(57)【要約】【課題】  量産用のＥＵＶ露光機に必要なＥＵＶ光のパワーを減らすことができるようにする。【解決手段】  ＥＵＶ光Ｘ１を反射型円筒マスク１の照射領域３に照射し、照射領域３のパターンを複数枚の反射鏡Ｍ１〜Ｍ６を介してウエハ２上に照射することにより、反射型円筒マスク１上の全体パターンをウエハ２上に縮小投影露光するＥＵＶ露光機１００であって、反射型円筒マスク１として円筒状のマスクを使用する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を反射型マスクの照射領域に照射し、照射領域のパターンを複数枚の反射鏡を介して基板上に照射することにより、反射型マスク上の全体パターンを基板上に縮小投影露光する露光装置において、
前記反射型マスクは円筒状に形成されていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記全体パターンは、前記反射型マスクの円筒表面上に形成されており、前記円筒状の反射型マスクを等速回転させながら前記基板を所定方向に等速にスキャンさせることにより、前記全体パターンを前記基板上に露光することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記全体パターンの露光は、前記円筒状の反射型マスクを反転させないで行われることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光光はＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記円筒状の反射型マスクの照射領域付近に対してガスを吹き付けるガス吐出口を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記円筒状の反射型マスクの周辺全体を覆うカバーを有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項７】
前記カバーには、露光中に前記照射領域の周辺部のみを露出させるシャッタが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記カバーの内面には、粘着材が塗布されていることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項９】
露光光を反射型マスクの照射領域に照射し、照射領域のパターンを複数枚の反射鏡を介して基板上に照射することにより、反射型マスク上の全体パターンを基板上に縮小投影露光する露光方法において、
前記反射型マスクとして、円筒状のマスクを使用することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
前記全体パターンは、前記反射型マスクの円筒表面上に形成されており、前記円筒状の反射型マスクを等速回転させながら前記基板を所定方向に等速にスキャンさせることにより、前記全体パターンを前記基板上に露光することを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１１】
前記全体パターンの露光は、前記円筒状の反射型マスクを反転させないで行われることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１２】
前記露光光として、ＥＵＶ光を用いることを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
【請求項１３】
露光光を照射領域に照射することによりパターンを複数枚の反射鏡を介して基板上に縮小投影露光する露光装置に使用される円筒状の反射型マスク。
【請求項１４】
前記露光光はＥＵＶ光であることを特徴とする請求項１３に記載の反射型マスク。
【請求項１５】
周辺全体を覆うカバーを有することを特徴とする請求項１３に記載の反射型マスク。
【請求項１６】
前記カバーには、露光中に前記照射領域の周辺部のみを露出させるシャッタが設けられていることを特徴とする請求項１５に記載の反射型マスク。
【請求項１７】
前記カバーの内面には、粘着材が塗布されていることを特徴とする請求項１５に記載の反射型マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造時に利用される露光装置、露光方法及び反射型マスクに関し、特に、極短波長（一般に、ＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）と示される。）を露光光源とした露光装置（以下、ＥＵＶ露光機と呼ぶ。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、露光装置としては、ＡｒＦエキシマレーザを露光光源としたＡｒＦ露光機が広く用いられている。ＡｒＦ露光機では、マスク上のパターンをウエハに縮小投影する際に、マスクとウエハとを互いに反対側にスキャンさせながら露光する方式がとられており、これはスキャン型露光機と呼ばれている。このスキャン型露光機による露光手法を図６を用いて説明する。
【０００３】
図６に示された一般のスキャン型露光機２００（ＫｒＦ露光機でも、ＡｒＦ露光機でもよい）では、マスクステージ２０１上に載せられた透過型マスク２０２に、例えば、「Ａ」という文字状のパターンが付けられていると、ここに照射される露光用のレーザ光Ｌ１の光の像が、縮小投影光学系２０３によって、ウエハステージ２０４上のウエハ２０５上に投影され、「Ａ」という文字状のパターンが反対方向に縮小されて投影される。
【０００４】
透過型マスク２０２に照射される照射領域２０６ａ（すなわち、瞬間的に投影されるスリット状の領域）を、パターン領域２０７の全体に亘ってスキャンすることで、露光領域２０８の全体が投影露光されるようになる。したがって、露光中は、透過型マスク２０２とウエハ２０５とは、Ｘ方向に関して互いに反対方向に同期してスキャンされる。また、ウエハ２０５において、スキャン方向（Ｘ方向）に直交する方向（Ｙ方向）に露光領域２０８を移動させる場合は、ウエハステージ２０４によって、ウエハ２０５をＹ方向にステップさせている。なお、スキャン型露光機に関しては、例えば、非特許文献１などに開示されている。
【０００５】
一方、ＡｒＦ露光機の次世代の露光機として、ＥＵＶ露光機の利用が広く検討されている。ＥＵＶ露光機もＡｒＦ露光機と同様に、ウエハ上に、ある瞬間に投影される像（ウエハ上の照射領域）の大きさが露光領域よりも小さいことから、スキャン型が利用される。ただし、ＥＵＶ露光機がＡｒＦ露光機等の紫外光を用いた露光装置と大きく異なる点は、縮小投影光学系が全て反射鏡で構成され、またマスクも反射型になることである。なお、ＥＵＶ露光機に関しては、特許文献１あるいは非特許文献２などに開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１７０８６９号
【非特許文献１】精密工学会誌、Ｖｏｌ．６１、Ｎｏ．１２、第１６７６頁から第１６８０頁、１９９５年
【非特許文献２】ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ、Ｎｏ．４、第１２２頁から１２７頁、２００３年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ＥＵＶ露光機における最大の課題は、露光光であるＥＵＶ光のパワーが不足しており、現在の実験機では、ＥＵＶ光の発光点で平均２０Ｗ程度までしか得られていないことである。このような状況下で、３００ｍｍウエハを１時間に８０枚以上露光できる量産機を実現するには、ＥＵＶ光のパワーは発光点で１１５Ｗ以上が必要であると言われており、ＥＵＶ光の発生出力を向上させるのが困難であった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、量産用のＥＵＶ露光機に必要なＥＵＶ光のパワーを減らすことができるようにすることであり、実用的な量産機を早期に実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、露光光を反射型マスクの照射領域に照射し、照射領域のパターンを複数枚の反射鏡を介して基板上に照射することにより、反射型マスク上の全体パターンを基板上に縮小投影露光する露光装置において、前記反射型マスクは円筒状に形成されていることを特徴とする。
【００１０】
ここで、前記全体パターンは、前記反射型マスクの円筒表面上に形成されており、前記円筒状の反射型マスクを等速回転させながら前記基板を所定方向に等速にスキャンさせることにより、前記全体パターンを前記基板上に露光する。前記全体パターンの露光は、前記円筒状の反射型マスクを反転させないで行われる。また、好ましくは、前記露光光はＥＵＶ光である。
【００１１】
また、前記円筒状の反射型マスクの照射領域付近に対してガスを吹き付けるガス吐出口を有することが好ましい。
【００１２】
また、前記円筒状の反射型マスクの周辺全体を覆うカバーを有することが好ましい。好ましくは、前記カバーには、露光中に前記照射領域の周辺部のみを露出させるシャッタが設けられている。また、前記カバーの内面には、粘着材が塗布されていることが好ましい。
【００１３】
上述のように、本発明では、ＥＵＶ露光機のマスクとして円筒状のものを用いている。ＥＵＶ露光機のマスクは、従来のＡｒＦ露光機等とは異なり、反射型である。よって、マスクを円筒状にしても、円筒表面にパターンを形成することで、ＥＵＶ露光機に必要な反射型のマスクを構成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、円筒状の反射型マスクを露光中に回転させることで、ウエハ上に露光させるパターン全体を投影させることができ、マスクが１回転してパターン全体の投影が終わり、次の露光を行う際には、従来のようにマスクやウエハを反転させる必要がないため、これらのステージの反転時間が掛からない。
【００１５】
この結果、１枚のウエハを従来より短時間に露光できる。また、従来と同程度の時間でウエハを露光するには、従来よりも遅くウエハをスキャンさせればよく、結果として、従来の１／２程度のＥＵＶ光のパワーで同等のスループットが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態によるＥＵＶ露光機１００の投影光学系を中心とした断面図である。
【００１８】
ＥＵＶ露光機１００の露光光源であるＥＵＶ光Ｘ１は、反射型円筒マスク１の表面における細長い照射領域３（ただし、細長い方向は、紙面に垂直な方向である。）に照射される。この反射型円筒マスク１の円筒表面には、投影すべきパターンが付けられている。反射型円筒マスク１で反射したＥＵＶ光Ｘ２は、６枚の非球面ミラーＭ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５及びＭ６で順次反射して、ウエハ２の照射領域４を照射する。これら６枚の非球面ミラーによって、反射型の縮小投影光学系が形成されている。その結果、反射型円筒マスク１の照射領域３のパターンが、ウエハ２上の照射領域４に縮小投影される。
【００１９】
なお、１枚目の非球面ミラーＭ１に関しては、同様な６枚の非球面ミラーから成る縮小投影光学系を備えた従来のＥＵＶ露光機の１枚目の非球面ミラーに比べて、一つの方向の曲率が短くなっている。その理由は、照射領域３が円筒表面であるため、そこでの反射光が、従来の平面の反射型マスクの場合よりも広がりながら進むからである。
【００２０】
反射型円筒マスク１の円筒表面上に付けられたパターン全体をウエハ２上に縮小投影露光させるには、反射型円筒マスク１を矢印の方向に等速に回転させながら、ウエハ２を矢印の方向に等速スキャンさせればよい。
【００２１】
以上のように、本発明のＥＵＶ露光機１００では、反射型円筒マスク１が１回転し終わると、再び同じパターンが投影されるようになるため、反射型円筒マスク１自体に反転動作というものが不要であり、また各ＬＳＩチップの露光ごとにウエハ２を反転させることも不要である。その結果、従来と同じＥＵＶ光のパワーで露光した場合でも、ウエハ２の全面を露光する際に必要な処理時間の合計が短縮される。
【００２２】
なお、ＥＵＶ露光機１００では、露光中に、ガス吐出口５から清浄なヘリウムガスが吐出し、反射型円筒マスク１における照射領域３付近を吹き付けるようになっている。これによって照射領域３付近にパーティクルが付着していても、これを吹き飛ばすようになっている。
【００２３】
また、図２に示したように、反射型円筒マスク１には、全体を覆うカバー６を装着したままＥＵＶ露光機１００に装着してもよい。その場合は、ＥＵＶ光Ｘ１が照射される照射領域３の周辺部のみ、反射型円筒マスク１の円筒表面が露出するようにシャッタ７を備えればよい。つまり、露光しない間は、シャッタ７はスライドして、カバー６の開口部を塞ぐようになる。また、反射型円筒マスク１をＥＵＶ露光機１００から外して運ぶ際も、このカバー６の中に反射型円筒マスク１を納めたままで行える。これにより、反射型円筒マスク１の輸送中も、反射型円筒マスク１の円筒表面に周囲のパーティクルが付着しないようになる。
【００２４】
また、カバー６の内面には、粘着材が塗布されている。これにより、露光中に反射型円筒マスク１の表面に付着したパーティクルが、回転の遠心力によって飛ばされた際に、これらを捕手することができ、一度、飛ばされたパーティクルが再び反射型円筒マスク１の表面に付着することがない。
【００２５】
次に、従来のＥＵＶ露光機（ただし、図６に示された一般のスキャン型露光機２００も同じであるため、図６の番号を併記する。）と図１に示された本発明のＥＵＶ露光機１００とに関して、ウエハを露光していく様子の違いを図３及び図４を用いて説明する。
【００２６】
図３には、ウエハ２０５において、各露光領域２０８において斜線で塗りつぶされた部分が露光される場合の動作を示してある。従来のＥＵＶ露光機では、照射領域２０６ｂが実線の矢印で示された露光方向に沿って照射される。また、点線の矢印で示したのは、照射領域２０６ｂを移動するためのステップ動作を示したものであり、その際にスキャン方向に関して、マスクステージ２０１とウエハステージ２０４とが反転する。図３から判るように、各露光領域２０８を露光するごとに、マスクステージ２０１とウエハステージ２０４との反転動作が必要になっている。
【００２７】
これに対して、図４に示した本発明のＥＵＶ露光機１００によってウエハ２を露光する際は、照射領域４が、露光領域１０において斜線で示された部分を連続的に移動するように、ウエハ２を等速でスキャンさせればよい。すなわち、露光領域１０を１つ露光する度に、ステップ動作やステージ反転動作を行う必要がなく、これらは、ウエハ２内で並んだ露光領域１０の１列の並びが露光終了した際に１回行えばよい。
【００２８】
以上に説明したように、本発明のＥＵＶ露光機１００では、ウエハ１枚を処理する時間において、実際に露光光であるＥＵＶ光をウエハに照射させず、ステージを移動するだけの時間が占める割合を大幅に低下できるようになった。
【００２９】
そこで、本発明のＥＵＶ露光機１００と従来のＥＵＶ露光機とにおけるスループットを比較した。これらのスループットの算出結果を図５に示す。
【００３０】
算出条件としては、直径３００ｍｍのウエハにおいて、２４ｍｍ角のＬＳＩチップを１１１個露光する場合であり、ウエハステージのスキャン速度は最高５００ｍｍ／秒、ウエハステージの加速度は１０ｍ／ｓ＾２、オーバースキャン距離（露光するＬＳＩチップをスキャンするための助走距離であり、露光部分と同じスキャン速度で移動する）は８ｍｍ、ウエハを交換してアライメントするための時間を１０秒と仮定した。また、ＥＵＶ光の発光点から、ウエハ上までの到達率は、０．１２７％とした。図５から明らかなように、ＥＵＶ光のパワーが１１５Ｗと同じ場合は、従来装置に比べて、本発明のＥＵＶ露光機は、レジスト感度が３ｍＪ／ｃｍ２以上の場合、スループットは５０〜６０％向上した。
【００３１】
また、本発明の露光装置において、ＥＵＶ光のパワーが１１５Ｗの半分の５７．５Ｗの場合は、レジスト感度が約３ｍＪ／ｃｍ２の場合に、従来のＥＵＶ露光機でＥＵＶ光のパワーが１１５Ｗの場合と同等になった。すなわち、本発明のＥＵＶ露光機では、ＥＵＶ光の必要パワーが１／２で済むようになった。
【００３２】
なお、以上に説明した本発明のＥＶＵ露光機は、ＥＵＶだけでなく、ＡｒＦ露光機などの紫外光による露光装置に適用してもよい。その場合は、これらに用いられている従来の透過型マスクの代わりに、反射型マスクを用いればよい。
【００３３】
ところで、本発明のような反射型円筒マスク１の円筒表面にパターンを付ける際のパターン描画装置としては、パターン露光中に該反射型円筒マスク１を回転させながら円筒表面全面が露光できるように、ラスタースキャン方式のパターン描画装置が好ましく、例えば、マイクロミラーデバイスを用いた露光装置などが利用できる。
【００３４】
すなわち、ラスタースキャンとは、基板内を露光する際に、一方向のみに露光用ビームを線状に照射する方式であることから、反射型円筒マスク１の円筒の直線方向に、露光用ビームを往復させるだけで、円筒表面上の全面をパターン描画できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態によるＥＵＶ露光機１００の断面図である。
【図２】本発明のＥＵＶ露光機１００における反射型円筒マスクの説明図である。
【図３】従来のＥＵＶ露光機によるウエハ露光の説明図である。
【図４】本発明のＥＵＶ露光機１００によるウエハ露光の説明図である。
【図５】本発明のＥＵＶ露光機１００と従来のＥＵＶ露光機とのスループットの比較図である。
【図６】一般のスキャン型露光機２００の説明図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    反射型円筒マスク
２、２０５    ウエハ
３、４、２０６ａ、２０６ｂ    照射領域
５    ガス吐出口
６    カバー
７    シャッタ
１０、２０８    露光領域
１１、２１０    露光方向
１２、２１２    ステージ反転
１００    本発明のＥＵＶ露光機
２００    一般のスキャン型露光機
２０１    マスクステージ
２０２    透過型マスク
２０３    縮小投影光学系
２０４    ウエハステージ
Ｌ１    レーザ光
Ｘ１、Ｘ２    ＥＵＶ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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