半導体装置の製造方法、ＥＵＶ光照射用の光源およびＥＵＶ光照射用の光源を有する装置
【課題】露光特性を向上させる。
【解決手段】陰極および陽極間に電圧を印加し、陰極と陽極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせ、このＥＵＶ光を、露光部に導き、露光部内において基板の上方に形成された感光膜を露光する工程を、冷却機構により、陰極１０３の先端部１０３ｂを構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なう。例えば、陰極１０３は、支持部１０３ａと、先端部１０３ｂとを有し、冷却機構は、支持部内に冷却溶媒を循環させる機構である。また、支持部１０３ａは、銅よりなり、先端部１０３ｂを構成する金属部は、タングステンよりなり、冷却機構の支持部１０３ａ側の端部からタングステン端部までの距離（Ｄ１）を７ｍｍ以下とする。
【解決手段】陰極および陽極間に電圧を印加し、陰極と陽極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせ、このＥＵＶ光を、露光部に導き、露光部内において基板の上方に形成された感光膜を露光する工程を、冷却機構により、陰極１０３の先端部１０３ｂを構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なう。例えば、陰極１０３は、支持部１０３ａと、先端部１０３ｂとを有し、冷却機構は、支持部内に冷却溶媒を循環させる機構である。また、支持部１０３ａは、銅よりなり、先端部１０３ｂを構成する金属部は、タングステンよりなり、冷却機構の支持部１０３ａ側の端部からタングステン端部までの距離（Ｄ１）を７ｍｍ以下とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、ＥＵＶ光照射用の光源およびＥＵＶ光照射用の光源を有する装置に関し、特に、ＥＵＶ光による露光工程を有する半導体装置の製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程においては、半導体基板(ウエハ)の主面上にパターンを形成する技術としてリソグラフィ（露光・現像）技術が用いられている。このリソグラフィには主に投影露光装置が用いられ、この投影露光装置に装着したマスク（原版）を透過した露光光をウエハの主面上に塗布されたレジストに照射することにより、フォトマスクに形成されたマスクパターンがレジストに転写される。
【０００３】
近年、半導体素子の高集積化および半導体素子の動作速度の高速化が要求されており、これらの要求に応えるためにパターンの微細化が進められている。この微細化の要求に答えるため、露光波長の短波長化により、投影像の解像度を向上する努力がなされている。例えば、従来のＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）の紫外レーザーの領域よりも１桁以上波長の短い波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet、極端紫外）光を用いたリソグラフィ技術が検討されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１（特開２００５−２４３７７１号公報）には、光源（１０１）からの露光光（１０８）によりマスク（１１１）のパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板（１１２）に投影する技術が開示されている。なお、カッコ内は、特許文献１中に記載の符号である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記ＥＵＶ光を用いた露光技術についての研究開発に従事している。上記ＥＵＶ光を用いた露光技術の検討において、追って詳細に説明するように、ＥＵＶ光を生じさせる発光部の電極の溶融が確認された。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、露光特性を向上させ、半導体装置の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、半導体装置の製造コストの低減を図ることにある。
【０００９】
本発明の上記目的およびその他の目的と新規な特徴は、本願明細書の記載および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）工程を有する。（ａ）は、露光装置を準備する工程であって、（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、（ａ２）上記第１電極を冷却する第１冷却機構と、（ａ３）上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｃ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。そして、上記（ｂ）工程は、上記第１冷却機構により、上記第１電極を、上記第１電極の先端部を構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なわれる。
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）工程を有する。（ａ）は、（ａ）露光装置を準備する工程であって、（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、（ａ２）上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｃ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。そして、上記（ｂ）工程は、上記第１電極の先端部と、上記所定の原子のプラズマ生成部との距離を制御することにより、上記第１電極の先端部を構成する金属部が、その融点未満の温度に維持された状態で行われる。
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｄ）工程を有する。（ａ）は、露光装置を準備する工程であって、（ａ１）所定の原子のプラズマ励起によりＥＵＶ光を発生させる発光部と、（ａ２）上記発光部から照射された上記ＥＵＶ光を集光させる集光部と、（ａ３）上記集光部により集光した上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記露光装置の調整工程であって、（ｂ１）上記発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させる工程と、（ｂ２）上記試験ＥＵＶ光の発生回数と上記第１電極の溶融量との関係から、上記溶融量と上記プラズマによる輻射熱との均衡領域とを調べる工程と、（ｂ３）上記均衡領域における上記第１電極の残存量と対応するよう上記第１電極の先端部の位置を調整する工程と、を有する上記露光装置の調整工程である。（ｃ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、上記所定の原子をプラズマ励起させることにより上記ＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｄ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源は、第１電極および第２電極間を有し、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、上記第１電極を冷却する冷却機構と、を有する。
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源を有する装置は、第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、前記第１電極を冷却する冷却機構と、を有する光源を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の特性を向上させることができる。また、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００１７】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源によれば、ＥＵＶ光の出力を安定させることができる。また、光源構成部位の交換頻度を低減することができる。
【００１８】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源を有する装置によれば、ＥＵＶ光の出力を安定させることができる。また、光源構成部位の交換頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１の半導体装置の製造に用いられる露光装置の構成を示すブロック図である。
【図２】発光部および集光部の近傍の構成の断面模式図である。
【図３】発光部の陰極と陽極の構成を示す斜視図である。
【図４】陰極の断面図である。
【図５】陰極および陽極に流路を設けた発光部の構成を示す断面模式図である。
【図６】コレクタ（集光光学系）の一例を示す断面図である。
【図７】コレクタ（集光光学系）の一例を示す斜視図である。
【図８】冷却機構と先端部との距離Ｄ１を説明する図である。
【図９】陽極および陰極間に印加したパルス数と、陰極の先端部を構成するタングステンの残膜厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
【図１０】８０ミリオンパルスを印加した後の陰極の断面を示す写真である。
【図１１】図１０に示す写真の要部を模写した図である。
【図１２】（Ａ）は、応用例１における陰極の構成を示す要部断面図であり、（Ｂ）は、応用例２における陰極の構成を示す要部断面図である。
【図１３】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１４】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１３に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１５】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１４に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１６】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１５に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１７】実施の形態２の発光部の陰極と陽極の構成を示す断面模式図である。
【図１８】金属の融点（℃）と導電率（１／ｍ・Ω）との関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２３】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられる露光装置の構成および当該露光装置を用いた露光方法について説明する。
【００２５】
［露光装置の構成説明］
図１は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる露光装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示す露光装置１は、発光部１０と、集光部２０と、露光部３０とを有する。
【００２７】
発光部１０においては、Ｘｅ（キセノン）のプラズマガスからＥＵＶ光が生成する。この発光部１０におけるＥＵＶ光の発光点（プラズマ励起部、プラズマ生成部）をＥＰで示す。プラズマガス種としては、Ｘｅのプラズマガスの他、Ｓｎ（錫）系のプラズマガス（例えば、錫の水素化物など）を用いてもよい。錫の水素化物としては、ＳｎＨ４（スタナン）などを用いることができる。
【００２８】
集光部２０は、発光部１０により生じたＥＵＶ光を集光点（中間集光点：Intermediate Focus）ＩＦに集光する。発光点ＥＰと集光点ＩＦとを結ぶ線を光軸ＯＡという。ここで“光軸”とは、光学系において、系全体を通過する光束の中心となる光線または光束の中心となる光線が通過する経路を意味する。
【００２９】
上記集光点ＩＦに集光した光が、露光部３０に導かれ、レチクル（フォトマスク、マスク原版）を介して、半導体基板上の感光膜に照射される。
【００３０】
図２は、発光部および集光部の近傍の構成の断面模式図である。図３は、発光部の陰極と陽極の構成を示す斜視図であり、左図は、図２の陰極を示す斜視図であり、右図は、図２の陽極の一部を示す斜視図である。
【００３１】
図２および図３に示すように発光部１０は、陰極（陰電極、第１電極）１０３と陽極（陽電極、第２電極）１０２とを有する。
【００３２】
陰極１０３は、中心部にガス供給孔（ガス供給口）２ｆを有する筒状物であり、ここでは、支持部１０３ａと先端部１０３ｂとを有する。支持部１０３ａは、銅（Ｃｕ）などの金属よりなり、先端部１０３ｂは、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。図４は、陰極１０３の断面図である。支持部１０３ａには、冷却機構が内蔵されている。例えば、図４に示すように、支持部１０３ａは、外壁と、この外壁と一定距離離間して配置された隔壁とを有し、外壁と隔壁間に流路（空洞、窪み、溝）３ｆを有する。この流路３ｆに、水などの冷却溶媒を流すことにより、支持部１０３ａおよび先端部１０３ｂを冷却することができる。
【００３３】
流路３ｆの構成は、図４に示す構成に限られるものではなく、支持部１０３ａ内に、ガス供給孔２ｆを取巻くように螺旋状に流路を配置してもよい。また、支持部１０３ａ外に、冷却機構を設けてもよい。但し、冷却機構を内蔵させた方が冷却効率が向上するため好ましい。支持部１０３ａから先端部１０３ｂまで延在するように、流路を設けてもよい。但し、材質の異なる部材（１０３ａ、１０３ｂ）間に渡って流路を形成する場合と比較し、支持部１０３ａ内に流路を設ける方が、加工が容易となる。よって、支持部１０３ａ内に冷却溶媒を循環させる機構とすることが好ましい。また、支持部１０３ａと先端部１０３ｂを同一部材（例えば、タングステン）で構成してもよいが、先端部１０３ｂにのみ高融点金属を使用することで、電極（陰極）のコストを抑えることができる。なお、図５に示すように、陽極１０２にも、流路を設けてもよい。図５は、陰極および陽極に流路を設けた発光部の構成を示す断面模式図である。
【００３４】
一方、陽極１０２は、図２に示すように、支持部１０２ａと平板リング状部１０２ｂとを有する。また、図３に示すように、陽極１０２を構成する平板リング状部１０２ｂは、ガス供給孔２ｆに対応する部分に開口部を有する。
【００３５】
陽極１０２と陰極１０３とは、電極制御部１０９を介して高電圧電源１０５に接続されており、陽極１０２と陰極１０３との間に高電界を印加することにより、陽極１０２と陰極１０３との対向部において原料ガス（ここでは、Ｘｅ）がプラズマ化し、プラズマ導電により例えば１３．５ｎｍのＥＵＶ光が発生する。かかる構成(発光部１０)は、真空チャンバー（筐体）１０６で覆われている。真空チャンバー１０６には、その内部の減圧（真空）状態を制御できるように、図示しない減圧手段（例えば、ポンプなど）が接続されている。なお、ここでは、真空チャンバー１０６内に、集光部２０を構成するコレクタ２０７やＤＭＴ２０８が配置されている。
【００３６】
集光部２０の構成に制限はないが、例えば、光軸ＯＡに対して対称に反射ミラーを配置することで、ＥＵＶ光を集光することができる。図６および図７にコレクタ（集光光学系）の一例を示す。図６は、コレクタ（集光光学系）の一例を示す断面図であり、図７は、コレクタ（集光光学系）の一例を示す斜視図である。図６および図７に示すように、円筒状の反射ミラーを所定の間隔を開けて複数枚重ねたコレクタ（集光光学系）２０７を用いることで、集光度を向上させることができる。即ち、集光点ＩＦにおけるＥＵＶ光の強度を向上させることができる。
【００３７】
なお、図６に示す一の反射ミラーは、円錐の側面形状であり、第１傾斜角の第１側面と、第１傾斜角より小さい第２傾斜角の第２側面との合成形状となっている。一の反射ミラーの断面形状を略楕円形状としてもよい。図１は、断面が略楕円形状の反射ミラーを複数枚重ねたコレクタ２０７を模式的に示してある。
【００３８】
この反射ミラーの構成材料に制限はないが、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）の積層膜を用いた多層膜ミラーが好適に用いられる。このようにわずかに異なる屈折率を持った物質を交互に積層することによりＥＵＶ光を効率よく反射することができる。また、発光点ＥＰとコレクタ２０７との間に、ＤＭＴ（デブリシールド、Debris Mitigation Tool）２０８を設けてもよい。このＤＭＴにより、デブリを除去でき、集光度を向上させることができる（図２参照）。
【００３９】
露光部３０においては、集光されたＥＵＶ光が、レチクルに反射して半導体基板の上部に形成されたフォトレジスト膜に照射され、レチクルに描かれたパターンがフォトレジスト膜に転写される。集光されたＥＵＶ光をレチクルに直接照射してもよいし、また、反射ミラーを介してレチクルに照射してもよい。
【００４０】
ここで、本実施の形態の露光装置においては、図８に示すように、冷却機構（流路３ｆ）と先端部１０３ｂまでの距離が、特定の距離Ｄ１（ここでは、７ｍｍ）以下となるように、先端部１０３ｂの膜厚（Ｔ１）が設定されている。図８は、冷却機構と先端部との距離Ｄ１を説明する図である。
【００４１】
このように、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚を設定することで、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの溶融を低減し、ＥＵＶ光の安定した出力を維持することができる。
【００４２】
以下、具体的な検討事例を参照しながらより詳細に説明する。
【００４３】
図９は、陽極および陰極間に印加したパルス数と、陰極の先端部を構成するタングステンの残膜厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。なお、♯３１〜♯３４および♯３６は、測定点を示す。図１０は、８０ミリオンパルス（Ｍpls）を印加した後の陰極の断面を示す写真であり、図１１は、図１０に示す写真の要部を模写した図である。冷却溶媒としては、２４℃の水を用い、流量は２００ｍｌ／分とした。プラズマガスとしては、Ｘｅを用いた。また、電極間の印加電圧４．０ｋＶ、繰り返し周波数は２００Ｈｚとした。
【００４４】
図９に示すように、陽極および陰極間に高電位を印加し続けると、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜減りが確認された。先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚は、発光点ＥＰと先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂとの最短距離部Ｔ２にて測定した（図１１、図１２等参照）。また、先端部（ここでは、タングステン）の膜減りは、図１０に示すように写真でも確認することができた。上記パルス数は、電極間に印加した高電位の回数であるため、露光（ショット）回数と対応する。
【００４５】
よって、図９から露光回数が増えるにしたがって、陰極１０３の溶融が生じることが判明した。このような、溶融により、露光精度の低下が生じる。即ち、溶融による陰極１０３の変形により、電極間に形成される電場が変化してＥＵＶ光の出力が不安定になる。特に、陰極１０３はガス供給孔２ｆを取巻くように配置されているため、ガス供給孔２ｆの変形により、プラズマ励起に寄与するガス量の変動をきたす。これにより、効率的なプラズマ励起が阻害され、さらに、ＥＵＶ光の出力が不安定になる。
【００４６】
しかしながら、図９をさらに検討するに、パルス数が４５ミリオンパルス程度から７０ミリオンパルス程度まで上昇するにしたがって、タングステンの膜減りが急速に進行するものの、７０ミリオンパルス以降においては、タングステンの残膜厚の変化は少なく、ほぼ一定である。
【００４７】
このような現象は次のように考察される。即ち、陰極１０３の溶融は、プラズマ励起の際に、プラズマ（発光点ＥＰ）から生じる輻射熱により生じる。しかしながら、溶融が進み、プラズマ（発光点ＥＰ）から陰極１０３の端部が遠ざかり、また、陰極１０３の端部が、冷却機構（流路３ｆ）に近づくにしたがって、輻射熱の影響と冷却機構による冷却効率が均衡状態となり、タングステンの膜減りが低減、即ち、溶融が低減するものと考えられる。
【００４８】
そこで、あらかじめ先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚を冷却機構（流路３ｆ）の端部から上記７ｍｍ以下となるように設定しておけば、輻射熱と冷却効率が均衡状態となり、陰極１０３をタングステンの溶融温度以下に保持することができる。
【００４９】
なお、冷却機構の冷却効率を向上させる場合、例えば、冷却溶媒（例えば、水）の温度を２４℃以下とする、または、冷却溶媒（例えば、水）の流量を多くする、また、冷却効率のよい冷却溶媒（例えば、フロンなど）を用いれば、上記距離Ｄ１の上限を７ｍｍ以上とすることができる。また、印加電圧または周波数を大きくし、ＥＵＶ光の強度を大きくするような場合には、上記距離Ｄ１の上限をさらに小さく、７ｍｍ以下とする必要がある。また、タングステンより融点が低い金属を用いる場合には、上記距離Ｄ１の上限をさらに小さくする必要がある。
【００５０】
但し、重要な事項は、所定の露光条件に基づいて、図９に示したような、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りから輻射熱の影響と冷却機構による冷却効率が均衡状態を判定し、これにより、均衡状態を保持できる、冷却機構（流路３ｆ）の端部と先端部１０３ｂとの距離Ｄ１や先端部１０３ｂの膜厚を設定することが重要である。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、陰極１０３の膜厚を最適化することで、陰極１０３の溶融を低減し、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。よって、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え（メンテナンス）頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００５２】
（応用例１）
図８においては、先端部（タングステン）１０３ｂの膜厚を調整することで、輻射熱と冷却効率との均衡を図った。これは、例えば、図１２（Ａ）に示すように、当初膜厚Ｔ０の先端部１０３ｂが溶融し膜厚Ｔ１となった時点で均衡状態となった場合に、先端部１０３ｂの膜厚をＴ１とする陰極１０３を形成し、当該陰極１０３を用いることに相当する。これに対し、当初膜厚Ｔ０の状態の陰極１０３を用いてもよい（図１２（Ｂ））。図１２（Ａ）は、応用例１における陰極の構成を示す要部断面図であり、図１２（Ｂ）は、応用例２における陰極の構成を示す要部断面図である。
【００５３】
この場合、図１２（Ｂ）に示すように、先端部（この場合、タングステン）１０３ｂの膜厚がＴ０である陰極１０３を準備し、この陰極１０３の先端部１０３ｂを発光点（プラズマ励起部、プラズマ生成部）ＥＰから遠ざけるように配置する（図中の矢印参照）。
【００５４】
即ち、例えば、発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させ、図９に示すような、試験ＥＵＶ光の発生回数と陰極の溶融量との関係から、溶融量と発光点ＥＰによる輻射熱との均衡領域とを調べる。
【００５５】
具体的には、図９において、当初のタングステンの膜厚（Ｔ０）、即ち、サンプル♯３１におけるタングステン残膜厚（４．１ｍｍ）と、サンプル♯３６におけるタングステン残膜厚（２．７５ｍｍ）との差Ｔｄ（４．１−２．７５＝１．３５ｍｍ）を算出し、このＴｄ分だけ、図１２（Ｂ）中の矢印の方向に、当初位置から後退させる。言い換えれば、発光点ＥＰから遠ざかる方向に移動させることにより、発光点ＥＰと陰極１０３の端部との距離を確保する。
【００５６】
このように、陰極１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、陰極１０３の先端部１０３ｂを構成する金属部（ここでは、タングステン）が、その融点未満の温度に維持され、陰極１０３の溶融を低減することができる。その結果、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００５７】
また、発光部１０を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００５８】
なお、上記応用例１においては、サンプル♯３６におけるタングステン残膜厚を、上記Ｔｄの算出に用いたが、サンプル♯３４およびサンプル♯３６のタングステン残膜厚の平均値を上記Ｔｄの算出に用いてもよい。
【００５９】
（応用例２）
また、図８においては、タングステンを用い前述の所定の条件で図９に示す、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りとの関係を調べたが、上記金属種（タングステン）や前述の条件に限定はない。例えば、先端部１０３ｂを構成する特定の金属（Ｍ）について、所定の露光条件に基づいて、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りを測定し、ほぼ一定となる残膜量（Ｔ１）を測定してもよい。この後、膜厚がＴ１である金属Ｍを先端部１０３ｂに設けた陰極１０３を用い、後述する露光処理を行う。また、膜厚がＴ０の金属Ｍを先端部１０３ｂに設けた陰極１０３を、その端部が（Ｔ１−Ｔ０）分だけ発光点ＥＰから遠ざけるよう、陰極１０３の位置を再設定すればよい（図１２参照）。
【００６０】
このように、陰極（第１電極）１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、先端部１０３ｂを構成する金属部が、その融点未満の温度に維持される。
【００６１】
その結果、陰極１０３の溶融を低減することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００６２】
また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００６３】
金属Ｍとしては、高融点金属、例えば、タングステンの他、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属またはこれらの合金などを用いることが好ましい。また、高融点金属に次いで比較的融点の高い銅、銀、金、白金や、これらの合金、または、上記高融点金属との合金など、を用いてもよい。図１８に、上記金属の融点（℃）と導電率（１／ｍ・Ω）との関係を示す。なお、Ｅ６は、×１０６を示す。また、露光条件としては、電極間の印加電圧および周波数の他、冷却条件（冷却溶媒の種類、冷却溶媒の温度、冷却溶媒の流量）なども含む。
【００６４】
このように、本応用例においても、陰極（第１電極）１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、先端部１０３ｂを構成する金属部が、その融点未満の温度に維持される。その結果、陰極１０３の溶融を低減することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００６５】
また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００６６】
なお、図１２においては、先端部１０３ｂを支持部１０３ａ中に挿入する構成となっており、また、先端部１０３ｂが断面図においてテーパー状となっているが、かかる構成に限定されるものではない。例えば、図８に示す構成でも、先端部１０３ｂの位置を制御（再設定）、即ち、先端部１０３ｂを短くするか、若しくは、先端部１０３ｂの位置を後退させるかにより、本応用例の効果を奏することができる。
【００６７】
[半導体装置の製造方法]
続いて、上記露光装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。具体的には、上記露光装置の露光部においてレチクルを介して基板上にＥＵＶ光を照射し、レチクルに描かれたパターンを基板上に転写する露光処理について説明する。図１３〜図１６は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【００６８】
例えば、図１３に示すように、ゲート絶縁膜３０３を介して堆積された導電性膜３０５を有する半導体基板（基板）３０１を準備する。この半導体基板３０１の全面上にフォトレジスト膜（感光性絶縁膜）Ｒを形成し、上記［露光装置の構成説明］の欄で説明したように、陰極１０３をタングステンの溶融温度以下に保持できる露光装置、言い換えれば、陰極１０３の先端部１０３ｂの位置を再設定した露光装置を用いてＥＵＶ光Ｅａを照射する。
【００６９】
具体的には、図１４に示すように、レチクル（反射型のマスク）３００に対してＥＵＶ光Ｅａを照射し、その反射光をフォトレジスト膜（感光膜）Ｒ上に照射することにより、レチクル３００に描かれたパターンＰを転写する。この際、縮小投影露光を行ってもよい。このＥＵＶ光Ｅａの照射により、例えば、照射部を硬化または分解させるなど、照射部の膜質を非照射部に対して変質させる。次いで、図１５に示すように、所定の現像液を用いて、例えば、照射部以外のフォトレジスト膜を除去し、残存するフォトレジスト膜をマスクとして、下層の導電性膜をエッチングする。これにより、例えば、ゲート電極Ｇを形成する。次いで、ゲート電極Ｇの両側の半導体基板中に不純物イオンを注入することにより、ソース、ドレイン領域３０７を形成する（図１６）。
【００７０】
以上、いわゆるＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）の形成工程を例に説明したが、半導体装置を構成し得る各種構成部位のフォトリソグラフィ工程において上記ＥＵＶ光Ｅａを採用可能であることは言うまでもない。
【００７１】
このように、上記ＥＵＶ光Ｅａは、出力が安定した露光光であり、当該ＥＵＶ光Ｅａを用いることで、解像度を向上させることができ、所望の微細加工が可能となる。例えば、ゲート長を微細化し、ＭＩＳＦＥＴの低電圧駆動が可能となり、また、動作速度を向上させるなど、半導体装置の特性を向上させることができる。また、ＭＩＳＦＥＴの高集積化が可能になるなど、素子（装置）特性を向上させることができる。また、露光光の出力の安定により、露光光率が向上し、半導体装置の製造におけるスループットが向上する。また、露光装置の陰極取替え頻度が低下することにより、スループットが向上する。また、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００７２】
以上、詳細に説明したように、本実施の形態の露光装置によれば、陰極１０３の先端部１０３ｂを、プラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置したので、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、半導体装置の特性を向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、陰極１０３の位置の再設定を例に詳細に説明したが、前述したように、陽極１０２についても、プラズマ輻射熱による溶融現象が生じた場合、陰極１０３と同様に、その位置を再設定することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
上記実施の形態１においては、いわゆるホロー電極（中空電極）型の発光部を用いたが、対向電極型の発光部としてもよい。
【００７５】
図１７は、本実施の形態の発光部の陰極と陽極の構成を示す断面模式図である。
【００７６】
図１７に示すように発光部は、陰極（陰電極、第１電極）２０３と陽極（陽電極、第２電極）２０２とを有する。
【００７７】
陰極２０３は、上下方向に最長辺を有する直方体形状であり、例えば、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。陽極２０２は、上下方向に最長辺を有する直方体形状であり、例えば、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。陰極２０３の上面は、陽極２０２の底面と対向して配置されている。
【００７８】
陰極２０３と陽極２０２との対向領域に対して、横方向（図中左側）にガス供給管２０４が配置されている。
【００７９】
陰極２０３には、冷却機構が内蔵されている。陰極２０３内には、コの字（Ｕ字状）の管（中空、流路）５ｆが設けられ、水などの冷却溶媒を流すことにより、陰極２０３を冷却することができる。
【００８０】
また、陽極２０２にも、同様に、冷却機構が内蔵されている。即ち、陽極２０２内には、コの字（Ｕ字状）の管（中空、流路）５ｆが設けられ、水などの冷却溶媒を流すことにより、陽極２０２を冷却することができる。
【００８１】
さらに、ガス供給管２０４の内部にも冷却機構が設けられている。例えば、図４と同様に、外壁と、この外壁と一定距離離間して配置された隔壁とを有し、外壁と隔壁間に流路（空洞、窪み、溝）３ｆを有する。
【００８２】
陰極２０３、陽極２０２およびガス供給管２０４に設けられる冷却機構（流路３ｆ、５ｆ）の構成は、上記構成に限られるものではなく、例えば、陰極２０３、陽極２０２およびガス供給管２０４について、各部材の外周または内周に沿って螺旋状に形成された流路を配置してもよい。
【００８３】
陽極２０２と陰極２０３とは、図示しない高電圧電源に接続されており、陽極２０２と陰極２０３との間に高電界を印加することにより、陽極２０２と陰極２０３との対向部においてガス供給管２０４から放出された原料ガス（ここでは、Ｘｅ）がプラズマ化し、プラズマ導電により例えば１３．５ｎｍのＥＵＶ光が発生する。
【００８４】
上記構成(発光部１０)は、図示しない真空チャンバー（筐体）で覆われている。真空チャンバーには、その内部の減圧（真空）状態を制御できるように、図示しない減圧手段（例えば、ポンプなど）が接続されている。なお、真空チャンバー内に、集光部を構成するコレクタやＤＭＴなどを配置してもよい（図２参照）。
【００８５】
なお、集光部２０や露光部３０の構成は、実施の形態１と同様の構成を採用することができる。
【００８６】
このように、本実施の形態の露光装置によっても、実施の形態１と同様に、陰極２０３の先端部を、プラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置することにより、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。また、陽極２０２やガス供給管２０４についてもプラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置してもよい。さらに、陽極２０２やガス供給管２０４を冷却することで、これらの溶融変形を防止することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。また、当該露光装置を用いて半導体装置を製造することで、半導体装置の特性を向上させることができる。
【００８７】
（実施の形態３）
上記実施の形態１および２においては、上記発光部により生じたＥＵＶ光を露光工程に用いたが、当該ＥＵＶ光の利用は露光に限られない。即ち、実施の形態１および２で説明した発光部１０の構成を各種装置に組み込むことにより、ＥＵＶ光を用いる各種装置に適用することができる。
【００８８】
例えば、発光部１０を光源として、ＥＵＶ測定装置、ＥＵＶ顕微鏡、ＥＵＶレジストアウトガス測定装置などに組み込むことができる。また、発光部１０を光源として、ＥＵＶマスクおよびマスクブランクスの欠陥検査装置やＥＵＶレジスト評価用の露光装置などに組み込むことができる。
【００８９】
具体的には、例えば、ＥＵＶマスクの欠陥を評価するため、発光部１０により生じたＥＵＶ光を上記ＥＵＶマスク等に照射し、欠陥の有無を評価することができる。また、ＥＵＶレジストの露光特性を評価するため、発光部１０により生じたＥＵＶ光を上記ＥＵＶレジストに照射し、その露光特性を評価してもよい。
【００９０】
また、上記欠陥の有無や露光特性を評価した後、これらの結果をフィードバックして、半導体装置を製造することにより、より高性能の半導体装置を製造することができる。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、半導体装置の製造方法、ＥＵＶ光照射用の光源およびＥＵＶ光照射用の光源を有する装置に関し、特に、ＥＵＶ光による露光工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 露光装置
２ｆ ガス供給孔
３ｆ 流路
１０ 発光部
２０ 集光部
３０ 露光部
１０２ 陽極
１０２ａ 支持部
１０２ｂ 平板リング状部
１０３ 陰極
１０３ａ 支持部
１０３ｂ 先端部
１０５ 高電圧電源
１０６ 真空チャンバー
１０９ 電極制御部
２０２ 陽極
２０３ 陰極
２０４ ガス供給管
２０７ コレクタ
３００ レチクル
３０１ 半導体基板
３０３ ゲート絶縁膜
３０５ 導電性膜
３０７ ソース・ドレイン領域
ＥＰ 発光点
Ｅａ ＥＵＶ光
Ｇ ゲート電極
ＩＦ 集光点
ＯＡ 光軸
Ｐ パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法、ＥＵＶ光照射用の光源およびＥＵＶ光照射用の光源を有する装置に関し、特に、ＥＵＶ光による露光工程を有する半導体装置の製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造過程においては、半導体基板(ウエハ)の主面上にパターンを形成する技術としてリソグラフィ（露光・現像）技術が用いられている。このリソグラフィには主に投影露光装置が用いられ、この投影露光装置に装着したマスク（原版）を透過した露光光をウエハの主面上に塗布されたレジストに照射することにより、フォトマスクに形成されたマスクパターンがレジストに転写される。
【０００３】
近年、半導体素子の高集積化および半導体素子の動作速度の高速化が要求されており、これらの要求に応えるためにパターンの微細化が進められている。この微細化の要求に答えるため、露光波長の短波長化により、投影像の解像度を向上する努力がなされている。例えば、従来のＫｒＦ（２４８ｎｍ）やＡｒＦ（１９３ｎｍ）の紫外レーザーの領域よりも１桁以上波長の短い波長１３．５ｎｍのＥＵＶ（Extreme Ultra-Violet、極端紫外）光を用いたリソグラフィ技術が検討されている。
【０００４】
例えば、下記特許文献１（特開２００５−２４３７７１号公報）には、光源（１０１）からの露光光（１０８）によりマスク（１１１）のパターン像を、複数の光学素子を介して感光性基板（１１２）に投影する技術が開示されている。なお、カッコ内は、特許文献１中に記載の符号である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２４３７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、上記ＥＵＶ光を用いた露光技術についての研究開発に従事している。上記ＥＵＶ光を用いた露光技術の検討において、追って詳細に説明するように、ＥＵＶ光を生じさせる発光部の電極の溶融が確認された。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、露光特性を向上させ、半導体装置の特性を向上させることができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の他の目的は、半導体装置の製造コストの低減を図ることにある。
【０００９】
本発明の上記目的およびその他の目的と新規な特徴は、本願明細書の記載および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）工程を有する。（ａ）は、露光装置を準備する工程であって、（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、（ａ２）上記第１電極を冷却する第１冷却機構と、（ａ３）上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｃ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。そして、上記（ｂ）工程は、上記第１冷却機構により、上記第１電極を、上記第１電極の先端部を構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なわれる。
【００１２】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｃ）工程を有する。（ａ）は、（ａ）露光装置を準備する工程であって、（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、（ａ２）上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｃ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。そして、上記（ｂ）工程は、上記第１電極の先端部と、上記所定の原子のプラズマ生成部との距離を制御することにより、上記第１電極の先端部を構成する金属部が、その融点未満の温度に維持された状態で行われる。
【００１３】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｄ）工程を有する。（ａ）は、露光装置を準備する工程であって、（ａ１）所定の原子のプラズマ励起によりＥＵＶ光を発生させる発光部と、（ａ２）上記発光部から照射された上記ＥＵＶ光を集光させる集光部と、（ａ３）上記集光部により集光した上記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、を有する露光装置を準備する工程である。（ｂ）は、上記露光装置の調整工程であって、（ｂ１）上記発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させる工程と、（ｂ２）上記試験ＥＵＶ光の発生回数と上記第１電極の溶融量との関係から、上記溶融量と上記プラズマによる輻射熱との均衡領域とを調べる工程と、（ｂ３）上記均衡領域における上記第１電極の残存量と対応するよう上記第１電極の先端部の位置を調整する工程と、を有する上記露光装置の調整工程である。（ｃ）は、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、上記所定の原子をプラズマ励起させることにより上記ＥＵＶ光を生じさせる工程である。（ｄ）は、上記ＥＵＶ光を、上記露光部に導き、上記露光部内において上記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程である。
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源は、第１電極および第２電極間を有し、上記第１電極および上記第２電極間に電圧を印加し、上記第１電極と上記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、上記第１電極を冷却する冷却機構と、を有する。
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源を有する装置は、第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、前記第１電極を冷却する冷却機構と、を有する光源を有する。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示される半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の特性を向上させることができる。また、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００１７】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源によれば、ＥＵＶ光の出力を安定させることができる。また、光源構成部位の交換頻度を低減することができる。
【００１８】
本願において開示される発明のうち、以下に示す代表的な実施の形態に示されるＥＵＶ光照射用の光源を有する装置によれば、ＥＵＶ光の出力を安定させることができる。また、光源構成部位の交換頻度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１の半導体装置の製造に用いられる露光装置の構成を示すブロック図である。
【図２】発光部および集光部の近傍の構成の断面模式図である。
【図３】発光部の陰極と陽極の構成を示す斜視図である。
【図４】陰極の断面図である。
【図５】陰極および陽極に流路を設けた発光部の構成を示す断面模式図である。
【図６】コレクタ（集光光学系）の一例を示す断面図である。
【図７】コレクタ（集光光学系）の一例を示す斜視図である。
【図８】冷却機構と先端部との距離Ｄ１を説明する図である。
【図９】陽極および陰極間に印加したパルス数と、陰極の先端部を構成するタングステンの残膜厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。
【図１０】８０ミリオンパルスを印加した後の陰極の断面を示す写真である。
【図１１】図１０に示す写真の要部を模写した図である。
【図１２】（Ａ）は、応用例１における陰極の構成を示す要部断面図であり、（Ｂ）は、応用例２における陰極の構成を示す要部断面図である。
【図１３】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１４】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１３に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１５】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１４に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１６】半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図であって、図１５に続く半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【図１７】実施の形態２の発光部の陰極と陽極の構成を示す断面模式図である。
【図１８】金属の融点（℃）と導電率（１／ｍ・Ω）との関係を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００２３】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００２４】
（実施の形態１）
以下、図面を参照しながら本実施の形態の半導体装置の製造方法に用いられる露光装置の構成および当該露光装置を用いた露光方法について説明する。
【００２５】
［露光装置の構成説明］
図１は、本実施の形態の半導体装置の製造に用いられる露光装置の構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示す露光装置１は、発光部１０と、集光部２０と、露光部３０とを有する。
【００２７】
発光部１０においては、Ｘｅ（キセノン）のプラズマガスからＥＵＶ光が生成する。この発光部１０におけるＥＵＶ光の発光点（プラズマ励起部、プラズマ生成部）をＥＰで示す。プラズマガス種としては、Ｘｅのプラズマガスの他、Ｓｎ（錫）系のプラズマガス（例えば、錫の水素化物など）を用いてもよい。錫の水素化物としては、ＳｎＨ４（スタナン）などを用いることができる。
【００２８】
集光部２０は、発光部１０により生じたＥＵＶ光を集光点（中間集光点：Intermediate Focus）ＩＦに集光する。発光点ＥＰと集光点ＩＦとを結ぶ線を光軸ＯＡという。ここで“光軸”とは、光学系において、系全体を通過する光束の中心となる光線または光束の中心となる光線が通過する経路を意味する。
【００２９】
上記集光点ＩＦに集光した光が、露光部３０に導かれ、レチクル（フォトマスク、マスク原版）を介して、半導体基板上の感光膜に照射される。
【００３０】
図２は、発光部および集光部の近傍の構成の断面模式図である。図３は、発光部の陰極と陽極の構成を示す斜視図であり、左図は、図２の陰極を示す斜視図であり、右図は、図２の陽極の一部を示す斜視図である。
【００３１】
図２および図３に示すように発光部１０は、陰極（陰電極、第１電極）１０３と陽極（陽電極、第２電極）１０２とを有する。
【００３２】
陰極１０３は、中心部にガス供給孔（ガス供給口）２ｆを有する筒状物であり、ここでは、支持部１０３ａと先端部１０３ｂとを有する。支持部１０３ａは、銅（Ｃｕ）などの金属よりなり、先端部１０３ｂは、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。図４は、陰極１０３の断面図である。支持部１０３ａには、冷却機構が内蔵されている。例えば、図４に示すように、支持部１０３ａは、外壁と、この外壁と一定距離離間して配置された隔壁とを有し、外壁と隔壁間に流路（空洞、窪み、溝）３ｆを有する。この流路３ｆに、水などの冷却溶媒を流すことにより、支持部１０３ａおよび先端部１０３ｂを冷却することができる。
【００３３】
流路３ｆの構成は、図４に示す構成に限られるものではなく、支持部１０３ａ内に、ガス供給孔２ｆを取巻くように螺旋状に流路を配置してもよい。また、支持部１０３ａ外に、冷却機構を設けてもよい。但し、冷却機構を内蔵させた方が冷却効率が向上するため好ましい。支持部１０３ａから先端部１０３ｂまで延在するように、流路を設けてもよい。但し、材質の異なる部材（１０３ａ、１０３ｂ）間に渡って流路を形成する場合と比較し、支持部１０３ａ内に流路を設ける方が、加工が容易となる。よって、支持部１０３ａ内に冷却溶媒を循環させる機構とすることが好ましい。また、支持部１０３ａと先端部１０３ｂを同一部材（例えば、タングステン）で構成してもよいが、先端部１０３ｂにのみ高融点金属を使用することで、電極（陰極）のコストを抑えることができる。なお、図５に示すように、陽極１０２にも、流路を設けてもよい。図５は、陰極および陽極に流路を設けた発光部の構成を示す断面模式図である。
【００３４】
一方、陽極１０２は、図２に示すように、支持部１０２ａと平板リング状部１０２ｂとを有する。また、図３に示すように、陽極１０２を構成する平板リング状部１０２ｂは、ガス供給孔２ｆに対応する部分に開口部を有する。
【００３５】
陽極１０２と陰極１０３とは、電極制御部１０９を介して高電圧電源１０５に接続されており、陽極１０２と陰極１０３との間に高電界を印加することにより、陽極１０２と陰極１０３との対向部において原料ガス（ここでは、Ｘｅ）がプラズマ化し、プラズマ導電により例えば１３．５ｎｍのＥＵＶ光が発生する。かかる構成(発光部１０)は、真空チャンバー（筐体）１０６で覆われている。真空チャンバー１０６には、その内部の減圧（真空）状態を制御できるように、図示しない減圧手段（例えば、ポンプなど）が接続されている。なお、ここでは、真空チャンバー１０６内に、集光部２０を構成するコレクタ２０７やＤＭＴ２０８が配置されている。
【００３６】
集光部２０の構成に制限はないが、例えば、光軸ＯＡに対して対称に反射ミラーを配置することで、ＥＵＶ光を集光することができる。図６および図７にコレクタ（集光光学系）の一例を示す。図６は、コレクタ（集光光学系）の一例を示す断面図であり、図７は、コレクタ（集光光学系）の一例を示す斜視図である。図６および図７に示すように、円筒状の反射ミラーを所定の間隔を開けて複数枚重ねたコレクタ（集光光学系）２０７を用いることで、集光度を向上させることができる。即ち、集光点ＩＦにおけるＥＵＶ光の強度を向上させることができる。
【００３７】
なお、図６に示す一の反射ミラーは、円錐の側面形状であり、第１傾斜角の第１側面と、第１傾斜角より小さい第２傾斜角の第２側面との合成形状となっている。一の反射ミラーの断面形状を略楕円形状としてもよい。図１は、断面が略楕円形状の反射ミラーを複数枚重ねたコレクタ２０７を模式的に示してある。
【００３８】
この反射ミラーの構成材料に制限はないが、例えば、Ｍｏ（モリブデン）とＳｉ（シリコン）の積層膜を用いた多層膜ミラーが好適に用いられる。このようにわずかに異なる屈折率を持った物質を交互に積層することによりＥＵＶ光を効率よく反射することができる。また、発光点ＥＰとコレクタ２０７との間に、ＤＭＴ（デブリシールド、Debris Mitigation Tool）２０８を設けてもよい。このＤＭＴにより、デブリを除去でき、集光度を向上させることができる（図２参照）。
【００３９】
露光部３０においては、集光されたＥＵＶ光が、レチクルに反射して半導体基板の上部に形成されたフォトレジスト膜に照射され、レチクルに描かれたパターンがフォトレジスト膜に転写される。集光されたＥＵＶ光をレチクルに直接照射してもよいし、また、反射ミラーを介してレチクルに照射してもよい。
【００４０】
ここで、本実施の形態の露光装置においては、図８に示すように、冷却機構（流路３ｆ）と先端部１０３ｂまでの距離が、特定の距離Ｄ１（ここでは、７ｍｍ）以下となるように、先端部１０３ｂの膜厚（Ｔ１）が設定されている。図８は、冷却機構と先端部との距離Ｄ１を説明する図である。
【００４１】
このように、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚を設定することで、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの溶融を低減し、ＥＵＶ光の安定した出力を維持することができる。
【００４２】
以下、具体的な検討事例を参照しながらより詳細に説明する。
【００４３】
図９は、陽極および陰極間に印加したパルス数と、陰極の先端部を構成するタングステンの残膜厚（ｍｍ）との関係を示すグラフである。なお、♯３１〜♯３４および♯３６は、測定点を示す。図１０は、８０ミリオンパルス（Ｍpls）を印加した後の陰極の断面を示す写真であり、図１１は、図１０に示す写真の要部を模写した図である。冷却溶媒としては、２４℃の水を用い、流量は２００ｍｌ／分とした。プラズマガスとしては、Ｘｅを用いた。また、電極間の印加電圧４．０ｋＶ、繰り返し周波数は２００Ｈｚとした。
【００４４】
図９に示すように、陽極および陰極間に高電位を印加し続けると、先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜減りが確認された。先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚は、発光点ＥＰと先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂとの最短距離部Ｔ２にて測定した（図１１、図１２等参照）。また、先端部（ここでは、タングステン）の膜減りは、図１０に示すように写真でも確認することができた。上記パルス数は、電極間に印加した高電位の回数であるため、露光（ショット）回数と対応する。
【００４５】
よって、図９から露光回数が増えるにしたがって、陰極１０３の溶融が生じることが判明した。このような、溶融により、露光精度の低下が生じる。即ち、溶融による陰極１０３の変形により、電極間に形成される電場が変化してＥＵＶ光の出力が不安定になる。特に、陰極１０３はガス供給孔２ｆを取巻くように配置されているため、ガス供給孔２ｆの変形により、プラズマ励起に寄与するガス量の変動をきたす。これにより、効率的なプラズマ励起が阻害され、さらに、ＥＵＶ光の出力が不安定になる。
【００４６】
しかしながら、図９をさらに検討するに、パルス数が４５ミリオンパルス程度から７０ミリオンパルス程度まで上昇するにしたがって、タングステンの膜減りが急速に進行するものの、７０ミリオンパルス以降においては、タングステンの残膜厚の変化は少なく、ほぼ一定である。
【００４７】
このような現象は次のように考察される。即ち、陰極１０３の溶融は、プラズマ励起の際に、プラズマ（発光点ＥＰ）から生じる輻射熱により生じる。しかしながら、溶融が進み、プラズマ（発光点ＥＰ）から陰極１０３の端部が遠ざかり、また、陰極１０３の端部が、冷却機構（流路３ｆ）に近づくにしたがって、輻射熱の影響と冷却機構による冷却効率が均衡状態となり、タングステンの膜減りが低減、即ち、溶融が低減するものと考えられる。
【００４８】
そこで、あらかじめ先端部（ここでは、タングステン）１０３ｂの膜厚を冷却機構（流路３ｆ）の端部から上記７ｍｍ以下となるように設定しておけば、輻射熱と冷却効率が均衡状態となり、陰極１０３をタングステンの溶融温度以下に保持することができる。
【００４９】
なお、冷却機構の冷却効率を向上させる場合、例えば、冷却溶媒（例えば、水）の温度を２４℃以下とする、または、冷却溶媒（例えば、水）の流量を多くする、また、冷却効率のよい冷却溶媒（例えば、フロンなど）を用いれば、上記距離Ｄ１の上限を７ｍｍ以上とすることができる。また、印加電圧または周波数を大きくし、ＥＵＶ光の強度を大きくするような場合には、上記距離Ｄ１の上限をさらに小さく、７ｍｍ以下とする必要がある。また、タングステンより融点が低い金属を用いる場合には、上記距離Ｄ１の上限をさらに小さくする必要がある。
【００５０】
但し、重要な事項は、所定の露光条件に基づいて、図９に示したような、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りから輻射熱の影響と冷却機構による冷却効率が均衡状態を判定し、これにより、均衡状態を保持できる、冷却機構（流路３ｆ）の端部と先端部１０３ｂとの距離Ｄ１や先端部１０３ｂの膜厚を設定することが重要である。
【００５１】
このように、本実施の形態によれば、陰極１０３の膜厚を最適化することで、陰極１０３の溶融を低減し、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。よって、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え（メンテナンス）頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００５２】
（応用例１）
図８においては、先端部（タングステン）１０３ｂの膜厚を調整することで、輻射熱と冷却効率との均衡を図った。これは、例えば、図１２（Ａ）に示すように、当初膜厚Ｔ０の先端部１０３ｂが溶融し膜厚Ｔ１となった時点で均衡状態となった場合に、先端部１０３ｂの膜厚をＴ１とする陰極１０３を形成し、当該陰極１０３を用いることに相当する。これに対し、当初膜厚Ｔ０の状態の陰極１０３を用いてもよい（図１２（Ｂ））。図１２（Ａ）は、応用例１における陰極の構成を示す要部断面図であり、図１２（Ｂ）は、応用例２における陰極の構成を示す要部断面図である。
【００５３】
この場合、図１２（Ｂ）に示すように、先端部（この場合、タングステン）１０３ｂの膜厚がＴ０である陰極１０３を準備し、この陰極１０３の先端部１０３ｂを発光点（プラズマ励起部、プラズマ生成部）ＥＰから遠ざけるように配置する（図中の矢印参照）。
【００５４】
即ち、例えば、発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させ、図９に示すような、試験ＥＵＶ光の発生回数と陰極の溶融量との関係から、溶融量と発光点ＥＰによる輻射熱との均衡領域とを調べる。
【００５５】
具体的には、図９において、当初のタングステンの膜厚（Ｔ０）、即ち、サンプル♯３１におけるタングステン残膜厚（４．１ｍｍ）と、サンプル♯３６におけるタングステン残膜厚（２．７５ｍｍ）との差Ｔｄ（４．１−２．７５＝１．３５ｍｍ）を算出し、このＴｄ分だけ、図１２（Ｂ）中の矢印の方向に、当初位置から後退させる。言い換えれば、発光点ＥＰから遠ざかる方向に移動させることにより、発光点ＥＰと陰極１０３の端部との距離を確保する。
【００５６】
このように、陰極１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、陰極１０３の先端部１０３ｂを構成する金属部（ここでは、タングステン）が、その融点未満の温度に維持され、陰極１０３の溶融を低減することができる。その結果、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００５７】
また、発光部１０を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００５８】
なお、上記応用例１においては、サンプル♯３６におけるタングステン残膜厚を、上記Ｔｄの算出に用いたが、サンプル♯３４およびサンプル♯３６のタングステン残膜厚の平均値を上記Ｔｄの算出に用いてもよい。
【００５９】
（応用例２）
また、図８においては、タングステンを用い前述の所定の条件で図９に示す、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りとの関係を調べたが、上記金属種（タングステン）や前述の条件に限定はない。例えば、先端部１０３ｂを構成する特定の金属（Ｍ）について、所定の露光条件に基づいて、電極間パルス数と陰極１０３の膜減りを測定し、ほぼ一定となる残膜量（Ｔ１）を測定してもよい。この後、膜厚がＴ１である金属Ｍを先端部１０３ｂに設けた陰極１０３を用い、後述する露光処理を行う。また、膜厚がＴ０の金属Ｍを先端部１０３ｂに設けた陰極１０３を、その端部が（Ｔ１−Ｔ０）分だけ発光点ＥＰから遠ざけるよう、陰極１０３の位置を再設定すればよい（図１２参照）。
【００６０】
このように、陰極（第１電極）１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、先端部１０３ｂを構成する金属部が、その融点未満の温度に維持される。
【００６１】
その結果、陰極１０３の溶融を低減することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００６２】
また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００６３】
金属Ｍとしては、高融点金属、例えば、タングステンの他、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属またはこれらの合金などを用いることが好ましい。また、高融点金属に次いで比較的融点の高い銅、銀、金、白金や、これらの合金、または、上記高融点金属との合金など、を用いてもよい。図１８に、上記金属の融点（℃）と導電率（１／ｍ・Ω）との関係を示す。なお、Ｅ６は、×１０６を示す。また、露光条件としては、電極間の印加電圧および周波数の他、冷却条件（冷却溶媒の種類、冷却溶媒の温度、冷却溶媒の流量）なども含む。
【００６４】
このように、本応用例においても、陰極（第１電極）１０３の先端部１０３ｂと、発光点（プラズマ生成部）ＥＰとの距離を制御することにより、先端部１０３ｂを構成する金属部が、その融点未満の温度に維持される。その結果、陰極１０３の溶融を低減することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、露光特性を向上させ、また、露光光率を向上させることができる。
【００６５】
また、発光部を構成する陰極１０３などの光源構成部の取替え頻度を低減することができる。また、電極の摩耗により生じるデブリを低減することにより、露光特性を向上させることができる。
【００６６】
なお、図１２においては、先端部１０３ｂを支持部１０３ａ中に挿入する構成となっており、また、先端部１０３ｂが断面図においてテーパー状となっているが、かかる構成に限定されるものではない。例えば、図８に示す構成でも、先端部１０３ｂの位置を制御（再設定）、即ち、先端部１０３ｂを短くするか、若しくは、先端部１０３ｂの位置を後退させるかにより、本応用例の効果を奏することができる。
【００６７】
[半導体装置の製造方法]
続いて、上記露光装置を用いた半導体装置の製造方法について説明する。具体的には、上記露光装置の露光部においてレチクルを介して基板上にＥＵＶ光を照射し、レチクルに描かれたパターンを基板上に転写する露光処理について説明する。図１３〜図１６は、本実施の形態の半導体装置の製造工程を示す基板の要部断面図である。
【００６８】
例えば、図１３に示すように、ゲート絶縁膜３０３を介して堆積された導電性膜３０５を有する半導体基板（基板）３０１を準備する。この半導体基板３０１の全面上にフォトレジスト膜（感光性絶縁膜）Ｒを形成し、上記［露光装置の構成説明］の欄で説明したように、陰極１０３をタングステンの溶融温度以下に保持できる露光装置、言い換えれば、陰極１０３の先端部１０３ｂの位置を再設定した露光装置を用いてＥＵＶ光Ｅａを照射する。
【００６９】
具体的には、図１４に示すように、レチクル（反射型のマスク）３００に対してＥＵＶ光Ｅａを照射し、その反射光をフォトレジスト膜（感光膜）Ｒ上に照射することにより、レチクル３００に描かれたパターンＰを転写する。この際、縮小投影露光を行ってもよい。このＥＵＶ光Ｅａの照射により、例えば、照射部を硬化または分解させるなど、照射部の膜質を非照射部に対して変質させる。次いで、図１５に示すように、所定の現像液を用いて、例えば、照射部以外のフォトレジスト膜を除去し、残存するフォトレジスト膜をマスクとして、下層の導電性膜をエッチングする。これにより、例えば、ゲート電極Ｇを形成する。次いで、ゲート電極Ｇの両側の半導体基板中に不純物イオンを注入することにより、ソース、ドレイン領域３０７を形成する（図１６）。
【００７０】
以上、いわゆるＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor、電界効果トランジスタ）の形成工程を例に説明したが、半導体装置を構成し得る各種構成部位のフォトリソグラフィ工程において上記ＥＵＶ光Ｅａを採用可能であることは言うまでもない。
【００７１】
このように、上記ＥＵＶ光Ｅａは、出力が安定した露光光であり、当該ＥＵＶ光Ｅａを用いることで、解像度を向上させることができ、所望の微細加工が可能となる。例えば、ゲート長を微細化し、ＭＩＳＦＥＴの低電圧駆動が可能となり、また、動作速度を向上させるなど、半導体装置の特性を向上させることができる。また、ＭＩＳＦＥＴの高集積化が可能になるなど、素子（装置）特性を向上させることができる。また、露光光の出力の安定により、露光光率が向上し、半導体装置の製造におけるスループットが向上する。また、露光装置の陰極取替え頻度が低下することにより、スループットが向上する。また、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【００７２】
以上、詳細に説明したように、本実施の形態の露光装置によれば、陰極１０３の先端部１０３ｂを、プラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置したので、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができ、半導体装置の特性を向上させることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においては、陰極１０３の位置の再設定を例に詳細に説明したが、前述したように、陽極１０２についても、プラズマ輻射熱による溶融現象が生じた場合、陰極１０３と同様に、その位置を再設定することができる。
【００７４】
（実施の形態２）
上記実施の形態１においては、いわゆるホロー電極（中空電極）型の発光部を用いたが、対向電極型の発光部としてもよい。
【００７５】
図１７は、本実施の形態の発光部の陰極と陽極の構成を示す断面模式図である。
【００７６】
図１７に示すように発光部は、陰極（陰電極、第１電極）２０３と陽極（陽電極、第２電極）２０２とを有する。
【００７７】
陰極２０３は、上下方向に最長辺を有する直方体形状であり、例えば、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。陽極２０２は、上下方向に最長辺を有する直方体形状であり、例えば、タングステン（Ｗ）などの高融点金属よりなる。陰極２０３の上面は、陽極２０２の底面と対向して配置されている。
【００７８】
陰極２０３と陽極２０２との対向領域に対して、横方向（図中左側）にガス供給管２０４が配置されている。
【００７９】
陰極２０３には、冷却機構が内蔵されている。陰極２０３内には、コの字（Ｕ字状）の管（中空、流路）５ｆが設けられ、水などの冷却溶媒を流すことにより、陰極２０３を冷却することができる。
【００８０】
また、陽極２０２にも、同様に、冷却機構が内蔵されている。即ち、陽極２０２内には、コの字（Ｕ字状）の管（中空、流路）５ｆが設けられ、水などの冷却溶媒を流すことにより、陽極２０２を冷却することができる。
【００８１】
さらに、ガス供給管２０４の内部にも冷却機構が設けられている。例えば、図４と同様に、外壁と、この外壁と一定距離離間して配置された隔壁とを有し、外壁と隔壁間に流路（空洞、窪み、溝）３ｆを有する。
【００８２】
陰極２０３、陽極２０２およびガス供給管２０４に設けられる冷却機構（流路３ｆ、５ｆ）の構成は、上記構成に限られるものではなく、例えば、陰極２０３、陽極２０２およびガス供給管２０４について、各部材の外周または内周に沿って螺旋状に形成された流路を配置してもよい。
【００８３】
陽極２０２と陰極２０３とは、図示しない高電圧電源に接続されており、陽極２０２と陰極２０３との間に高電界を印加することにより、陽極２０２と陰極２０３との対向部においてガス供給管２０４から放出された原料ガス（ここでは、Ｘｅ）がプラズマ化し、プラズマ導電により例えば１３．５ｎｍのＥＵＶ光が発生する。
【００８４】
上記構成(発光部１０)は、図示しない真空チャンバー（筐体）で覆われている。真空チャンバーには、その内部の減圧（真空）状態を制御できるように、図示しない減圧手段（例えば、ポンプなど）が接続されている。なお、真空チャンバー内に、集光部を構成するコレクタやＤＭＴなどを配置してもよい（図２参照）。
【００８５】
なお、集光部２０や露光部３０の構成は、実施の形態１と同様の構成を採用することができる。
【００８６】
このように、本実施の形態の露光装置によっても、実施の形態１と同様に、陰極２０３の先端部を、プラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置することにより、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。また、陽極２０２やガス供給管２０４についてもプラズマ輻射熱による溶融を避ける位置に配置してもよい。さらに、陽極２０２やガス供給管２０４を冷却することで、これらの溶融変形を防止することができ、ＥＵＶ光の出力の安定化を図ることができる。また、当該露光装置を用いて半導体装置を製造することで、半導体装置の特性を向上させることができる。
【００８７】
（実施の形態３）
上記実施の形態１および２においては、上記発光部により生じたＥＵＶ光を露光工程に用いたが、当該ＥＵＶ光の利用は露光に限られない。即ち、実施の形態１および２で説明した発光部１０の構成を各種装置に組み込むことにより、ＥＵＶ光を用いる各種装置に適用することができる。
【００８８】
例えば、発光部１０を光源として、ＥＵＶ測定装置、ＥＵＶ顕微鏡、ＥＵＶレジストアウトガス測定装置などに組み込むことができる。また、発光部１０を光源として、ＥＵＶマスクおよびマスクブランクスの欠陥検査装置やＥＵＶレジスト評価用の露光装置などに組み込むことができる。
【００８９】
具体的には、例えば、ＥＵＶマスクの欠陥を評価するため、発光部１０により生じたＥＵＶ光を上記ＥＵＶマスク等に照射し、欠陥の有無を評価することができる。また、ＥＵＶレジストの露光特性を評価するため、発光部１０により生じたＥＵＶ光を上記ＥＵＶレジストに照射し、その露光特性を評価してもよい。
【００９０】
また、上記欠陥の有無や露光特性を評価した後、これらの結果をフィードバックして、半導体装置を製造することにより、より高性能の半導体装置を製造することができる。
【００９１】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、半導体装置の製造方法、ＥＵＶ光照射用の光源およびＥＵＶ光照射用の光源を有する装置に関し、特に、ＥＵＶ光による露光工程を有する半導体装置の製造技術に適用して有効である。
【符号の説明】
【００９３】
１ 露光装置
２ｆ ガス供給孔
３ｆ 流路
１０ 発光部
２０ 集光部
３０ 露光部
１０２ 陽極
１０２ａ 支持部
１０２ｂ 平板リング状部
１０３ 陰極
１０３ａ 支持部
１０３ｂ 先端部
１０５ 高電圧電源
１０６ 真空チャンバー
１０９ 電極制御部
２０２ 陽極
２０３ 陰極
２０４ ガス供給管
２０７ コレクタ
３００ レチクル
３０１ 半導体基板
３０３ ゲート絶縁膜
３０５ 導電性膜
３０７ ソース・ドレイン領域
ＥＰ 発光点
Ｅａ ＥＵＶ光
Ｇ ゲート電極
ＩＦ 集光点
ＯＡ 光軸
Ｐ パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
（ａ２）前記第１電極を冷却する第１冷却機構と、
（ａ３）前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｃ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１冷却機構により、前記第１電極を、前記第１電極の先端部を構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記露光装置は、前記第２電極を冷却する第２冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第２冷却機構により、前記第２電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１電極は、支持部と、前記支持部と連結した前記先端部とを有し、
前記冷却機構は、前記支持部内に冷却溶媒を循環させる機構であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記支持部は、銅よりなり、
前記先端部を構成する金属部は、タングステンよりなり、
前記第１冷却機構の前記支持部側の端部から前記タングステン端部までの距離は７ｍｍ以下であり、
前記冷却溶媒は水であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
（ａ２）前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｃ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１電極の先端部と、前記所定の原子のプラズマ生成部との距離を制御することにより、前記第１電極の先端部を構成する金属部が、その融点未満の温度に維持された状態で行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記冷却機構により、前記第１電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する第１冷却機構および前記第２電極を冷却する第２冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１冷却機構により、前記第１電極を冷却し、前記第２冷却機構により、前記第２電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）所定の原子のプラズマ励起によりＥＵＶ光を発生させる発光部と、
（ａ２）前記発光部から照射された前記ＥＵＶ光を集光させる集光部と、
（ａ３）前記集光部により集光した前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記露光装置の調整工程であって、
（ｂ１）前記発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させる工程と、
（ｂ２）前記試験ＥＵＶ光の発生回数と前記第１電極の溶融量との関係から、前記溶融量と前記プラズマによる輻射熱との均衡領域とを調べる工程と、
（ｂ３）前記均衡領域における前記第１電極の残存量と対応するよう前記第１電極の先端部の位置を調整する工程と、
を有する前記露光装置の調整工程と、
（ｃ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、前記所定の原子をプラズマ励起させることにより前記ＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｄ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記冷却機構により、前記第１電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
前記第１電極を冷却する冷却機構と、
を有することを特徴とするＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１７】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１８】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１９】
前記第１電極は、支持部と、前記支持部と連結した前記先端部とを有し、
前記冷却機構は、前記支持部内に冷却溶媒を循環させる機構であることを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項２０】
第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
前記第１電極を冷却する冷却機構と、
を有するＥＵＶ光照射用の光源を有することを特徴とする装置。
【請求項１】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
（ａ２）前記第１電極を冷却する第１冷却機構と、
（ａ３）前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｃ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１冷却機構により、前記第１電極を、前記第１電極の先端部を構成する金属部の融点未満の温度に冷却しつつ行なわれることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記露光装置は、前記第２電極を冷却する第２冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第２冷却機構により、前記第２電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１電極は、支持部と、前記支持部と連結した前記先端部とを有し、
前記冷却機構は、前記支持部内に冷却溶媒を循環させる機構であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記支持部は、銅よりなり、
前記先端部を構成する金属部は、タングステンよりなり、
前記第１冷却機構の前記支持部側の端部から前記タングステン端部までの距離は７ｍｍ以下であり、
前記冷却溶媒は水であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）第１電極および第２電極間を有し、ＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
（ａ２）前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｃ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１電極の先端部と、前記所定の原子のプラズマ生成部との距離を制御することにより、前記第１電極の先端部を構成する金属部が、その融点未満の温度に維持された状態で行われることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記冷却機構により、前記第１電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する第１冷却機構および前記第２電極を冷却する第２冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記第１冷却機構により、前記第１電極を冷却し、前記第２冷却機構により、前記第２電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
（ａ）露光装置を準備する工程であって、
（ａ１）所定の原子のプラズマ励起によりＥＵＶ光を発生させる発光部と、
（ａ２）前記発光部から照射された前記ＥＵＶ光を集光させる集光部と、
（ａ３）前記集光部により集光した前記ＥＵＶ光をマスクを介して基板上に照射する露光部と、
を有する露光装置を準備する工程と、
（ｂ）前記露光装置の調整工程であって、
（ｂ１）前記発光部において試験ＥＵＶ光を複数回発生させる工程と、
（ｂ２）前記試験ＥＵＶ光の発生回数と前記第１電極の溶融量との関係から、前記溶融量と前記プラズマによる輻射熱との均衡領域とを調べる工程と、
（ｂ３）前記均衡領域における前記第１電極の残存量と対応するよう前記第１電極の先端部の位置を調整する工程と、
を有する前記露光装置の調整工程と、
（ｃ）前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、前記所定の原子をプラズマ励起させることにより前記ＥＵＶ光を生じさせる工程と、
（ｄ）前記ＥＵＶ光を、前記露光部に導き、前記露光部内において前記基板の上方に形成された感光膜を露光する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記露光装置は、前記第１電極を冷却する冷却機構を有し、
前記（ｂ）工程は、前記冷却機構により、前記第１電極を冷却しつつ行なわれることを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
前記第１電極を冷却する冷却機構と、
を有することを特徴とするＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１７】
前記所定の原子は、Ｘｅ（キセノン）またはＳｎ（錫）であることを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１８】
前記金属部は、タングステン、レニウム、オスミウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、イリジウム、ルテニウムおよびハフニウムから選択されたいずれかの金属を含有することを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項１９】
前記第１電極は、支持部と、前記支持部と連結した前記先端部とを有し、
前記冷却機構は、前記支持部内に冷却溶媒を循環させる機構であることを特徴とする請求項１６記載のＥＵＶ光照射用の光源。
【請求項２０】
第１電極および第２電極間を有し、前記第１電極および前記第２電極間に電圧を印加し、前記第１電極と前記第２電極との間において、所定の原子をプラズマ励起させることによりＥＵＶ光を生じさせる発光部と、
前記第１電極を冷却する冷却機構と、
を有するＥＵＶ光照射用の光源を有することを特徴とする装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２２２２６０（Ｐ２０１２−２２２２６０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８８７９１（Ｐ２０１１−８８７９１）
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１３日（２０１１．４．１３）
【出願人】（３０２０６２９３１）ルネサスエレクトロニクス株式会社 (8,021)
【Ｆターム（参考）】
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