JP2003342711A

JP2003342711A - 装置内壁処理方法

Info

Publication number: JP2003342711A
Application number: JP2003068455A
Authority: JP
Inventors: Koji Teranishi; 康治寺西; Yasuyuki Suzuki; 康之鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-03-14
Filing date: 2003-03-13
Publication date: 2003-12-03

Abstract

(57)【要約】【目的】成膜装置等の真空装置内の汚染物を除去する
ことができる装置内壁処理方法を提供すること。【構成】真空容器１０８と、前記真空容器１０８内を
減圧するポンプ１００，１０１，１０３と、前記真空容
器１０８内に放電１０７を生起させるための電力を供給
する電源１０５とを備えた真空装置の内壁を処理する方
法として、前記真空容器１０８内を減圧する工程と、減
圧された真空容器１０８内に放電原料ガスを導入する工
程と、前記電源１０５から電力を供給し、前記放電原料
ガスをプラズマ化することによって、活性種を発生させ
る工程と、前記活性種で真空装置の内壁を処理すること
によって、内壁から排出される脱ガス及び有機物を低減
する工程を含むこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空装置の内壁等
を処理する方法に関するものである。本発明の方法は、
半導体露光装置等に用いられる光学素子の表面に成膜を
行う成膜装置の内壁の処理に特に適したものである。

【０００２】

【従来の技術】ここ数年来、ステッパーと呼ばれる半導
体露光装置が集積回路の微細パターンを露光或は転写す
る技術に用いられている。これらの露光光源は、大規模
集積回路（ＬＳＩ）の高集積化に伴い、ＡｒＦエキシマ
レーザー（１９３ｎｍ）、更にはＦ₂ エキシマレーザー
（１５７ｎｍ）へと短波長化が進んでいる。

【０００３】上記ステッパーに用いられる光学素子の材
料として、より透過率の良い蛍石（ＣａＦ₂ ）を使用す
ることが提案されている。このようなステッパーに搭載
されるレンズ枚数は多数であり、１枚当たりの透過率損
失が小さくても、多数のレンズを組み合わせることで大
きな透過率損失を引き起こし、照射面での光量低下を引
き起こす。従って、光学薄膜のみならず、光学材料の透
過率の低損失化が必須の課題である。

【０００４】一方、上記のような光学素子の材料（基
材）の透過率は表面の状態に敏感に変動する。通常、大
気中にこれらの光学素子の基材を放置しておくと、大気
中の有機成分と思われる付着物が表面に次第に付着して
いき、光学特性を変動させる。特に透過率は変動傾向が
大きく、これらの付着物により透過率が落ちるという結
果も得られている。このような透過率の低下は特に紫外
光域に顕著に現れる。これらの変動が起きるとステッパ
ー等の光学機器が所望の性能を得られないという問題が
生じる。そのため、従来、光学素子の洗浄方法として、
例えば特開平１１−１１６２８１号公報に記載されてい
るような方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光学薄
膜等を成膜する成膜装置内で光学素子の表面が汚染され
た場合、その後に表面に光学薄膜が成膜されたり、光学
薄膜に汚染物が取り込まれたりするため、成膜後ではこ
の汚染物を除去することは、かなり難しい。

【０００６】一方、成膜装置内の汚染を除去する方法と
して、特開平６−８４８６７号公報には、真空容器内に
物理吸着する塩素分子を塩素化水素として除去する洗浄
法が提案されている。この方法は、真空容器内を真空引
きしながら水素ガスを導入し、且つ、真空容器を加熱し
て反応させ除去するものである。又、特開平９−２５６
１７８号公報にも同様の方法が記載されている。

【０００７】しかしながら、上記洗浄方法は、エッチン
グプロセスにのみ限定される。又、有機物や他の元素吸
着について、十分な効果が得られるかは不明である。

【０００８】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、成膜装置等の真空装置内の汚
染物を除去することができる装置内壁処理方法を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、真空容器と、前記真空容器
内を減圧するポンプと、前記真空容器内に放電を生起さ
せるための電力を供給する電源とを備えた真空装置の内
壁を処理する方法であって、前記真空容器内を減圧する
工程と、減圧された真空容器内に放電原料ガスを導入す
る工程と、前記電源から電力を供給し、前記放電原料ガ
スをプラズマ化することによって、活性種を発生させる
工程と、前記活性種で真空装置の内壁を処理することに
よって、内壁から排出される脱ガス及び有機物を低減す
る工程を含むことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記活性種による内壁の処理を、装置内を
加熱しながら行うことを特徴とする。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記放電原料ガスは、フッ素を含むガスか
ら成ることを特徴とする。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記真空装置は、成膜装置であることを特
徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記真空装置は、露光装置用の鏡筒から成
ることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明方法を適用することができる
真空装置の一例であるスパッタ成膜装置を示す概略図で
ある。

【００１６】図１において、１０８は真空容器であり、
この真空容器１０８内には、スパッタターゲット１０２
及び成膜が行われる基板１０６が置かれている。真空容
器１０８には、バルブＶ１を介してドライポンプ１００
が接続され、バルブＶ２を介してターボポンプ１０１が
接続されている。又、ドライポンプ１００とターボポン
プ１０１は、フォアバルブＶ４を介して連結されてい
る。又、真空容器１０８には、バルブＶ３を介してクラ
イオポンプ１０３が接続されている。この真空容器１０
８内には、ガス供給手段１０４からプラズマ原料ガスが
供給される。

【００１７】一方、真空容器１０８内に置かれたスパッ
タターゲット１０２には、プラズマ発生用電源１０５が
接続されている。上記ガス供給手段１０４から真空容器
１０８内にプラズマ原料ガスを供給した状態で、このプ
ラズマ発生用電源１０５からスパッタターゲット１０２
に電力を供給することにより、放電１０７が生起され、
基板上に成膜が行われる。

【００１８】真空容器１０８の内壁の洗浄は、基板１０
６を装置内に置かない状態で、成膜時と同様にして容器
内に放電を生起させることによって行う。このような洗
浄によって、真空容器の内壁に付着した有機物を除去
し、又、成膜時の内壁からの脱ガスを減少させることが
できる。

【００１９】上記のスパッタ装置の可動部には汚染防止
用のノングリス使用のベアリングが用いられている。
又、他の部分に関しても極力脱ガスの少ない仕様となっ
ている。

【００２０】以下、本発明の参考例と実施例を具体的に
説明する。

【００２１】（参考例１）研磨された平行な２面を持つ
厚さ２ｍｍ、直径４０ｍｍのＣａＦ₂ ガラス基板を、体
積割合でアルコール１に対してエーテル９の割合で混合
した有機洗浄剤を用いて洗浄した。洗浄されたＣａＦ₂
ガラス基板をＵＶ／Ｏ₃ 装置（サムコ社製）を用いて洗
浄した。この後、真空紫外分光特性測定器を用い、この
基板の紫外光領域の波長の透過率を測定した。その結果
を図２のＡ−１に示す。図２において、縦軸は透過率Ｔ
（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００２２】次に、上記の基板を、図１に示すようなス
パッタ成膜装置内に入れ、ドライポンプ１００のみで大
気から２×１０^-2Ｐａまで排気した。その後、ＣＤＡ
（Clean Dry Air ）をチャンバー内に導入し、チャンバ
ー内を大気圧まで戻した後に、投入したＣａＦ₂ ガラス
基板を取り出した。そして、取り出した基板の透過率
を、上記と同様に真空紫外分光測定器を用いて測定し
た。その結果を図２のＢ−１に示す。Ａ−１に示す測定
結果と比較することにより、透過率の変動が確認され
た。

【００２３】更に、上記処理を行ったＣａＦ₂ ガラス基
板をＵＶ／Ｏ₃ 装置内へ再度入れ、３０分間、洗浄を行
った。そして、ＵＶ／Ｏ₃ 装置から取り出した基板の透
過率を上記と同様に真空紫外分光測定器を用いて測定し
た。その結果を図２のＣ−１に示す。

【００２４】図２に示す結果から、有機洗浄剤による洗
浄及びＵＶ／Ｏ₃ 装置を用いた洗浄を行った基板の透過
率（Ａ−１）に対し、この基板を成膜装置内に導入し
て、あらびき処理（１×１０^-2Ｐａまで真空引き）を行
った後の透過率（Ｂ−１）は、悪化していることが確認
された。この結果をより詳しく説明すると、ＡｒＦ波長
（１９３ｎｍ）では、透過率の悪化は確認されないが、
Ｆ₂ 波長（１５７ｎｍ）では、明らかにＣａＦ₂ ガラス
基板の汚染が確認できた。

【００２５】更に、この汚染され、１５７ｎｍ領域で透
過率の下がったＣａＦ₂ ガラス基板をＵＶ／Ｏ₃ 装置内
で洗浄を３０分程度行うと、透過率（Ｃ−１）が元の状
態に回復することから、有機物がＣａＦ₂ ガラス基板表
面に付着若しくは吸着したことが伺えた。

【００２６】尚、図２の１６０ｎｍ近傍では、分光器の
光源として用いている重水素ランプの輝線の影響が出て
いるため値がばらつきを示す。

【００２７】（参考例２）参考例１と同様に、厚さ２ｍ
ｍ、直径４０ｍｍのＣａＦ₂ ガラス基板を、体積割合で
アルコール１に対してエーテル９の割合で混合した有機
洗浄剤を用いて洗浄した。洗浄されたＣａＦ₂ ガラス基
板をＵＶ／Ｏ₃ 装置（サムコ社製）を用いて洗浄した。
この後、真空紫外分光特性測定器を用い、この基板の紫
外光領域の波長の透過率を測定した。その結果を図３の
Ａ−２に示す。図３において、縦軸は透過率Ｔ（％）、
横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００２８】次に、上記の基板を、図１に示すようなス
パッタ成膜装置内に入れ、ドライポンプ１００のみで大
気から２×１０^-2Ｐａまで排気した。その後、真空容器
をクライオポンプ１０３に接続し、装置内を高真空（６
×１０^-5Ｐａ）まで排気した。その後に、ＣＤＡ（Clea
n Dry Air ）をチャンバー内に導入し、チャンバー内を
大気圧まで戻し、投入したＣａＦ₂ ガラス基板を取り出
した。そして、取り出した基板の透過率を、上記と同様
に真空紫外分光測定器を用いて測定した。その結果を図
３のＢ−２に示す。Ａ−２に示す測定結果と比較するこ
とにより、透過率の変動が確認された。

【００２９】上記の結果、実施例１の場合より更に長波
長側に透過率の悪化が確認され、１９３ｎｍ領域におい
ても無視できない状況となっていることが分かった。こ
れは、真空引きによって、チャンバー内壁や内部に用い
られている部材からの脱ガスがＣａＦ₂ ガラス基板に付
着したと考えられ、実施例１との対比により、有機物で
あることは間違いないと言える。

【００３０】更に、上記処理を行ったＣａＦ₂ ガラス基
板をＵＶ／Ｏ₃ 装置内へ再度入れ、３０分間、洗浄を行
った。そして、ＵＶ／Ｏ₃ 装置から取り出した基板の透
過率を上記と同様に真空紫外分光測定器を用いて測定し
た。その結果を図３のＣ−２に示す。

【００３１】（参考例３）先ず、参考例１で用いたもの
と同一の結晶より切り出したＣａＦ₂ ガラス基板を用意
した。次に、この基板を体積割合でアルコール１に対し
てエーテル９の割合で混合した有機洗浄剤で洗浄した。
その後、この基板をＵＶ／Ｏ₃ 装置（サムコ社製）にて
透過率が飽和するまで（内部吸収が無視できる程度の透
過率を示すまで）長時間洗浄した。

【００３２】次に上記洗浄した基板上に、図１に示した
成膜装置で、低屈折率のフッ化物及び高屈折率のフッ化
物を３層構成にて成膜し、１９３ｎｍでの反射防止膜を
作製した。

【００３３】成膜の際には、先ずドライポンプ１００を
起動させ、あらびきバルブＶ１を開き、真空容器内をあ
ら引きした後、バルブＶ１を閉め、その後、メインバル
ブＶ３を開いてクライオポンプ１０３にて真空容器内を
高真空化し、所定の圧力まで真空引きした。その後、メ
インバルブＶ３を閉じ、フォアバルブＶ４を開いて、第
２メインバルブＶ２を開き、ターボポンプ１０１にて真
空容器内を引き、続いてガス供給手段１０４より、プラ
ズマ原料ガスをマスフローコントローラにより、ガス流
量を制御しながらチャンバー内へ導入した。

【００３４】次に、プラズマ発生用電源１０５より電力
をスパッタターゲット１０２に供給して放電（１０７）
を生起させ、プラズマ処理を被処理基体１０６に施し、
多層膜を両面に作製した。その後、ＣＤＡによりチャン
バーを大気圧まで戻した後に、基板を取り出した。取り
出した基板の透過率を真空紫外分光器を用いて測定し
た。その結果を図４のＢ−３に示す。図４において、縦
軸は透過率Ｔ（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００３５】次に、透過率測定を終えた基板を、ＵＶ／
Ｏ₃ 装置に導入し、成膜後の反射防止膜を洗浄した。そ
して、上記と同様に真空紫外分光器にて透過率を測定し
た。結果を図４のＣ−３に示す。

【００３６】図４において、Ｂ−３とＣ−３を比較した
結果、成膜直後の透過率に比べ、ＵＶ／Ｏ₃ 装置を行い
洗浄した後では透過率の向上が確認できた。この結果が
生じた原因も参考例１及び２と同様、装置内汚染である
可能性が高く、しかも、有機物により汚染されているこ
とがこの実験より確認された。

【００３７】又、初期真空排気時にＣａＦ₂ ガラス基板
表面に付いた汚染は膜とＣａＦ₂ ガラス基板表面とに挟
まれることで透過率の悪化を引き起こしている可能性も
ある。

【００３８】（実施例１）参考例１〜３の実験により、
装置内部で真空引きを行うことにより、有機物がＣａＦ
₂ ガラス基板表面、若しくは膜表面に付着吸着すること
により透過率の悪化を示すことが確認された。

【００３９】そこで、本発明者は、このような装置汚染
に対し、汚染を除去するため下記の検討を行った。

【００４０】図１の装置を用い、あらびきバルブＶ１を
開き、真空容器内をあら引きした後、バルブＶ１を閉
め、その後、メインバルブＶ３を開いてクライオポンプ
１０３にて真空容器内を高真空化し、所定の圧力まで真
空引きした。その後、メインバルブＶ３を閉じ、フォア
バルブＶ４を開いて、第２メインバルブＶ２を開き、タ
ーボポンプ１０１にて真空容器内を真空引きした。続い
てガス供給手段１０４より、プラズマ原料ガスとしてＡ
ｒ希釈Ｆ₂ ガスをマスフローコントローラにより、ガス
流量を制御しながら真空容器内へ導入した。その後、プ
ラズマ発生用電源１０５より電力をスパッタターゲット
１０２に供給して放電（１０７）を生起させ、そのまま
１０時間程度放電を生起したままにすることによって、
装置のクリーニングを行った。

【００４１】次に、実施例１で用いたものと同一の結晶
より切り出したＣａＦ₂ ガラス基板を用意した。この基
板を体積割合でアルコール１に対してエーテル９の割合
で混合した有機洗浄剤で洗浄した。その後、この基板を
ＵＶ／Ｏ₃ 装置（サムコ社製）にて透過率が飽和するま
で（内部吸収が無視できる程度の透過率を示すまで）長
時間洗浄した。この後、真空紫外分光特性測定器を用
い、この基板の紫外光領域の波長の透過率を測定した。
その結果を図５のＡ−４に示す。図４において、縦軸は
透過率Ｔ（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００４２】次に、上記基板をプラズマ放電による洗浄
処理を行ったスパッタ成膜装置に導入した。そして、ド
ライポンプ１００で真空排気した後にクライオポンプ１
０３で３時間真空引きを行った。その後、ＣＤＡにより
チャンバーを大気圧まで戻した後に、基板を取り出し
た。そして、取り出した基板の透過率を、上記と同様に
真空紫外分光測定器を用いて測定した。その結果を図５
のＢ−４に示す。

【００４３】更に、上記処理を行ったＣａＦ₂ ガラス基
板をＵＶ／Ｏ₃ 装置内へ再度入れ、３０分間、洗浄を行
った。そして、ＵＶ／Ｏ₃ 装置から取り出した基板の透
過率を上記と同様に真空紫外分光測定器を用いて測定し
た。その結果を図５のＣ−４に示す。

【００４４】図５の結果から、スパッタ成膜装置内に導
入された基板の透過率（Ｂ−４）が、導入前の透過率
（Ａ−４）と殆ど変化していないことから、上記プラズ
マ処理により装置の内壁が洗浄され、基板が汚染されな
かったことが分かる。これは、プラズマ洗浄時に、プラ
ズマにより解離したＦの活性種が真空容器の内壁や使用
部材に付着している有機物をエッチング若しくは不動体
化することにより、基板に与える汚染の影響を除去でき
たと推測される。

【００４５】（実施例２）先ず、実施例１で用いたもの
と同一の結晶より切り出したＣａＦ₂ ガラス基板を用意
した。次に、この基板を体積割合でアルコール１に対し
てエーテル９の割合で混合した有機洗浄剤で洗浄した。
その後、この基板をＵＶ／Ｏ₃ 装置（サムコ社製）にて
透過率が飽和するまで（内部吸収が無視できる程度の透
過率を示すまで）長時間洗浄した。

【００４６】次に、上記洗浄した基板を、実施例１と同
様にプラズマ処理による洗浄を行った後の図１に示すス
パッタ成膜装置に導入した。そして、この基板上に低屈
折率のフッ化物及び高屈折率のフッ化物を３層構成にて
成膜し、１９３ｎｍでの反射防止膜を作製した。

【００４７】成膜の際には、先ずドライポンプ１００を
起動させ、あらびきバルブＶ１を開き、真空容器内をあ
ら引きした後、バルブＶ１を閉め、その後、メインバル
ブＶ３を開いてクライオポンプ１０３にて真空容器内を
高真空化し、所定の圧力まで真空引きした。その後、メ
インバルブＶ３を閉じ、フォアバルブＶ４を開いて、第
２メインバルブＶ２を開き、ターボポンプ１０１にて真
空容器内を引き、続いてガス供給手段１０４より、プラ
ズマ原料ガスをマスフローコントローラにより、ガス流
量を制御しながらチャンバー内へ導入した。

【００４８】次に、プラズマ発生用電源１０５より電力
をスパッタターゲット１０２に供給して放電（１０７）
を生起させ、プラズマ処理を被処理基体１０６に施し、
多層膜を両面に作製した。その後、ＣＤＡによりチャン
バーを大気圧まで戻した後に、基板を取り出した。取り
出した基板の透過率を真空紫外分光器を用いて測定し
た。その結果を図６のＢ−５示す。図６において、縦軸
は透過率Ｔ（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００４９】次に、透過率測定を終えた基板を、ＵＶ／
Ｏ₃ 装置に導入し、成膜後の反射防止膜を洗浄した。そ
して、上記と同様に真空紫外分光器にて透過率を測定し
た。結果を図６のＣ−５に示す。

【００５０】図６の結果から、成膜後の基板の透過率
と、その後のＵＶ／Ｏ₃ 装置による洗浄を行った基板の
透過率とで差異が殆ど確認できなかった。このことから
も、プラズマ処理による真空装置の内壁の洗浄によっ
て、真空容器の内壁や使用部材からの汚染がなくなった
ことが確認できた。

【００５１】（参考例４）先ず、ＣａＦ₂ ガラス基板の
透過率を真空紫外分光特性測定器を用いて測定した。そ
の結果を図７のＡ−６に示す。図７において、縦軸は透
過率Ｔ（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００５２】次に、露光装置用の鏡筒の内部に上記の予
め透過率を測定しておいた基板を設置し、その後、Ｎ₂
パージを行い、２時間放置した。その後、基板を鏡筒か
ら取り外し、上記と同様に真空紫外分光特性測定器を用
いて基板の透過率を測定した。この結果を図７のＢ−６
に示す。この結果、鏡筒内に２時間ＣａＦ₂ ガラス基板
を設置するだけで、透過率の悪化を引き起こす知見を得
た。

【００５３】（実施例３）ＣａＦ₂ ガラス基板の透過率
を真空紫外分光特性測定器を用いて測定した。その結果
を図８のＡ−７に示す。図８において、縦軸は透過率Ｔ
（％）、横軸は波長（ｎｍ）を示す。

【００５４】次に、露光装置用の鏡筒内部をＦ₂ ガスに
て５時間パージした後に、上記の予め透過率を測定して
おいた基板を設置し、その後、Ｎ₂ パージを行い、２時
間放置した。その後、基板を鏡筒から取り外し、上記と
同様に真空紫外分光特性測定器を用いて基板の透過率を
測定した。この結果を図８のＢ−７に示す。このよう
に、予め鏡筒内部をＦ₂ ガスにてパージしておくことに
より、基板の透過率を殆ど防止することができた。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明で明かなように、本発明によ
れば、真空容器と、前記真空容器内を減圧するポンプ
と、前記真空容器内に放電を生起させるための電力を供
給する電源とを備えた真空装置の内壁を処理する方法と
して、前記真空容器内を減圧する工程と、減圧された真
空容器内に放電原料ガスを導入する工程と、前記電源か
ら電力を供給し、前記放電原料ガスをプラズマ化するこ
とによって、活性種を発生させる工程と、前記活性種で
真空装置の内壁を処理することによって、内壁から排出
される脱ガス及び有機物を低減する工程を含むため、成
膜装置等の真空装置内の汚染物を除去することができる
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を適用することができる真空装置
の一例であるスパッタ成膜装置を示す概略図である。

【図２】参考例１の実験結果を示すグラフである。

【図３】参考例２の実験結果を示すグラフである。

【図４】参考例３の実験結果を示すグラフである。

【図５】本発明の実施例１の実験結果を示すグラフであ
る。

【図６】本発明の実施例２の実験結果を示すグラフであ
る。

【図７】参考例４の実験結果を示すグラフである。

【図８】本発明の実施例３の実験結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１００ドライポンプ１０１ターボポンプ１０２スパッタターゲット１０３クライオポンプ１０４ガス供給手段１０５プラズマ発生用電源１０６基板１０７放電１０８真空容器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、前記真空容器内を減圧する
ポンプと、前記真空容器内に放電を生起させるための電
力を供給する電源とを備えた真空装置の内壁を処理する
方法であって、前記真空容器内を減圧する工程と、減圧された真空容器内に放電原料ガスを導入する工程
と、前記電源から電力を供給し、前記放電原料ガスをプラズ
マ化することによって、活性種を発生させる工程と、前記活性種で真空装置の内壁を処理することによって、
内壁から排出される脱ガス及び有機物を低減する工程を
含むことを特徴とする装置内壁処理方法。
【請求項２】前記活性種による内壁の処理を、装置内
を加熱しながら行うことを特徴とする請求項１記載の装
置内壁処理方法。
【請求項３】前記放電原料ガスは、フッ素を含むガス
から成ることを特徴とする請求項１記載の装置内壁処理
方法。
【請求項４】前記真空装置は、成膜装置であることを
特徴とする請求項１記載の装置内壁処理方法。
【請求項５】前記真空装置は、露光装置用の鏡筒から
成ることを特徴とする請求項１記載の装置内壁処理方
法。