JP2002233842A - 光学素子、該光学素子を有する露光装置、洗浄装置及び光学素子の洗浄方法 - Google Patents
光学素子、該光学素子を有する露光装置、洗浄装置及び光学素子の洗浄方法Info
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Abstract
学素子、当該光学素子を有する露光装置、汚染を防止す
ることができる洗浄装置及び光学素子の洗浄方法を提供
する。 【解決手段】 本発明の例示的一態様としての洗浄装置
は、第1の容器と、前記第1の容器内に置かれた紫外線
を照射する照射部と、前記第1の容器の内部に配置され
且つ前記照射部が外部に位置するように構成された、被
洗浄物を格納して前記照射部からの前記紫外線の前記被
洗浄物への照射を可能にし且つ前記第1の容器とは異な
る雰囲気を維持可能な第2の容器とを有することを特徴
とする。
Description
どの光学素子の洗浄方法及び装置、並びに、当該洗浄さ
れた光学素子を有する露光装置にも係る。但し、本発明
の洗浄方法及び装置によって洗浄される光学素子の用途
は露光装置に限定されず、写真製版、投影検査、映写
機、プロジェクタなどの光学機器に広く適用することが
できる。また、本発明の洗浄装置は光学素子の洗浄に限
定されず、食器、半導体、ガラスの洗浄やレジスト剥離
にも使用することができる。
単結晶基板やガラス基板などの被処理体上に塗布した感
光性物質(レジスト)に露光装置を使用して転写する工
程であり、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レ
ジスト除去の工程を含む。このうち露光では、解像度、
重ね合わせ精度、スループットの3つのパラメータが重
要である。解像度は正確に転写できる最小寸法、重ね合
わせ精度は被処理体にパターンを幾つか重ね合わせる際
の精度、スループットは単位時間当たり処理される枚数
である。
ランプよりも波長の短い光を照射可能なエキシマレーザ
ーを光源として使用することが提案されている。しか
し、光の吸収、散乱及び干渉は短波長光ほど顕著であ
り、光源からの光の短波長化に伴って、レンズやミラー
などの光学素子に付着している有機物質などの汚染物質
の影響はますます無視できなくなっている。汚染物質
は、露光光の吸収、散乱及び/又は干渉、光学素子の光
学的特性(透過、反射、分光特性など)の低下、及び、
光学素子のレーザー耐性の低下をもたらす。この結果、
解像度やスループットが低下したり、光学素子が破壊し
たり、その性能が低下したりする。このため、従来技術
は、光学素子を予め洗浄してから露光装置に取り付けて
使用することを提案している。
低波長光、中性洗剤、有機・無機溶剤の使用が既に従来
提案されているが、より高い洗浄能力と光学素子の破損
防止のために光化学反応を利用する紫外線/オゾンを用
いる光洗浄法が近年注目されている。
機物を、光学素子に紫外光を照射することによって分解
する。光洗浄法は、典型的に、酸素を含む雰囲気中に洗
浄される光学素子を収納し、紫外線ランプによって光学
素子に紫外線を照射して光学素子を洗浄する。紫外光は
酸素ガス中で活性酸素を生成し、光学素子の表面に付着
した有機物質を活性化する。活性酸素と酸素分子からオ
ゾンが生成され、オゾンは紫外光を受けると励起状態の
活性酸素に変化し、有機物を分解及び揮発する。
すると、紫外光照射で洗浄されて活性化された直後の光
学素子表面の未結合手が汚染物質を吸着し、光学素子が
再汚染される。再汚染された光学素子は洗浄前の光学素
子と同様の問題を生じる。このため、特許公開公報平成
11年第221536号は、洗浄後の光学素子の再汚染
を低減する洗浄方法を提案している。かかる方法は光洗
浄処理の終了の際に光学素子を窒素雰囲気下に所定の時
間放置する後処理工程を有する。かかる後処理工程によ
り、光学素子の表面の未結合手が窒素を吸着することに
よって減少し、光学素子鏡面が不活性化され、汚染物質
の吸収確率が減少する。
よれば、光学素子は有機物(例えば、洗浄装置の雰囲気
を外界と遮断するシール材や紫外光ランプを保持するた
めのゴム部材など)と同一の雰囲気下に置かれる。この
結果、紫外光がこれらの有機物を分解し、雰囲気内に脱
ガス化した新たな汚染物質を発生させ、光学素子を再汚
染していた。
上で製造される光学素子、当該光学素子を有する露光装
置、この種の汚染を防止することができる洗浄装置及び
光学素子の洗浄方法をすることにある。
に、本発明の例示的一態様としての光学素子は、容器外
とは独立した雰囲気にした容器内に置かれ且つ前記容器
外の光源からの紫外線を照射されることにより洗浄され
たことを特徴とする。かかる光学素子は、容器外とは異
なる雰囲気を有する容器内で洗浄されるため汚染が少な
い。また、かかる光学素子は、前記容器は有機物を含む
シール材を用いていないもの、前記容器内に酸素を含む
ガスを満たして前記紫外線照射が成されたもの、前記光
源と前記容器とを囲む容器内に窒素などの不活性ガスを
満たして前記紫外線照射が成されたもの、材料に蛍石又
は石英を用い且つ200nm以下の波長光で使用される
もの、前記紫外線は波長300nm以下の光を含むも
の、前記紫外光を低圧水銀ランプによって形成したもの
がある。
光学系は、上記の光学素子のいずれかを一又は複数個有
する光学系である。かかる光学系は上記光学素子を有
し、汚染が少なく高品質な光学系である。
露光装置は、上記の光学系のいずれか一つを有する露光
装置である。
洗浄装置は、第1の容器と、前記第1の容器内に置かれ
た紫外線を照射する照射部と、前記第1の容器の内部に
配置され且つ前記照射部が外部に位置するように構成さ
れた、被洗浄物を格納して前記照射部からの前記紫外線
の前記被洗浄物への照射を可能にし且つ前記第1の容器
とは異なる雰囲気を維持可能な第2の容器とを有するこ
とを特徴とする。かかる洗浄装置は、第1の容器の内部
に、第1の容器のシール材などを含まない狭い空間であ
って、第1の容器と異なる雰囲気を維持することができ
る第2の容器を有し、第2の容器内で被洗浄物の洗浄を
行う。このため、第1の容器内の有機物から発生する汚
染物質により第2の容器の内部は汚染されない。
洗浄装置用の容器は、内部に被洗浄物を格納し、外部と
は異なる雰囲気を維持可能な筐体と、当該筐体に取り付
けられ、前記外部からの紫外線の前記被洗浄体への照射
を可能にするガラス窓とを有することを特徴とする。か
かる洗浄装置用の容器は上記洗浄装置の第2の容器に相
当する。
の他の態様は、前記被洗浄物は透過型光学素子であるも
のや、前記被洗浄物は材料に石英又は蛍石を用い且つ2
00nm以下の波長の光領域で使用される光学素子であ
るものである。
洗浄方法は、第1の容器の内部に配置されて当該第1の
容器の雰囲気とは異なる雰囲気を維持可能な第2の容器
に被洗浄物を収納する工程と、前記第2の容器内に洗浄
用ガスを導入する工程と、前記第1の容器内だが前記第
2の容器外にある光源からの紫外線を前記被処理体に照
射する工程とを有することを特徴とする。かかる洗浄方
法も上述の洗浄装置と同様の作用を奏する。また、本洗
浄方法の被洗浄物(例えば、光学素子)を組み込んだ製
品(例えば、露光装置)の製造方法として機能する。
上記の洗浄方法により洗浄された光学素子を有する光学
系を含む露光装置であり、例えば、この露光装置のこの
光学系は、波長200nm以下の光束に使用されるもの
である。
バイス製造方法は、上記の露光装置のいずれか一つによ
りデバイスパターンで感光体を露光する工程と、当該露
光した感光体を現像する工程とを含むデバイス製造方法
である。
添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって
明らかにされるであろう。
例示的一態様としての洗浄装置500を説明する。な
お、各図において同一の参照符号は同一部材を示し、重
複説明は省略する。ここで、図1は、本発明の洗浄装置
500の概略断面図である。本発明の洗浄装置500
は、第1の容器600と、紫外光ランプ610と、第2
の容器700と、ガス導入機構520とを有する。
し、気密性に優れたステンレス又はアルミニウム製の容
器である。第1の容器600は、内部に紫外光ランプ6
10と第2の容器700とを有する。
4.9nmや波長253.7nmの紫外線を発生する低圧
水銀ランプから構成される。紫外光は、可視光よりも強
いエネルギーを有して、酸素と併用されることで後述す
るように光洗浄効果を果たす。波長184.9nmの紫
外線は酸素ガス中で活性酸素を生成し、活性酸素は光学
素子Lに付着した有機物を活性化する。また、紫外線は
活性酸素や酸素分子からオゾンを生成する。波長25
3.7nmの紫外線は、オゾンから励起状態の活性酸素
を生成し、励起状態の活性酸素は、活性化された有機物
を分解及び揮発させる。
KrFエキシマレーザー光源又はエキシマランプ、F2
レーザー、高調波レーザー等のCWレーザーやパルスレ
ーザーなどからなるレーザー発振装置と、光量やビーム
形状を整形するのに必要な光学系(例えば、レーザー光
を整形するビーム整形光学系と、ズームレンズなどの光
量調整光学系)から構成されてもよい。また、レーザー
を使用する場合に、必要があれば、後述する支持台72
0の下にレーザートラップを設けてもよい。
の上部に設けられる。また、紫外光ランプ610は電源
505と電気的に接続されている。紫外光ランプ610
は、必要があれば、電源505のオンオフを制御するこ
とによって点灯と消灯が制御される。この結果、洗浄と
無関係な時間には紫外光ランプ610は消灯され、ラン
プの寿命の短縮を防止することができる。
に配置され、別雰囲気を形成する容器である。第2の容
器700は、被洗浄物である光学素子Lを収納して洗浄
を行う洗浄空間を画定する。光学素子Lは、例えば、レ
ンズ、プリズム及びミラー等を含み、予めアルコールや
アセトン等の有機溶剤でパーティクルが除去されている
ことが好ましい。エキシマレーザーを使用する露光装置
に使用可能なレンズの材料は、例えば、合成石英ガラス
や弗化カルシウム(蛍石)である。
しない金属製の保持具と一体化された後に後述する露光
装置1に組み込まれる。しかし、保持具と光学素子Lを
別々に洗浄すると洗浄の効率が悪くなり、また、光学素
子Lを保持具とを一体化させる工程で光学素子Lに汚染
物質が付着する可能性もある。このため、必要があれ
ば、光学素子Lは保持具と一体的に洗浄されてもよい。
異なる雰囲気を維持することができる。第2の容器70
0は、有機系材料を使用しないガラス、ステンレス、ア
ルミニウム等から構成される。これにより、第2の容器
700は、紫外光ランプ610から紫外光が照射されて
も内部の雰囲気に汚染物質を生成しない。また、第1の
容器600内で紫外線照射に伴う汚染物質が発生して
も、第2の容器700は第1の容器600とは別の雰囲
気を維持することができるので、第2の容器700の内
部の雰囲気は汚染されない。より詳細には、後述する供
給管550より第2の容器700にはガス(例えば、酸
素及び窒素)が供給され、第2の容器700内圧力>第
1の容器600内圧力となる。従って、第1の容器60
0内の汚染物が第2の容器700内には入りえない。
からの紫外光を透過し、例えば、合成石英ガラス又は蛍
石製の窓710を有する。窓710は、紫外光ランプ6
10からの紫外光が光学素子Lに照射されるように、第
2の容器700の上部に設けられる。窓710は、光源
610にエキシマレーザーが使用される場合には、選択
的に、その両表面にはエキシマレーザー光用反射防止膜
が形成される。
支持台(又はホルダ)720を更に収納する。支持台7
20は、例えば、被洗浄物より小さい直径の開口を有し
て、かかる開口の周縁部で光学素子Lを支持する。支持
台720は所定の高さを有する。これにより、洗浄装置
500は光学素子Lの上下面を効果的に洗浄することが
できる。紫外光が光学素子Lの表面に照射されると、光
化学反応が生じて光学素子Lに付着している有機物が分
解され、洗浄される。光学素子Lと支持台720との接
触部には紫外線が直接あたらないが、励起状態の活性酸
素の回り込みによってある程度の洗浄効果を期待するこ
とができる。
2、窒素ボンベ524、開閉弁(又はバルブ)530、
535及び540、例えば、ステンレス製のガス供給管
550とを有する。ガス導入機構520は、ガス供給管
550に接続され、例えば、石英パイプ製の図示しない
ガス供給ノズルを介して第2の容器700に接続され
る。また、ガス導入機構520は、酸素及び窒素の流量
を制御する図示しないマスフローコントローラ、導入さ
れる酸素及び窒素に含まれるパーティクル及び有機物を
除去するフィルターを更に有する。代替的に、ガス導入
機構520は、酸素及び窒素の代わりに空気を第2の容
器700に供給する。
ベルグ(Herzberg)吸収帯を有し、紫外線と反
応してオゾンや酸素ラジカルを発生する。オゾン及び酸
素ラジカルは、有機物などの汚染物質の酸化分解、即
ち、洗浄を加速する。ガス導入機構520は、酸素の代
わりにオゾンを導入してもよい。
内部に清浄な窒素を供給する。窒素は、洗浄後の光学素
子Lの表面の未結合手に吸着することによって光学素子
Lの再汚染を防止する。窒素は、例えば、室温かつ低い
湿度で導入される。
置に設けられ、窒素ボンベ524から第2の容器700
へのガス供給の開閉を行う。また、バルブ540は供給
管550上の任意の位置に設けられ、酸素ボンベ522
から第2の容器700へのガス供給の開閉を行う。バル
ブ535は供給管550上の任意の場所に設けられ、窒
素ボンベ524及び酸素ボンベ522から第2の容器7
00へのガス供給の開閉を共通して行う。
ス製のガス排気管555を有するガス排気機構が接続さ
れる。ガス排気機構は、ガス排気管555に接続された
図示しないオゾン分解フィルター有する。オゾン分解フ
ィルターはガス排気管555を介し外部に排出されるオ
ゾンを分解するためのものである。
使用した具体的な洗浄方法について説明する。ここで、
図4は、図1に示す洗浄装置500を使用した洗浄方法
を示すフローチャートである。
機溶剤による拭き上げた光学素子Lを被洗浄物を支持台
710に載置してセットし(ステップ1002)、第2
の容器700に窓710をのせ、第1の容器600を閉
じる(ステップ1004)。
開口して、流量制御された酸素を供給管550を介して
第2の容器700に導入し(ステップ1006)、これ
により、予め存在した第2の容器700内の雰囲気は隙
間から容器600へ排気され、更に第1の容器600乃
至は排気管555を通して、排気される。次に、ステッ
プ1006と同時又は若干遅れて紫外光ランプ610を
点灯させる(ステップ1008)。紫外光ランプ610
より照射される紫外線は第2の容器700の窓710を
透過して、光学素子Lの光洗浄処理を行う。紫外光によ
って酸素はオゾンに変化する。
の脱ガス化が発生しても、第2の容器700は第1の容
器とは異なる雰囲気を維持しているため、光学素子Lは
発生した有機物ガスによって汚染されない。また、本洗
浄方法では、光学素子Lが有機物系の材料を一切使用し
ない第2の容器700内に載置されるため、第2の容器
700内に紫外線照射に伴う有機物ガスの発生を防止す
ることができる。
ると共に、ステップ1008で所定時間(例えば、10
分間)が経過したら、バルブ540と閉じて酸素の供給
を停止する。これと同時に、バルブ530を開いて窒素
ガスを第1の容器600及び第2の容器700に供給す
る(ステップ1010)。窒素の供給に伴い、オゾンや
活性酸素は排気管555から排気される。これにより、
第1の容器600及び第2の容器700には窒素含有雰
囲気が形成される。なお、このとき供給される窒素はパ
ーティクル及び有機物が排除された清浄な窒素である。
たら、バルブ530及び535を閉じ窒素の供給を停止
し、紫外光ランプ610を消灯する。このとき、第1の
容器及100及び第2の容器700は窒素雰囲気下にあ
り、光学素子Lはしばらく窒素ガス雰囲気中に放置され
る。光学素子Lを窒素ガス中に放置することによって、
光学素子Lの表面の未結合手が窒素を吸着して減少す
る。これにより、光学素子L表面が不活性化され、汚染
物質の吸収確率が減少する。その後、所定の時間が経過
した時点で、光学素子Lを洗浄装置500より取り出す
(ステップ1012)。
磨し有機溶剤でパーティクルを除去した厚さ1mmの平
板上の石英基板を洗浄装置500により洗浄した。ま
た、比較のため、同種の石英基板に対し、洗浄装置50
0の石英窓ガラス710を除去し紫外光ランプ610紫
外光ランプ610と被洗浄物が同一雰囲気下とした洗浄
装置の2種類で洗浄実験を行った。
洗浄した石英基板を基板Aとし、また、石英窓ガラス7
10を除去し紫外光ランプ610と被洗浄物が同一雰囲
気下とした洗浄装置を用いて洗浄した石英基板を基板B
とする。基板A及びBを波長193nmで分光測定した
ところ、基板Aの透過率は90.71パーセント、反射
率は9.20パーセントであった。また、基板Bの透過
率は90.53パーセント、反射率は9.18パーセント
であった。厚さ1mmの平面状の石英基板の理論的な透
過率は、内部損失を考慮すると90.75パーセント、
一方反射率は9.20パーセントである。この値と基板
A、Bの上記実験値とを比較すると、基板Aの方がより
理想透過率に近い値を示した。 実施例2 実施例2では、実施例1で洗浄した石英基板に反射防止
膜をコーティングしたものを、洗浄装置500により洗
浄した。この反射防止膜は、波長195nm近辺の波長
に対して有効な反射防止膜である。また、比較のため、
同種の石英基板に対し、洗浄装置500の石英窓ガラス
710を除去し紫外光ランプ610と被洗浄物が同一雰
囲気下とした状態で洗浄実験を行なった。
浄した石英基板を基板Cとし、また、石英窓ガラスを除
去し紫外光ランプ610と被洗浄物が同一雰囲気下とし
た洗浄装置により洗浄した石英基板を基板Dとした。基
板C及び基板Dを波長193nmで分光計測した。洗浄
後の基板C、Dの透過率を図2に示す。ここで、図2
は、洗浄後の光学素子Lの透過率を示した図である。基
板Cの方が基板Dより高い透過率を示している。また、
反射防止皮膜をコーティングした基板CとDの透過率の
差は0.4パーセント程度であり、この値はコーティン
グを施さない基板AとBの透過率の差0.2パーセント
の約2倍であることが理解されるであろう。
気で洗浄する本発明の洗浄装置500は、良好な光学素
子Lを得られることが容易に理解できる。また、基板表
面に反射防止皮膜をコーティングすることでより良好な
光学素子Lを得ることができる。
装置1を説明する。かかる露光装置1に使用されるレン
ズ及びミラーを含む光学素子は、上述した洗浄装置50
0によって洗浄されているものとする。また、光学素子
のうちレンズは表面に反射防止皮膜をコーティングして
いる。ここで、図3は、照明装置100を有する露光装
置1の単純化された光路図である。
置100と、マスク200と、投影光学系300とを有
する。露光装置100は、マスク200に形成されたデ
バイスパターンをウェハW上に露光する投影露光装置で
ある。半導体デバイス製造プロセスにおいては、このよ
うなデバイスパターンで露光されたウェハを現像し、エ
ッチングを行なう。
されたマスク110を照明する。ランプユニット106
は照明光を発生する発光管や楕円鏡やレンズを含む系
で、レンズ系120と協働して、ハエの目レンズ130
を照明する。ハエの目レンズ130からの光はレンズ系
160、折り曲げミラー162、視野絞り164、レン
ズ系168を介して、マスク200を照明する。
出力の超高圧水銀ランプ、キセノンランプなどを使用す
る。光源はランプに限定されず、ランプは、波長約15
7nmのF2エキシマレーザー、波長約193nmのA
rFエキシマレーザーや波長約248nmのKrFエキ
シマレーザーなどのレーザーに置換されてもよい。レー
ザーが使用される場合、レーザー光源からの平行光束を
所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレ
ントなレーザー光束をインコヒーレント化するインコヒ
ーレント化光学系を使用することが好ましい。
浄するので、かかる光学素子Lを用いた露光装置1は所
望の光学特性が得られる。なお、本発明の露光装置は洗
浄装置500で洗浄された光学素子Lを使用する点を除
いて、当業界周知のいかなる技術をも適用可能であり、
本実施例の記載に限定されるものではない。
器よりも清浄な雰囲気を有する第2の容器内で被洗浄物
を高品質に洗浄する。また、かかる洗浄装置及び方法で
洗浄された光学素子を有する光学系は良好な光学特性を
有し、当該光学系を有する露光装置は、高品質の露光を
行なうことができる。
ある。
路図である。
すフローチャートである。
Claims (17)
- 【請求項1】 容器外とは独立した雰囲気にした容器内
に置かれ且つ前記容器外の光源からの紫外線を照射され
ることにより洗浄されたことを特徴とする光学素子。 - 【請求項2】 前記容器は有機物を含むシール材を用い
ていないものであることを特徴とする請求項1記載の光
学素子。 - 【請求項3】 前記容器内に酸素を含むガスを満たして
前記紫外線照射が成されたことを特徴とする請求項1又
は2記載の光学素子。 - 【請求項4】 前記光源と前記容器とを含む容器内に窒
素などの不活性ガスを満たし前記紫外線照射が成された
ことを特徴とする請求項3記載の光学素子。 - 【請求項5】 200nm以下の波長域で使用される蛍
石及び石英の材料からなることを特徴とする請求項1乃
至3記載の光学素子。 - 【請求項6】 前記紫外線は波長300nm以下の光を
含むことを特徴とする請求項1乃至5記載の光学素子。 - 【請求項7】 前記紫外光を低圧水銀ランプから発せら
れることを特徴とする請求項6記載の光学素子。 - 【請求項8】 請求項7記載の光学素子を一又は複数個
有することを特徴とする光学系。 - 【請求項9】 請求項8記載の光学系を有することを特
徴とする露光装置。 - 【請求項10】 第1の容器と、 前記第1の容器内に置かれた紫外線を照射する照射部
と、 前記第1の容器の内部に配置され且つ前記照射部が外部
に位置するように構成された、被洗浄物を格納して前記
照射部からの前記紫外線の前記被洗浄物への照射を可能
にし且つ前記第1の容器とは異なる雰囲気を維持可能な
第2の容器とを有することを特徴とする洗浄装置。 - 【請求項11】 内部に被洗浄物を格納し、外部とは異
なる雰囲気を維持可能な筐体と、 当該筐体に取り付けられ、前記外部からの紫外線の前記
被洗浄物への照射を可能にするガラス窓とを有すること
を特徴とする洗浄装置用の容器。 - 【請求項12】 前記被洗浄物は透過型光学素子である
ことを特徴とする請求項10記載の洗浄装置又は請求項
11記載の洗浄装置用の容器。 - 【請求項13】 前記被洗浄物は材料に石英もしくは蛍
石を用い且つ200nm以下の波長領域で使用される光
学素子であることを特徴とする請求項10記載の洗浄装
置又は請求項11記載の洗浄装置用の容器。 - 【請求項14】 第1の容器の内部に配置されて当該第
1の容器の雰囲気とは異なる雰囲気を維持可能な第2の
容器に被洗浄物を収納する工程と、 前記第2の容器内に洗浄用ガスを導入する工程と、 前記第1の容器内だが前記第2の容器外にある光源から
の紫外線を前記被洗浄物に照射する工程とを有すること
を特徴とする洗浄方法。 - 【請求項15】 請求項14記載の洗浄方法により洗浄
された前記光学素子を有する光学系を含む露光装置。 - 【請求項16】 前記光学系は、波長200nm以下の
光の波長領域で使用されることを特徴とする請求項15
記載の露光装置。 - 【請求項17】 請求項9、請求項15又は請求項16
記載の露光装置によりデバイスパターンで感光体を露光
する工程と、当該露光した感光体を現像する工程とを含
むデバイス製造方法。
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