(57)【要約】【課題】  本発明は、半導体装置の製造に用いられる縮小投影露光装置において、パターン転写のマスクとなるレチクルと、レチクルを保持するレチクルステージと、それらを備えた縮小投影露光装置に係り、レチクル吸着エラーとならない微小異物に起因してレチクルが歪み、転写像がばらつく問題を低減するのに好適なレチクル、レチクルステージの構造を提供し、半導体装置に導通不良や短絡不良が発生する問題を解決する。【解決手段】  レチクルとレチクルステージの接触面において、レチクル側に凹部を設ける、あるいはレチクルステージ側に凹部を設ける、もしくはレチクル側およびレチクルステージ側の両方に凹部を設けて空間を形成し、接触領域内の接触面に微小異物が付着する確立を低減させる。【選択図】図9
2006310553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縮小投影露光装置のレチクルステージに接触載置されて吸着固定される、接触面に遮光膜が形成されたガラス基板からなるレチクルにおいて、
前記レチクルステージに接触する、前記レチクルの接触面の一部領域に凹部を設けたことを特徴とするレチクル。
【請求項２】
前記レチクルの接触面の一部領域に設ける凹部は、前記遮光膜を除去して構成されることを特徴とする請求項１記載のレチクル。
【請求項３】
前記レチクルの接触面の一部領域に設ける凹部は、前記遮光膜および前記遮光膜に連続する前期ガラス基板の一部を除去して構成されることを特徴とする請求項１記載のレチクル。
【請求項４】
縮小投影露光装置用のレチクルを接触載置し、吸着固定するレチクルステージにおいて、前記レチクルと接触する、接触面の一部領域に凹部を設けたことを特徴とするレチクルステージ。
【請求項５】
レチクルステージと、レチクルステージ上に接触載置して吸着固定される、表面に遮光膜が形成されたレチクルとを備えた縮小投影露光装置において、
前記レチクルステージに接触する前記レチクルの一部領域と、前記レチクルに接触する前記レチクルステージの一部領域とのどちらか一方、もしくは両方に凹部を設けたことを特徴とする縮小投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造に用いられる縮小投影露光装置であって、パターン転写のマスクとなるレチクルとレチクルを吸着固定するレチクルステージの構造に係り、特に、レチクルとレチクルステージの接触面に付着する微小異物に起因してレチクルが歪み、転写像がばらつく問題を低減するのに好適なレチクルおよびレチクルステージとそれらを備えた縮小投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、半導体基板表面に形成される絶縁膜あるいは導体を予め決められた設計パターンに加工する工程を繰り返す方法を用いることにより集積回路を構成している。半導体基板上に設計パターンを描写する方法として、通常、写真蝕刻法が用いられている。この写真蝕刻法を用いる工程の概要は以下の通りである。光感光膜が形成された半導体基板表面に、設計パターンが描かれたマスクを通して光を照射し、そのパターンを光感光膜に転写する。転写した後、現像し、光が照射された領域の光感光膜を除去して、光感光膜のパターンを形成する。次いで、光感光膜を加工のマスクとして、ドライエッチング法などにより下層のエッチング対象膜をエッチング加工する。
【０００３】
近年、半導体装置の微細化が進み、集積回路を構成するパターンの最小加工寸法が５００ｎｍ以下と小さくなるのに伴い、光照射装置には、縮小投影露光装置が用いられている。図１は、縮小投影露光装置の一般的概略図を示している。なお、縮小投影露光装置で用いられるマスクは、レチクルと呼ばれている。光源１０１から射出された露光光は、第一反射鏡１０２を経て、ほぼ平行な光束に変換するインプットレンズ１０３と多数の二次元光源を生成するためのフライアイレンズ１０４を通過する。通過した露光光は、レチクルの照明範囲を規定するブラインド１０５を通過し、第二反射鏡１０６を経て、均一な照度でレチクルを照明するようにコンデンサレンズ１０７に導入される。コンデンサレンズ１０７を通過した露光光は、設計パターンの遮光膜が形成されているレチクル１０８を経て投影レンズ１１０に導入され、基板ステージ１１２上に載置された半導体基板１１１表面に照射される。レチクル１０８は真空排気可能なレチクルステージ１０９上に載置され、吸着固定されている。
【０００４】
図２は、レチクル平面の一例を示している。レチクル上のパターンは、通常、半導体基板表面に転写されるパターンの４〜５倍の大きさになっている。レチクルを構成しているガラス２０１の大きさは、一辺１５０ｍｍ程度である。レチクル上の設計パターンは、ペリクルと呼ばれる透明材料で保護され、ペリクルはペリクル枠２０２で支持されている。ペリクル枠２０２で囲まれた内部の領域が転写される設計パターン領域２０７となる。ここでは、詳細パターンの記載は省略している。ペリクル枠２０２の外側に、レチクルステージと接触する領域２０３、２０４、２０５、２０６が設けられている。一つの接触面の大きさは、概ね横１ｃｍ、縦３ｃｍ程度である。
【０００５】
図３（ａ）および（ｂ）は、レチクルおよびレチクルステージとの接触状態の断面図と、レチクルステージの平面図を各々示している。（ａ）図に示す断面図において、薄い透明樹脂膜からなるペリクル３０６を保持するペリクル枠３０５の内側領域にクロムパターン３０３が形成されたガラス３０４で構成されるレチクルは、レチクルステージ３０１と接触し、真空排気孔３０２により真空吸着固定される。真空排気孔には圧力ゲージ３０７が取り付けられ、吸着度合いをモニターしている。（ｂ）図に示す平面図では、レチクルステージ３０１の中央に真空排気孔３０２が設けられた構成を示している。
【０００６】
上記構成において、何らかの原因で、レチクルとレチクルステージの間に接触不良が生じると上記圧力ゲージにより吸着エラーが信号として発せられ、転写パターンが歪む等の悪影響を回避するため、次工程には進めないようになっている。吸着エラーが発生した場合には、一旦レチクルを取り出し、レチクル接触面を清掃する。清掃は、アルコールを浸した綿棒などにより接触面を擦ることにより行なっている。このような清掃は、ハンドリング中に、極めて高価なレチクルを損壊させる頻度を増大させるため、回避することが望ましい。この吸着エラーが発生する原因は、ほとんどの場合レチクル接触面に付着した、厚みが１０μｍ程度以上の異物である。
【０００７】
上記のように、吸着エラーが発生すると、露光装置の動作を停止し、レチクルの清掃を行なわざるを得ず、著しく生産効率を低下させていた。
特開平１−１０１６２７号公報には、レチクルステージ上に付着している塵埃異物を検出する塵埃検出機構を有することを特徴とする縮小投影露光装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開平１-１０１６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のように、比較的大きな異物では、吸着エラー信号の発生により、問題の発生を認識することが可能である。しかし、より小さい異物については、吸着エラーを発することなく半導体基板に対して露光がなされ、次工程に進み、製造が終了してしまう。回路を構成する最小加工寸法が、比較的大きい０．２から０．５μｍの従来技術の場合においては、それでも問題にならなかった。
最近の半導体装置では、最小加工寸法が０．１μｍより小さくなってきている。その結果、従来問題にならなかった、吸着エラーを発生させない微小異物であっても、半導体基板上の転写像に歪みをもたらし、製造歩留まりに影響を与えることが明らかになってきた。
【００１０】
図４（ａ）は、正常にパターン転写が行なわれた場合の状態を模式的に示している。レチクル４０１とレチクルステージ４０２とが異物を介さずに理想的な状態で接触しており、この場合には半導体基板上に転写された転写像４０３は歪みがなく正常なパターンを描いている。図４（ｂ）は、レチクルとレチクルステージの間に微小異物４０４が介在しレチクルが極わずかに傾斜している。この状態で半導体基板上に転写された転写像４０５は、本来転写されるべき位置４０６からわずかにずれた位置に斜めに歪んで転写されている。このような転写像が形成されると、半導体基板上に既に形成されている下層との位置関係、あるいはこの後に形成される上層との位置関係を合わせられなくなり、導通不良や短絡不良をもたらし、著しく製造歩留まりを低下させる。この問題は、製造途中で発見することが困難で、製造が終了した後の特性測定検査で発覚する。直径３００ｍｍの半導体基板上では、約１０００個の半導体チップが同時に製造されるが、測定検査において、各半導体チップの同じ位置に不良が発見される場合には、微小異物介在によるレチクル起因の不良であることが経験的に明らかとなってきた。
【００１１】
図５は、半導体装置を製造するクリーンルーム環境に存在する塵埃の粒径分布の一例を示したものである。横軸は塵埃平均粒径を、縦軸は対応する塵埃の測定カウント数を示している。例えば、０．１〜０．２μｍの範囲の粒径を有する塵埃の測定カウント数は１０５個であることを示している。この一例からも、従来の吸着エラーを発生させる１０μｍ以上の大きな塵埃よりも０．６μｍ以下の微小塵埃が極めて多いことが明らかである。これらの微小塵埃が全てレチクルに付着し異物として作用することはないと推察されるが、半導体装置の微細化が進み、最小加工寸法がさらに小さくなってくると、問題となる確率は増大する。
上記の問題に鑑み、本発明の目的は、上記の微小異物がレチクルおよびレチクルステージに付着した場合であっても、半導体基板上に転写される転写像への影響を最小限に抑えるレチクル吸着構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明におけるレチクルは、縮小投影露光装置のレチクルステージに接触載置されて吸着固定される、接触面に遮光膜が形成されたガラス基板からなるレチクルであって、前記レチクルステージに接触する、前記レチクルの接触面の一部領域に凹部を設けたことを特徴とする。また、前記レチクルの接触面の一部領域に設ける凹部は、前記遮光膜を除去して構成されることを含み、さらには前記遮光膜および前記遮光膜に連続する前期ガラス基板の一部を除去して構成されることを含むことを特徴としている。
【００１３】
また、本発明におけるレチクルステージは、縮小投影露光装置用のレチクルを接触載置し、吸着固定するレチクルステージであって、前記レチクルと接触する、接触面の一部領域に凹部を設けたことを特徴としている。
【００１４】
さらに、本発明の縮小投影露光装置は、レチクルステージと、レチクルステージ上に接触載置して吸着固定される、表面に遮光膜が形成されたレチクルとを備えた縮小投影露光装置であって、前記レチクルステージに接触する前記レチクルの一部領域と、前記レチクルに接触する前記レチクルステージの一部領域とのどちらか一方、もしくは両方に凹部を設けたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のレチクル吸着構造によれば、レチクルとレチクルステージの接触面において、レチクル側に凹部を設ける、あるいはレチクルステージ側に凹部を設ける、もしくはレチクル側およびレチクルステージ側の両方に凹部を設けて空間を形成しているので、微小異物が付着してもレチクルを傾斜させる頻度が著しく減少し、製造歩留まりを向上させることができる。
【００１６】
図１１は、従来構造Ａの場合、レチクルに本発明を持たせたＢの場合、レチクルとレチクルステージに本発明を持たせたＣの場合で、転写パターンに歪みが発生してくる平均取り付け回数を比較した結果である。ＡよりＢの構造の方が、また、ＢよりＣの構造の方が転写パターンの歪み頻度が少なくなっている。本発明によれば、接触面に凹部を設け、空間を確保することにより、微小異物付着による転写パターン歪みの発生頻度を軽減できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照し、本発明の実施例について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の第一実施例について、図６（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
図６（ａ）は、レチクルとレチクルステージの接触断面図を示している。真空排気孔６０４を備えたレチクルステージ６０３上に、ガラス６０１を基板とし表面にクロムパターン６０２を形成したレチクルを載置している。クロムパターン６０２は、半導体装置を構成する転写パターンと同じ工程で作成することができる。
図６（ｂ）は、凹部の位置関係を示す平面図を示している。吸着エラーを回避するためには、真空排気孔６０４とクロムパターンが完全に重なる必要がある。レチクルは、機械的搬送精度を有する搬送機構によりレチクルステージに搬送されるが、その位置決め精度は０．１ｍｍ程度である。したがって、その精度よりも充分余裕を取り、真空排気孔の端部から０．５〜１ｍｍはみ出るようにクロムパターン６０２を形成する。
【００１９】
また、本実施例では、ガラス６０１にもクロムパターンに連続する凹部を設けることもできる。半導体基板上に転写されるパターンと同時にクロムパターン６０２を形成した後、半導体基板上に転写されるパターンを一旦ホトレジストで被覆し、接触領域を含む外周部を露出させる。その後、Ｃ4Ｆ8等のガスを用いる異方性プラズマドライエッチングにより、クロムパターン６０２をマスクとしてガラス６０１を選択的にエッチングし、クロムマスクに連続する凹部を設けることができる。これにより、凹部をより深くすることができ、微小異物の中でも比較的大きな異物に対して効果を拡大することができる。
【００２０】
本実施例によれば、クロムが形成されたレチクルとレチクルステージの接触面内において、真空排気孔に接触する部分以外のクロム、あるいはクロムとガラス基板の一部を除去して、空間を形成し、接触領域を大幅に削減しているので微小異物が付着してもレチクルが傾斜する問題を大きく低減できる効果がある。
【実施例２】
【００２１】
次に、本発明の第二の実施例について、図７（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。
図７（ａ）は、レチクルとレチクルステージの接触断面図を示している。ガラス７０１に形成されたクロム７０２で構成されるレチクルが、真空排気孔７０４を備えたレチクルステージ７０３上に載置されている。レチクルステージ７０３のレチクルと接触する面には凹部７０５を、設けている。凹部の深さは５μｍとした。レチクルは、真空排気孔７０４の周囲に設けられた内側接触領域７０７および外側接触領域７０６でレチクルステージと接触し支えられる。
図７（ｂ）は、凹部の位置関係を示す平面図を示している。真空排気孔７０４の周囲に位置する内側接触領域７０７および外側接触領域７０６で囲まれた領域に凹部７０５が形成されている。
【００２２】
図８は、レチクルステージに設ける凹部の変形例を示している。（ａ）図は、格子８０５で仕切られた矩形の凹部を網目状に配置した場合の一例で、横２．３ｍｍ、縦２．５ｍｍを基本とする矩形凹部８０４を、真空排気孔８０１の周囲に位置する内側接触領域８０２および外側接触領域８０３の間の領域に２８個配置している。矩形凹部８０４のサイズは任意に変更可能である。（ｂ）図は、同様に三角形で構成された凹部を網目状に配置した例である。いずれの場合も、単位凹部を複数配置しているので凹部間には幅の狭い格子８０５が形成されている。
【００２３】
本実施例によれば、レチクルが載置されるレチクルステージに凹部を設けて空間を形成し、接触領域を大幅に削減しているので微小異物が付着してもレチクルが傾斜する問題を大きく低減できる効果がある。複数の基本凹部を網目状に配置しても良い。この時形成される格子８０５は幅を任意に狭くできるので、微小異物の影響を回避しつつ、レチクル搬送載置の安定性向上に寄与できる。
【実施例３】
【００２４】
本発明の第三の実施例について、図９（ａ）、（ｂ）および図１０を用いて説明する。
図９（ａ）は、レチクルとレチクルステージの接触断面図を示している。ガラス９０１に形成されたクロムで構成されるレチクルが、真空排気孔９０４を備えたレチクルステージ９０３上に載置されている。レチクル表面のクロムには、クロムパターン９０２が形成され凹部を形成すると共に、レチクルステージ９０３にも深さ５μｍの凹部９０５を設けている。
図９（ｂ）は、平面図を示している。真空排気孔９０４を覆うようにクロムパターン９０２が形成され、また、レチクルステージ９０３の外周部に接して同じくクロムパターン９０２を形成している。
図１０は、前記実施例２と同様、変形例として格子を形成する一例を示している。（ａ）図は、レチクルのクロムに縦縞格子のクロムパターン１００１を形成した状態で、（ｂ）図はレチクルステージに梯子階段状の横縞格子からなるレチクルステージパターン１００２を形成した状態を示している。レチクルとレチクルステージが接触した状態で両格子が直交するように構成している。
【００２５】
本実施例によれば、レチクルおよびレチクルが載置されるレチクルステージの両方に凹部を設けて空間を形成し、接触領域を大幅に削減しているのでより大きな微小異物が付着してもレチクルが傾斜する問題を大きく低減できる効果がある。また、レチクルに縦縞格子およびレチクルステージに横縞格子を別々に形成し、接触した段階で直交するようにしても良い。この時形成される格子は幅を任意に狭くできるので、微小異物の影響を回避しつつ、レチクル搬送載置の安定性向上に寄与できる。
また、実施例１で述べたように、クロムパターンに連続するガラス基板の一部に凹部を設けても良い。
【００２６】
以上述べたように本発明によれば、レチクルとレチクルステージの接触面において、レチクル側に凹部を設ける、あるいはレチクルステージ側に凹部を設ける、もしくはレチクル側およびレチクルステージ側の両方に凹部を設けて空間を形成しているので、接触領域内に微小異物が付着してもレチクルを傾斜させる頻度が著しく減少し、転写パターンの歪みを防止して導通不良や短絡不良を回避して、製造歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】背景技術を説明するための縮小投影露光装置の概略断面図。
【図２】レチクルの全体平面図。
【図３】レチクルおよびレチクルステージの接触断面図と、レチクルステージの平面図。
【図４】従来の問題を説明するための図。
【図５】微小異物の粒径分布の一例。
【図６】本発明の第一の実施例を説明するための断面図および平面図。
【図７】本発明の第二の実施例を説明するための断面図および平面図。
【図８】本発明の第二の実施例の変形例を示す平面図。
【図９】本発明の第三の実施例を説明するための断面図および平面図。
【図１０】本発明の第三の実施例の変形例を示す平面図。
【図１１】本発明の効果を説明するための図。
【符号の説明】
【００２８】
１０１    光源
１０２    第一反射鏡
１０３    インプットレンズ
１０４    フライアイレンズ
１０５    ブラインド
１０６    第二反射鏡
１０７    コンデンサレンズ
１０８、４０１    レチクル
１０９、３０１、４０２、６０３、７０３、９０３    レチクルステージ
１１０    投影レンズ
１１１    半導体基板
１１２    基板ステージ
２０１、３０４、６０１、７０１、９０１    ガラス
２０２、３０５    ペリクル枠
２０３、２０４、２０５、２０６    接触領域
２０７    転写パターン領域
３０２、６０４、７０４、８０１、９０４    真空排気孔
３０３、６０２、９０２、１００１    クロムパターン
３０６    ペリクル
３０７    圧力ゲージ
４０３、４０５    転写像
４０４    異物
４０６    転写されるべき位置
７０２    クロム
７０５、９０５    凹部
７０６、８０３    外側接触領域
７０７、８０２    内側接触領域
８０４    矩形凹部
８０５    格子
１００２    レチクルステージパターン
【図１】
2006310553.tif 000003
【図２】
2006310553.tif 000004
【図３】
2006310553.tif 000005
【図４】
2006310553.tif 000006
【図５】
2006310553.tif 000007
【図６】
2006310553.tif 000008
【図７】
2006310553.tif 000009
【図８】
2006310553.tif 000010
【図９】
2006310553.tif 000011
【図１０】
2006310553.tif 000012
【図１１】
2006310553.tif 000013