(57)【要約】【課題】反射型マスクの表面平坦度を高める。【解決手段】マスク保持面で反射型マスク２０を保持するとともに、内部に複数の空隙１１を有する反射型マスク用静電チャック１０と、マスク保持面の表面形状を変化させるために、空隙１１の内部の圧力を制御する圧力制御部と、を有する露光装置を提供する。当該露光装置を用いた半導体装置の製造方法では、反射型マスク２０を反射型マスク用静電チャック１０に保持させた後、空隙１１内の内部圧力を調整して反射型マスク用静電チャック１０の表面形状を変化させることで、反射型マスク２０の表面平坦度を高める。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク保持面で反射型マスクを保持するとともに、内部に複数の空隙を有する反射型マスク用静電チャックと、
前記マスク保持面の表面形状を変化させるために、前記空隙の内部の圧力を制御する圧力制御部と、
を有する露光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の露光装置において、
前記圧力制御部は、前記複数の空隙の中の第１及び第２の空隙の内部圧力を個別に制御できる露光装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の露光装置において、
前記反射型マスク用静電チャックは、前記反射型マスクの裏面の略全面と前記マスク保持面とが接した状態で、前記反射型マスクを保持する露光装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記空隙は前記マスク保持面に対して平行に延伸し、複数の前記空隙は互いに平行である露光装置。
【請求項５】
請求項４に記載の露光装置において、
前記反射型マスク用静電チャックの厚さをＴとした時、前記マスク保持面から前記空隙の前記厚さ方向の中心までの距離は、Ｔ／２より小さい露光装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の露光装置において、
前記反射型マスク用静電チャックは、前記空隙の延伸方向と露光のスキャン方向とが平行になるように配置されている露光装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記圧力制御部は、前記空隙内に液体を流入させることで、前記空隙の内部圧力を変化させる露光装置。
【請求項８】
請求項７に記載の露光装置において、
前記液体の温度は２０℃以上２５℃以下に制御されている露光装置。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記圧力制御部は、前記空隙内に気体を流入させることで、前記空隙の内部圧力を変化させる露光装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の露光装置において、
前記気体の温度は２０℃以上２５℃以下に制御されている露光装置。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記空隙内に圧電素子が配置されており、
前記圧力制御部は、前記圧電素子に電圧を加えることで、前記空隙の内部圧力を変化させる露光装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記反射型マスク用静電チャックは、セラミックスで構成されている露光装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の露光装置において、
前記空隙内部に管状部材を有する露光装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の露光装置において、
前記管状部材は、フッ素系の樹脂で構成されている露光装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の反射型マスク用静電チャック。
【請求項１６】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光性基板上に反射型マスクのパターン像を形成する工程を有するパターン形成方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のパターン形成方法において、
前記反射型マスクを前記反射型マスク用静電チャックに保持させる第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記圧力制御部により、前記空隙内の内部圧力を調整する第２の工程と、
前記第２の工程の後、露光を行い、前記感光性基板上に前記反射型マスクのパターン像を形成する第３の工程と、
を有するパターン形成方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のパターン形成方法において、
前記第１の工程の後、かつ、前記第２の工程の前に、前記反射型マスク用静電チャックに保持された前記反射型マスクの表面平坦度を測定する測定工程を有し、
前記第２の工程では、前記測定工程での測定結果に基づいて、前記空隙内の内部圧力を調整するパターン形成方法。
【請求項１９】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、感光性基板上に反射型マスクのパターン像を形成する工程を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記反射型マスクを前記反射型マスク用静電チャックに保持させる第１の工程と、
前記第１の工程の後、前記圧力制御部により、前記空隙内の内部圧力を調整する第２の工程と、
前記第２の工程の後、露光を行い、前記感光性基板上に前記反射型マスクのパターン像を形成する第３の工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の工程の後、かつ、前記第２の工程の前に、前記反射型マスク用静電チャックに保持された前記反射型マスクの表面平坦度を測定する測定工程を有し、
前記第２の工程では、前記測定工程での測定結果に基づいて、前記空隙内の内部圧力を調整する半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
請求項１９乃至２１に記載の半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、反射型マスク用静電チャック、パターン形成方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造するには、マスクパターンをウエハ上に転写するリソグラフィ工程が必要である。この工程でパターン転写に用いられる装置は、一般に露光装置と呼ばれている。
【０００３】
露光装置の光としては紫外線（ＵＶ：Ultra Violet）、深紫外線（ＤＵＶ：Deep Ultra Violet）が一般的であるが、最近では、パターンの微細化に伴い、より波長の短い極端紫外線（ＥＵＶ：Extreme Ultra Violet）を用いる露光装置も開発されている。
【０００４】
ＵＶもしくはＤＵＶを用いる露光装置では透過型マスクが用いられており、マスクに対して垂直に光を入射する。また通常は、マスクに入射する主光線が光軸と平行になるように設計されており、このような光学系はテレセントリック光学系と呼ばれている。
【０００５】
これに対して、ＥＵＶを用いる露光装置では反射型マスクが用いられており、入射光と反射光の光軸が重ならないように、反射型マスクに対して垂直方向から少し傾けて光を入射する。
【０００６】
図６にＥＵＶ露光装置の一例を模式的に示す。図示する例の場合、入射されたＥＵＶ光は、反射型ミラー１２０を反射後、反射型マスク２００に照射される。そして、反射型マスク２００を反射したＥＵＶ光は、複数の反射型ミラー１２０を反射後、ウエハ３００に照射される。このようなＥＵＶ露光装置においては、図示するように、反射型マスク２００への入射光と、反射型マスク２００からの反射光との光軸が重ならないように、反射型マスク２００に対して垂直方向から少し傾けて光を入射する。この角度は入射角（図７参照）と呼ばれ、一般的には５〜１０°程度の角度が用いられている。
【０００７】
反射型マスク２００を用いる露光装置では、光はマスクに対して斜めに入射するため、反射型マスク２００に関してはテレセントリック光学系にならない。そのため反射型マスク２００の表面の平坦度が悪いと、転写パターンに位置ずれが生じる。また、マスクの自重たわみも平坦度劣化の原因になるため、一般的にはマスクの保持に静電チャックが用いられている。しかしながら、例えばマスク表面の凹凸が１００ｎｍＰＶ（Peak-to-valley）と小さくても、ウエハ上では２〜３ｎｍの位置ずれを生じさせる。この量は、線幅の微細な半導体デバイスを製造する際には無視できない量となる。
【０００８】
図８に、マスク表面の平坦度が悪い場合の転写パターンの位置ずれの一例を示す。図８（Ａ）は静電チャック１００に保持された反射型マスク２００の表面が歪んだ様子を示しており、図８（Ｂ）は当該歪みに起因した転写パターンの歪みを示している。一般に反射型マスクを用いた露光装置の露光フィールドは円弧状になるので、マスク２００の表面に凹凸があると、ウエハ上では円弧状の歪が生じる。このような位置ずれを小さくするために、最近のＳＥＭＩ規格（Ｐ３７）では、反射型マスクに対しては３０ｎｍＰＶ以下の平坦度が要求されている。
【０００９】
しかしながら、高い平坦度と低い欠陥密度の両方を満たすマスクブランクスは歩留まりが低く、マスクコストが非常に高くなるという問題がある。
【００１０】
そこで、反射型マスクのコストを低減するために、マスクの平坦度起因の位置ずれをパターン描画時に補正する技術が検討されている（非特許文献１）。また、マスクの裏面の導電膜を選択的に除去してパターン面の平坦度を改善する手法が提案されている（特許文献１）。
【００１１】
さらに、特許文献２には、ベース部と、ベース部よりも弾性変形の度合いが大きく、基板の一方の面を支持する弾性支持部と、基板の一方の面内の異なる領域に対して、互いに異なる引き付け力を生成し、互いに異なる引き付け力でベース部に基板の一方の面を引き付ける駆動部と、駆動部により生成される引き付け力のそれぞれを制御する制御部と、を備える基板保持装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−２７７５４１号公報
【特許文献２】特開２００９−１６４２８３号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】Proceeding of SPIE, vol.6730, pp.673030-1〜11 (2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１及び非特許文献１に記載の技術の場合、マスク完成後に重ね合わせ精度の調整を行うことが出来ないため、高い重ね合わせ精度を実現することが困難だった。また、特許文献２に記載の技術のように、基板に対して局所的に強い吸引力を直接加えることで基板の歪を補正する技術の場合、マスク表面の平坦度をナノメートルオーダーで精度良く調整することは難しい。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明によれば、マスク保持面で反射型マスクを保持するとともに、内部に複数の空隙を有する反射型マスク用静電チャックと、前記マスク保持面の表面形状を変化させるために、前記空隙の内部の圧力を制御する圧力制御部と、を有する露光装置が提供される。
【００１６】
また、本発明によれば、上記反射型マスク用静電チャックが提供される。
【００１７】
また、本発明によれば、上記露光装置を用いて、感光性基板上に反射型マスクのパターン像を形成する工程を有するパターン形成方法が提供される。
【００１８】
また、本発明によれば、上記露光装置を用いて、感光性基板上に反射型マスクのパターン像を形成する工程を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１９】
また、本発明によれば、上記半導体装置の製造方法を用いて製造された半導体装置が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、反射型マスクの表面の平坦度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態の露光装置の一例を模式的に示す図である。
【図２】本実施形態の反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図３】本実施形態の反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図４】本実施形態の反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図５】本実施形態の反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図６】露光装置の一例を模式的に示す図である。
【図７】反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図８】反射型マスク用静電チャック及び反射型マスクの断面模式図の一例である。
【図９】本実施形態の半導体装置の製造方法、および、パターン形成方法の工程の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１０】本実施形態の半導体装置の製造方法、および、パターン形成方法の工程の流れの他の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号およびハッチングを付し、適宜説明を省略する。
【００２３】
図１に、本実施形態の露光装置の模式図を示す。図示するように、本実施形態の露光装置は、反射型マスク用静電チャック１０と、複数の反射型ミラー１２と、圧力制御部４０と、ウエハ保持部（不図示）と、を有する。図示する例では、反射型マスク用静電チャック１０が反射型マスク２０を保持するとともに、ウエハ保持部（不図示）がウエハ３０を保持している。
【００２４】
図２に、反射型マスク用静電チャック１０の断面模式図の一例を示す。また、図３及び４に、図２の反射型マスク用静電チャック１０を図中矢印Ａの方向から見た場合の断面模式図の一例を示す。
【００２５】
反射型マスク用静電チャック１０は、マスク保持面（図２中、下側の面）で反射型マスク２０を保持する。反射型マスク用静電チャック１０は、反射型マスク２０の裏面の略全面とマスク保持面とが接した状態で、反射型マスク２０を保持することができる。反射型マスク用静電チャック１０が反射型マスクを保持する手段は特段制限されず、従来技術に準じて実現することができる。
【００２６】
ここで、図２に示すように、反射型マスク用静電チャック１０は、内部に複数の空隙１１を有する。そして、空隙１１は、例えば図３及び４に示すように、マスク保持面に対して平行に延伸し、複数の空隙１１は互いに平行になるよう設けられる。この場合、各空隙１１は、図３及び４に示すように、２つの開口部を有する。なお、当該開口の位置は特段制限されないが、例えば図３及び４に示すように、反射型マスク用静電チャック１０の両側面に設けられてもよい。空隙１１の大きさ、数及び間隔等は、反射型マスク用静電チャック１０の設計、例えば強度、表面積、厚さ等を考慮しながら決定できる設計的事項であるが、以下で説明するように、本実施形態では、空隙１１の内部圧力を変化させることで、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状を変化させる。よって、このような構成を実現できるよう設計する必要がある。また、マスク保持面の表面形状の変化の自由度が大きくなるよう設計するのが好ましい。
【００２７】
なお、図４に示すように、空隙１１の内部に管状部材１３を備えてもよい。管状部材１３は、例えばフッ素系の樹脂で構成することができる。そして、管状部材１３の内部を液体や気体が通過可能に構成されるとともに、管状部材１３の内部から液体や気体が漏れにくい構造となっている。すなわち、管状部材１３は、液体や気体の出入口となる２つの開口の他には意図的に設計された開口を有さない。また、２つの開口各々には、他の部材と接続するための継手が設けられてもよい。かかる場合、管状部材１３を通過させる液体や気体を効率的に回収し、再利用することができる。
【００２８】
なお、図３及び４に示すように、反射型マスク用静電チャック１０は、空隙１１の延伸方向と露光のスキャン方向とが平行になるように配置される。
【００２９】
その他、空隙１１は、マスク保持面の近くに設けられるのが望ましい。例えば、反射型マスク用静電チャック１０の厚さをＴとした時、マスク保持面から、空隙１１の厚さ方向の中心までの距離は、Ｔ／２より小さくなるようにするのが好ましい。
【００３０】
このような反射型マスク用静電チャック１０は、例えばセラミックスやガラス等で構成することができる。
【００３１】
図１に戻り、圧力制御部４０は、空隙１１の内部の圧力を制御する。そして、本実施形態の反射型マスク用静電チャック１０は、空隙１１の内部圧力の変化に伴い、マスク保持面の表面形状が変化するよう構成されている。
【００３２】
なお、圧力制御部４０は、複数の空隙１１の中の第１及び第２の空隙１１の内部圧力を個別に制御することができる。第１の空隙１１は、複数の空隙１１の中から任意に選択される空隙１１であり、第２の空隙１１は、複数の空隙１１の中から任意に選択される第１の空隙１１とは異なる空隙１１である。例えば、圧力制御部４０は、すべての空隙１１の内部圧力を個別に制御できてもよい。または、圧力制御部４０は、複数の空隙１１を複数のグループに分類し、グループごとに内部圧力を制御できてもよい。この場合、第１の空隙１１と第２の空隙１１は別のグループに属することとなる。
【００３３】
圧力制御部４０が空隙１１の内部圧力を制御する手段は様々であるが、例えば以下のような例が考えられる。
【００３４】
第１の例としては、圧力制御部４０は、空隙１１内に液体を流入させることで、空隙１１の内部圧力を変化させてもよい。この時、液体の温度は２０℃以上２５℃以下に制御されていてもよい。液体の種類は特段制限されないが、例えば、フッ素系不活性液体（例：フロリナート（登録商標））や、純水などが考えられる。
【００３５】
第２の例としては、圧力制御部４０は、空隙１１内に気体を流入させることで、空隙１１の内部圧力を変化させてもよい。この時、気体の温度は２０℃以上２５℃以下に制御されていてもよい。気体の種類は特段制限されないが、例えば、窒素などが考えられる。
【００３６】
第３の例としては、空隙１１内に圧電素子を配置しておき、圧力制御部４０は、当該圧電素子に電圧を加えることで、空隙１１の内部圧力を変化させてもよい。
【００３７】
その他、圧力制御部４０は、上記第１乃至第３の例の中のいずれか２つ以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３８】
反射型ミラー１２、及び、ウエハ保持部は、従来技術に準じて実現することができる。
【００３９】
ここで、図２及び５を用いて、本実施形態の露光装置及び反射型マスク用静電チャック１０の作用効果について説明する。
【００４０】
図２の状態では、反射型マスク用静電チャック１０に保持されている反射型マスク２０に厚みむらがあるため、ＥＵＶ光を入射する側の面（図中、下側の面）の十分な平坦性が保たれていない。本実施形態では、このような場合、図５に示すように、空隙１１内の圧力を、例えば空隙１１ごとに調整し、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状を変化させる。図５では、中央付近に位置する３つの空隙１１に例えば液体を流入することで、当該空隙１１の内部圧力が高められている。結果、当該空隙１１近傍のマスク保持面が押し出され、マスク保持面の表面形状は、図５に示すように湾曲に変形している。このマスク保持面の表面形状の変化に起因して、マスク保持面で保持されている反射型マスク２０に力が加わり、結果、反射型マスク２０のＥＵＶ光を入射する側の面の平坦性が改善される。
【００４１】
なお、本実施形態では、複数の空隙１１の中の第１及び第２の空隙の内部圧力を個別に制御できる。このため、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状の変化の自由度が大きくなる。
【００４２】
また、本実施形態では、例えば、各空隙１１内に流入する液体や気体の流量を個別に調整したり、また、圧電素子に加える電圧の大きさを個別に調整したりできる。このため、空隙１１の圧力を例えば「大」、「小」の２つの状態で変化させる態様のみならず、その中間の圧力状態をも形成することができる。結果、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状の変化の自由度が大きくなる。
【００４３】
また、本実施形態では、反射型マスク用静電チャック１０は、反射型マスク２０の裏面（ＥＵＶ光を入射される側の面と反対側の面）の略全面と、マスク保持面とが接した状態で、反射型マスク２０を保持することができる。このため、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状の変化が、効果的に反射型マスク２０に影響する。結果、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状の変化に伴い、反射型マスク２０の形状が効率的に変化する。
【００４４】
また、本実施形態では、反射型マスク用静電チャック１０の厚さをＴとした時、マスク保持面から空隙１１の厚さ方向の中心までの距離が、Ｔ／２より小さくなるよう構成することができる。このため、空隙１１の内部圧力の変化に伴い、効率的に、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の表面形状を変化させることができる。
【００４５】
また、本実施形態では、空隙１１はマスク保持面に対して平行に延伸し、複数の空隙は互いに平行になるよう配置することができる。そして、反射型マスク用静電チャック１０は、空隙１１の延伸方向と露光のスキャン方向とが平行になるように配置される。このため、スキャン方向と垂直方向のマスクの平坦度を改善することができる。なお、スキャン方向と平行方向のマスク平坦度は、マスクをスキャンする際にマスクステージの高さを調整しながらスキャンする事で、ある程度補正可能である。
【００４６】
また、本実施形態では、空隙１１内に流入させる液体または気体の温度を２０℃以上２５℃以下に制御することができる。かかる場合、空隙１１内を流入する液体または気体により、露光装置の温度制御が可能となるので、別途温度制御機構を備える必要がなくなり、効率的である。
【００４７】
なお、本発明者は、本実施形態の構成によれば、空隙１１の内部圧力の制御により、反射型マスク用静電チャック１０のマスク保持面の高さを、１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度まで調整できることを確認した。かかる場合、本実施形態により当該オーダーの微調整が可能となるので、反射型マスク２０に要求される平坦度を緩和することができる。結果、反射型マスク２０のコストを低減することができる。また、反射型マスク２０に対してパターン位置補正を行う場合も、高い位置精度は不要になる。また、反射型マスク２０が完成した後に実際のプロセスウエハに対して重ね合わせ精度を調整できるため、重ね合わせ精度が向上して半導体デバイスの歩留まりが向上する。
【００４８】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法、および、パターン形成方法について、図９のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
本実施形態の半導体装置の製造方法、および、パターン形成方法は、上記露光装置を用いて、感光性基板上に反射型マスク２０のパターン像を形成する工程を有する。
【００５０】
具体的には、図９に示すように、まず、反射型マスク２０を反射型マスク用静電チャック１０に保持させる第１の工程を行う（Ｓ１０）。第１の工程の後、圧力制御部４０により、空隙内の内部圧力を調整する第２の工程を行う（Ｓ２０）。そして、第２の工程の後、露光を行い、感光性基板上に反射型マスクのパターン像を形成する第３の工程を行う（Ｓ３０）。
【００５１】
なお、図１０のフローチャートに示すように、第１の工程（Ｓ１０）の後、かつ、第２の工程（Ｓ２０）の前に、反射型マスク用静電チャック１０に保持された反射型マスク２０の表面平坦度を測定する測定工程（Ｓ１５）を有してもよい。かかる場合、第２の工程（Ｓ２０）では、測定工程（Ｓ１５）での測定結果に基づいて、反射型マスク２０の表面平坦度を所望の状態となるように、空隙内の内部圧力を調整することができる。反射型マスク２０の表面平坦度を測定する手段は特段制限されず、従来のあらゆる技術を適用することができる。
【００５２】
このような本実施形態の半導体装置の製造方法、および、パターン形成方法によれば、精度の高いパターン及び、このようなパターンを形成された半導体装置を製造することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０    反射型マスク用静電チャック
１１    空隙
１３    管状部材
１２    反射型ミラー
２０    反射型マスク
３０    ウエハ
４０    圧力制御部
【図１】
2012204620.tif 000003
【図２】
2012204620.tif 000004
【図３】
2012204620.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012204620.tif 000007
【図６】
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【図７】
2012204620.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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