(57)【要約】【課題】光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整する減光装置を提供する。【解決手段】本発明による減光装置は、露光装置において、露光対象面上の露光光の照度を調整するように露光光の量を減少させる減光装置（１０１）であって、２枚の減光板（１０３１ｆ、１０５１ｆ）を備え、露光光が前記２枚の減光板を通過し、前記露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する前記２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されたことを特徴とする。【選択図】図３
2008205027.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置において、露光対象面上の露光光の照度を調整するように露光光の量を減少させる減光装置であって、２枚の減光板を備え、露光光が前記２枚の減光板を通過し、前記露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する前記２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されたことを特徴とする減光装置。
【請求項２】
露光装置において、露光対象面上の露光光の照度を調整するように露光光の量を減少させる減光装置であって、複数の減光板を備えた第１の板と、複数の減光板を備えた第２の板と、を備え、第１の板の前記複数の減光板の内のいずれかを露光光の経路に設定し、第２の板の前記複数の減光板の内のいずれかを前記露光光の経路に設定し、露光光が２枚の減光板を通過するように構成することにより光の量を調整する減光装置であって、露光光が前記２枚の減光板を通過し、前記露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する前記２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されたことを特徴とする減光装置。
【請求項３】
露光光が通過する前記２枚の減光板がメッシュからなることを特徴とする請求項１または２に記載の減光装置。
【請求項４】
露光光が通過する前記２枚の減光板の内の一方または両方が回転することによって相対的に位置を変え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１項に記載の減光装置。
【請求項５】
露光対象面上の１点が露光光を受けている間に光が通過する前記２枚の減光板の少なくとも一方が１回転以上回転することを特徴とする請求項４に記載の減光装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の減光装置を備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項７】
請求項６に記載の露光装置によって、マスクのパターンをウエハに露光転写する工程を含むことを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整する減光装置、該減光装置を使用する露光装置および該露光装置を使用するデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路などのリソグラフィ用の露光装置においては、露光対象面の照度を調整する必要がある。このため、従来減光板が使用されている。減光板は、露光装置の照明光学系内などの光路中に、通過光量を調整するように配置される。（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
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乃至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。
【０００４】
【特許文献１】特開2000-349009号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＥＵＶ光は多くの物質で強く吸収される。このため、ＥＵＶ光を使用する露光装置用の減光板として、薄膜フィルタを使用すると、高い透過率を実現するためにきわめて薄い薄膜が必要となり製造するのが困難である。そこで、ＥＵＶ光を使用する露光装置用の減光板として、光の照射される面積に対する開口部（光の通過する部分）の面積の比率である開口率によって透過率を調整できる「メッシュ型」の減光板が考えられる。この「メッシュ型」減光板を使用した露光装置において、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整するのは困難である可能性がある。
【０００６】
したがって、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整する減光装置、露光装置およびデバイスの製造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の態様による減光装置は、露光装置において、露光対象面上の露光光の照度を調整するように露光光の量を減少させる減光装置であって、２枚の減光板を備え、露光光が前記２枚の減光板を通過し、前記露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する前記２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の態様による減光装置は、露光装置において、露光対象面上の露光光の照度を調整するように露光光の量を減少させる減光装置であって、複数の減光板を備えた第１の板と、複数の減光板を備えた第２の板と、を備える。本態様による減光装置は、第１の板の前記複数の減光板の内のいずれかを露光光の経路に設定し、第２の板の前記複数の減光板の内のいずれかを前記露光光の経路に設定し、露光光が２枚の減光板を通過するように構成することにより光の量を調整する。本態様による減光装置は、露光光が前記２枚の減光板を通過し、前記露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する前記２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明による減光装置によれば、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整することができる。該減光装置を使用する露光装置によれば、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整することができ、露光精度が向上する。また、該露光装置を使用する半導体デバイスの製造方法によれば、リソグラフィ工程における露光精度を向上させることができるので、高品質の半導体デバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
本発明の一実施形態による露光装置は、光源３０１、照明光学系３０３、レチクル３０５、レチクルステージ３０７、投影光学系３０９、ウエハ３１１およびウエハステージ３１３を備える。本明細書において、ウエハとは、ウエハおよびウエハ上のレジストも含めたものを指す。光源３０１から射出した光は、照明光学系３０３を経てレチクルステージに取り付けられたレチクル３０５に照射される。レチクル３０５に照射された光は、レチクル３０５のパターン領域で反射され投影光学系３０９を経由してウエハステージ３１３に取り付けられたウエハ３１１に到達し、レチクル３０５のパターンがウエハ３１１上に投影される。
【００１２】
さらに、光源３０１および照明光学系３０３の間には、ウエハ上３１１の露光光照度を調整するための減光装置１０１が備わる。減光装置１０１は、減光装置コントローラ２０１に接続されており、減光装置コントローラ２０１は、ウエハステージ３１３の動作を制御するウエハステージ・コントローラ３１５に接続されている。減光装置コントローラ２０１は、ウエハステージ・コントローラ３１５からの情報に基づいて、ウエハステージ３１３の動作に合わせて減光装置１０１の動作を制御する。減光装置１０１の動作の詳細については後で説明する。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施形態による減光装置１０１に含まれる第１の円板１０３の平面図である。第１の円板１０３は、中心軸１１１の周りに回転可能に取り付けられている。第１の円板１０３は、開口部１０３１ａおよび異なるメッシュの減光板１０３１ｂ乃至１０３１ｆを備える。開口部１０３１ａおよび減光板１０３１ｂ乃至１０３１ｆの形は円形であってもよい。
【００１４】
図３は、本発明の第１の実施形態による減光装置１０１の側面図である。減光装置１０１は、中心軸１１１の周りに回転可能に取り付けられた第１の円板１０３および中心軸１１３の周りに回転可能に取り付けられた第２の円板１０５を備える。第２の円板１０５は、図２に示した第１の円板１０３と同様の構成であり、開口部１０５１ａおよび異なるメッシュの減光板１０５１ｂ乃至１０５１ｆを備える。中心軸１１１および中心軸１１３は、心合わせされている。第１の円板１０３を中心軸１１１の周りに回転させることにより、図３に矢印で示す光の経路に、開口部１０３１ａまたは異なるメッシュの減光板１０３１ｂ乃至１０３１ｆのいずれかを配置することができる。同様に、第１の円板１０３と同様の構成の第２の円板１０５を中心軸１１３の周りに回転させることにより、図３に矢印で示す光の経路に、開口部または異なるメッシュの減光板のいずれかを配置することができる。第１の円板１０３および第２の円板１０５は、それぞれ、開口部を含み６種類の減光板を備えるので、光の経路に配置する減光板を選択することにより３６とおりの透過率を選択することができる。図３においては、第１の円板１０３の減光板１０３１ｆと第２の円板１０５の減光板１０５１ｆとが、光の経路に配置されている。
【００１５】
図４は、本発明の第１の実施形態による減光板１０３１の回転機構の構成の一例を示す図である。本実施形態において、減光板１０３１のメッシュの周囲には保持リング１０３３が備わる。保持リング１０３３の外周には歯が切られており、回転機構１０３５のウォーム歯車１０３７と係合するように構成されている。ウォーム歯車１０３７が回転することにより、減光板１０３１が回転する。回転機構１０３５は、減光装置コントローラ２０１からの指令によりウォーム歯車１０３７を回転させる。第１の円板１０３または第２の円板１０５の、一方または両方の減光板を回転させることができるように構成すればよい。上記の構成により、２個のメッシュ型減光板を光が通過する状態で、２個のメッシュ型減光板が相対的に位置を変えるようにすることができる。
【００１６】
このように光が通過する２個のメッシュ型減光板の一方を適切な速度で回転させることにより、２個のメッシュの重ね合わせにより「モアレ縞」のような低空間周期の濃淡ムラが発生する恐れがなくなる。
【００１７】
以下において、どのような速度で減光板を回転させるかについて説明する。
【００１８】
図７は、ウエハ３１１上の露光光照射領域Ａ１を示す図である。ウエハステージ３１３が移動するにしたがって、ウエハ３１１が移動するので、ウエハ３１１に固定した座標を基準として、Ａ１の位置の露光光照射領域は、図６の矢印Ｓの方向に移動し所定の時間後にはＡ２の位置まで移動する。ウエハ３１１上の点Ｐは、露光光照射領域が通過する期間露光光を照射される。点Ｐが露光光を照射される期間は、露光光照射領域の矢印Ｓ方向の幅をｄとし、ウエハステージ３１３の移動速度をｖとすると、
ｄ／ｖ
で表せる。
【００１９】
一例として点Ｐが露光光を照射される期間に、メッシュ型減光板１０３１を１回転させれば、２個のメッシュの重ね合わせによる濃淡ムラを消去するのに十分であると考えられる。したがって、減光装置コントローラ２０１は、ウエハステージ・コントローラ３１５からの情報に基づいて、点Ｐが露光光を照射される期間を求め、上記期間にメッシュ型減光板１０３１を１回転させるように回転機構１０３５に指令を送る。上記期間にメッシュ型減光板１０３１を２回転以上回転させてもよい。
【００２０】
ここで、露光光が周期的なパルスによって発生される場合に、パルスの周期とメッシュ型減光板１０３１の回転の周期とが一致すると、上記期間にメッシュ型減光板１０３１を１回転以上回転させても、発光１回ごとに回転位置が同じになるため、「モアレ縞」のような低空間周期の濃淡ムラの発生を防止することはできない。したがって、露光光が周期的なパルスによって発生される場合には、パルスの周期とメッシュ型減光板１０３１の回転の周期とが一致しないようにする必要がある。
【００２１】
図５は、本発明の第２の実施形態による減光装置１０１ａに含まれる第１の円板１０７の平面図である。第１の円板１０７は、中心軸１１１の周りに回転可能に取り付けられている。第１の円板１０７は、開口部１０７１ａおよび異なるメッシュの減光板１０７１ｂ乃至１０７１ｄを備える。開口部１０７１ａの形は円形でもよい。減光板１０７１ｂ乃至１０７１ｄの形は、図３に示すように、開口部１０７１ａと同じ形状の円形を中心軸の周りに回転させた軌跡を含む形である。
【００２２】
図６は、本発明の第２の実施形態による減光装置１０１ａの側面図である。減光装置１０１ａは、中心軸１１１の周りに回転可能に取り付けられた第１の円板１０７および中心軸１１３の周りに回転可能に取り付けられた第２の円板１０５を備える。中心軸１１１および中心軸１１３は、心合わせされている。第１の円板１０７を中心軸１１１の周りに回転させることにより、図６に矢印で示す光の経路に、開口部１０７１ａまたは異なるメッシュの減光板１０７１ｂ乃至１０３７ｄのいずれかを配置することができる。同様に、第２の円板１０５を中心軸１１３の周りに回転させることにより、図６に矢印で示す光の経路に、開口部または異なるメッシュの減光板のいずれかを配置することができる。第１の円板１０７は、開口部を含み４種類の減光板を備え、第２の円板１０５は、開口部を含み６種類の減光板を備えるので、光の経路に配置する減光板を選択することにより２４とおりの透過率を選択することができる。図６においては、第１の円板１０３の減光板１０７１ｄと第２の円板１０５の減光板１０５１ｆとが、光の経路に配置されている。
【００２３】
図５に示すように、減光板１０７１ｂ乃至１０７１ｄの形は、円形を中心軸１１１の周りに回転させた軌跡を含む形である。したがって、露光対象面上の１点が露光光を照射される期間に、第２の円板１０５を固定した状態で、中心軸１１１の周りに第１の円板１０７を回転させることにより、２個のメッシュ型減光板を光が通過する状態で、２個のメッシュ型減光板が相対的に位置を変えるようにすることができる。あるいは、第１の円板１０７を固定した状態で、中心軸１１３の周りに第２の円板１０５を回転させてもよい。上記の構成によれば、第１の実施形態の場合のメッシュ型減光板自体を回転させる機構が不要となる。
【００２４】
一例として、減光板１０７１ｂ乃至１０７１ｄの形は、第２の円板上１０５の対応するメッシュ型減光板の円形を少なくとも２個含む形状であるとして、露光対象面上の１点が露光光を照射される期間に、該円形の１個分に相当する分、第１の円板１０７を中心軸１１１の周りに回転させるか第２の円板１０５を中心軸１１３の周りに回転させてもよい。このようにすれば、２個のメッシュの重ね合わせにより「モアレ縞」のような低空間周期の濃淡ムラが発生する恐れがなくなる。
【００２５】
上記の第１および第２の実施形態は、複数の減光板を備えた２枚の円板を含む。他の実施形態として、２枚の円板の一方または両方を１枚の減光板または１枚の減光板を供えた円板に置き換えてもよい。
【００２６】
本発明によれば、光の強度分布を一様としながら、露光対象面の照度を調整する露光装置が得られ、該露光装置によって露光精度が向上する。
【００２７】
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８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。
【００２８】
（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
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。
【００２９】
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。
【００３０】
（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
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。
【００３１】
本実施形態においては、上記リソグラフィ工程において、本発明による露光装置を使用している。したがって、露光領域の全体にわたって露光光の強度分布が一様となるようにすることができ、上記リソグラフィ工程における露光精度を向上させることができる。
【００３２】
本発明の実施形態の減光装置は、露光対象面上の１点が露光光を受けている間に露光光が通過する２枚の減光板が相対的に位置を変えるように構成されているので、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整することができる。
【００３３】
本発明の実施形態の露光装置は、本発明の実施形態の減光装置を備えており、光の強度分布を一様としながら露光対象面の照度を調整することができるので、露光精度を向上させることができる。
【００３４】
本発明の実施形態の半導体デバイスの製造方法は、本発明の実施形態の露光装置によって、マスクのパターンをウエハに露光転写する工程を含むので、露光領域の全体にわたって露光光の強度分布が一様となるようにすることができ、リソグラフィ工程における露光精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【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】本発明の第１の実施形態による減光装置に含まれる第１の円板の平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による減光装置の側面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による減光板の回転機構の構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による減光装置に含まれる第１の円板の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による減光装置の側面図である。
【図７】ウエハ上の露光光照射領域を示す図である。
【図８】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】
【００３６】
１０１…減光装置、２０１…減光装置コントローラ、１０３１ａ、１０３１ｂ、１０３１ｃ、１０３１ｄ、１０３１ｅ、１０３１ｆ、１０７１ａ、１０７１ｂ、１０７１ｃ、１０７１ｄ…減光板
【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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【図７】
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【図８】
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