(57)【要約】【課題】照明系レンズに起因する照度バラツキを露光用アパーチャにより抑制する。【解決手段】露光光を遮るための遮光膜２と、露光光の透過率を制御するための半透明膜３との両方が、透明基板１上に直接形成されている。透明基板１は遮光領域と透過領域とを有し、遮光膜２は遮光領域に形成され、半透明膜３は透過領域の少なくとも一部を覆うように形成されている。半透明膜３は、照明系レンズに起因する露光光の照度バラツキに応じて形成されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン露光に用いられる露光用アパーチャであって、
透明基板上に、遮光膜及び半透明膜が直接配置されていることを特徴とする露光用アパーチャ。
【請求項２】
請求項１に記載の露光用アパーチャにおいて、
前記透明基板は、遮光領域と透過領域とを有し、
前記半透明膜は、前記透明基板の前記透過領域の少なくとも一部を覆うことを特徴とする露光用アパーチャ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の露光用アパーチャにおいて、
前記半透明膜がタンタルシリサイド膜であることを特徴とする露光用アパーチャ。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の露光用アパーチャを有することを特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項１から３の何れかに記載の露光用アパーチャを用いて、基板上にパターンを露光する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の製造方法において、
Ｆ２エキシマレーザを光源として前記パターンを露光することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
パターン露光に用いられる露光用アパーチャの製造方法であって、
透明基板上に遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜上に第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をパターニングする工程と、
前記遮光膜をパターニングした後、前記第１レジストパターンを除去する工程と、
前記パターニングされた遮光膜を覆うように、半透明膜を形成する工程と、
前記半透明膜上に第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記半透明膜をパターニングする工程と、
前記第２レジストパターンを除去する工程と、
を含むことを特徴とする露光用アパーチャの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の製造方法において、
前記半透明膜が、タンタルシリサイド膜であることを特徴とする露光用アパーチャの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、パターン露光に用いられる露光用アパーチャ及びその製造方法、露光装置並びに半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、露光用アパーチャを有する露光装置を用いてパターン露光が行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図４は、従来の露光用アパーチャを説明するための図である。詳細には、図４（ａ）は従来の露光用アパーチャの構造を説明するための上面図であり、図４（ｂ）はその断面図である。
【０００４】
図４に示す従来の露光用アパーチャにおいて、透明基板１上に、スチールや銅のような金属や、セラミックス等からなる遮光膜２が形成されている。遮光膜２は、露光光の不必要な照射（エネルギー）を吸収する機能を有する。すなわち、露光用アパーチャは露光光の照射を絞るために用いられるので、上記遮光膜２には露光光を透過する開口部が形成されている。この開口部は一般には円形の穴であり、直径が固定されたもののほか、使用目的に応じて直径を調整可能なものがある。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１８９４１１号公報  （第３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の露光用アパーチャの開口部は円形の穴である。このため、従来の露光用アパーチャを有する露光装置を用いてパターン露光を行うと、照明系のレンズを透過した露光光は露光用アパーチャに入射し、該露光用アパーチャ内部を透過して、ウェハ上に到達してしまう。すなわち、従来の露光用アパーチャを用いてパターン露光すると、照明系レンズに起因する照度（光量）のバラツキを抑制することなしに、露光光がアパーチャ内部を透過し、ウェハ上に到達してしまうという問題があった。従って、パターン露光を精度良く行うことができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、照明系レンズに起因する照度バラツキを露光用アパーチャにより抑制することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
この発明に係る露光用アパーチャは、パターン露光に用いられる露光用アパーチャであって、
透明基板上に、遮光膜及び半透明膜が直接配置されていることを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る露光用アパーチャにおいて、
前記透明基板は、遮光領域と透過領域とを有し、
前記半透明膜は、前記透明基板の前記透過領域の少なくとも一部を覆うことが好適である。
【００１０】
この発明に係る露光用アパーチャにおいて、
前記半透明膜がタンタルシリサイド膜であることが好適である。
【００１１】
この発明に係る露光装置は、上記露光用アパーチャを有することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明に係る半導体装置の製造方法は、上記露光用アパーチャを用いて、基板上にパターンを露光する工程を含むことを特徴とするものである。
【００１３】
この発明に係る半導体装置の製造方法において、
Ｆ２エキシマレーザを光源として前記パターンを露光することが好適である。
【００１４】
この発明に係る露光用アパーチャの製造方法は、パターン露光に用いられる露光用アパーチャの製造方法であって、
透明基板上に遮光膜を形成する工程と、
前記遮光膜上に第１レジストパターンを形成する工程と、
前記第１レジストパターンをマスクとして前記遮光膜をパターニングする工程と、
前記遮光膜をパターニングした後、前記第１レジストパターンを除去する工程と、
前記パターニングされた遮光膜を覆うように、半透明膜を形成する工程と、
前記半透明膜上に第２レジストパターンを形成する工程と、
前記第２レジストパターンをマスクとして前記半透明膜をパターニングする工程と、
前記第２レジストパターンを除去する工程と、
を含むことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明に係る半導体装置の製造方法において、前記半透明膜がタンタルシリサイド膜であることが好適である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による露光用アパーチャを説明するための図である。詳細には、図１（ａ）は本実施の形態による露光用アパーチャの構造を説明するための上面図であり、図１（ｂ）はその断面図である。
図１に示すように、透明基板１上に、露光光を遮るための遮光膜２と、露光光の透過率を制御するための半透明膜３との両方が直接配置されている。透明基板１は遮光領域と透過領域とを有しており、遮光領域には遮光膜２が形成され、透過領域の少なくとも一部には半透明膜３が形成されている。
【００１８】
ここで、透明基板１の材料としては、適用する露光光の透過率が８０％以上であるものを用いる。例えば、波長１５７ｎｍ以上の露光光を適用する場合、該露光光の透過率が８５％以上の石英ガラスが、透明基板１の材料として好適である。
【００１９】
遮光膜２の材料としては、適用する露光光の透過率が低いものが用いられ、例えば、クロム、クロムフロライド、スチール、銅（Ｃｕ）等の金属や、セラミックス等が好適である。例えば、波長１５７ｎｍ以上の露光光を適用する場合、該露光光の透過率が０．５％以下のクロムが、遮光膜２の材料として好適である。
【００２０】
半透明膜３は、照明系レンズ（後述）に起因する露光光の照度バラツキに応じて、透明基板１の透過領域に形成されている。半透明膜３は、該バラツキに対応して透過率を部分的に制御するように、上記透過領域に間隔を空けて形成されている。
半透明膜３の材料としては、例えば、タンタルシリサイド（ＴａＳｉ）、ジルコンシリサイド（ＺｒＳｉ）、モリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ）、クロムフロライド（ＣｒＦ）、シリコンオキサイド（ＳｉＯ２）等が好適である。波長１５７ｎｍの露光光（Ｆ２エキシマレーザ光）を適用する場合、該Ｆ２エキシマレーザ光の照射に対して膜減りが少ないタンタルシリサイドが、半透明膜３の材料として更に好適である。
【００２１】
次に、上記露光用アパーチャの製造方法について説明する。
図２は、本実施の形態による露光用アパーチャの製造方法を説明するための工程断面図である。
【００２２】
先ず、図２（ａ）に示すように、透明基板１上に、スパッタや真空蒸着等の方法により遮光膜２としてのクロム膜を形成する。次に、クロム膜２上に、回転塗布法により電子線レジスト４を形成する。そして、電子線レジスト４に電子ビーム５を照射してパターンを描画する。この電子ビーム描画工程においては、クロム膜２を残存させる遮光領域は未描画であり、透明基板１を露出させる透過領域は描画される。また、この電子ビーム描画工程において、電子線レジスト４の解像に必要な電荷量を予め設定して、電子ビーム５を照射する。
【００２３】
次に、図２（ｂ）に示すように、電子線レジスト４の現像処理を行う。この現像処理により、電子線レジスト４は、クロム膜２を覆うレジスト領域と、クロム膜２が露出する無レジスト領域とにパターニングされる。すなわち、クロム膜２上に、第１レジストパターンとしての電子線レジスト４のパターンが形成される。
この電子線レジスト４の現像処理において、ポジ型の電子線レジスト４を適用した場合、電子ビーム５が照射された透過領域の電子線レジスト４が現像液に溶解し、クロム膜２が露出する。一方、電子ビーム５が照射されない遮光領域の電子線レジスト４は現像液に溶解しないので、電子線レジスト４が残存する。
【００２４】
次に、図２（ｃ）に示すように、電子線レジスト４のパターンをマスクとして、クロム膜２をドライエッチングする。このドライエッチングにより、電子線レジスト４で覆われていない透過領域のクロム膜２のみが除去され、該透過領域において下層の透明基板１が露出する。
クロム膜２のドライエッチングには、例えば、平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いる。また、エッチングガスは、ＣＣｌ４（テトラクロロメタン）とＯ２（酸素）あるいはＣＨ２Ｃｌ２（ジクロロメタン）とを、流量比率１：３に制御して適用する。エッチングの際には、透明基板１の材料である合成石英ガラスに対するエッチング選択比を十分に確保しておく。また、上記流量比率の混合ガス系を用いれば、電子線レジスト４のドライエッチング耐性は十分に得られる。
【００２５】
次に、図２（ｄ）に示すように、レジスト剥離液を用いて電子線レジスト４を剥離除去する。
ここで、レジスト剥離液としては、硫酸と過酸化水素水とを３：１の比率で混ぜ合わせた混合液が好適である。また、剥離除去の際、露出している透明基板１とクロム膜２の剥離耐性を、十分に確保しておく。
【００２６】
そして、図２（ｅ）に示すように、透明基板１及びクロム膜２を覆うように、スパッタや真空蒸着等の方法により半透明膜３としてのモリブデンシリサイド膜（ＭｏＳｉ膜）を形成する。
【００２７】
次に、図２（ｆ）に示すように、モリブデンシリサイド膜３上に、回転塗布法により電子線レジスト６を形成する。そして、電子線レジスト６に電子ビーム７を照射してパターンを描画する。この電子ビーム描画工程において、透過領域のモリブデンシリサイド膜３を残存させる領域は未描画であり、透明基板１又はクロム膜２を露出させる領域は描画される。また、電子ビーム描画工程において、電子線レジスト６の解像に必要な電荷量を予め設定して、電子ビーム７を照射する。
【００２８】
次に、図２（ｇ）に示すように、電子線レジスト６の現像処理を行う。この現像処理により、電子線レジスト６は、モリブデンシリサイド膜３を覆うレジスト領域と、モリブデンシリサイド膜３が露出する無レジスト領域とにパターニングされる。すなわち、モリブデンシリサイド膜３上に、第２レジストパターンとしての電子線レジスト６のパターンが形成される。
この電子線レジスト６の現像処理において、ポジ型の電子線レジスト６を適用した場合、電子ビーム７が照射された領域の電子線レジスト６が現像液に溶解し、モリブデンシリサイド膜３が露出する。一方、電子ビーム７が照射されていない領域の電子線レジスト６は現像液に溶解しないので、電子線レジスト６が残存する。
【００２９】
次に、図２（ｈ）に示すように、電子線レジスト６のパターンをマスクとして、モリブデンシリサイド膜３をドライエッチングする。このドライエッチングにより、電子線レジスト６で覆われていないモリブデンシリサイド膜３のみが除去され、下層のクロム膜２及び透明基板１が露出する。
モリブデンシリサイド膜３のドライエッチングには、例えば、平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装置を用いる。また、エッチングガスは、ＣＦ４（テトラフルオロメタン）とＯ２（酸素）とを、流量比率２０：１に制御して適用する。エッチングの際には、透明基板１である合成石英ガラス及びクロム膜２に対するエッチング選択比を十分に確保しておく。また、上記流量比率の混合ガス系を用いれば、電子線レジスト６のドライエッチング耐性は十分に得られる。
【００３０】
最後に、図２（ｉ）に示すように、レジスト剥離液を用いて電子線レジスト６を剥離除去する。
ここで、レジスト剥離液としては、硫酸と過酸化水素水とを３：１の比率で混ぜ合わせた混合液が好適である。剥離除去の際、露出している透明基板１、クロム膜２およびモリブデンシリサイド膜３の剥離耐性を、十分に確保しておく。
このようにして、図１に示す本実施の形態による露光用アパーチャが製造される。
【００３１】
次に、上記露光用アパーチャを有する露光装置を用いた露光方法について説明する。
図３は、本実施の形態による露光用アパーチャを有する露光装置を用いた露光方法を説明するための概念図である。
図３に示すように、先ず、露光光源１０から発せられた露光光１１が、照明系レンズ（コンデンサレンズ、フライアイレンズ等）１２を透過した後、本実施の形態による露光用アパーチャ１３を透過し、レチクル１４に入射する。ここで、上述したように、露光用アパーチャ１３の透過領域の一部に形成された半透明膜３のパターンにより、露光光１１の透過率が部分的に変化する。また、露光光１１としては、例えば、Ｆ２エキシマレーザ光（波長１５７ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）等が用いられる。なお、露光用アパーチャ１３の幅や深さ等は、露光用アパーチャのホルダのサイズにより規定されている。
そして、レチクル１４を透過した露光光は、投影系レンズ１５に入射した後、該投影系レンズ１５の内部で収束され、ウェハ１７上に形成されたレジスト１６に照射される。これにより、レチクル１４に描画されたパターンがレジスト１６に転写され、ウェハ１７上に所望のレジストパターンが形成される。
このようにパターン露光する際、露光用アパーチャ１３の透過領域における露光光１１の透過率を部分的に制御することができるため、照明系レンズ１２に起因する照度（光量）のバラツキを小さくした状態で露光光がウェハ１７上に到達する。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態では、露光用アパーチャ１３の透過領域に半透明膜３のパターンを形成した。そして、この露光用アパーチャを用いてパターン露光する際、上記半透明膜３のパターンにより露光光の透過率を部分的に制御するようにした。従って、照明系レンズ１２に起因して露光光に照度バラツキが発生した場合に、該照度バラツキを露光用アパーチャ１３により抑制することができる。よって、従来に比べて露光ショット内における照度（光量）の均一性を著しく向上させることができるため、パターン露光を精度良く行うことができる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、透過領域に間隔を空けて半透明膜３を形成し、該透過領域の一部で透明基板１が露出しているが、これに限らず、透明基板１が露出しないように半透明膜３を該透過領域に隙間無く形成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、照明系レンズに起因する照度バラツキを露光用アパーチャにより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による露光用アパーチャを説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態による露光用アパーチャの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図３】本実施の形態による露光用アパーチャを有する露光装置を用いた露光方法を説明するための概念図である。
【図４】従来の露光用アパーチャを説明するための図である。
【符号の説明】
１  透明基板（石英ガラス基板）
２  遮光膜（クロム膜）
３  半透明膜（モリブデンシリサイド膜、タンタルシリサイド膜）
４  電子線レジスト（第１レジストパターン）
５  電子ビーム
６  電子線レジスト（第２レジストパターン）
７  電子ビーム
１０  露光光源
１１  露光光
１２  照明系レンズ
１３  露光用アパーチャ
１４  レチクル
１５  投影系レンズ
１６  レジスト
１７  ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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