを特徴とする。これにより、伝熱ガスの排気を素早く行え、マスクの交換時間を短縮して、スループットの工場を実現できる静電チャックや荷電粒子線露光装置等を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３５８０５５号公報
【特許文献２】特開２００１−１９６２９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、静電チャックによってマスクを保持する場合、マスクのパターン面が形成される膜面の反対側である裏面は、静電チャック面と直接接触するため、静電チャック面の平坦度の影響を受ける。裏面の平坦度の変化に伴い、マスクパターン面の平坦度も変化するため、結果的にウェハ表面に描かれたパターンに歪みが生じる。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、マスクを水平な状態に保ち、且つマスクの歪みを最小限な状態で保持し、露光装置内で露光することにより、ウェハに転写されるパターニング精度を向上させることが可能な露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明は、
少なくとも、ＥＵＶ露光用光源と、反射型フォトマスクの支持台と、支持台を位置情報に基づいて移動するためのマスク支持台移動機構と、被露光基板（ウェハ）を載置するステージと、ステージを位置情報に基づいて移動するためのステージ移動機構と、ＥＵＶ露光光による反射型フォトマスクからの反射光をウェハに投影するための投影光学系とを備え、前記支持台およびウェハを載置するステージが互いに同期して移動することにより、ウェハへのパターン露光を行なう露光装置であって、反射型フォトマスクは、支持台上にパターン面を上側に向けて搭載される構造であることを特徴とする露光装置である。
【００１３】
次に、請求項２に記載した発明は、
反射型フォトマスクの支持台は、反射型フォトマスクよりも比重の高い常温の液体を満たした容器内で反射型フォトマスクを浮かべた状態でウェハへのパターン露光を行なう構成であることを特徴とする請求項１記載の露光装置である。
【００１４】
次に、請求項３に記載した発明は、
反射型フォトマスクの支持台は、マスク支持台移動機構が移動した際に、マスクもマスク支持台移動機構と同調して移動させるのに必要とする、マスク支持台移動機構とマスクを固定する治具を両者の間に設置することを特徴とする請求項１または２記載の露光装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の露光装置によれば、浮力の作用により、マスクを水平な状態に保ち、且つマスクの歪みを最小限な状態で保持し、露光装置内で露光することにより、ウェハに転写されるパターニング精度を向上させることが可能となる。また静電チャックを行わないため、マスク裏面において裏面導電膜の成膜が不要となる。またマスク裏面に付着した異物はウェハに転写されるパターニング精度に影響を与えないため、異物の除去も不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】ＥＵＶ露光装置１１の構造を模式的に示す図である。
【図２】マスク支持台の他の構造を示す断面図である。
【図３】マスク支持台の他の構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１はマスク１０が配置される本実施形態のＥＵＶ露光装置１１を模式化して示している。
【００１９】
この実施形態では、マスク１０がＥＵＶ露光装置１１のマスク支持台１３上にパターン面を上側に向けた状態で、マスクよりも比重の高い液体１２に浮いた状態で配置されており、さらにマスク支持台１３を搭載するマスク支持台移動機構１４を有する。露光の照明光としてＥＵＶ光１５が用いられ、ＥＵＶ光１５は６ｎｍ〜１５ｎｍの間の波長を持つもので、この実施形態では例えば１３．５ｎｍである。１３．５ｎｍのＥＵＶ光は、高温・高密度のプラズマから取り出される。プラズマ発生手段には、レーザー励起型プラズマ法（ＬＰＰ法）、放電励起型プラズマ法（ＤＰＰ法）の２方式がある。
【００２０】
また、露光装置は、ＥＵＶ光１５を供給する光源１６と、マスク１０へとＥＵＶ光を集光、反射させる反射照明光学系１７と、反射投影光学系１８と、被露光基板であるウェハ１９を搭載するためのウェハステージ２０と、さらにウェハステージ２０を搭載するウェハステージ移動機構２４と、ＥＵＶ露光装置１１を真空にする真空ポンプ２１で構成される。
【００２１】
また、マスク１０は、ＥＵＶ光１５を反射する多層反射層と、所定の回路パターンに対応して反射面上に部分的に形成された吸収層とを有する。
【００２２】
露光する際に照射するＥＵＶ光１５は空気中では吸収されるため、露光装置１１の中は真空ポンプ２１を用いて真空に保っている。
【００２３】
ＥＵＶ光１５が反射型照明光学系１７によりマスク１９に照射され、マスク支持台移動機構１４とウェハステージ移動機構２４は、反射型投影光学系１８に対して、所定の速度で移動する。
【００２４】
マスク支持台移動機構１４は、走査する方向をＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向、マスク支持台移動機構１４または、ウェハステージ２０に垂直な方向をＺ方向とする座標系を有し、マスク支持台１３を保持する。
【００２５】
同様に、ウェハステージ移動機構２４は、走査する方向をＸ方向と、Ｘ方向に垂直なＹ方向、マスク支持台移動機構１４または、ウェハステージ２０に垂直な方向をＺ方向とする座標系を有し、ウェハステージ２０を保持する。
【００２６】
露光装置１１において、マスク１０のパターンをウェハ１９に露光する際、光源１６から生成されるＥＵＶ光１５は、反射照明光学系１７によりマスク１０に照射される。そしてマスク１０で反射したＥＵＶ光１５を反射投影光学系１８を介し、ウェハ１９の１つのショット領域上に投影する。その際、マスク支持台移動機構１４とウェハステージ部２０とを反射投影光学系１８の縮小倍率に比例した速度比でＸ方向に同期走査する。このとき、縮小倍率は、例えば１/４倍（あるいは１/５倍等）である。このようにマスク１０の縮小投影像がウェハ１９に照射された状態で、マスク支持台移動機構１４とウェハステージ移動機構２４を同期走査することを繰り返す動作により、ウェハ１９全面にマスク１０のパターンが転写される。
【００２７】
図２は上述したマスク１０が配置されたマスク支持台１３を模式化して示している。こ
の実施形態では、マスク１０がマスク支持台１３上にパターン面を上側に向けた状態で配置している。
【００２８】
まず、マスク支持台１３の中へ、マスク１０全体が最低限浮かぶだけの容量の液体１２を注入し、マスク１０を浮かべる。液体１２の容量は例えば、３０００ｍｌである。
【００２９】
次に、液体１２が表面全体を覆うだけの容量の封止材２２を注入する。封止材２２の容量は例えば、５００ｍｌである。
【００３０】
次に図３に示すように、マスク支持台移動機構１４とマスク１０を固定する治具２３を両者の間に設置する。治具の素材は例えば、ゴム材料とした場合、ウレタン、イソプレン、フッ素、ポリエチレン、シリコーンゴム等である。
【００３１】
液体１２はマスク１０の比重（約２．２〜約３．０、例えば２．５である。）よりも重い水銀（例えば１３．７である。）を適用している。上述した実施形態では水銀を適用した例について説明したが、マスク１０を浮かせる液体１２は特に限定されず、常温で液体且つマスク１０よりも比重が重い液体であれば適用可能である。
【００３２】
露光の際、ＥＵＶ光１５がマスク１０に照射され、時間が経過すると、露光装置１６の温度上昇とともに、液体１２の温度も上昇するため、液体１２が揮発しやすい状態となる。液体１２が蒸発し、その気体が反射型照明光学系１７や、反射型投影光学系を汚染すると、反射型光学系の反射機能が低下する。
【００３３】
このため、露光の際には、液体１２から蒸発した気体が反射型照明光学系１７、反射型投影光学系１８のミラーあるいはマスク１０に影響を与えないための封止材２２として、低揮発性である、シリコーンオイル（ジメチルシリコーンオイル）、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、および各種の有機変性シリコーンオイルを液体１２の上側へ注入するのが望ましい。
【００３４】
このように封止材２２を適用することで、液体１２から生じる気体が露光装置１１に配置される反射照明光学系１７や反射投影光学系１８や、マスク１０に付着するのを防ぎ、光学性能の悪化を防いでいる。上述した実施形態において、封止材２２は、シリコーンオイル系を適用した例について説明したが、液体１２からの蒸発を防止する材料は特に限定されず、低揮発性であれば適用可能である。また封止材２２の比重は、液体１２の比重よりも軽いものであれば適用可能であり、上述した材料に限定されない。
【００３５】
また、マスク１０を露光装置１１へ搬入する際は、装置環境の清浄度を保つため図２に示すように、マスク支持台１３にマスク１０と液体１２と封止材２２と治具２３を露光装置１１の外部で注入、及び配置し、次に上述したそれらを搬入する。従って、マスク１０および液体１２および封止材２２および治具２３を露光装置１１の中で注入、及び配置した際に生じる汚染を防止することができる。
【００３６】
この実施形態の露光装置では、上述したマスク１０を液体１２に浮かせることで、浮力の作用により、マスク１０を水平且つ歪みを最小限な状態で保持し、露光装置内で露光することにより、ウェハに転写されるパターニング精度を向上させることが可能となった。また、静電チャックを行わないため、マスク裏面において裏面導電膜の成膜が不要となり、ブランクスメーカーにおいて、裏面導電膜の成膜工程が削減可能となった。また、マスク裏面に異物が付着した場合においても、ウェハに転写されるパターニング精度に影響を与えないため、異物の除去も不要となった。
【符号の説明】
【００３７】
１０  マスク
１１  露光装置
１２  液体
１３  マスク支持台
１４ マスク支持台移動機構
１５  ＥＵＶ光
１６  光源
１７  反射照明光学系
１８  反射投影光学系
１９  ウェハ
２０  ウェハステージ
２１  真空ポンプ
２２  封止材
２３  治具
２４  ウェハステージ移動機構
【図１】
2014195037.tif 000003
【図２】
2014195037.tif 000004
【図３】
2014195037.tif 000005