(57)【要約】【課題】フレアの影響を考慮して露光精度を向上させる露光装置を提供する。【解決手段】本発明による露光装置は、露光光を射出する光源を備え、露光光によって感応基板（４０３）の露光を行う第１の光学系（３０１）と、前記感応基板が所定の感度を有する、前記露光光とは異なる波長の光を射出する光源（１１１）を備え、前記異なる波長の光を前記感応基板に照射する第２の光学系（１０１）と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＵＶ光を射出する光源を備え、ＥＵＶ光によって感応基板の露光を行う第１の光学系と、
前記感応基板が所定の感度を有する、前記ＥＵＶ光とは異なる波長の光を射出する光源を備え、前記異なる波長の光を前記感応基板に照射する第２の光学系と、
を備えたことを特徴とするＥＵＶ露光装置。
【請求項２】
前記第２の光学系が、前記異なる波長の光を、前記感応基板上の、前記露光光の照射領域に重ねて照射することを特徴とする請求項１に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項３】
前記第２の光学系が、前記異なる波長の光を、露光中に照射することを特徴とする請求項１または２に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項４】
前記第２の光学系が、前記第１の光学系の、前記感応基板にもっとも近い光学素子と前記感応基板との間から、前記異なる波長の光を照射するように構成されたことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項５】
前記感応基板上におけるフレアの影響を補償するように、前記異なる波長の照射量を制御する照射量制御装置をさらに備えたことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項６】
前記照射量制御装置が、レチクルのパターンに基づいて前記異なる波長の照射量を制御することを特徴とする、請求項５に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項７】
前記照射量制御装置が、感応基板上の照射位置に基づいて前記異なる波長の照射量を制御することを特徴とする、請求項５に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項８】
前記照射量制御装置によって、前記別の光の照射量を制御する照明量制御機構を、さらに備えたことを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項９】
前記照明量制御機構が前記感応基板と実質的に共役な位置に設置されたことを特徴とする請求項８に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項１０】
前記照明量制御機構が可動絞りを有することを特徴とする、請求項８または９に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項１１】
前記可動絞りが、個別に位置を操作することのできる複数の絞り羽根を備えたことを特徴とする、請求項１０に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項１２】
前記照明量制御機構が可動ミラーと固定スリットを有することを特徴とする、請求項８または９に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項１３】
前記可動ミラーが、個別に位置または姿勢を操作することのできる複数のミラーを有することを特徴とする、請求項１２に記載のＥＵＶ露光装置。
【請求項１４】
レチクルに光を照射してレチクルに形成された露光パターンを、感応基板上に露光転写するＥＵＶ露光方法であって、
フレア量を感応基板上の各位置において実質的に一様とするために必要な露光光とは異なる波長の光の照射量を定め、
前記異なる波長の光を前記感応基板に照射することを含むＥＵＶ露光方法。
【請求項１５】
前記異なる波長の光を前記感応基板に照射する場合に、前記異なる波長の光を、前記露光光の照射領域に重ねて照射することを特徴とする請求項１４に記載のＥＵＶ露光方法。
【請求項１６】
前記異なる波長の光を前記感応基板に照射する場合に、前記異なる波長の光を、露光中に照射することを特徴とする請求項１４または１５に記載のＥＵＶ露光方法。
【請求項１７】
請求項１から１３のいずれかに記載のＥＵＶ露光装置を使用して、レチクルに形成された露光パターンを、前記感応基板上に露光転写することを含むデバイスの製造方法。
【請求項１８】
露光光を射出する光源を備え、露光光によって感応基板の露光を行う第１の光学系と、
前記感応基板に照射される露光量を調整する露光量調整光を射出する光源を備え、前記露光量調整光を前記感応基板の露光光が照射される位置と実質的に同じ位置に照射する第２の光学系と、
を備えたことを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感応基板上にパターンを露光する露光装置および露光方法に関するものである。特に、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させる、露光装置および露光方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（中心波長が３〜５０ｎｍ）のＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）光（極端紫外線）を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この技術は、最近ではＥＵＶ（Extreme Ultraviolet）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００３】
露光装置においては、露光光が露光すべき領域の周囲にも照射されてしまう現象が問題となっており、この減少はフレアと呼ばれている。フレアによる露光量の変動は、エキシマレーザ光源を使用した露光装置では、設計上の露光量の１％未満であるが、ＥＵＶ光源を用いた露光装置では約１０％に達する。フレアによる露光量変動の面内均一性は、光学系の特性のみならず露光したいパターンの密度にも依存する。したがって、一般的な半導体回路では、露光エリア内におけるフレアの影響は不均一となる。このため、露光エリア内における露光量分布も不均一となり、結果的に得られるパターンの線幅変動が露光エリア内の場所によって不均一となる。
【０００４】
ＥＵＶリソグラフィにおいて、露光パターンからフレアの影響を予測する方法が提案されている(たとえば、非特許文献１)。
【０００５】
しかし、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させる、露光装置および露光方法は開発されていない。
【非特許文献１】Christof Krautshik, Masaaki Ito, Iwao Nishiyama, and  Shinji Okazaki, “Impact of EUV Light Scatter on CD Control as a Result of Mask Density Changes”, Emerging Lithographic Technologies VI, Proceedings of SPIE Vol. 4688 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させる、露光装置および露光方法に対するニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様に従えば、露光光を射出する光源を備え、露光光によって感応基板の露光を行う第１の光学系と、前記感応基板が所定の感度を有する、前記露光光とは異なる波長の光を射出する光源を備え、前記異なる波長の光を前記感応基板に照射する第２の光学系と、を備えた露光装置を提供する。
【０００８】
本発明の第２の態様に従えば、フレア量を感応基板上の各位置において実質的に一様とするために必要な露光光とは異なる波長の光の照射量を定め、前記異なる波長の光を前記感応基板に照射することを含むＥＵＶ露光方法を提供する。
【０００９】
本発明の第３の態様に従えば、露光光を射出する光源を備え、露光光によって感応基板の露光を行う第１の光学系と、前記感応基板に照射される露光量を調整する露光量調整光を射出する光源を備え、前記露光量調整光を前記感応基板の露光光が照射される位置と実質的に同じ位置に照射する第２の光学系と、を備えた露光装置を提供する。
【００１０】
本発明の第４の態様に従えば、ＥＵＶ露光装置を使用して、レチクルに形成された露光パターンを、感応基板上に露光転写することを含むデバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させる、露光装置および露光方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による露光装置の構成を示す図である。露光装置は、レチクル２０３が保持されるレチクルステージ２０１、投影光学系３０１およびウエハ（感応基板）４０３が保持されるウエハステージ４０１とを含む。
【００１３】
露光装置において、図示しない照明光学系によってレチクル２０３上のパターンにＥＵＶ光を照射し、レチクル２０３によって反射された光を、投影光学系３０１を介してウエハ４０３上に投影することにより、レチクル２０３上のパターンをウエハ４０３に投影露光する。本明細書において、投影光学系３０１を第１の光学系とも呼称する。照明光学系および投影光学系３０１の詳細については、後で説明する。
【００１４】
露光装置は、レチクルステージ２０１およびウエハステージ４０１を駆動しながら投影露光を行うので、露光装置は、レチクルステージ２０１およびウエハステージ４０１を駆動させる制御装置５０１を備える。レチクルステージ２０１及びウエハステージ４０１は不図示のアクチュエータを備え、図１のＸ，Ｙ方向に移動可能である。また、レチクルステージ２０１及びウエハステージ４０１のＸ方向及びＹ方向の位置を測定するための位置測定装置２０２、４０２が各々配置されている。位置測定装置には干渉計が一般的に用いられる。位置測定装置２０２、４０２で測定された各ステージの位置情報は制御装置５０１に入力される。
【００１５】
本実施形態による露光装置は、フレアによる露光量の影響を補償するための第２の光学系１０１を備える。ここで記述する補償とは、フレアによる影響を場所によって実質的に等しくする事を意味し、フレアを低減させる事を意味するものでは無い。フレアによる影響は、レチクルのパターン分布、投影光学系、露光分布強度等に応じて感応基板上の各位置で変化する。本実施例ではこのフレアの影響の変化を実質的に等しくする。第２の光学系は、光源１１１と、レンズ１１３、１１７および１１９と、反射鏡１１５および１２１と、を備える。光源１１１としては、ＥＵＶ光用の感応基板（ウエハ）が、所定の感度を有する、たとえば、ＫｒＦレーザなどを使用する。所定の感度とは、フレアによる露光量の変化を補償できる程度の感度である。露光に用いられるＥＵＶ光の強度は相対的に低いが、露光量を調整するための調整光としては他の波長の光を用いることができるため、ＥＵＶ光に比較して相対的に高い強度の光を感応基板上に照射することができる。従って、感度が低くても強度を高くすることによりフレアによる露光量の変化を補償することが可能である。具体的には、所定の感度とは、露光に用いられるレジストに対するＥＵＶ光の感度を１とした時に調整光の波長の感度が１／１０００以上の感度を有することを意味する。既存のＥＵＶ用のレジストは波長５０-３００ｎｍの光に対して良好な感度を有するため、５０-３００ｎｍの光を調整光として用いる事は好ましい。
【００１６】
第２の光学系１０１のレンズおよび反射鏡の構成は、図１に示したものに限定されない。光源１１１からの光を、ウエハ４０３に投影することができる構成であればよい。
【００１７】
本実施形態による露光装置は、ウエハ４０３に反射された第２の光学系１０１からの光が到達する位置に低反射板１２３を備えてもよい。低反射板１２３は、第２の光学系１０１からの光が、投影光学系のセンサに影響することや、投影光学系の光学素子の温度を上昇させることを防止する。低反射板１２３は、一例として、反射防止用コートを施した石英板でもよい。低反射板１２３の温度が上昇して他の光学素子などに影響を与えないように、低反射板１２３を冷却する冷却装置を設けてもよい。
【００１８】
図２は、本実施形態による露光装置の、ウエハ４０３の面に平行な断面の構成を示す図である。露光装置の第１の光学系３０１の周囲には、ウエハ４０３の高さや傾きを検出するためのシステム（WAF, Wafer Auto Focus）の送光系１３１および受光系１３３や、ウエハ４０３のウエハに平行な面上の位置を検出するためのセンサ（FIA, Field Image Alignment）１４１が設けられている。第２の光学系１０１は、上記のような既存のシステムやセンサと干渉しないような場所に配置することができる。図２には、さらに、ウエハ４０３上の、第１の光学系３０１による照射領域３０３を示す。
【００１９】
上記のように配置することにより、第２の光学系は、第１の光学系３０１の感応基板（ウエハ）４０３に最も近い素子とウエハ４０３との間から光を照射するように構成することができる。したがって、既存の第１の光学系３０１を改造することなく、第２の光学系１０１を設置することができるので、都合がよい。
【００２０】
本実施形態による露光装置は、第２の光学系１０１による照射量を制御する照射量制御装置１０３をさらに備える。照射量制御装置１０３は、制御装置５０１に接続されており、制御装置５０１からの情報に基づいて、照射量制御機構１５１を操作して、第２の光学系１０１による照射量を制御する。照射量制御装置１０３の制御方法および照射量制御機構１５１の詳細については以下に説明する。
【００２１】
まず、露光すべきパターンや投影光学系に起因して生じるフレア量分布に基づいた第２の光学系による照射（調整）量を決定する。この第２の光学系による照射量は、感応基板上の座標に応じて決定する。感応基板上の座標はレチクル等の原版上の座標や感応基板ステージ座標等の他の座標と相対的に等価であり、同じように扱うことが出来る。従って、他の座標と関連付けて照射量を決定しても同様であるが、本実施例では、そのような等価な座標を代表して感応基板上の座標と言う。
【００２２】
第２の光学系による照射量は、シミュレーション等の計算により決定する事もできるし、実際の測定に基づいて決定する事もできる。計算により求める場合は、ＣＡＤデータ等のレチクルのパターン分布（ウエハ上で明となる部分の分布）、露光強度、投影光学系等の露光装置に起因するフレア発生分布等に基づいてウエハ上の各位置におけるフレアに起因する露光量変動量を求め、各位置における露光量変動が一定となるように第２の光学系による照射量を決定する。実際の測定に基づいて決定する場合は、ウエハ面上に配置されたセンサを用いて理想的な露光量分布に対して変動する露光量分布を測定する事により調製用の照射量を決定する方法や、実際にレジストを露光、現像する事によって得られたパターンの幅変動から調製用の照射量を決定する方法等がある。勿論、他の方法により、第２の光学系による照射量を決定することも可能である。肝要なことは、感応基板上の各位置におけるフレアの影響が実質的に一様となるような照射量を決定する事である。
【００２３】
このようにして、予め求められた第２の光学系による照射量は感応基板上の座標と関連付けられてルックアップテーブルや関数として、制御装置５０１等に配置される記憶部に記憶される。
【００２４】
調整露光時は、第２の光学系による調整光の照射位置は変動させる事もできるが、装置のスペース上固定である事が望ましい。いずれにしても、調整光の照射位置は感応基板に対して予め既知とすることができるため、前述の記憶部に記憶された感応基板上の座標と関連付けられた照射量データに基づいて、感応基板ステージを移動させながら調整露光を行う。
【００２５】
以上のようにして、感応基板上の各位置におけるフレア量はほぼ一定となり、感応基板上の各位置に応じてパターン幅の変動が不均一となる問題を低減する事が可能となる。
【００２６】
第２の光学系１００による光の照射は、必ずしも露光光の照射と同時に行う必要はないが、露光装置のスループットを考慮すると、露光光の照射と同時に行うのが好ましい。また、第２の光学系１００による光の照射は、ウエハ４０３上における、円弧状である露光光の照射領域と重ねて行うと、ウエハステージの駆動距離を増加させる事もなく、スループットが低減しないのでより好ましい。
【００２７】
以下に、第２の光学系１００による光の照射量を変化させる照射量制御機構１５１について説明する。
【００２８】
第２の光学系１０１が照射量制御機構１５１の位置で、ウエハ４０３に対して共役な面を有するように構成すれば、照射量制御機構１５１による照射量の調整が容易である。
【００２９】
図３は、照射量制御機構１５１の一実施形態である可動絞り１０１０の構成を示す図である。可動絞り１０１０は、駆動機構１０１１によって個別に操作することのできる、複数の絞り羽根１０１３を備える。本明細書において、レチクル２０３の移動方向をスキャン方向と呼称し、ウエハ面と平行で、スキャン方向と垂直な方向を非スキャン方向と呼称する。図３の矢印は、スキャン方向を示す。可動絞り１０１０の絞り羽根１０１３は、非スキャン方向に配列されている。駆動機構１０１１によって絞り羽根１０１３を個別に操作することにより、非スキャン方向の照射量を含め、第２の光学系１０１の照射量を制御することができる。たとえば、ウエハの周縁部では、非スキャン方向に沿って周縁に近いほどフレアの影響が小さいので、第２の光学系１０１による照射量が大きくなるように、非スキャン方向の照射量を定めることができる。
【００３０】
図４は、照射量制御機構１５１の他の実施形態である可動ミラー系１０２０の構成を示す図である。可動ミラー系１０２０は、可動ミラー１０２１と固定スリット１０２３とから構成される。可動ミラー１０２１は、図４において白抜きの矢印で示した方向に回転する。可動ミラー１０２１が回転すると、固定スリット１０２３を通過する光Ｌの量が変化する。図４の実線の矢印は、スキャン方向を示す。図４において、非スキャン方向は、紙面に垂直な方向である。非スキャン方向に、複数の可動ミラーを配置し、個別に操作することができるように構成すれば、非スキャン方向の照射量を含め、第２の光学系１０１の照射量を制御することができる。たとえば、ウエハ上において、非スキャン方向に沿って周縁に近いほどフレアの影響が小さいので、ウエハの周縁部では第２の光学系１０１による照射量が大きくなるように、非スキャン方向の照射量を定めることができる。
【００３１】
図５は、本発明の一実施形態によるＥＵＶ露光装置の照明光学系３３および投影光学系３０１を説明するための図である。既に説明した、第２の光学系１０１については、ここでは説明しない。
【００３２】
光源３１から放出されたＥＵＶ光は、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、一対のフライアイミラー３５ａおよび３５ｂからなるオプティカルインテグレータ３５に入射する。
【００３３】
こうして、フライアイミラー３５ａの反射面の近傍、すなわちオプティカルインテグレータ３５の射出面の近傍には、所定の形状を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からの光は平面反射鏡３６により偏向された後、マスク(レチクル)２０３上に細長い円弧状の照明領域を形成する。ここで、円弧状の照明領域を形成するための開口板は、図示していない。マスク２０３の表面で反射された光は、その後、投影光学系３７の多層膜反射鏡Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５、Ｍ６で順に反射されて、露光光１として、マスク２０３の表面に形成されたパターンの像を、ウエハ４０３上に塗布されたレジスト４０５上に形成する。
【００３４】
本実施形態によるＥＵＶ露光装置によって、感応基板(ウエハ)におけるフレアによる露光量のばらつき低減されるので、露光精度が向上する。
【００３５】
以下、本発明に係わる半導体デバイスの製造方法の実施の形態の例を説明する。図６は、本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。この例の製造工程は以下の各工程を含む。
【００３６】
（１）ウエハを製造するウエハ製造工程(またはウエハを準備するウエハ準備工程)
（２）露光に使用するマスクを製作するマスク製造工程(またはマスクを準備するマスク準備工程)
（３）ウエハに必要な露光処理を行うウエハプロセッシング工程
（４）ウエハ上に形成されたチップを１個ずつ切り出し、動作可能にならしめるチップ組立工程
（５）できたチップを検査するチップ検査工程
【００３７】
なお、それぞれの工程はさらにいくつかのサブ工程からなっている。
【００３８】
これらの主工程の中で、半導体デバイスの性能に決定的な影響を及ぼす主工程がウエハプロセッシング工程である。この工程では、設計された回路パターンをウエハ上に順次積層し、メモリやＭＰＵとして動作するチップを多数形成する。このウエハプロセッシング工程は、以下の各工程を含む。
【００３９】
（１）絶縁層となる誘電体膜や配線部、あるいは電極部を形成する金属薄膜などを形成する薄膜形成工程（ＣＶＤやスパッタリングなどを用いる）
（２）この薄膜層やウエハ基板を酸化する酸化工程
（３）薄膜層やウエハ基板などを選択的に加工するためにマスク（レクチル）を用いてレジストのパターンを形成するリソグラフィ工程
（４）レジストパターンにしたがって薄膜層や基板を加工するエッチング工程（たとえばドライエッチング技術を用いる）
（５）イオン・不純物注入拡散工程
（６）レジスト剥離工程
（７）さらに加工されたウエハを検査する検査工程
【００４０】
なお、ウエハプロセッシング工程は必要な層数だけ繰り返し行い、設計通り動作する半導体デバイスを製造する。
【００４１】
本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、本発明によるＥＵＶ光露光装置を使用している。したがって、感応基板(ウエハ)におけるフレアによる露光量のばらつきが低減されるので、露光精度を向上させることができる。そのため、線幅の均一なデバイスを製造する事が可能となり、性能の安定したデバイスを製造する事が可能である。
【００４２】
本実施形態による露光装置によれば、第２の光学系を使用して、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態によれば、第２の光学系を使用して、露光光と異なる波長の光を、感応基板上の、露光光の照射領域に重ねて照射することにより、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【００４４】
本実施形態によれば、露光装置のスループットを維持しながら、効率的にフレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【００４５】
第２の光学系が、前記第１の光学系の、前記感応基板にもっとも近い光学素子と前記感応基板との間から、前記異なる波長の光を照射するようにすれば、露光装置の既存の投影光学系の設計を変更することなく第２の光学系を設置することができる。
【００４６】
異なる波長の照射量を制御する照射量制御装置をさらに備えれば、照射量制御装置により第２の光学系の、露光光と異なる波長の光の照射量を制御して、フレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【００４７】
照射量制御装置が、レチクルのパターンに基づいて前記異なる波長の照射量を制御すれば、レチクルのパターンに基づくフレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【００４８】
照射量制御装置が、感応基板上の照射位置に基づいて前記異なる波長の照射量を制御すれば、感応基板上の照射位置に基づくフレアの影響を考慮して露光精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による露光装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による露光装置の、ウエハに平行な断面の構成を示す図である。
【図３】照射量制御機構の一実施形態である可動絞りの構成を示す図である。
【図４】照射量制御機構の他の実施形態である可動ミラー系の構成を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＵＶ露光装置の照明光学系および投影光学系を説明するための図である。
【図６】本発明の半導体デバイス製造方法の実施形態の一例を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０１…第２の光学系、１０３…照射量制御装置、２０１…レチクルステージ、２０３…レチクル、３０１…投影光学系（第１の光学系）、４０１…ウエハステージ、４０３…ウエハ、５０１…制御装置
【図１】
2008172086.tif 000003
【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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