JP2002237443A - 汚染除去装置、露光装置の汚染除去方法及び露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線や光を用いた露光装置において、レチ
クルやマスク、及び、装置内に付着した汚染物を、装置
のスループットを大きく低下させることなく除去する方
法を提供する。 【解決手段】 汚染除去装置１は、被洗浄物２を置く処
理室３に、処理室３内を排気する真空ポンプ５と、処理
室３内に処理ガスを導入するガスボンベ２１と、処理室
３内に置かれた被洗浄物２に電子線を照射する電子線照
射手段９とを具備する。ガスボンベ２１から導入された
処理ガスに電子線を当てることにより処理ガスの気体分
子が電離する。この電離した気体分子が被洗浄物２に付
着している汚染物と反応し、汚染物が酸化されて分解蒸
発する。蒸発した汚染物は排気手段により排気されて、
汚染が除去される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示素子等の電子部品の製造装置内に付着した汚染物を
除去する方法に関する。特には、電子線露光装置の装置
内や基板に付着した汚染物を除去する方法、及び、その
ような汚染除去機能を有する電子線露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子や液晶表示素子等の微細な回
路パターンを露光する際には、短波長の光や電子線等
を、感応基板（レジストを塗布したウェハ等）に選択的
に照射する露光装置が使用される。このような露光装置
においては、装置内の表面に吸着している物質（レジス
トやポンプオイル等）や残留ガスと、露光に使用される
光や電子線とが相互作用し、炭化水素系の汚染物質が発
生する場合がある。そして、この汚染物質が、レチクル
やマスクあるいは装置内の各部品に付着する場合があ
る。特に電子線露光装置や電子顕微鏡等では、長時間の
電子線の照射により、アパーチャ等で散乱した電子線が
装置内を照射し、照射された部分では化学反応が進み、
汚染が加速されることがある。

【０００３】このような汚染物質が露光装置内でレンズ
に付着すると、レンズ表面が曇り、レンズ性能が低下す
ることがある。また、マスクに付着すると透過率のムラ
が発生し、現像後の線幅が設計値と異なってしまう。電
子線露光装置においては、汚染部のチャージアップによ
る予期せぬ電場が生じて電子線の軌道が乱れ、装置の性
能が低下することがある。また、マスクに付着するとパ
ターン精度が変化して正確なパターンをウェハに転写で
きなくなる。

【０００４】レチクルやマスク等に付着した汚染物を除
去するには、現在のところ、これらの被汚染物を露光装
置から取り出し、溶剤でウェット洗浄している。また、
露光装置内の部品の汚染に対しては、装置を分解し、汚
染された部品を取り出して洗浄している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような汚染除去
方法では、レチクルやマスクを装置から取り出したり、
装置を分解して部品を取り出して洗浄する必要がある。
このため、このような作業を行っている間は装置を停止
させることになり、装置のスループットが大幅に低下す
る。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、電子線や光を用いた露光装置におい
て、レチクルやマスク、及び、装置内に付着した汚染物
を、装置のスループットを大きく低下させることなく除
去する方法を提供することを目的とする。また、同様の
機能を有する汚染除去装置や電子線露光装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明の汚染除去装置は、 被処理材を置く処理室
と、 該処理室内を排気する排気手段と、 前記処理室
内に処理ガスを導入するガス導入手段と、 前記処理室
内に置かれた被処理材に電子線を照射する電子線照射手
段と、を具備することを特徴とする。ガス導入手段から
導入された処理ガスに電子線を当てることにより処理ガ
スの気体分子が電離する。この電離した気体分子が被洗
浄物に付着している汚染物と反応し、汚染物が酸化され
て分解蒸発する。蒸発した汚染物は排気手段により排気
されて、汚染が除去される。

【０００８】本発明においては、前記処理ガスが、水蒸
気、酸素、オゾン及び酸素ラジカルからなる群から選択
された１以上のガスであることが好ましい。これらのガ
スは反応性が高い。

【０００９】本発明の露光装置の汚染除去方法は、 電
子線を感応基板上に選択的に照射して該基板上にパター
ンを形成する露光装置における汚染除去方法であって、
該露光装置内に処理ガスを導入し、 該露光装置内に
前記電子線の散乱体を配置し、 該散乱体に前記電子線
を照射し、 該散乱体から散乱される前記電子線を前記
露光装置内の各部に当てることを特徴とする。散乱体に
電子線を当てて散乱電子線を発生させる。この散乱電子
線と処理ガスが反応して気体分子を電離し、電離分子を
汚染物と反応させて汚染物を除去する。したがって、露
光装置から部品を取り出したり、装置を分解する必要が
ないため、装置のスループットが大きく低下しない。さ
らに、電子線の散乱により、電子線源からの電子線が直
接照射できない部分（レンズや偏向器、アパーチャの裏
側等）にも電子線が照射され、汚染除去を行うことがで
きる。

【００１０】本発明の露光装置は、 電子線源と、 該
電子線源から射出された電子線を感応基板上に選択的に
照射する電子光学系と、を具備する露光装置であって；
さらに、該露光装置内に処理ガスを導入する処理ガス
導入手段と、 該露光装置内に配置された電子線散乱体
と、を有し、 前記散乱体に前記電子線を照射すること
により散乱した前記電子線を前記処理ガスに当てて該ガ
スを電離させて前記露光装置内の汚染を除去することを
特徴とする。装置内に汚染が生じても、装置のスループ
ットを大幅に低下させずに汚染除去することのできる露
光装置を提供することができる。

【００１１】本発明の他の露光装置は、 電子線源と、
該電子線源から射出された電子線源を感応基板上に選
択的に照射する電子光学系と、を具備する露光装置であ
って、 さらに、前記電子線源及び電子光学系とは別途
の電子線照射手段、及び、処理ガス導入手段を有し、
前記処理ガス導入手段から導入された処理ガスに前記電
子線照射手段からの電子線を当てて該処理ガスを電離さ
せて前記露光装置内の汚染を除去することを特徴とす
る。露光装置と別途の汚染除去用の電子線照射手段を用
いることにより、露光用の電子線照射手段で照射できる
領域以外の領域の汚染も除去できるため、装置のスルー
プットを大幅に低下させることなく、効率的に汚染除去
できる露光装置を提供することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係る汚染除去装置の
構成を示す図である。汚染除去装置１は、被洗浄物２が
置かれる処理室３と、処理室３内を排気するための真空
ポンプ５と、処理室３内に処理ガスを導入するガス導入
管７と、被洗浄物２に電子線を照射する電子線照射装置
９とを備える。

【００１３】処理室３内には、被洗浄物２が載置される
ステージ１１が配置されている。処理室３のステージ１
１の上方には、電子線照射装置９である電子銃１３と電
子光学系１５が配置されている。電子銃１３からは電子
ビームが下方に向けて放射される。電子光学系１５は、
複数のレンズや偏向器、アパーチャを含み、電子銃１３
から放射された電子ビームを、ステージ１１上の被洗浄
物に照射する。処理室３には排気管１７が設けられてお
り、同排気管１７には真空ポンプ５が接続している。さ
らに、処理室３にはガス導入管７が設けられており、同
ガス導入管７はバルブ１９を介してガスボンベ２１に接
続している。ガスボンベ２１には、水蒸気、酸素、オゾ
ン、酸化ラジカル等の気体、またはそれらの混合気体が
充填されている。

【００１４】被洗浄物２を洗浄するには、最初に、被洗
浄物２を処理室３内のステージ１１上に載置する。そし
て、真空ポンプ５を運転して処理室３内を排気する。続
いて、バルブ１９を開き、ガスボンベ２１からガス導入
管７を通して気体を処理室３内に導入する。処理室３内
が気体で十分に充填されると、電子線照射装置９から電
子線２３を下方に向けて照射する。電子線２３は処理室
３内で気体と反応し、気体分子が電離する。電離した気
体分子は被洗浄物２に付着している汚染物と反応する。
この反応により汚染物が酸化され、分解蒸発する。所定
の時間電子線を照射した後、真空ポンプ５を再度運転し
て処理室３を真空排気する。これにより分解蒸発した酸
化汚染物は室外へ除去される。

【００１５】なお、被洗浄物２の面積が大きい場合は、
電子光学系１５の偏向器等によって電子線を偏向させて
被洗浄物２の各部分を走査したり、ステージ１１を平面
方向に移動させることで、被洗浄物２の全面積に電子線
を照射できるようにする。

【００１６】図２は、本発明の実施の形態に係る電子線
露光装置の概略を示す図である。図３は、電子線露光装
置の構成を模式的に示す図である。最初に、図３を参照
して、電子線露光装置の構成について説明する。電子線
露光装置３０の上部には、光学鏡筒３１が配置されてい
る。光学鏡筒３１には真空ポンプ３２が接続されてお
り、光学鏡筒３１内を真空排気している。

【００１７】光学鏡筒３１の上部には、電子銃３３が配
置されており、下方に向けて電子線を放射する。電子銃
３３の下方には、順にコンデンサレンズ３４、電子線偏
向器３５、マスクＭが配置されている。電子銃３３から
放射された電子線は、コンデンサレンズ３４によって収
束される。続いて、偏向器３５により図の横方向に順次
走査（スキャン）され、電子光学系の視野内にあるマス
クＭの各小領域（サブフィールド）の照明が行われる。
マスクＭは、マスクステージ４１の上部に設けられたチ
ャック４０に静電吸着等により固定されている。マスク
ステージ４１は、定盤４６に載置されている。

【００１８】マスクステージ４１には、駆動装置４２が
接続されている。駆動装置４２は、ドライバ４４を介し
て、制御装置４５に接続されている。また、マスクステ
ージ４１の側方（図の右方）にはレーザ干渉計４３が設
置されている。レーザ干渉計４３は、制御装置４５に接
続されている。レーザ干渉計４３で計測されたマスクス
テージ４１の位置情報が制御装置４５に入力される。制
御装置４５からドライバ４４に指令が送出され、駆動装
置４２が駆動されて、マスクステージ４１の位置を目標
位置に設定する。

【００１９】定盤４６の下方には、ウェハチャンバ（真
空チャンバ）５１が配置されている。ウェハチャンバ５
１の側方（図の右側）には、真空ポンプ５２が接続され
ており、ウェハチャンバ５１内を真空排気している。ウ
ェハチャンバ５１内には、上方から投影レンズ５４、偏
向器５５、ウェハＷが配置されている。

【００２０】マスクＭを通過した電子線は、投影レンズ
５４により収束される。投影レンズ５４を通過した電子
線は、偏向器５５により偏向され、ウェハＷ上の所定の
位置にマスクＭの像が結像される。

【００２１】ウェハＷは、ウェハステージ６１の上部に
設けられたチャック６０に静電吸着等により固定されて
いる。ウェハステージ６１は、定盤６６に載置されてい
る。ウェハステージ６１には、図の左方に示す駆動装置
６２が接続されている。駆動装置６２は、ドライバ６４
を介して、制御装置４５に接続されている。また、ウェ
ハステージ６１の側方（図の右方）にはレーザ干渉計６
３が設置されている。レーザ干渉計６３は、制御装置４
５に接続されている。レーザ干渉計６３で計測されたウ
ェハステージ６１の位置情報が制御装置４５に入力され
る。制御装置４５からドライバ６４に指令が送出され、
駆動装置６２が駆動されて、ウェハステージ６１の位置
を目標位置に設定する。

【００２２】次に、図２を参照して、本発明の実施の形
態に係る電子線露光装置について説明する。なお、図２
においては、図３の電子線露光装置の電子光学系やマス
ク等は簡略化して示してある。この露光装置３０の鏡筒
３１及びウェハチャンバ５１には、各々真空ポンプ３
２、５２が接続している。さらに、鏡筒３１及びウェハ
チャンバ５１の両方もしくは一方にはガス導入管７１が
設けられており、同ガス導入管７１はバルブ７３を介し
てガスボンベ７５に接続している。ガスボンベ７５に
は、水蒸気、酸素、オゾン、酸化ラジカル等の気体、ま
たはそれらの混合気体が充填されている。

【００２３】この露光装置３０内の汚染を除去するに
は、例えば同露光装置３０内のマスクステージ４１又は
ウェハステージ６１上に散乱体７７を載置する。散乱体
７７は、タングステンやタンタルのような重金属製の板
材が好ましい。さらに、散乱体７７の表面に微細な凹凸
加工がなされたものがさらに好ましい。そして、バルブ
７１を開き、ガスボンベ７５からガス導入管７１を通し
て気体を鏡筒３１及び真空チャンバ５１内に導入する。
鏡筒３１及び真空チャンバ５１内が気体で十分に充填さ
れた後、散乱体７７上に電子線８１を照射すると、散乱
体７７の電子線が照射された部分から散乱電子線７９が
発生する。散乱体７７は表面に微細な凹凸が形成されて
いるため、散乱電子線７９は、散乱体７７からいろいろ
な方向に散乱する。

【００２４】散乱電子線７９も気体と反応して気体分子
が電離する。電離した気体分子は被洗浄物に付着してい
る汚染物と反応する。この反応により汚染物が酸化さ
れ、分解蒸発する。散乱電子線７９は、上述のように、
鏡筒３１や真空チャンバ５１内のあらゆる方向に反射す
るため、レンズや偏向器、アパーチャの裏側などの通常
電子線が照射されにくい箇所にも電子線が照射される。
これにより、このような箇所の汚染物も分解蒸発する。
所定の時間電子線を照射した後、真空ポンプ３２、５２
を運転して鏡筒３１及び真空チャンバ５１を真空排気す
る。これにより分解蒸発した酸化汚染物は室外へ除去さ
れる。

【００２５】図４は、本発明の他の実施の形態に係る電
子線露光装置の概略を示す図である。この露光装置３０
の鏡筒３１及び真空チャンバ５１の両方または一方に
は、露光用の電子銃３３とは別途の汚染除去用電子線照
射装置８３が設けられている。汚染除去用電子線照射装
置８３も、電子銃８５と電子光学系８７から構成され
る。電子光学系８７は複数のレンズや偏向器、アパーチ
ャを含む。鏡筒３１及びウェハチャンバ５１には、各々
真空ポンプ３２、５２が接続している。さらに、鏡筒３
１及びウェハチャンバ５１の両方もしくは一方にはガス
導入管７１が設けられており、同ガス導入管７１はバル
ブ７３を介してガスボンベ７５に接続している。ガスボ
ンベ７５には、水蒸気、酸素、オゾン、酸化ラジカル等
の気体、またはそれらの混合気体のいずれかが充填され
ている。

【００２６】この露光装置３０内の汚染を除去するに
は、ガスボンベ７５から気体を鏡筒３１及び真空チャン
バ５１内に充填した後、露光用の電子銃３３からの電子
線８１を偏向させて、装置３０内を走査する。さらに、
汚染除去用の電子線照射装置８３から電子線８９を照射
する。このとき、汚染除去用電子線照射装置８３から照
射される電子線８９が、露光用電子線８１の照射範囲以
外で、鏡筒３１及び真空チャンバ５１内の最も汚染され
易い箇所に結像するように、同電子線照射装置８３を配
置することが好ましい。

【００２７】露光用及び汚染除去用の電子線８１、８９
により気体分子が電離し、電離した気体分子は被洗浄物
に付着している汚染物と反応する。この反応により汚染
物が酸化され、分解蒸発する。所定の時間電子線を照射
した後、真空ポンプ３２、５２を運転して鏡筒３１及び
真空チャンバ５１を真空排気する。これにより分解蒸発
した酸化汚染物は室外へ除去される。

【００２８】次に、本発明の汚染除去方法によって汚染
除去を行った実験例について説明する。 （実施例１）走査型電子顕微鏡の試料室に、電子線照射
によって炭化水素系の汚染物が付着したシリコンステン
シルレチクルを載置し、同試料室に水蒸気を導入した。
圧力が６００Ｐａの雰囲気中で、電子線を加速電圧２０
ｋＶで汚染部を走査しながら照射した。その結果、シリ
コンステンレスレチクルに付着していた汚染物が除去で
きた。 （実施例２）走査型電子顕微鏡の試料室に、炭化水素系
の汚染物が付着したシリコンステンシルレチクルを載置
し、同試料室に酸素ガスを導入した。圧力が６００Ｐａ
の雰囲気中で、電子線を加速電圧２０ｋＶで汚染部を走
査しながら照射した。その結果、シリコンステンレスレ
チクルに付着していた汚染物が除去できた。

【００２９】（実施例３）走査型電子顕微鏡の試料室
に、炭化水素系の汚染物が付着したシリコンステンシル
レチクルを載置し、同試料室にオゾンガスを導入した。
オゾンガスは、酸素をオゾンに変えるオゾナイザーを用
いて発生させた。圧力が４００Ｐａの雰囲気中で、電子
線を加速電圧３０ｋＶで汚染部を走査しながら照射し
た。その結果、シリコンステンレスレチクルに付着して
いた汚染物が除去できた。 （実施例４）走査型電子顕微鏡の試料室に、電子線照射
によって炭化水素系の汚染物が付着した、電子光学系に
使用される金属（モリブデン製）のアパーチャを載置
し、同試料室に水蒸気と酸素ガスを導入した。圧力が６
００Ｐａの雰囲気中で、電子線を加速電圧３０ｋＶで汚
染部を走査しながら照射した。その結果、金属アパーチ
ャに付着していた汚染物が除去できた。 （実施例５）電子線露光装置のウェハステージ上に、タ
ングステン製の板材を散乱体として載置し、ウェハチャ
ンバに酸素ガスを導入した。圧力が１０００Ｐａの雰囲
気中で、電子線を加速電圧１００ｋＶで散乱体上に照射
し、その後ウェハチャンバ内を排気した。その結果、電
子線露光装置内の各箇所に付着していた汚染物が除去さ
れた。なお、散乱体の材料としては、他に、タンタル、
金、プラチナ等を使用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、露光装置内に付着した汚染物を、装置を分解
したり部品を取り出すことによる装置のスループットの
低下を起こさずに除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る汚染除去装置の構成
を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る電子線露光装置の概
略を示す図である。

【図３】電子線露光装置の構成を模式的に示す図であ
る。

【図４】本発明の他の実施の形態に係る電子線露光装置
の概略を示す図である。

【符号の説明】

１ 汚染除去装置 ２ 被洗浄物 ３ 処理室 ５ 真空ポンプ ７ ガス導入管 ９ 電子線照射
装置 １１ ステージ １３ 電子銃 １５ 電子光学系 １７ 排気管 １９ バルブ ２１ ガスボン
ベ ３０ 電子線露光装置 ３１ 光学鏡筒 ３２ 真空ポンプ ３３ 電子銃 ３４ コンデンサレンズ ３５ 電子線偏
向器 ４０ チャック ４１ マスクス
テージ ４２ 駆動装置 ４３ レーザ干
渉計 ４４ ドライバ ４５ 制御装置 ４６ 定盤 ５１ ウェハチ
ャンバ（真空チャンバ） ５２ 真空ポンプ ５４ 投影レン
ズ ５５ 偏向器 ６０ チャック ６１ ウェハステージ ６２ 駆動装置 ６４ ドライバ ６３ レーザ干
渉計 ６６ 定盤 ７１ ガス導入
管 ７３ バルブ ７５ ガスボン
ベ ７７ 散乱体 ７９ 散乱電子
線 ８１ 電子線 ８３ 汚染除去
用電子線照射装置 ８５ 電子銃 ８７ 電子光学
系 ８９ 電子線 M マスク W ウェハ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理材を置く処理室と、 該処理室内を排気する排気手段と、 前記処理室内に処理ガスを導入するガス導入手段と、 前記処理室内に置かれた被処理材に電子線を照射する電
   子線照射手段と、を具備することを特徴とする汚染除去
   装置。
2. 【請求項２】 前記処理ガスが、水蒸気、酸素、オゾン
   及び酸素ラジカルからなる群から選択された１以上のガ
   スであることを特徴とする請求項１記載の汚染除去装
   置。
3. 【請求項３】 電子線を感応基板上に選択的に照射して
   該基板上にパターンを形成する露光装置における汚染除
   去方法であって、 該露光装置内に処理ガスを導入し、 該露光装置内に前記電子線の散乱体を配置し、 該散乱体に前記電子線を照射し、 該散乱体から散乱される前記電子線を前記露光装置内の
   各部に当てることを特徴とする露光装置の汚染除去方
   法。
4. 【請求項４】 前記処理ガスが、水蒸気、酸素、オゾン
   及び酸素ラジカルからなる群から選択された１以上のガ
   スであることを特徴とする請求項３記載の露光装置の汚
   染除去方法。
5. 【請求項５】 電子線源と、 該電子線源から射出された電子線を感応基板上に選択的
   に照射する電子光学系と、を具備する露光装置であっ
   て；さらに、該露光装置内に処理ガスを導入する処理ガ
   ス導入手段と、 該露光装置内に配置された電子線散乱体と、を有し、 前記散乱体に前記電子線を照射することにより散乱した
   前記電子線を前記処理ガスに当てて該ガスを電離させて
   前記露光装置内の汚染を除去することを特徴とする露光
   装置。
6. 【請求項６】 電子線源と、 該電子線源から射出された電子線源を感応基板上に選択
   的に照射する電子光学系と、を具備する露光装置であっ
   て、 さらに、前記電子線源及び電子光学系とは別途の電子線
   照射手段、及び、処理ガス導入手段、を有し、 前記処理ガス導入手段から導入された処理ガスに前記電
   子線照射手段からの電子線を当てて該処理ガスを電離さ
   せて前記露光装置内の汚染を除去することを特徴とする
   露光装置。