(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極紫外露光マスクに対する防塵部材と、
前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる電場生成手段と、
を有し、
前記防塵部材は、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光路を遮るように配置されていることを特徴とする極紫外露光マスク用防塵装置。
【請求項２】
前記電場生成手段は、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光子エネルギから前記防塵部材の仕事関数を減じて得られる値を電荷素量で除して得られる値以上の電圧を、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に、前記防塵部材が正となるように印加することを特徴とする請求項１に記載の極紫外露光マスク用防塵装置。
【請求項３】
前記電場生成手段は、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に位置し、前記防塵部材よりも低電位が付与される電極を有することを特徴とする請求項１に記載の極紫外露光マスク用防塵装置。
【請求項４】
極紫外露光マスクに対する防塵部材を、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光路を遮るように設ける工程と、
前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる工程と、
前記防塵部材を透過させながら前記極紫外露光マスクに極紫外光を照射する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
前記電場を生成する工程は、前記極紫外光の光子エネルギから前記防塵部材の仕事関数を減じて得られる値を電荷素量で除して得られる値以上の電圧を、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に、前記防塵部材が正となるように印加する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【請求項６】
前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に電極を設けておき、
前記電場を生成する工程は、前記電極に前記防塵部材よりも低電位を付与する工程を有することを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、極紫外露光マスク用防塵装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程で行われるリソグラフィには、主として紫外光源が用いられている。しかし、紫外光源を用いて加工できる寸法に限界があり、近時では、より波長の短い極紫外（ＥＵＶ）光源を用いたリソグラフィ技術の開発が行われている。ＥＵＶ光は大気中を透過しないため、ＥＵＶリソグラフィは真空中で行われる。また、ＥＵＶ光を透過させる硝材が存在しないため、光学系は全て反射型（ミラー）で構成される。更に、ＥＵＶリソグラフィにおいて用いられるマスクも反射型である。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィは真空中で行われるが、僅かながら炭化水素等の残留ガスが存在する。そして、炭化水素等がマスクの表面に吸着された状態でＥＵＶ光が照射されると、マスクの表面に炭素系薄膜が生成することがある。真空中の残留ガスに水分が多ければ、炭素系薄膜が生成しにくくなるが、その一方で、マスクの表面に酸化物が生成しやすくなる。炭素系薄膜の生成及び酸化物の生成は、マスク以外の光学系でも生じている。炭素系薄膜及び酸化物はＥＵＶ光を吸収するため、これらは、マスクの反射率の低下、ひいてはリソグラフィプロセスのスループットの低下を引き起こす。更に、炭素系薄膜の生成に伴ってマスクのパターンの寸法が変化してしまうこともある。従って、炭素系薄膜及び酸化物を除去しながらＥＵＶリソグラフィを行うか、ＥＵＶリソグラフィ後に炭素系薄膜又は酸化物を除去することが重要である。
【０００４】
しかしながら、従来の技術では、炭素系薄膜及び酸化物を高効率で除去することは困難である。
【０００５】
また、ＥＵＶリソグラフィにおいても、可視光源又は紫外光源を光源としたフォトリソグラフィ（以下、光リソグラフィとよぶことがある）と同様に、マスクへの異物の付着という問題がある。マスクに異物が付着すると、その異物が露光光を吸収し、場合によってはウエハ上に転写されてしまう。光リソグラフィでは、異物の付着を防止するために、露光光に対してほぼ透明な有機薄膜（ペリクル）をマスクのパターン面から数ｍｍ離した位置に設置する技術が採用されている。ペリクルに付着した異物は焦点から外れるためウエハ上に転写されない。そこで、ＥＵＶリソグラフィにおいても、このようなペリクルに関する開発が行われている。
【０００６】
しかしながら、ＥＵＶリソグラフィにおいてペリクルを用いると、ペリクルを用いない場合と比較して、マスクの表面に炭素系薄膜及び酸化物が生成しやすいという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１８８５８３号公報
【特許文献２】特開２００２−１２４４６３号公報
【特許文献３】特表２００２−５３２７５７号公報
【特許文献４】特開２００５−１４８７４２号公報
【特許文献５】米国特許第６５３３９５２号明細書
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】西山岩男  著，「極端紫外線リソグラフィ技術の概要」，レーザー研究，第３６巻，６７３ページ（２００８）
【非特許文献２】Hamamotoら，「Cleaning of extreme ultraviolet lithography optics and masks using 13.5 nm and 172 nm」，Journal of Vacuum Science and Technologies B，２３巻，２４７ページ
【非特許文献３】Yashesh A. Shroff et al.,「High transmission pellicles for EUVL reticle protection」，abstract of the 54th International Conference on Electron, Ion, and Photon Beam Technology and Nanofabrication, 10C3 (2010)
【非特許文献４】「X-ray interactions: photoabsorption, scattering, transmission, and reflection at E=50-30000 eV, Z=1-92",B.L. Henke, E.M. Gullikson, and J.C. Davis. Atomic Data and Nuclear Data Tables Vol. 54 (no.2), 181-342 (July 1993);」 X-Ray Interactions With Matter", Center for X-Ray Optics (http://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、ＥＵＶリソグラフィ時のＥＵＶ露光マスクの表面での炭素系薄膜及び酸化物の生成を抑制することができる極紫外露光マスク用防塵装置及び露光方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
極紫外露光マスク用防塵装置の一態様には、極紫外露光マスクに対する防塵部材と、前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる電場生成手段と、が設けられている。前記防塵部材は、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光路を遮るように配置されている。
【００１１】
露光方法の一態様では、極紫外露光マスクに対する防塵部材を、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光路を遮るように設け、前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせ、前記防塵部材を透過させながら前記極紫外露光マスクに極紫外光を照射する。
【発明の効果】
【００１２】
上記の極紫外露光マスク用防塵装置等によれば、所望の電場が生成されるため、この電場の作用により、ＥＵＶ露光マスクの表面での炭素系薄膜及び酸化物の生成を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】露光マスクの一例を示す模式図である。
【図２】金属の表面における電子の放出を示す図である。
【図３】ＥＵＶ露光マスクにおけるＥＵＶ光の経路を示す図である。
【図４】図３に示す構造において放出される電子の量等を示す図である。
【図５】ペリクル及びＥＵＶ露光マスクにおけるＥＵＶ光の経路を示す図である。
【図６】図５に示す構造において放出される電子の量等を示す図である。
【図７】第１の実施形態に係る防塵装置を示す図である。
【図８】ＥＵＶ露光マスクの構造を示す断面図である。
【図９】第２の実施形態に係る防塵装置を示す図である。
【図１０】第３の実施形態に係る防塵装置を示す図である。
【図１１】第４の実施形態に係るＥＵＶ露光マスクの表面処理方法を示す図である。
【図１２】放出電子のエネルギの分布を示す図である。
【図１３】活性種が生成する機構を示す図である。
【図１４】第５の実施形態に係るＥＵＶ露光マスクの表面処理方法を示す図である。
【図１５】第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明者らは、ＥＵＶリソグラフィにおいてペリクルを用いた場合に、ペリクルを用いない場合と比較して、露光マスクの表面に炭素系薄膜及び酸化物が生成しやすくなる原因について検討を行った。
【００１５】
ここで、炭素系薄膜及び酸化膜が生成する機構について説明する。炭素系薄膜は、以下に示す機構で生成する。先ず、炭化水素等が露光マスクの表面に吸着された状態でＥＵＶ光が照射されると、炭化水素等の分子が光化学分解を起こす。そして、この光化学分解に伴って炭素系薄膜が生成する。また、詳細は後述するが、ＥＵＶ光が露光マスクに照射されると露光マスクの表面から光電子及び二次電子が放出される。このため、炭化水素等が露光マスクの表面に吸着された状態でＥＵＶ光が照射されると、露光マスクの表面から放出された光電子及び二次電子によって炭化水素等の分子が分解反応を起こす。そして、この分解反応に伴って炭素系薄膜が生成する。このような機構で、炭素系薄膜が生成するのである。酸化物の生成も、このようなＥＵＶ光の照射、及びＥＵＶ光の照射によって放出された電子によって引き起こされている。
【００１６】
更に、ペリクルが用いられた場合には、ペリクルからも光電子及び二次電子が放出され、これらが露光マスクの表面に到達することがあることが判明した。そして、これら電子が露光マスクの表面に到達すると、露光マスクから電子が放出された場合と同様に、炭素系薄膜及び酸化物が生成することが判明した。つまり、ペリクルを用いた場合には、炭素系薄膜及び酸化物の生成が促進されるのである。
【００１７】
ここで、露光マスクからの電子の放出について説明する。図１は、露光マスクの一例を示す模式図である。この露光マスク１１には、基板１２、基板１２上の反射層１３、及び反射層１３上のＳｉキャップ層１４が含まれている。また、Ｓｉキャップ層１４上には、パターン化された吸収層１５が設けられている。反射層１３には、複数の屈折率が相違する物質の層の積層体が含まれている。Ｓｉキャップ層１４の厚さは、例えば１１ｎｍ程度である。吸収層１５には、ＥＵＶ光を吸収する物質が含まれている。露光マスク１１の吸収層１５が存在しない領域に入射したＥＵＶ光１６は、Ｓｉキャップ層１４で一部吸収されつつ反射層１３に侵入する。そして、反射層１３に含まれる層で若干の吸収を受けつつ反射される。反射層１３で反射されたＥＵＶ光１７は、Ｓｉキャップ層１４で一部吸収されつつ外部に出射する。このように、入射から出射までの間にＥＵＶ光はＳｉキャップ層１４及び反射層１３による吸収を受ける。そして、結果的に、反射率は６０％〜７０％程度となっている。
【００１８】
このようなＥＵＶ光の吸収に伴ってＳｉキャップ層１４及び反射層１３中に電子が励起される。そして、Ｓｉキャップ層１４の表面の極近傍で励起された電子は光電子１８としてＳｉキャップ層１４の表面から放出される。また、光電子１８として放出されない程度の位置、例えばＳｉキャップ層１４の表面から数ｎｍ程度より深い位置で励起された電子１９は、Ｓｉキャップ層１４又は反射層１３中を通過するうちに他の電子にエネルギを与え、二次電子２０を発生させる。この二次電子２０が十分なエネルギを持っていれば他の電子にエネルギを与え、更に多くの二次電子２０を発生させる。そして、二次電子２０のうち、Ｓｉキャップ層１４の表面のポテンシャル障壁を超えるだけのエネルギを持ったものはＳｉキャップ層１４の表面から放出される。このようにして、光電子及び二次電子が露光マスクから放出されるのである。
【００１９】
なお、Ｓｉキャップ層１４の表面から比較的深い位置で発生した二次電子２０は、表面に到達するまでにエネルギを失うため、一般的に表面から１０ｎｍ程度より浅い位置で発生した二次電子２０のみが放出され得る。表面から放出される光電子１８及び二次電子２０の総量は、概数として、表面から二次電子２０が脱出できる限界の深さである１０ｎｍ程度の範囲で吸収されるＥＵＶ光子の数に比例する。ＥＵＶ光の照射でどれだけの光電子及び二次電子が放出されるか実測した例は少ないが、銅、金、白金等については一応の測定が行われており、これらでは入射したＥＵＶ光子１個あたりの放出電子の総数は約２０個程度である。つまり、図２に示すように、銅、金、白金等の金属２１ではＥＵＶ光２２は１０ｎｍで５０％程度吸収されるので、深さ１０ｎｍまでで吸収されたＥＵＶ光子（入射光子の約半分）の約４０倍の個数の電子２３が金属２１の表面から放出されていることになる。
【００２０】
次に、ペリクルを用いない場合に、どの程度の電子が露光マスクから放出されるかについて説明する。ここでは、投影光学系に向かうＥＵＶ光の強度が１となるように照明光学系からＥＵＶ光が照射されるとする。
【００２１】
Ｓｉキャップ層１４の表面には、図３に示すように、厚さが２ｎｍ〜３ｎｍ程度の自然酸化膜３１が存在する。この露光マスクに照明光学系からのＥＵＶ光１６が入射すると、その一部が自然酸化膜３１で吸収される。その後、図１に示す例と同様の反射及び吸収が生じ、Ｓｉキャップ層１４から出射される際に、ＥＵＶ光１７の一部が自然酸化膜３１で吸収される。また、自然酸化膜３１での吸収によっても光電子１８及び二次電子２０の放出が引き起こされる。このような一連の流れにおいて、露光マスクの各部位に入射するＥＵＶ光の強度、各部位から出射されるＥＵＶ光の強度、各部位で吸収されるＥＵＶ光によって生成され表面から放出される電子の量等を図４に示す。
【００２２】
図４には、投影光学系に向かうＥＵＶ光の強度を１とした場合の相対値を示してある。また、放出される電子の数は、表面から１０ｎｍの範囲で吸収されるＥＵＶ光の吸収量に４０を乗じることにより算出した。図４の表には、左から、図３中の層の番号（１０７〜１１３）、層等の部位の名称、材質、密度、厚さ、吸収率、ＥＵＶ光の進行方向、界面でのＥＵＶ光の強度、ＥＵＶ光の吸収量、吸収されたＥＵＶ光によって生成され表面から放出される電子の数、及び備考を記載した。ここで、界面でのＥＵＶ光の強度は、番号が小さい層から大きい層へと入射する場合の強度である。また、反射層の反射率は７０％（吸収率は３０％）とし、Ｓｉキャップ層に関する数値には、非特許文献４のデータを用いた。更に、具体的な値の計算にはＣＸＲＯ（The Center for X-ray Optics）のウェブサイトを利用した。なお、数値間の大小関係や層間での増減を示すため少数点以下１桁又は２桁まで記入しているが、これらは絶対値としては有効数字が１桁もない程度の見積もりである。また、Ｓｉキャップ層に関して、厚さの設計値が１１ｎｍであり、そのうちの１ｎｍが酸化して厚さが２ｎｍの自然酸化膜が形成されている（都合で１２ｎｍ厚）と仮定した。更に、表面から１０ｎｍより深い部分に位置するＳｉキャップ層の厚さが２ｎｍの部分では、ＥＵＶ光の吸収量がわずかである上に表面からの二次電子の放出にも寄与しないので、省略してある。
【００２３】
ここで、光励起反応と電子線誘起反応とを比較すると、一般的には、電子線誘起反応の断面積の方が何桁も大きい場合が多いが、ＥＵＶ光の場合には光励起反応断面積が非常に大きい。このため、炭素系薄膜及び酸化物の生成についての光子及び電子の効果は、互いにほぼ同程度であると考えられる。図４に示す表では、露光マスクの表面におけるＥＵＶ光の強度は行き（入射）及び帰り（出射）の合計で「２．５１」であり、放出電子の数は「３．２」である。従って、ＥＵＶ光、並びに光電子及び二次電子の炭素系薄膜及び酸化物の生成に寄与する割合はほぼ同程度と考えることができる。
【００２４】
以上が、ペリクルが用いられていない露光マスクについての解析である。
【００２５】
次に、ペリクルを用いた場合に、どの程度の電子が露光マスクから放出されるかについて説明する。ここでも、投影光学系に向かうＥＵＶ光の強度が１となるように照明光学系からＥＵＶ光が照射されるとする。
【００２６】
ＥＵＶリソグラフィにおいて使用されるペリクルは、ＥＵＶ光を吸収する。これは、ＥＵＶ光に対して透明な材料が存在しないためである。そこで、ペリクルを用いた場合には、この吸収に伴う損失を補填するために、ペリクルを用いない場合よりも高い強度でＥＵＶ光を照射するか、露光時間を長くする。この結果、光化学分解が生じやすくなると共に、電子が放出されやすくなって分解反応が生じやすくなる。
【００２７】
図５に、ペリクルが用いられた露光マスクの一例を示す。この例では、露光マスクのパターン面側にペリクル１５１が配置されている。ペリクル１５１には、Ｓｉ層１５２及びその両面に形成された自然酸化膜１５３が含まれている。ここでは、各自然酸化膜１５３の厚さが２ｎｍであるとし、Ｓｉ層１５２の厚さが９６ｎｍであるとする。照明光学系からのＥＵＶ光１５４がペリクル１５１を透過する際、及び露光マスクから反射されてきたＥＵＶ光がペリクル１５１を透過してＥＵＶ光１５５として投影光学系に向かう際に、ペリクル１５１の露光マスク側の面から電子１５６が放出される。そして、露光マスクの構造が図３に示すものと同様であるとして、図４のような計算を行うと、図６に示す表が得られる。ここでは、ペリクル１５１から投影光学系に向かうＥＵＶ光の強度を１とした場合の相対値を示してある。
【００２８】
図６に示すように、投影光学系に向かうＥＵＶ光の強度を１とすると、露光マスク表面でのＥＵＶ光の強度は出射側のペリクル１５１で吸収される分だけ大きくする必要があり、ペリクルなし場合の「２．５１」から「３．０８」へと２０％程度大きくなる。また、これに伴って、露光マスクの表面から放出される電子も２０％程度多くなって、「３．２」から「４．４」（露光マスク入射側及び露光マスク出射側の合計）となる。更に、ペリクル１５１を透過するＥＵＶ光によってペリクル１５１の表面から放出される電子のうち、露光マスク側の面から放出された電子１５６は露光マスクの表面へと降り注ぐ。その量は、露光マスクへ入射光による「２．４」、露光マスクからの反射光による「１．６」の合計で「４．０」となる。これは露光マスクの表面から放出される電子の量（４．４）とほぼ同等である。つまり、露光マスクの表面から放出される電子と同程度の量の電子が、ペリクルから露光マスクの表面に到達するのである。そして、合計で「８．４」もの電子が、露光マスクの表面に存在する物質の分子と衝突し得る。
【００２９】
このように、ペリクルが用いられると、ペリクルの吸収分だけ照射するＥＵＶ光の強度を高めるか、露光時間を長くする必要があり、それによって２０％程度も炭素系薄膜及び酸化物が生成しやすくなる。更に、それだけでなく、ペリクルから放出される電子が重畳されることにより、炭素系薄膜及び酸化物が２倍程度にまで生成しやすくなる。これまで、ペリクルを用いた場合のこのような問題点は認識されておらず、その解決策は検討されていない。
【００３０】
本願発明者は、このようにして突き止めた原因を解消して、炭素系薄膜及び酸化物の生成を抑制すべく鋭意検討を行い、以下の種々の実施形態に想到した。
【００３１】
（第１の実施形態）
ここで、第１の実施形態について説明する。図７は、第１の実施形態に係る防塵装置を示す図である。図７（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は断面図である。
【００３２】
第１の実施形態に係る防塵装置５１は、極紫外露光マスク（ＥＵＶ露光マスク）６１のマスクパターンが形成されたパターン面６１ａ上に配置される。ＥＵＶ露光マスク６１には、図８に示すように、基板６２、基板６２上の反射層６３、及び反射層６３上のキャップ層６４が含まれている。また、キャップ層６４上には、パターン化された吸収層６５が設けられている。なお、キャップ層６４の表面には自然酸化膜が存在する。基板６２は、例えば石英基板である。反射層６３には、複数の屈折率が相違する物質の層の積層体、例えばＭｏ層及びＳｉ層の積層体が含まれている。キャップ層６４は、例えば厚さが１１ｎｍ程度の導電層、例えばＳｉ層又はＲｕ層である。吸収層６５には、ＥＵＶ光を吸収する物質が含まれている。なお、吸収層６５とキャップ層６４との間にバッファ層が設けられていてもよい。また、吸収層６５上に、深紫外光を用いたパターン検査のために酸化物系の絶縁性の低反射層が設けられていてもよい。
【００３３】
防塵装置５１には、ＥＵＶ露光マスク６１に対する防塵部材５２、及び防塵部材５２をＥＵＶ露光マスク６１上に支持する枠体５３が含まれる。枠体５３には、その内側の空間を外部と連通する通気孔が形成されている。これは、ＥＵＶ露光の際に枠体５３の内側をも真空にするためである。図７（ｂ）等では、吸収層６５を省略してある。防塵部材５２としては、例えばシリコンペリクル膜等の導電部材が用いられる。一方、枠体５３としては、例えば絶縁部材が用いられる。更に、本実施形態では、枠体５３の外側に電池５４、及び電池５４に接続された昇圧回路５５が設けられている。例えば、昇圧回路５５にはインバータが含まれている。また、昇圧回路５５の＋極は配線５６を介して防塵部材５２に接続され、−極は配線５７を介してＥＵＶ露光マスク６１のキャップ層６４に接続される。つまり、本実施形態では、電場生成部５８に、電池５４、昇圧回路５５、配線５６及び配線５７が含まれる。
【００３４】
このように構成された防塵装置５１を用いてＥＵＶ露光を行うと、照明光学系からのＥＵＶ光６６及び投影光学系へのＥＵＶ光６７の透過により、防塵部材５２から電子が放出される。このとき、防塵部材５２からＥＵＶ露光マスク６１とは逆側に放出された電子６８がＥＵＶ露光マスク６１の表面に到達することはない。また、電場生成部５８により防塵部材５２とキャップ層６４との間に、防塵部材５２側が正となる電場が生成されているため、防塵部材５２からＥＵＶ露光マスク６１側に放出された電子６９は防塵部材５２側に引き寄せられる。従って、電子６９のＥＵＶ露光マスク６１の表面への到達が抑制される。このため、第１の実施形態によれば、ＥＵＶ露光マスク６１の表面における炭素系薄膜及び酸化物の生成を著しく抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、昇圧回路５５により印加される電圧が、電子６９が持つエネルギを電荷素量で除して得られる値よりも大きければ、電子６９はＥＵＶ露光マスク６１の表面へ到達できない。一般的に、ＥＵＶリソグラフィで用いられるＥＵＶ光のエネルギは約９２ｅＶであり、Ｓｉの仕事関数は数ｅＶであるため、防塵部材５２の材料としてＳｉが用いられている場合、防塵部材５２から放出される電子のエネルギは高々９０ｅＶ程度である。従って、昇圧回路５５からそれよりも大きい電圧、例えば１００Ｖ程度の電圧が出力されれば、防塵部材５２から放出された電子６９のＥＵＶ露光マスク６１の表面への到達を阻止できる。また、防塵部材５２からＥＵＶ露光マスク６１に流れる電流はわずかであり、電池５４及び昇圧回路５５は小型のものでかまわない。
【００３６】
また、防塵部材５２の形状は特に限定されず、例えば、膜状又は網状のものを用いることができる。
【００３７】
更に、電池５４として充電池を用い、電磁誘導によって充電池の充電を行うようにしてもよい。この場合には、電池５４の交換頻度を著しく低減することが可能である。従って、電池５４の交換の際に生じ得る汚染、位置ずれ等を著しく低減することが可能である。
【００３８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態に係る防塵装置を示す図である。
【００３９】
第２の実施形態に係る防塵装置７１には、第１の実施形態における電池５４に代えて整流回路７２が設けられている。整流回路７２には、受電コイル７３が接続されている。受電コイル７３は、例えば枠体５３に巻き付けられている。この防塵装置７１には、更に、ＲＦ（radio frequency）電源７４、及びＲＦ電源７４に接続された送電コイル７５が含まれている。つまり、本実施形態では、電場生成部７８に、整流回路７２、受電コイル７３、ＲＦ電源７４、送電コイル７５、配線５６及び配線５７が含まれる。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００４０】
このように構成された第２の実施形態によれば、電池の交換を不要とすることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図１０は、第３の実施形態に係る防塵装置を示す図である。
【００４２】
第３の実施形態に係る防塵装置８１には、防塵部材５２よりもＥＵＶ露光マスク６１側に位置する電極８２が設けられており、昇圧回路５５の−極が、ＥＵＶ露光マスク６１のキャップ層６４ではなく、電極８２に接続されている。つまり、本実施形態では、電場生成部８８に、電池５４、昇圧回路５５、配線５６、配線５７及び電極８２が含まれる。他の構成は第１の実施形態と同様である。電極８２は、例えばＳｉ製である。
【００４３】
このように構成された防塵装置を用いてＥＵＶリソグラフィを行った場合、電場生成部８８により防塵部材５２と電極８２との間に、防塵部材５２側が正となる電場が生成されるため、防塵部材５２からＥＵＶ露光マスク６１側に放出された電子は防塵部材５２側に引き寄せられる。従って、この電子のＥＵＶ露光マスク６１の表面への到達が抑制される。
【００４４】
第１の実施形態では、昇圧回路５５の−極を接続する領域をキャップ層６４に確保する必要があるが、ＥＵＶ露光マスク６１の構造上、このような領域を確保しにくい場合がある。このような場合であっても、第３の実施形態によれば、防塵部材５２から放出された電子のＥＵＶ露光マスク６１の表面への到達を抑制することができる。
【００４５】
電極８２の形状は特に限定されないが、十分な電場を生成できる範囲内で、表面積が小さくなっていることが好ましい。例えば、極細の線材を用いた網状であることが好ましい。これは、ＥＵＶ光の照射によって電極８２からも電子が放出され、この電子がＥＵＶ露光マスク６１の表面に到達するので、その量を低く抑えるためである。
【００４６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態では、ＥＵＶ露光マスクの表面に生成した炭素系薄膜及び酸化物を表面処理により除去する。図１１は、第４の実施形態に係るＥＵＶ露光マスクの表面処理方法を示す図である。
【００４７】
第４の実施形態では、防塵装置５１が取り付けられたＥＵＶ露光マスク６１をチャンバ内に設置した状態で、チャンバ内を真空引きしながら、チャンバに設けておいた処理ガス供給口９１からチャンバ内に処理ガス９２を供給し、ＥＵＶ露光マスク６１にＥＵＶ光６６を照射する。チャンバとしては、ＥＵＶ露光装置のチャンバをそのまま用いることが好ましいが、他のチャンバを用いてもよい。また、処理ガスとしては、例えば酸素分子ガス又は水素分子ガスを用いる。
【００４８】
このような処理を行うと、処理ガスはチャンバ内に広がる際に防塵部材５２とＥＵＶ露光マスク６１との間の空間にも入り込む。この空間内で処理ガスの分子にＥＵＶ光６６又は６７が照射されると、種々の活性種が発生する。そして、活性種のうちで正の電荷を帯びているもの、つまり陽イオン９３は、電場生成部５８により生成された電場により加速されてＥＵＶ露光マスク６１のパターン面６１ａに引き付けられ、パターン面６１ａに生成している炭素系薄膜及び酸化物と反応を起こして分解する。ここで、炭素系薄膜は酸素分子ガスのような酸化系の処理ガスでも水素分子ガスのような還元系処理ガスでも分解可能であるが、酸化物に対しては還元系処理ガスを用いることにより酸素を除去する。このようにして、炭素系薄膜及び酸化物が除去される。
【００４９】
本実施形態では、更に、ＥＵＶ露光マスク６１のパターン面６１ａから放出された電子（光電子及び二次電子）が、電場生成部５８により生成された電場により加速されて、防塵部材５２に向けて移動する。そして、この加速に伴って電子のエネルギが上昇する。つまり、防塵部材５２とＥＵＶ露光マスク６１との間の空間に存在する電子のエネルギが上昇する。この結果、ＥＵＶ露光マスク６１との間の空間に存在する処理ガスの分子が電子によって活性化されやすくなり、活性化されて正の電荷を帯びたもの、つまり陽イオン９３がＥＵＶ露光マスク６１のパターン面６１ａに引き付けられ、パターン面６１ａに生成している炭素系薄膜及び酸化物と反応を起こして分解する。ここで、炭素系薄膜は酸素分子ガスのような酸化系の処理ガスでも水素分子ガスのような還元系処理ガスでも分解可能であるが、酸化物に対しては還元系処理ガスを用いることにより酸素を除去する。このようにしても、炭素系薄膜及び酸化物が除去される。
【００５０】
ここで、ＥＵＶ露光マスク６１から放出された電子のエネルギの分布について説明する。図１２は、放出電子のエネルギの分布を示す図である。図１２（ａ）は電場による加速がない場合の分布を示し、図１２（ｂ）は電場による加速がある場合の分布を示す。
【００５１】
電場による加速がない場合、図１２（ａ）に示すように、ＥＵＶ露光マスク６１から放出される電子のエネルギはＥＵＶ光のエネルギからＥＵＶ露光マスク６１の表面の仕事関数を減じて得られる差からほぼ０ｅＶの電子まで分布する。現在のＥＵＶリソグラフィでは主として波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ光が用いられているため、キャップ層がＳｉ層又はＲｕ層の場合、上記の差は、約８０数ｅＶである。一方、処理ガス分子の活性化（電子衝撃イオン化）に有効な電子のエネルギは７０ｅＶ〜１００ｅＶ程度である。このため、図１２（ａ）に示すように、処理ガス分子の活性化に有効なエネルギを持った電子は少なく、数としては低エネルギの二次電子の方が圧倒的に多い。
【００５２】
一方、電場による加速がある場合、例えば第４の実施形態のように約１００Ｖ程度の電圧が印加されている場合には、図１２（ｂ）に示すように、ＥＵＶ露光マスク６１から放出された電子は処理ガス分子を効率よく活性化するのに十分なエネルギを得ることができる。この結果、上述のように、処理ガスの分子が電子によって活性化されやすくなるのである。
【００５３】
なお、処理ガスをイオン化するために適当なエネルギが１００ｅＶであり、最も数が多い、ほぼ０ｅＶの二次電子をＥＵＶ露光マスク６１と防塵部材５２との中間程度の位置でこのエネルギまで加速するのであれば、防塵部材５２に印加する電圧は２００Ｖ程度とすることが好ましい。その一方で、電位差が過剰に大きくなって引き寄せられた陽イオンによってＥＵＶ露光マスク６１の表面がスパッタ損傷を受ける可能性もあり得る。このような場合には、印加電圧は例えば１００Ｖ程度に抑えることが望ましい。なお、スパッタが発生し始めるエネルギは、ＥＵＶ露光マスク６１を構成する材料及び処理ガスの種類等に依存する。
【００５４】
ここで、活性種の生成について説明する。図１３に示すように、処理ガス１０１中をＥＵＶ光１０２が通過すると、処理ガス分子１０３を光イオン化させ、最終的に陽イオン及びラジカル等の活性種１０４を生成する。そして、この活性種１０４の一部（活性種１０５）がＥＵＶ露光マスク１０６に到達すると、ＥＵＶ露光マスク１０６の表面に存在する炭素系薄膜等が除去される。一般的に炭素系薄膜の原因となる比較的分子量が大きく沸点の低い炭化水素、及び表面酸化の原因となる水分子はＥＵＶ露光マスク１０６の表面に吸着しやすく、上述のように、これらが表面に滞在した状態でのＥＵＶ光化学反応又は二次電子による化学反応で炭素系薄膜及び酸化膜が生成される。これに対し、処理ガス１０１として用いられる酸素分子ガス及び水素分子ガスでは、処理ガス分子１０３が炭素系薄膜及び酸化膜と反応するのではなく、主に気相中でＥＵＶ光１０２により活性化された活性種（イオンやラジカル等）１０４の一部（活性種１０５）が炭素系薄膜及び酸化膜と反応する。これは、酸素分子及び水素分子は分子量が小さくまた非極性であるために表面への吸着エネルギが小さく、それゆえに表面での滞在時間が非常に短く、結果として表面での反応は起こりがたいためである。従って、活性種を用いて処理を行おうとする場合には、上述のように、多くの活性種１０４を発生させるか、活性種１０４の多くをＥＵＶ露光マスク１０６の表面に導くことが重要である。
【００５５】
そして、多くの活性種１０４を発生させるためには、処理ガス１０１を比較的高圧とする必要がある。なぜならば、ＥＵＶ光の物質との相互作用が大きいといっても、真空中にある程度の密度で分子が存在しなければ、十分な数の活性種を生成することができず、また、活性種１０４のなかには、ＥＵＶ露光マスク６１の表面に到達することなく滞留したままのものも多数存在するからである。
【００５６】
しかしながら、処理ガス１０１を比較的高圧にすると、種々の問題が生じる。例えば、露光装置に一般的に使用されるターボ分子ポンプでは、処理ガス１０１を高圧にすると、過負荷の危険性が大きくなり、所定の圧力以上に高圧とすることは困難である。また、処理ガス１０１の圧力が高くなるほど、ＥＵＶ光１０２がＥＵＶ露光マスク６１に到達する前に吸収されやすくなってしまう。例えば、処理ガス１０１として酸素分子ガスを用い、その圧力を５×１０-4Ｔｏｒｒとした場合、ＥＵＶ光１０２は５ｍ進むうちに２％〜３％も吸収される。つまり、ＥＵＶ光１０２が無駄に吸収されてしまう。そして、このようなＥＵＶ光１０２の無駄は、直接的に露光又は検査等のスループット及び信号雑音比に影響する。このように、処理ガス１０１を比較的高圧にして多くの活性種１０４を発生させようとすると、種々の問題が生じる。また、多くの活性種１０４を発生させようとしても、真空中に存在する炭化水素類の分圧及び水蒸気分圧、並びにＥＵＶ光の強度等によっては、十分に炭素系薄膜及び酸化膜を除去することが困難なことがある。
【００５７】
一方、本実施形態では、電場生成部５８の作用によって、上述のように、活性化した陽イオン（活性種）がＥＵＶ露光マスク６１に引き寄せられ、更に、処理ガスの活性化が活発化するため、処理ガスの圧力を低く抑えても、十分に活性種の多くをＥＵＶ露光マスク６１の表面に導くことができる。そして、ＥＵＶ露光マスク６１の表面に存在する炭素系薄膜及び酸化物を除去することができる。また、処理ガスの圧力を低く抑えることができるため、ポンプ等の排気系の負担を軽減すると共にＥＵＶ光の余分な吸収を防ぐこともできる。更に、ポンプ等の排気系は排気効率を高く維持するために露光装置の近くに設置されることが多く、この負担が大きい場合には、その発熱が大きくなり、露光装置の温度に影響が及ぶことがある。これに対し、本実施形態によれば、排気系の負担軽減により、露光装置の温度への影響を低減することもできる。
【００５８】
なお、第４の実施形態の表面処理は、ＥＵＶリソグラフィと並行して行ってもよい。この場合、炭素系薄膜及び酸化物が生成しても直ぐに除去されるため、炭素系薄膜及び酸化物の生成を防止、緩和していると解釈することもできる。また、この表面処理をＥＵＶリソグラフィ後に行ってもよい。この場合、炭素系薄膜及び酸化物の生成によって表面性状が劣化したＥＵＶ露光マスクを回復していると解釈することもできる。
【００５９】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態でも、ＥＵＶ露光マスクの表面に生成した炭素系薄膜及び酸化物を表面処理により除去する。図１４は、第５の実施形態に係るＥＵＶ露光マスクの表面処理方法を示す図である。
【００６０】
第５の実施形態では、防塵部材５２及びＥＵＶ露光マスク６１を貫くように磁場１１３を発生させるコイル１１１がチャンバに設けられており、コイル１１１に電源１１２が接続されている。そして、表面処理の際には、磁場１１３発生させた状態で、第４の実施形態と同様に、処理ガス供給口９１からチャンバ内に処理ガス９２を供給し、ＥＵＶ露光マスク６１にＥＵＶ光６６を照射する。
【００６１】
このような処理を行うと、ＥＵＶ光１１４の照射によってＥＵＶ露光マスク６１のパターン面６１ａから電子１１５が放出される。そして、電子１１５は、電場生成部５８により生成された電場の影響により防塵部材５２に引き寄せられる。このとき、電子１１５には磁場１１３が作用し、電子１１５はサイクロトロン運動し、らせん状に移動する。このため、磁場１１３が生成されていない場合と比較して、電子１１５が防塵部材５２に到達するまでに移動する距離が長くなり、電子１１５が処理ガス９２の処理ガス分子１１６と衝突する確率も高くなる。従って、第４の実施形態と比較して、処理ガス９２の分子のイオン化効率が向上して、活性化された処理ガス分子１１７が生じやすくなり、より高い効率で炭素系薄膜及び酸化物を除去することが可能となる。
【００６２】
なお、第５の実施形態のように磁場１１３を生成して電子（光電子及び二次電子）の飛行距離を長くする場合には、必ずしも電場生成部５８を機能させなくてもよい。つまり、電子の飛行距離が長くなることにより、活性化された処理ガス分子１１７が増加するため、その作用により、高い効率で炭素系薄膜及び酸化物を除去することができる。
【００６３】
また、第４、第５の実施形態に係る表面処理方法は、ＥＵＶ露光装置のチャンバ内で行う必要はなく、ＥＵＶ露光装置のチャンバからＥＵＶ露光マスクを取り出して実行してもよい。また、表面処理の際には、防塵部材５２に代えて他の導電部材を用いて、これが高電位となる電圧を印加してもよい。更に、ＥＵＶ光で発生した電子を利用するのではなく、独立した電子源を設けても構わない。例えばＥＵＶ露光マスクに紫外レーザ又は紫外ランプ等からの紫外光を照射して発生させた光電子等を利用することも可能である。独立した電子源を設けた場合には、更に処理効率を向上させることが可能となり、また、ＥＵＶ光の非照射時にも処理を行うことが可能となる。
【００６４】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態では、第１〜第３の実施形態に係る防塵装置を用いて半導体装置を製造する。図１５は、第６の実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００６５】
先ず、図１５（ａ）に示すように、シリコン基板等の基板１２１上に絶縁膜１２２を形成し、その上に導電膜１２３を形成する。例えば、絶縁膜１２２としては、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜等を形成し、導電膜１２３としては、多結晶シリコン膜を形成する。次いで、図１５（ｂ）に示すように、導電膜１２３上にレジスト膜１２４を形成する。その後、図１５（ｃ）に示すように、レジスト膜１２４のパターニングを行う。このパターニングでは、レジスト膜１２４のＥＵＶリソグラフィ及び現像を行う。また、ＥＵＶリソグラフィでは、第１〜第３の実施形態に係る防塵装置が設けられたＥＵＶ露光マスクを用いる。そして、レジスト膜１２４のパターニング後には、図１５（ｄ）に示すように、パターニング後のレジスト膜１２４をエッチングマスクとして用いて導電膜１２３及び絶縁膜１２２をエッチングする。この結果、ゲート電極及びゲート絶縁膜が形成される。その後、不純物拡散層及び多層配線等を形成して半導体装置を完成させる。
【００６６】
なお、ＥＵＶ光の光源としては、放射光光源、スズ若しくはキセノン等を媒体とした放電プラズマ、又はレーザ生成プラズマ等が用いられる。また、ＥＵＶリソグラフィでは、ＥＵＶ露光マスクからの反射光が投影光学系によりレジスト膜１２４に結像される。
【００６７】
ＥＵＶリソグラフィの結果、防塵装置が用いられていても、ＥＵＶ露光マスクの表面に炭素系薄膜及び酸化物が形成され得る。そこで、第４又は第５の実施形態により炭素系薄膜及び酸化物を除去する。また、ＥＵＶリソグラフィの後に表面処理を行うのではなく、処理ガスの供給を行いながらＥＵＶリソグラフィを行うことにより、ＥＵＶリソグラフィと並行して炭素系薄膜及び酸化物を除去してもよい。
【００６８】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００６９】
（付記１）
極紫外露光マスクに対する防塵部材と、
前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる電場生成手段と、
を有することを特徴とする極紫外露光マスク用防塵装置。
【００７０】
（付記２）
前記電場生成手段は、前記極紫外露光マスクに照射される極紫外光の光子エネルギから前記防塵部材の仕事関数を減じて得られる値を電荷素量で除して得られる値以上の電圧を、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に、前記防塵部材が正となるように印加することを特徴とする付記１に記載の極紫外露光マスク用防塵装置。
【００７１】
（付記３）
前記電場生成手段は、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に位置し、前記防塵部材よりも低電位が付与される電極を有することを特徴とする付記１に記載の極紫外露光マスク用防塵装置。
【００７２】
（付記４）
極紫外露光マスクに対する防塵部材を設ける工程と、
前記極紫外露光マスクと前記防塵部材との間の空間に、前記防塵部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる工程と、
前記防塵部材を介して前記極紫外露光マスクに極紫外光を照射する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【００７３】
（付記５）
前記電場を生成する工程は、前記極紫外光の光子エネルギから前記防塵部材の仕事関数を減じて得られる値を電荷素量で除して得られる値以上の電圧を、前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に、前記防塵部材が正となるように印加する工程を有することを特徴とする付記４に記載の露光方法。
【００７４】
（付記６）
前記防塵部材と前記極紫外露光マスクとの間に電極を設けておき、
前記電場を生成する工程は、前記電極に前記防塵部材よりも低電位を付与する工程を有することを特徴とする付記４に記載の露光方法。
【００７５】
（付記７）
極紫外露光マスクの表面から離間した位置に導電部材を設ける工程と、
前記極紫外露光マスクと前記導電部材との間の空間に、前記導電部材側が前記極紫外露光マスク側よりも高電位となる電場を生じさせる工程と、
前記空間に処理ガスを供給する工程と、
前記空間内の前記処理ガスの分子を活性化させる工程と、
を有することを特徴とする極紫外露光マスクの表面処理方法。
【００７６】
（付記８）
前記導電部材として、極紫外露光マスクに対する防塵部材を用い、
前記処理ガスの分子を活性化させる工程は、前記極紫外露光マスクを用いた露光に使用される極紫外露光を前記処理ガスの分子に照射する工程を有することを特徴とする付記７に記載の極紫外露光マスクの表面処理方法。
【００７７】
（付記９）
前記処理ガスの分子を活性化させた状態で前記空間に磁場を生じさせる工程を有することを特徴とする付記７又は８に記載の極紫外露光マスクの表面処理方法。
【００７８】
（付記１０）
半導体基板上方にレジスト膜を形成する工程と、
前記レジスト膜をパターニングする工程と、
パターニングされた前記レジスト膜をマスクとして用いて、被加工部のエッチングを行う工程と、
を有し、
前記レジスト膜をパターニングする工程は、付記１乃至３のいずれか１項に記載の極紫外露光マスク用防塵装置が取り付けられた極紫外露光マスクを用いて、前記レジスト膜の露光を行う工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００７９】
５１、７１、８１：防塵装置
５２：防塵部材
５３：枠体
５４：電池
５５：昇圧回路
５６、５７：配線
５８、７８、８８：電場生成部
６１：ＥＵＶ露光マスク
７２：整流回路
７３：受電コイル
７４：送電コイル
８２：電極
９１：処理ガス供給口
９２：処理ガス
１１１：コイル
１１３：磁場
【図１】
0005821397.tif 000002
【図２】
0005821397.tif 000003
【図３】
0005821397.tif 000004
【図４】
0005821397.tif 000005
【図５】
0005821397.tif 000006
【図６】
0005821397.tif 000007
【図７】
0005821397.tif 000008
【図８】
0005821397.tif 000009
【図９】
0005821397.tif 000010
【図１０】
0005821397.tif 000011
【図１１】
0005821397.tif 000012
【図１２】
0005821397.tif 000013
【図１３】
0005821397.tif 000014
【図１４】
0005821397.tif 000015
【図１５】
0005821397.tif 000016