(57)【要約】【課題】  フォトマスクのパターンを安定して保護し、安価で信頼性が得られる露光装置及びペリクル代替物、半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  照明系１１が併設されたチャンバー１２内に、マスクステージ１４、投影光学系１７、半導体ウェハＷＦを載置するウェハステージ１８が配備されている。マスクステージ１４では、着脱可能なフレーム１５が保護膜１６を伴って配備されている。保護膜１６は少なくとも照明光を吸収することなく透過する材料で構成されている。露光に必要なフォトマスク１３は、搬送機構１９によりストッカー２０からチャンバー１２内に搬入されマスクステージ１４にセットされる。【選択図】  図１
2005109345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、
前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、
前記マスクステージに設けられ前記フォトマスクのパターンに所定の離間距離を有して対向する前記照明光を透過する保護膜と、
を具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、
前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、
前記マスクステージに設けられ前記フォトマスクのパターンに所定の離間距離を有して対向する前記照明光を透過する保護膜と、
一方側に前記保護膜が配され、他方側が前記フォトマスクに固定される所定の厚みを有したフレームと、
を具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項３】
前記フレームは前記マスクステージから着脱可能で前記保護膜は交換可能なペリクル膜であることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記フレームは前記マスクステージから着脱可能で前記保護膜は交換可能なガラス膜であることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記フレームは通気性を有する構造としたことを特徴とする請求項２〜４いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項６】
前記フォトマスクは前記マスクステージへの載置前において前記フォトマスクのパターンを保護するペリクル代替物を伴い、前記マスクステージの前段において前記ペリクル代替物を着脱する予備ステージをさらに具備したことを特徴とする請求項２〜５いずれか一つに記載の露光装置。
【請求項７】
照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、
前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、
前記フォトマスクのパターンを保護するペリクル代替物を装着しての、または前記ペリクル代替物を外しての前記フォトマスクの移動が可能である搬送機構と、
前記マスクステージの前段に設けられ前記ペリクル代替物を着脱する予備ステージと、
を具備したことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
露光装置のマスクステージに載置されるフォトマスクのパターンを前記露光装置外でまたは前記マスクステージへの載置前まで保護するためのものであって、
フォトマスクの縁部に嵌め込まれ着脱可能なフレーム部と、前記フレーム部と一体化し前記フォトマスクのパターンに離間して対向する保護カバー部とを含むことを特徴とするペリクル代替物。
【請求項９】
露光パターンを保護するペリクル代替物を装着したフォトマスクを露光装置内に搬入する工程と、
前記露光装置内部で前記フォトマスクから前記ペリクル代替物を外す工程と、
マスクステージに前記フォトマスクをセットする工程と、
照明光により前記フォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する工程と、
前記マスクステージから前記フォトマスクを移動し前記露光装置内部で前記フォトマスクに前記ペリクル代替物を装着する工程と、
前記ペリクル代替物を装着したフォトマスクを露光装置外に搬出する工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置製造に係り、特に半導体ウェハへの集積回路のパターンを順次重ねて縮小投影露光していく露光装置及びフォトマスクの保護に用いられるペリクル代替物、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置は、複数のフォトマスク（レチクル）パターンをウェハ上に順次露光することによって、ＬＳＩ製造に必要な回路パターンを形成していく。フォトマスクの材料はガラス板が利用されることが多い。フォトマスクは帯電等によって塵埃が付着し、不要な結像を招く恐れがある。このような問題を解決するため、フォトマスクのパターンをペリクルで保護する技術、不要な結像を防止する技術が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−２９８０２号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペリクルは、一般にニトロセルロース等、露光波長を透過する数μｍの有機薄膜が使用される。しかし、露光波長の短波長化、高エネルギー化によって、露光時にペリクル自体が数％程度露光波を吸収する。また、露光装置外へのフォトマスクの移動によってペリクルにとって環境の変化が著しい。これにより、ペリクルの変質、透過率の悪化といった特性劣化が激しくなる。よって、ペリクルを頻繁に交換する必要があり、安定して使用することが困難、またはコスト高となる問題があった。
【０００４】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、フォトマスクのパターンを安定して保護し、安価で信頼性が得られる露光装置及びペリクル代替物、半導体装置の製造方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る露光装置は、照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、前記マスクステージに設けられ前記フォトマスクのパターンに所定の離間距離を有して対向する前記照明光を透過する保護膜と、を具備したことを特徴とする。
【０００６】
上記本発明に係る露光装置によれば、マスクステージ側に予めフォトマスクのパターンに対する保護膜が設けられた形態を有する。露光装置内では露光装置外に比べて清浄な環境であるので、保護膜は劣化し難い利点がある。
【０００７】
本発明に係るより好ましい実施態様としての露光装置は、照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、前記マスクステージに設けられ前記フォトマスクのパターンに所定の離間距離を有して対向する前記照明光を透過する保護膜と、一方側に前記保護膜が配され、他方側が前記フォトマスクに固定される所定の厚みを有したフレームと、を具備したことを特徴とする。
【０００８】
上記本発明に係る露光装置によれば、マスクステージ側に予めフォトマスクのパターンに対する保護膜が配されたフレームを設ける。露光装置内では露光装置外に比べて清浄な環境であるので、保護膜は劣化し難い利点がある。よって、交換の時期に至る期間が長くなり、経済的である。
【０００９】
上記本発明に係る露光装置において、次のようないずれかの特徴を少なくとも一つ有する。
前記フレームは前記マスクステージから着脱可能で前記保護膜は交換可能なペリクル膜であることを特徴とする。
前記フレームは前記マスクステージから着脱可能で前記保護膜は交換可能なガラス膜であることを特徴とする。
前記フレームは通気性を有する構造としたことを特徴とする。
前記フォトマスクは前記マスクステージへの載置前において前記フォトマスクのパターンを保護するペリクル代替物を伴い、前記マスクステージの前段において前記ペリクル代替物を着脱する予備ステージをさらに具備したことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る露光装置は、照明光によりフォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する露光装置であって、前記フォトマスクが載置されるマスクステージと、前記フォトマスクのパターンを保護するペリクル代替物を装着しての、または前記ペリクル代替物を外しての前記フォトマスクの移動が可能である搬送機構と、前記マスクステージの前段に設けられ前記ペリクル代替物を着脱する予備ステージと、を具備したことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明に係る露光装置によれば、フォトマスクは、搬送機構により、フォトマスクのパターンを保護するペリクル代替物を装着したまま、または外して移動できる。フォトマスクは、マスクステージの前段に設けられた予備ステージでペリクル代替物を着脱することができ、清浄な状態を維持しつつマスクステージに置かれる。
【００１２】
本発明に係るペリクル代替物は、露光装置のマスクステージに載置されるフォトマスクのパターンを前記露光装置外でまたは前記マスクステージへの載置前まで保護するためのものであって、フォトマスクの縁部に嵌め込まれ着脱可能なフレーム部と、前記フレーム部と一体化し前記フォトマスクのパターンに離間して対向する保護カバー部とを含むことを特徴とする。
【００１３】
上記本発明に係るペリクル代替物によれば、保護カバー部と一体的に構成されたフレーム部がフォトマスクの縁部に嵌め込まれ、フォトマスクがマスクステージへ載置される前までフォトマスクのパターンを保護する。着脱を容易とし、フォトマスクに常に付帯されるペリクルと違ってより安価に構成できる。
【００１４】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、露光パターンを保護するペリクル代替物を装着したフォトマスクを露光装置内に搬入する工程と、前記露光装置内部で前記フォトマスクから前記ペリクル代替物を外す工程と、マスクステージに前記フォトマスクをセットする工程と、照明光により前記フォトマスクのパターンを照明し投影光学系を介して結像状態に配置した半導体ウェハの所定領域に前記フォトマスクのパターンを露光する工程と、前記マスクステージから前記フォトマスクを移動し前記露光装置内部で前記フォトマスクに前記ペリクル代替物を装着する工程と、前記ペリクル代替物を装着したフォトマスクを露光装置外に搬出する工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１５】
上記本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、フォトマスクがマスクステージへ載置される前までフォトマスクのパターンはペリクル代替物によって保護される。よって、フォトマスクは清浄な状態を維持しつつマスクステージに置かれる。マスクステージから離れたフォトマスクは、再びペリクル代替物が装着され、露光装置外においてもフォトマスクのパターンが保護される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の第１実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図である。露光装置１０は、照明系１１が併設された恒温及び所定圧力に調整可能なチャンバー１２内に、マスクステージ１４、投影光学系１７、半導体ウェハＷＦを載置するウェハステージ１８が配備されている。マスクステージ１４では、フォトマスク（レチクル）１３が載置され位置決めされる。すなわち、照明系１１によりフォトマスク１３のパターンを照明し投影光学系１７を介して結像状態に配置した半導体ウェハＷＦの所定領域にフォトマスク１３のパターンを露光する。
【００１７】
マスクステージ１４には着脱可能なフレーム１５が保護膜１６を伴って配備されている。保護膜１６は少なくとも照明光を吸収することなく透過する材料で構成されている。露光に必要なフォトマスク１３は、搬送機構１９によりストッカー２０からチャンバー１２内に搬入されマスクステージ１４にセットされる。
【００１８】
図２は、図１の要部構成に関し、マスクステージ（１４）に取り付けられる保護膜付きのフレームを示す概略図である。フレーム１５内には保護膜１６としてニトロセルロース等、露光波長を透過する数μｍの有機薄膜、いわゆるペリクルを有する。フレーム１５はマスクステージ１４に、スライド及び固定、嵌め込み、ねじ止め、接着等を利用して固定される。その他、保護膜１６として精度の良好な薄いガラス膜を使用することが考えられる。また、保護膜１６は露光装置１０の照明光を吸収することなく透過する材料であれば別の材料でもよい。フレーム１５はマスクステージ１４からの着脱が容易な構成となっていることが望ましい。また、保護膜１６もフレーム１５への取り付けが容易となるよう例えば上下フレーム１５１，１５２の間に挟み込む形態をとっている。
【００１９】
図３は、保護膜が取り付けられるフレームの要部を示す概観図である。フレーム１５内は保護膜１６及びフォトマスク１３により密閉されると（図１参照）、通気性のある方がよい場合がある。そこでフレーム１５を通気性ある構造とした。具体的にはフレーム１５の側部に通気孔１５３が複数設けられている。これにより、保護膜１６としてペリクルを用いた場合、露光時、ペリクルから発生するアウトガスが置換され易くなる。また、所望のクリーニングガスのパージによるアウトガスの置換も促進することができる。これにより、露光特性の劣化を防ぐことができる。
【００２０】
上記実施形態の構成によれば、露光装置１０内またはチャンバー１２内では露光装置外に比べて清浄な環境であるので、保護膜１６は劣化し難い利点がある。保護膜１６として一般的なペリクルを用いてもフォトマスクに常に付帯されるペリクルと違って劣化し難い。これにより、交換の時期に至る期間が長くなり経済的である。また、フレーム１５の取り外しで保護膜１６の交換が簡便にできる。
【００２１】
図４は、本発明の第２実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図である。前記第１実施形態と同様の箇所には図１と同一の符号を付して説明する。露光装置３０は、照明系１１が併設された恒温所定圧に調整可能なチャンバー１２内に、フォトマスク（レチクル）１３が載置され位置決めされるマスクステージ１４、投影光学系１７、半導体ウェハＷＦを載置するウェハステージ１８が配備されている。すなわち、照明系１１によりフォトマスク１３のパターンを照明し投影光学系１７を介して結像状態に配置した半導体ウェハＷＦの所定領域にフォトマスク１３のパターンを露光する。前記第１実施形態と同様にマスクステージ１４には着脱可能なフレーム１５が保護膜１６を伴って配備されている。
【００２２】
露光に必要なフォトマスク１３は、露光装置外でまたはマスクステージ１４への載置前までペリクル代替物、ここでは樹脂キャップ３１によってそのマスクパターンが保護されている。フォトマスク１３は、この樹脂キャップ３１を伴ってストッカー２０に収納されている。フォトマスク１３は、露光装置１０に伴うストッカー２０以外の外部に持ち出される場合でも樹脂キャップ３１が装着されマスクパターンが保護される。また、予備ステージ３２は、樹脂キャップ３１をフォトマスク１３から着脱するステージとして設けられている。
【００２３】
上記図４を参照して本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を説明する。ウェハステージ１８に半導体ウェハＷＦが載置され準備されている。ストッカー２０に収納されているフォトマスク１３は、樹脂キャップ３１ごとロボットアーム等の搬送機構３９により搬送される。まず、マスクステージ１４前段の予備ステージ３２で樹脂キャップ３１と分離される。予備ステージ３２は例えば吸着作用により樹脂キャップ３１を保持する。その後、フォトマスク１３は、チャンバー１２内に搬入されマスクステージ１４にセットされる。照明系１１によりフォトマスク１３のパターンを照明し投影光学系１７を介して結像状態に配置した半導体ウェハＷＦの所定領域にフォトマスク１３のパターンを露光する。フォトマスク１３の利用が終了すると、フォトマスク１３は再び搬送機構３９によりマスクステージ１４から予備ステージ３２に移動され、樹脂キャップ３１が装着されストッカー２０に収納される。フォトマスク１３は、露光装置１０に伴うストッカー２０以外の外部に持ち出される場合でも樹脂キャップ３１が装着されパターンが保護される。
【００２４】
図５は、本発明の第３実施形態に係り、前記図４の構成におけるペリクル代替物、すなわち樹脂キャップ３１の構成図である。樹脂キャップ３１はフレーム部３１１と保護カバー部３１２を有する。フレーム部３１１は、フォトマスク１３の縁部に嵌め込まれて容易に着脱可能である。保護カバー部３１２は、フレーム部３１１に連続するように一体化してフォトマスク１３の有するパターンに離間して対向するように設けられる。これにより、露光装置のマスクステージ１４に載置されるフォトマスク１３のパターンを、露光装置外でまたはマスクステージ１４への載置前まで保護する。
【００２５】
上記実施形態の構成によれば、保護カバー部３１２と一体的に構成されたフレーム部３１１がフォトマスク１３の縁部に嵌め込まれ、フォトマスク１３がマスクステージ１４へ載置される前までフォトマスク１３のパターンを保護する。着脱を容易とし、フォトマスクに常に付帯されるペリクルと違ってより安価に構成できる。
【００２６】
図６は、本発明の第４実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図である。前記第２実施形態と同様の箇所には前記図４と同一の符号を付して説明する。露光装置４０は、前記第２実施形態に比べて、マスクステージ１４に配される保護膜１６付きのフレーム１５が省略された形態を有する。その他の構成は前記図４と同様である。照明系１１が併設された恒温所定圧に調整可能なチャンバー１２内に、フォトマスク（レチクル）１３が載置され位置決めされるマスクステージ１４、投影光学系１７、半導体ウェハＷＦを載置するウェハステージ１８が配備されている。すなわち、照明系１１によりフォトマスク１３のパターンを照明し投影光学系１７を介して結像状態に配置した半導体ウェハＷＦの所定領域にフォトマスク１３のパターンを露光する。
【００２７】
上記実施形態では、露光装置内またはチャンバー１２内は露光装置外に比べてより清浄な環境を維持することができる理由から、マスクステージ１４は保護膜１６付きのフレーム１５等配備しない通常の構成とした。一方、フォトマスク１３はマスクステージ１４へ載置される前までマスクパターンを保護するために、前記第２実施形態と同様にペリクル代替物としての樹脂キャップ３１を要する。これにより、フォトマスク１３はマスクステージ１４への載置以外の露光装置内外ではマスクパターンが保護されることになる。樹脂キャップ３１は着脱を容易とし、フォトマスクに常に付帯されるペリクルと違ってより安価に構成できる。総合的には、ペリクルレスでの露光が可能となり、従来からあったペリクル膜の劣化、ペリクルがあるゆえの露光特性への影響を懸念しなくてもよい。
【００２８】
上記実施形態の構成によれば、露光装置１０内またはチャンバー１２内では露光装置外に比べて清浄な環境であるので、保護膜１６は劣化し難い利点がある。保護膜１６として一般的なペリクルを用いてもフォトマスクに常に付帯されるペリクルと違って劣化し難い。これにより、交換の時期に至る期間が長くなり経済的である。また、交換はフレームの取り外しで簡便にできる。
【００２９】
以上各実施形態に説明したように、本発明によれば、露光装置内またはチャンバー内は、露光装置外に比べて清浄な環境が保たれ易いことに着目した。露光装置内のマスクステージに予めフォトマスクのパターンを保護するペリクルまたはそれに代わる露光光を透過するものを配備する。これにより、ペリクルまたはそれに代わるものについて交換の時期に至る期間が長くなりより経済的で信頼性も維持できる。あるいは、フォトマスクにおいて、マスクステージへの載置以外の露光装置内外でマスクパターンを保護するためのペリクル代替物を付帯させる。ペリクル代替物は樹脂キャップとしたが、安価で信頼性ある他の構成でもよい。これにより、安価で簡単な構成でマスクパターンが保護できる。この結果、フォトマスクのパターンを安定して保護し、安価で信頼性が得られる露光装置及びペリクル代替物、半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図。
【図２】図１の構成中における一部の概略図。
【図３】保護膜が取り付けられるフレームの要部を示す概観図。
【図４】第２実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図。
【図５】第３実施形態に係るペリクル代替物の構成図。
【図６】第４実施形態に係る露光装置の要部を示す構成図。
【符号の説明】
【００３１】
１０，３０，４０…露光装置、１１…照明系、１２…チャンバー、１３…フォトマスク、１４…マスクステージ、１５，１５１，１５２…フレーム、１５３…通気孔、１６…保護膜、１７…投影光学系、１８…ウェハステージ、１９，３９…搬送機構、２０…ストッカー、３１…ペリクル代替物（樹脂キャップ）、３１１…フレーム部、３１２…保護カバー部、３２…予備ステージ、ＷＦ…半導体ウェハ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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