(57)【要約】【課題】マスクのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去し、優れた露光性能を実現する露光装置を提供する。【解決手段】真空又は減圧雰囲気に置かれ、少なくともモリブデンとシリコンとを積層した多層膜を有するマスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記マスクにパルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットを有し、前記レーザー照射ユニットが照射するパルスレーザーの波長は、２００ｎｍ以下であることを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、少なくともモリブデンとシリコンとを積層した多層膜を有するマスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記マスクにパルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットを有し、
前記レーザー照射ユニットが照射するパルスレーザーの波長は、２００ｎｍ以下であることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記レーザー照射ユニットは、１パルスのエネルギー密度が５０ｍＪ／ｃｍ２以下の前記パルスレーザーを１５ｎｓ以下の時間幅で照射することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、多層膜と吸収層とを有するマスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記マスクにパルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットを有し、
前記レーザー照射ユニットは、前記マスクに照射するパルスレーザーの波長を変更する波長変更部を有することを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記波長変更部は、前記マスクに付着するパーティクル、前記吸収層を構成する材質及び前記多層膜を構成する材質の少なくとも１つに基づいて、前記パルスレーザーの波長を変更することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、多層膜と吸収層とを有するマスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、
前記マスクにパルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットを有し、
前記レーザー照射ユニットは、複数の波長のパルスレーザーを同時に照射することを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記レーザー照射ユニットは、前記マスクに付着するパーティクル、前記吸収層を構成する材質及び前記多層膜を構成する材質の少なくとも１つに基づいて、複数の波長のパルスレーザーを同時に照射することを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、少なくともモリブデンとシリコンとを積層した多層膜を有するマスクに付着するパーティクルを除去する除去方法であって、
２００ｎｍ以下の波長の光を、１パルスのエネルギー密度が５０ｍＪ／ｃｍ２以下、１５ｎｓ以下の時間幅で照射するステップを有することを特徴とする除去方法。
【請求項８】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、多層膜と吸収層とを有するマスクに付着するパーティクルを除去する除去方法であって、
前記マスクにパルスレーザーを照射するステップを有し、
前記照射ステップは、前記マスクに付着するパーティクル、前記吸収層を構成する材質及び前記多層膜を構成する材質の少なくとも１つに基づいて、前記パルスレーザーの波長を変更するステップを有することを特徴とする除去方法。
【請求項９】
真空又は減圧雰囲気に置かれ、多層膜と吸収層とを有するマスクに付着するパーティクルを除去する除去方法であって、
前記マスクに付着するパーティクル、前記吸収層を構成する材質及び前記多層膜を構成する材質の少なくとも１つに基づいて、前記マスクに複数の波長のパルスレーザーを同時に照射するステップを有することを特徴とする除去方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、
露光された前記被処理体を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＲＡＭ、ＭＰＵなどの半導体デバイスの製造において、デザインルールで１００ｎｍ以下の線幅を有する半導体デバイスの実現に向けて精力的に研究開発が進んでいる。このような微細な半導体素子を効率よく製造する露光装置として、波長１０ｎｍ乃至１５ｎｍ程度のＥＵＶ光を用いた投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する。）が注目されている。
【０００３】
投影露光装置は、一般に、マスク（レチクル）に描画された回路パターンを照明し、かかる回路パターンの像を、投影光学系によって、例えば、１／４に縮小してウェハ等に転写（投影露光）する。従って、マスクの回路パターンが形成された面（パターン面）にパーティクルが付着すると、各ショットの全く同じ位置にパーティクルの像が転写され、半導体デバイスの製造の歩留まりや半導体デバイスの信頼性が大幅に低下してしまう。
【０００４】
ｇ線、ｉ線、ＫｒＦエキシマレーザー、ＡｒＦエキシマレーザーなどを光源とした従来の露光装置は、マスクにペリクルと呼ばれる透明な（即ち、露光光に対して高い透過率を有する）保護膜を有する。ペリクルは、パターン面から数ｍｍの間隔をあけて配置され、回路パターンにパーティクルが付着することを防止する。なお、ペリクルに付着したパーティクルは、パターン面（物体面）からデフォーカスしているため、所定の大きさ以下のパーティクルであれば、ウェハには欠陥像として転写されない。
【０００５】
一方、ＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光に対して高い透過率を有する材料が存在せず、ペリクルに要求される透過率を満たすためには、ペリクルの厚さを数十ｎｍ程度にしなければならない。但し、このような厚さのペリクルでは、雰囲気の圧力変化（大気圧から真空雰囲気又は真空雰囲気から大気圧）に対する機械的強度とＥＵＶ光の吸収による温度上昇に対する熱的強度の両方に対して十分な強度を有していない。
【０００６】
従って、ＥＵＶ露光装置に用いるマスクは、ペリクルレス（ペリクルを有さない構成）とならざるを得ず、装置内でパーティクルが発生した場合、パターン面へのパーティクルの付着が懸念される。例えば、３５ｎｍのデザインルールのデバイスを製造する際に、０．１μｍのパーティクルがパターン面に付着した場合について考える。ここで、投影光学系の縮小倍率を１／４とすると、ウェハには２５ｎｍのパーティクル像が転写されてしまうため、デバイスの製造が不可能になる。実際には、管理すべき（即ち、パターン面への付着を防止する）パーティクルの粒径は更に小さくなり、数十ｎｍ以下の極めて微小なパーティクルがパターン面に付着してもデバイスの製造が不可能となってしまう。
【０００７】
装置内で発生するパーティクルは、マスクステージ、ロボットハンド及びゲートバルブの動作（摺動、摩擦）によって発生するパーティクル、光源から飛散するデブリなどが考えられる。特に、摩擦によって発生したパーティクルは電荷を有しているため、マスクを０Ｖに接地したとしても、パーティクルとマスクとの間に影像効果と呼ばれる力が作用し、マスクにパーティクルが付着すると言われている。また、ＥＵＶ露光装置は、真空雰囲気で露光するため、ロードロック室を介してレチクルが搬入及び搬出される。従って、ロードロック室が真空排気される際に、ロードロック室に存在しているパーティクルが気流によって剥離し、パターン面に付着するとされている。
【０００８】
また、真空雰囲気ではガス分子が殆ど存在しないため、発生したパーティクルは流体抵抗を受けず、重力のみが作用する。このような場合、パーティクルがチャンバー内壁と弾性衝突に近い衝突をすると、パーティクルはチャンバー内をはね回るような挙動を示すという報告がなされている。
【０００９】
そこで、ＥＵＶ露光装置では、マスクのパターン面に対してパルスレーザーを照射することによって、真空雰囲気を維持した状態で、パターン面に付着したパーティクルを除去する技術が提案されている（特許文献１及び２参照）。特許文献１は、マスク（パターン面）を損傷させず、且つ、パーティクルを除去可能なパワー密度でレーザーを照射し、パターン面に付着したパーティクルを除去する。また、特許文献２は、チャンバー内に不活性ガスを導入すると共に、パルス状のレーザーをパターン面に照射し、パーティクルを除去する。
【特許文献１】特公平６−９５５１０号公報
【特許文献２】特開２０００−０８８９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、パーティクルの発生原因及び真空雰囲気における挙動は十分に解明されておらず、マスクのパターン面に付着するパーティクルに対する対策手段も非常に困難なものとなっている。例えば、従来技術のように、パターン面に付着したパーティクルに対してパルスレーザーを照射してもパーティクルを除去することができない場合があり、必ずしも効果的にパーティクルを除去できるとは限らなかった。
【００１１】
本発明は、マスクのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去し、優れた露光性能を実現する露光装置を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一側面としての露光装置は、真空又は減圧雰囲気に置かれ、少なくともモリブデンとシリコンとを積層した多層膜を有するマスクのパターンを被処理体に露光する露光装置であって、前記マスクにパルスレーザーを照射するレーザー照射ユニットを有し、前記レーザー照射ユニットが照射するパルスレーザーの波長を２００ｎｍ以下とすることを特徴とする。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マスクのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去し、優れた露光性能を実現する露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明の一側面としての露光装置について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
まず、本発明者は、マスクのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去し、優れた露光性能を実現する露光装置を提供するにあたり、パルスレーザーによるパーティクルの除去技術の原理について検討した。
【００１７】
ｎｓオーダーのパルスレーザーの照射によってパーティクルやマスク（パターン面）に短時間で熱膨張が生じ、それにより発生する加速度がパーティクルの付着力より大きくなると、パーティクルがマスクから離脱する（除去される）。かかるメカニズムでパーティクルの除去に関する全ての現象が説明できるわけではなく、光化学的側面や光圧的側面も複雑に絡んでくるが、第１次近似としては、概ね実験結果を反映している。
【００１８】
これを鑑みると、パーティクルが付着したマスク（マスクを構成する多層膜）の物性、特に、照射するパルスレーザーの波長に対するマスクの吸収の程度によって、パーティクルを効果的に除去できる場合と除去できない場合があると考えられる。同様に、照射するパルスレーザーの波長に対するパーティクル（の材質）の吸収の程度によっても、パーティクルを効果的に除去できる場合と除去できない場合がある。
【００１９】
そこで、本発明では、マスクに照射するパルスレーザーの波長に注目し、従来技術よりも効果的にパーティクルを除去することを提案する。
【００２０】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１の構成を示す概略断面図である。露光装置１は、露光光としてＥＵＶ光（例えば、波長約１３．５ｎｍ）ＥＬを用いて、マスクに形成された回路パターンを被処理体に露光するＥＵＶ露光装置である。露光装置１は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるが、ステップ・アンド・リピート方式やその他の露光装置を適用することができる。
【００２１】
図１を参照するに、ＷＦは被処理体としてのウェハであり、ＭＫは回路パターンが形成された反射型のマスクである。１２はマスクＭＫを保持し、マスクＭＫをスキャン（走査）方向に粗動及び微動させるマスクステージである。１４はマスクＭＫで反射したＥＵＶ光ＥＬをウェハＷＦに投影する投影光学系である。１６はウェハＷＦを保持し、ウェハＷＦを６軸方向に粗動及び微動させるウェハステージである。ウェハステージ１６のＸＹ位置は、図示しないレーザー干渉計によって常にモニターされている。
【００２２】
露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置であるため、マスクＭＫとウェハＷＦを縮小倍率比の速度比で走査することにより、マスクＭＫの回路パターンをウェハＷＦ上に転写する。例えば、投影光学系１４の縮小倍率を１／β、マスクステージ１２のスキャン速度をＶｍ、ウェハステージ１６のスキャン速度をＶｗとすると、マスクステージ１２とウェハステージ１６は、Ｖｒ／Ｖｗ＝βの関係が成立するように、スキャン速度を制御される。
【００２３】
露光装置１は、真空雰囲気（又は減圧雰囲気）においてウェハＷＦを露光する。従って、上述した露光装置１の各ユニットは露光チャンバー２０に収納されている。露光チャンバー２０は、真空ポンプ２２によって真空排気され、内部を真空雰囲気に維持する。
【００２４】
３０はウェハ側ロードロック室であり、３２はウェハ側ロードロック室３０とウェハステージ１６との間でウェハＷＦを搬入及び搬出する搬送ハンドである。３４はウェハ側ロードロック室３０を真空排気する真空ポンプである。真空ポンプ３４は、真空雰囲気を大気圧に戻す際のドライＮ２やドライエアなどのベント用ガス供給源と共に用いる。
【００２５】
３６は露光チャンバー２０とウェハ側ロードロック室３０との間を隔離する装置側ゲートバルブであり、３８はウェハ側ロードロック室３０と後述するウェハ交換室４０との間を隔離する交換室側ゲートバルブである。
【００２６】
ウェハ交換室４０は、ウェハＷＦを大気圧で保管する。４２はウェハ側ロードロック室３０とウェハ交換室４０との間でウェハＷＦを搬入及び搬出する搬送ハンドである。
【００２７】
５０はマスク側ロードロック室であり、５２はマスク側ロードロック室５０とマスクステージ１２との間でマスクＭＫを搬入及び搬出する搬送ハンドである。５４はマスク側ロードロック室５０を真空排気する真空ポンプである。真空ポンプ５４は、真空雰囲気を大気圧に戻す際のドライＮ２やドライエアなどのベント用ガス供給源と共に用いる。
【００２８】
５６は露光チャンバー２０とマスク側ロードロック室５０との間を隔離する装置側ゲートバルブであり、５８はマスク側ロードロック室５０と後述するマスク交換室６０との間を隔離する交換室側ゲートバルブである。
【００２９】
マスク交換室６０は、マスクＭＫを大気圧で保管する。６２はマスク側ロードロック室５０とマスク交換室６０との間でマスクＭＫを搬入及び搬送する搬送ハンドである。
【００３０】
１００はマスクＭＫの回路パターンが形成された面（パターン面）に付着したパーティクルを除去する除去手段としてのレーザー照射ユニット（注：クレームと表現を統一）である。レーザー照射ユニット１００は、図２に示すように、光源１１０と、整形光学系１１２と、導入窓１１４と、集光光学系１１６と、反射ミラー１１８とを有する。図２は、レーザー照射ユニット１００の構成を示す拡大断面図である。
【００３１】
図２において、図示しない照明光学系からのＥＵＶ光ＥＬは、マスクＭＫのパターン面で反射され、投影光学系１４に入射する。なお、１２ａはマスクＭＫを吸着（保持）するチャックホルダーであり、図示しない微動機構を介してマスクステージ１２に設けられる。マスクステージ１２は、露光中において、図２に示すＹ軸方向に加速、等速、減速を繰り返し、スキャン運動をする。
【００３２】
光源１１０は、２００ｎｍ以下の波長の光（パルスレーザー）を射出する。光源１１０には、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）やＦ２レーザー（波長約１５７ｎｍ）を使用する。但し、光源１１０としては、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）やＹＡＧレーザー（波長約２６６ｎｍ）などの２００ｎｍ以上の波長の光を射出する光源を使用することもある。
【００３３】
整形光学系１１２は、光源１１０から射出されたパルスレーザーを平行光に整形する。導入窓１１４は、入射波長（ＥＵＶ光の波長）に対して吸収の少ない光学材料（例えば、石英ガラスなど）で構成され、露光チャンバー２０に設けられる。集光光学系１１６は、平行光に整形されたパルスレーザーを、パーティクルを除去するために必要な形状に集光する。反射ミラー１１８は、集光光学系１１６から射出したパルスレーザーをマスクＭＫのパターン面に偏向する。
【００３４】
レーザー照射ユニット１００において、光源１１０から射出したパルスレーザーは、整形光学系１１２によって平行光に整形され、導入窓１１４を介して、露光チャンバー２０に導入される。露光チャンバー２０に導入されたパルスレーザーは、集光光学系１１６によって集光され、角度可変な反射ミラー１１８を介して偏向され、マスクＭＫのパターン面に照射される。
【００３５】
図３は、マスクＭＫの位置、パルスレーザーの照射位置及びＥＵＶ光ＥＬの照射位置との相対位置関係を示す概略平面図である。本実施形態では、マスクＭＫ（パターン面）に照射されるパルスレーザーは、図３に示すように、スキャン方向（Ｙ方向）に対して直交する方向（Ｘ方向）に長いシート状に整形されている。
【００３６】
図３において、ＲＡはマスクＭＫ（パターン面）上のパーティクルを除去する除去範囲である。ＰＬＡはパルスレーザーが照射される照射範囲である。照射範囲ＰＬＡは、レチクルスキャン方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に、除去範囲ＲＡを十分に覆う長さを有している。ＥＬＡはＥＵＶ光ＥＬが照射される範囲、即ち、照明領域である。照明領域ＥＬＡは、本実施形態では、長方形状であるが、図示しない照明光学系の特性によって円弧形状となる場合もある。
【００３７】
なお、パルスレーザーは、図３Ａに示すように、マスクＭＫのスキャン方向において、照明領域ＥＬＡの近傍、詳細には、照射範囲ＰＬＡが照明領域ＥＬＡの前段に位置するように、パターン面に照射される。これにより、マスクＭＫがスキャンされると、図３Ｂ及びＣに示すように、パルスレーザーが除去範囲ＲＡの全域に照射され、パターン面に付着したパーティクルを除去することができる。換言すれば、マスクＭＫのスキャン（往復）運動を利用し、照射範囲ＰＬＡが除去範囲ＲＡの全域を移動する。なお、照射範囲ＰＬＡを照明領域ＥＬＡの前段に位置させることにより、マスクＭＫがスキャンされた際に、ＥＵＶ光ＥＬが照射される前に照明領域ＥＬＡに付着したパーティクルを除去することができる。
【００３８】
また、パルスレーザーを照射する照射範囲ＰＬＡは、例えば、図４に示すように、マスクＭＫが加減速運動する領域Ａ又はＢの少なくとも一方に設定することも可能である。図４は、マスクＭＫの位置、パルスレーザーの照射位置及びＥＵＶ光ＥＬの照射位置との相対位置関係を示す概略平面図である。
【００３９】
ここで、マスクＭＫのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去することができるパルスレーザーの波長を実験結果と共に説明する。
【００４０】
パーティクルを除去する基板として、Ｓｉ基板と、Ｓｉ基板の上にＲｕ膜を形成した基板を準備し、これらの基板の表面に除去対象（パーティクル）としてサンプル粒子（ＰＳＬ（ポリスチレンラテックス）粒子）を付着させた。そして、照射するパルスレーザーのパルス数を一定とし、パルスエネルギー密度［ｍＪ／ｃｍ２］を変化させながら、ＰＳＬ粒子の除去率の波長依存性を調べた。なお、照射したパルスレーザーの波長は、２６６ｎｍ、３５５ｎｍ、５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍである。図５はＳｉ基板の実験結果を示すグラフであり、図６はＳｉ基板の上にＲｕ膜を形成した基板の実験結果を示すグラフである。図５及び図６において、縦軸は除去率［％］であり、横軸は規格化したパルスエネルギー密度である。
【００４１】
図５を参照するに、Ｓｉ基板におけるＰＳＬ粒子の除去率は、パルスレーザーの波長が長波長になるに従って低減している。一方、Ｓｉ基板上にＲｕ膜を形成した基板におけるＰＳＬ粒子の除去率は、図６に示されるように、パルスレーザーの波長が長波長であっても向上していることが分かる。このような結果は、基板（材料）の吸収特性が波長によって大きく異なるためであると考えられる。
【００４２】
物質に光が入射したときの透過強度Ｉは、一般的に、以下の数式１に示すＢｅｅｒの法則に従う。
【００４３】
【数１】
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【００４４】
ここで、Ｉ０は入射光の強度、αは入射光の波長に対する物質の吸収係数、Ｚは物質の厚さである。
【００４５】
数式１を参照するに、吸収係数αが大きいと、Ｉ／Ｉ０は小さくなる。従って、物質に吸収される光も多くなり、物質の温度が急激に上昇する。一方、吸収係数αが小さいとＩ／Ｉ０は大きくなる。従って、物質に吸収される光も小さくなり、物質の温度は殆ど上昇しない。
【００４６】
パルスレーザーの波長に対するＳｉ基板の吸収強度を算出した結果を図７に、パルスレーザーの波長に対するＳｉ基板の上にＲｕ膜を形成した基板の吸収強度を算出した結果を図８に示す。図７及び図８において、横軸は基板からの深さ［μｍ］であり、縦軸は単位体積あたりのパルスレーザーの吸収強度である。
【００４７】
図７を参照するに、Ｓｉ基板においては、２６６ｎｍの波長のパルスレーザーの吸収が強いが、５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍの波長（長波長）のパルスレーザーをほぼ透過してしまうため、これらのパルスレーザーの吸収は０である。従って、２６６ｎｍのパルスレーザーを照射すると、かかるパルスレーザーはＳｉ基板の表面に吸収される。これにより、ｎｓオーダーの熱膨張がＳｉ基板に生じてＰＳＬ粒子（パーティクル）が除去される。一方、５３２ｎｍ及び１０６４ｎｍのパルスレーザーを照射しても、かかるパルスレーザーはＳｉ基板の表面に吸収されない。従って、熱膨張がＳｉ基板に生じず、ＰＳＬ粒子（パーティクル）が除去されにくい。
【００４８】
しかしながら、Ｓｉ基板上にＲｕ膜を形成した基板では、図８に示すように、吸収強度が変化する。特に、Ｓｉ基板では吸収されなかった長波長側のパルスレーザーを吸収するようになる。従って、ｎｓオーダーの熱膨張が基板に生じて、ＰＳＬ粒子（パーティクル）の除去効率が向上したと考えられる。
【００４９】
パーティクルの除去については、他の要因、例えば、光化学的要素や光圧力的要素も複雑に絡まっているため、上述した説明で全てが解明されたわけではない。しかしながら、各材料の光の吸収特性がパーティクルの除去に深く寄与していることは、第１次近似としては概ね妥当であると考えられる。
【００５０】
以上の実験結果及び考察から、実際の反射型のマスクを想定した場合、マスク（詳細には、マスクを構成する多層膜）に対して吸収特性を有する波長を、パルスレーザーの波長として選択することで、パーティクルを効果的に除去することができるはずである。
【００５１】
そこで、図９及び図１０に示すような、モリブデンとシリコンとを積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜を有するマスクを準備し、上述した実験と同じ条件でパーティクルの除去実験を行った。図９に示すマスクは、マスク基板ＳＴと、モリブデンとシリコンとを積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜ＭＦとを有し、最表面（キャップ層）はＳｉ膜である。図１０に示すマスクは、マスク基板ＳＴと、モリブデンとシリコンとを積層したＭｏ／Ｓｉ多層膜ＭＦとを有し、最表面（キャップ層）はＲｕ膜である。
【００５２】
図１１は、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を有するマスクに対するパーティクルの除去実験の結果を示すグラフである。なお、図１１は、実験結果に基づいて近似曲線をプロットしており、横軸に照射したパルスレーザーの波長を、縦軸に除去率［％］を採用している。図１１を参照するに、パルスレーザーの波長が短波長、特に、ＤＵＶ光の波長領域になると除去率が急激に上昇していることがわかる。また、パルスレーザーの波長を更に短波長側、例えば、２００ｎｍ以下にすることで、１００％の除去率を容易に達成することができることが理解されるであろう。なお、照射したパルスレーザーのパルス時間幅は約７〜１０ｎｓで、１パルスのエネルギー密度は、実験条件にもよるが５０ｍＪ／ｃｍ２以下である。
【００５３】
次に、同じ波長域のレーザーを用いて、レーザーのパルス時間幅を変更した場合の実験結果を図１２に示す。図１２では、横軸にレーザーのパルス時間幅［ｎｓ］を、縦軸に除去率［％］を表している。図１２のように、パルス時間幅が７ｎｓよりも長い１２ｎｓの場合でも、除去効率はほぼ同等であることが分かる。このことより、１５ｎｓ以下のパルス時間幅領域であれば、充分な除去率を達成する事が可能であることが、理解できるであろう。
【００５４】
パルスレーザーの照射によるマスク（パターン面）のダメージは、１パルスのエネルギー密度に大きく依存し、照射したパルスレーザーのエネルギーの積算値には殆ど依存しない。これらの事実は、本発明者の一連の実験結果によって明らかになっている。従って、マスク（パターン面）のダメージの観点から、１パルスのエネルギー密度は小さい方が好ましい。
【００５５】
今回の実験結果では、エネルギー密度を５０ｍＪ／ｃｍ２以上とすると、実験条件にも依存するが、マスク（パターン面）にダメージが生じやすくなるということがわかった。また、パルス時間幅を１５ｎｓよりも長くすると、パーティクルを完全に除去する際に、より大きなエネルギー密度が必要となり、マスク（パターン面）にダメージを与えてしまう。
【００５６】
従って、波長２００ｎｍ以下、パルス時間幅１５ｎｓ以下、エネルギー密度５０ｍＪ／ｃｍ２以下のパルスレーザーをマスクに照射すれば、マスク（パターン面）にダメージを与えることなく、パターン面に付着したパーティクルを完全に除去することができる。
【００５７】
なお、上述したように、マスクＭＫ（が有する多層膜）の構成によってパーティクルの除去率が異なるため、レーザー照射ユニット１００は、マスクＭＫに照射するパルスレーザーを変更（選択）できるように構成することが好ましい。
【００５８】
図１３は、マスクＭＫに照射するパルスレーザーの波長を変更（選択）する波長変更部を備えたレーザー照射ユニット１００Ａの構成を示す概略断面図である。レーザー照射ユニット１００Ａは、図１３に示すように、オシレーター部１１０Ａと、高調波発生部１１２Ａと、高調波分離部１１４Ａ及び１１６Ａと、波長変換コントローラ１１８Ａとを有し、これらにより波長変更部が構成される。
【００５９】
オシレーター部１１０Ａは、ＹＡＧレーザーの基本波長１０６４ｎｍを発振させる。高調波発生部１１２Ａは、オシレーター部１１０Ａで発振させた基本波長１０６４ｎｍから、第２高調波５３２ｎｍ、第３高調波３５５ｎｍ、第４高調波２６６ｎｍを発生させる。
【００６０】
高調波分離部１１４Ａ及び１１６Ａは、高調波発生部１１２Ａで発生した高調波を特定波長に分離する。高調波分離部１１４Ａ及び１１６Ａは、例えば、所定の波長のみを反射する反射ミラーと、かかる反射ミラーを回転可能に保持する保持部とで構成される。
【００６１】
波長変換コントローラ１１８Ａは、パーティクルを除去するために最適な波長を選択し、かかる選択結果に基づいて、高調波発生部１１２Ａ、及び、高調波分離部１１４Ａ及び１１６Ａを制御する。換言すれば、波長変換コントローラ１１８Ａは、高調波発生部１１２Ａ、及び、高調波分離部１１４Ａ及び１１６Ａを介して、パーティクルを除去するために最適な波長のパルスレーザーをマスクＭＫに照射する。
【００６２】
このように、レーザー照射ユニット１００Ａは、照射するパルスレーザーの波長を２００ｎｍ以下に限定することなく、パーティクルの除去に最適な波長に変更することができる。例えば、マスクＭＫが有する多層膜のキャップ層は、Ｓｉ層やＲｕ層に限定されているわけではなく、他の材料である場合もある。この場合、レーザー照射ユニット１００Ａは、キャップ層に使用される材料に応じて波長を変更（選択）することができる。
【００６３】
また、マスクＭＫのパターンを形成する吸収層に用いられる材料は、以下の表１に示すように、照射されるパルスレーザーの波長に対してほぼフラットな吸収特性を有する。なお、表１では、吸収層としてＴａ及びＣｒを挙げている。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
単位は  ／μｍ
従って、吸収層にパーティクルが付着している場合は、上述したように、多層膜のキャップ層の材料に依存した波長に拘束されることなく、長波長のパルスレーザーを用いてもよい。このような場合、レーザー照射ユニット１００Ａのように、マスクＭＫに照射するパルスレーザーの波長を選択可能にすることが好ましい。
【００６６】
また、一般的に光の光子エネルギーＥは、以下の数式２で表される。
【００６７】
【数２】
2008016825.tif 000005
【００６８】
なお、ｈはプランク定数、νは光の振動数である。
【００６９】
従って、短波長の光ほど光子エネルギーは高いため、微細な構造にパルスレーザーを照射する場合、同じエネルギー密度であっても長波長側の光の方が与えるダメージが少ない。
【００７０】
マスクＭＫに付着するパーティクルが比較的大きく、除去しやすい場合には、短波長のパルスレーザーを用いるのではなく、長波長のパルスレーザーを用いることで、マスクＭＫにダメージを与えることなくパーティクルを除去することができる。
【００７１】
パーティクルを除去するために最適な波長は、上述したように、マスクＭＫが有する多層膜のキャップ層の材料に依存する。但し、ＥＵＶ露光装置に用いられるマスクＭＫは、図１４に示すように、Ｍｏ／Ｓｉ多層膜ＭＦのキャップ層の上にＴａやＣｒなどの材料で吸収層が形成されている。吸収層は、マスクＭＫの回路パターンを形成する。このような場合、吸収層に最適な波長のパルスレーザーと、キャップ層に最適な波長のパルスレーザーを同時に照射することで、パーティクルを効果的に除去することができる。ここで、図１４は、マスクＭＫの構成の一例を示す概略断面図である。
【００７２】
また、パーティクルの除去率は、パターン面に付着するパーティクルにも依存する。従って、実際に露光装置１を稼動した際に、装置内に飛散するパーティクルの主な材質をある程度特定することができれば、かかるパーティクルを効果的に除去することができる波長を特定することができる。この場合にも、パーティクルに最適な波長のパルスレーザーと、吸収層に最適な波長のパルスレーザーと、キャップ層に最適な波長のパルスレーザーを同時に照射することで、パーティクルを効果的に除去することができる。
【００７３】
図１５は、異なる波長のパルスレーザーを同時にマスクＭＫに照射することができるレーザー照射ユニット１００Ｂの構成を示す概略断面図である。レーザー照射ユニット１００Ｂは、図１５に示すように、オシレーター部１１０Ｂと、高調波発生部１１２Ｂと、波長分離ミラー１１４Ｂ、１１５Ｂ及び１１６Ｂと、波長変換コントローラ１１８Ｂとを有する。なお、オシレーター部１１０Ｂ、高調波発生部１１２Ｂ及び波長変換コントローラ１１８Ｂは、レーザー照射ユニット１００Ａのオシレーター部１１０Ａ、高調波発生部１１２Ａ及び波長変換コントローラ１１８Ａと同様である。
【００７４】
オシレーター部１１０Ｂから高調波発生部１１２Ｂに入射した１０６４ｎｍのパルスレーザーは、基本波以外の波長、例えば、５３２ｎｍ、３５５ｎｍ、２６６ｎｍのパルスレーザーが単独又は複数組み合わさってパルスレーザーＡとなる。また、パルスレーザーＡは、波長選択性を有する波長分離ミラー１１４Ｂ、１１５Ｂ及び１１６Ｂを組み合わせて用いることによって、パルスレーザーＢ及びＣとなる。パルスレーザーＡ乃至Ｃの波長を表２に示す。
【００７５】
【表２】
2008016825.tif 000006
【００７６】
このように、レーザー照射ユニット１００Ｂは、複数の波長のパルスレーザーを同時にマスクＭＫに照射することができ、より効果的にパーティクルを除去することができる。なお、レーザー照射ユニット１００Ｂは、本実施形態では、２つの波長のパルスレーザー（パルスレーザーＢ及びＣ）を照射しているが、２つ以上の波長のパルスレーザーを同時に照射してもよい。
【００７７】
このように、露光装置１は、レーザー照射ユニット１００乃至１００Ｂによって、マスクＭＫのパターン面に付着したパーティクルを効果的に除去することができ、優れた露光性能を実現する。
【００７８】
露光において、図示しないＥＵＶ光源から発せられたＥＵＶ光ＥＬは、図示しない照明光学系によりマスクＭＫを照明する。マスクＭＫで反射されて回路パターンを反映する光は、投影光学系１４によりウェハＷＦに結像される。露光装置１は、上述したように、マスクＭＫに付着するパーティクルを効果的に除去し、マスクＭＫの回路パターンを高精度（正確）にウェハＷＦに転写することができる。これにより、露光装置１は、高品位なデバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）を提供することができる。
【００７９】
次に、図１６及び図１７を参照して、上述した露光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図１６は、デバイス（半導体デバイスや液晶表示デバイス）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体デバイスの製造を例に説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク製作）では、設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作成されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ６（検査）では、ステップ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これが出荷（ステップ７）される。
【００８０】
図１７は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによって形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重の回路パターンが形成される。かかるデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。このように、露光装置１を使用するデバイス製造方法、並びに結果物としてのデバイスも本発明の一側面を構成する。
【００８１】
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】図１に示す露光装置のレーザー照射ユニットの構成を示す拡大断面図である。
【図３】図１に示す露光装置において、マスクの位置、パルスレーザーの照射位置及びＥＵＶ光の照射位置との相対位置関係を示す概略平面図である。
【図４】図１に示す露光装置において、マスクの位置、パルスレーザーの照射位置及びＥＵＶ光の照射位置との相対位置関係を示す概略平面図である。
【図５】Ｓｉ基板に付着させたサンプル粒子の除去率を示すグラフである。
【図６】Ｓｉ基板上にＲｕ膜を形成した基板に付着させたサンプル粒子の除去率を示すグラフである。
【図７】パルスレーザーの波長に対するＳｉ基板の吸収強度を算出した結果を示すグラフである。
【図８】パルスレーザーの波長に対するＳｉ基板上にＲｕ膜を形成した基板の吸収強度を算出した結果を示すグラフである。
【図９】図１に示す露光装置のマスクの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１０】図１に示す露光装置のマスクの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１１】Ｍｏ／Ｓｉ多層膜を有するマスクに対するパーティクルの除去実験の結果を示すグラフである。
【図１２】Ｓｉ基板に付着させたサンプル粒子の除去率を示すグラフである。
【図１３】図１に示す露光装置のレーザー照射ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１４】図１に示す露光装置のマスクの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１５】図１に示す露光装置のレーザー照射ユニットの構成の一例を示す概略断面図である。
【図１６】デバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図１７】図１６に示すステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１                            露光装置
１２                          マスクステージ
１４                          投影光学系
１６                          ウェハステージ
１００                        除去手段
１１０                        光源部
１１２                        整形光学系
１１４                        導入窓
１１６                        集光光学系
１１８                        反射ミラー
１００Ａ                      除去手段
１１０Ａ                      オシレーター部
１１２Ａ                      高調波発生部
１１４Ａ及び１１６Ａ          高調波分離部
１１８Ａ                      波長変換コントローラ
１００Ｂ                      除去手段
１１０Ｂ                      オシレーター部
１１２Ｂ                      高調波発生部
１１４Ｂ乃至１１６Ｂ          波長分離ミラー
１１８Ｂ                      波長変換コントローラ
ＭＫ                          マスク
ＷＦ                          ウェハ
【図１】
2008016825.tif 000007
【図１１】
2008016825.tif 000008
【図２】
2008016825.tif 000009
【図３】
2008016825.tif 000010
【図４】
2008016825.tif 000011
【図５】
2008016825.tif 000012
【図６】
2008016825.tif 000013
【図７】
2008016825.tif 000014
【図８】
2008016825.tif 000015
【図９】
2008016825.tif 000016
【図１０】
2008016825.tif 000017
【図１２】
2008016825.tif 000018
【図１３】
2008016825.tif 000019
【図１４】
2008016825.tif 000020
【図１５】
2008016825.tif 000021
【図１６】
2008016825.tif 000022
【図１７】
2008016825.tif 000023