JP2004014726A

JP2004014726A - 露光装置

Info

Publication number: JP2004014726A
Application number: JP2002165075A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ogata; 尾形　全
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-06-06
Filing date: 2002-06-06
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】光源のレンズ系や投影レンズ系統の容器内を窒素ガス等の不活性ガス等により置換することで、容器内の汚染を防ぐ方法において、ガス置換効率を高め、置換にかかる時間を最小限にすることを目的とする。
【解決手段】照明系および撮影レンズの容易に複数の加振手段を取付け、容器全体を振動させることにより、容器内の複雑な構造部位の空気だまり部に存在していた基体が振動し、空気だまり部から、徐々に移動する。また加速度を計測する計測手段により得られた計測値により、振動加速度および周波数を制御することで、容器内の精密に調整された光学系に変化が起きないように、加振を管理することができる。そして、最適な振動周波数、加速度で加振することにより、最短時間で不活性ガスへの置換を行なうことができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強力な光束をもち雰囲気ガスを活性化しやすい紫外線やエキシマレーザ光を照明光とする露光装置に関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造に用いられている露光装置において、近年パターン線幅の微細化のため、スループット・解像度の向上が要求されるようになっている。これに伴ない露光光としてはますます高照度なものが要求されると同時に、露光光の短波長化が進んでいる。
【０００３】
しかし、ｉ線（λ波長＝３６５ｎｍ）を露光光とする露光装置およびｉ線より短波長の露光光を用いる露光装置においては、短波長化により、露光光が空気中の不純物を酸素と光化学反応をさせることが知られており、かかる反応による生成物（曇り物質）がガラス部材に付着し、ガラス部材に不透明な「曇り」が生じるという不都合があった。ここで曇り物質としては、例えば亜硫酸（ＳＯ_２）が光のエネルギーを吸収して励起状態となると、空気中の酸素と反応（酸化）することによって生じる硫酸アンモニウム（ＮＨ_４）_２ＳＯ_４が代表にあげられる。この硫酸アンモニウムは白色を帯びており、レンズやミラー等の光学部材の表面に付着すると前記「曇り」状態となる。そして、露光光は硫酸アンモニウムで散乱、吸収される結果前記光学系の透過率が減少することとなる。
【０００４】
特に、ＫｒＦエキシマレーザのように露光光がｉ線より波長が短い２４８ｎｍ以下になる短波長領域では、露光光がより強い光化学反応を起こさせ、前記「曇り」を生じるばかりでなく、同時に露光光がさらに空気中の酸素を反応させてオゾンを発生、残存酸素と生成オゾンが共に露光光を吸収してしまう現象がある。
【０００５】
そこで、光源のレンズ系や投影レンズ系等の光学系を容器内に収容し、該容器の空気を窒素ガス等の不活性なガスや不純物を取り除いた他のガスにより置換することで各光学部材の汚染を防ぐ方法が開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年その多様な照明条件や変形照明を実現するために露光装置の照明系は複雑化しておりメンテナンスが欠かせないものとなっており、作業のために不活性ガス充填空間が度々外気にさらさされることとなる。また、不活性ガスとして使用されるものにはＮ_２やＨｅ_２のように人体に有害なものが少なくない。そのためメンテナンス作業の間、不活性ガスの供給をストップするなどして安全性の確保が必要となる。よって、メンテナンス作業の間に容器内は大気で満たされてしまう。
【０００７】
作業後には、再度不活性ガスに置換することが必要となる。また長期にわたり露光装置を休止した場合にも同様に不活性ガスへの置換が必要となる。また装置の製作、組立時や装置のクリーンルームへの設置時においても、同様に不活性ガスへの置換が必要である。
【０００８】
しかし、現状では照明系内および投影レンズ内の不活性ガス充填エリア内の構造が複雑化しており、大気から不活性ガスへの置換の際に不活性ガスが流れ込みにくい、よどみが多数存在する。このよどみに空気がたまり、この空気が少量ずつ流出するため、容器内が完全に不活性ガスへ置換されるまでの時間が著しく引き伸ばされてしまう。特に投影レンズ内は構造が複雑化しており、この容器内に空気だまりを防ぐ機構等を組込むことが不可能であった。
【０００９】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、照明系容器内および投影レンズ内の不活性ガスへの置換効率を高いものにし、大気から不活性ガスへの置換にかかる時間を最小限にすることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の露光装置は、露光光源からの露光光により照明光学系を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に投影露光する露光装置であって、前記露光光源から前記マスクに至る露光光の光路上に配置される光学系および既投影光学系を密閉する容器と、既容器内に特定ガスを供給する手段と、既容器内を加振することができる複数の加振手段と、前記容器の加速度をモニターする複数の計測手段と、前記計測手段により得られた計測値により、振動加速度および周波数を最適値に制御する手段を有することを特徴とする。
【００１１】
【作用】
照明系および投影レンズの容器に複数の加振手段を取付け、容器全体を振動させることにより、容器内の複雑な構造部位の空気だまり部に存在していた気体（大気等）が振動し、空気だまり部から、徐々に移動する。これにより、容器内の全域に不活性ガスが流れ込み、空気だまりが無くなり、置換しようとする不活性ガスとそれ以前に存在していた気体（大気等）が容器内全域においてムラなく混ざる。混ざった気体は容器内から排気口を通って排出され、新たに純粋な不活性ガスが次々に供給口から供給されるため、空間内全域で均一に不活性ガス濃度が上がり短時間に不活性ガスへの置換がすすむ。
【００１２】
また、加速度を計測する計測手段により得られた計測値より、振動加速度および振動周波数を制御することで、容器内の精密に調整された光学系に変化が起きないように、加振を管理することができる。そして、最適な振動周波数で加振することにより、短時間で不活性ガスへの置換を行なうことができる。または、加速度を変更することにより、容器内を均一に特定ガス濃度が上がり短時間に特定ガスへの置換が進む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施の形態の露光装置Ｅ１は、一般にエキシマレーザからなる光源１と光源１から発せられた照明光であるレーザ光Ｌ１を所定の形状の光束に成形する光学系である光源レンズ系２と、該光源レンズ系２によって所定の形状に形成されたレーザ光Ｌ１をレチクルＲ１を経て基板であるウエハＷ１に結像させる投影レンズ系６からなる。
【００１５】
光源レンズ系２は多数のレンズ、ミラー４ａ、４ｂ等の光学要素を含んで構成され、光源１からのレーザ光Ｌ１をレチクル上の照明領域を均一な照度で照明する。この光源レンズ系２にはコリメータレンズ５ａ、５ｂ、オプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ８、コンデンサレンズ７ａ、７ｂ、７ｃ、レチクルＲ１上の照明領域の形状を規定するブラインド部９等のサブユニットによって構成される。これらの光源レンズ系２は容器３の内部に配置され、容器３内部は、不活性なガスである窒素ガスを供給する窒素ガス供給装置１１と窒素ガス供給ライン１２と該窒素ガス供給ラインに設けられた開閉弁である電磁弁１３を介して接続される。さらに、容器のガス排気ライン１５にはガス排気装置１４が接続される。
【００１６】
これら、窒素ガス供給装置１１、ガス排気切替え装置１６および、ガス排気装置１４の作動するタイミングおよび加振装置１８の加速度、振動周波数、および加振のタイミングはコントローラー１０に設定されたプログラムにより行なわれる。また、加速度計１９により加速度モニターすることにより、振動加速度および振動周波数を制御することで、容器内の精密に調整された光学系に変化が起きないように、加振を管理することができる。
【００１７】
通常の露光装置の作動時には窒素ガス供給ライン１２とガス供給装置１１内の流量制御器により供給ガス圧力を精度よく一定に保ちガスが連続してあるいは、断続的に供給された窒素ガスへの置換が常に行なわれているように設定される。以上のように光学部品が配置された場合１７ａ〜１７ｅのように窒素が流れ込みにくい場所が存在する。また、容器内光学部品の破壊を防ぐために容器３の内圧と大気との差圧が一定値を超えた場合それ以上の圧力にならないよう、圧力逃がし弁２１を設けている。１８が加振装置で、コントローラー１０に接続され容器を一定または、適宜変化させて加振することができる。メンテナンスなどの理由で容器３を開放して作業した場合容器３内に大気が流入する。再び露光装置を稼動する場合、容器３内を大気から不活性ガスへ再置換する必要がある。この場合容器３を最適な加速度、周波数で加振し、窒素ガス供給装置１１よりガスが供給される。
【００１８】
また、この説明は照明系装置について行なったが、図示のように投影レンズにおける不活性ガスのレンズ容器内のガス置換においても同様な方法により同様な効果を得ることができる。
【００１９】
これにより、窒素が流れ込みにくい１７ａ〜１７ｅの部位や図示はないが投影レンズ内の空気だまり部にも振動を与えることにより、大機の空気だまりを早期に消滅させることができる。
【００２０】
なお、不活性ガスとしては窒素に限らず、ヘリウムなどであってもよい。また不活性ガスに限らずクリーンドライエアーや光学部材洗浄用のオゾン等の特定活性ガスであってもよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００２２】
これら不活性ガス充填空間を大気等から不活性ガスに置換する際、照明系および投影レンズの容器に複数の加振手段を取付け、容器本体または部分的に振動させることにより、空気だまりが無くなり、置換しようとする不活性ガスとそれ以前に存在していた気体（大気等）が容器内全域においてムラなく混ざり、確実な置換をより短時間で行なうことができる。これにより、装置の組立て時間および設置立ち上げ時間を低減でき、ひいては装置コストを低減することもできる。また、装置のメンテナンス等で不活性ガス充填空間を大気にさらした後などでも、より早く不活性ガスへの置換が終了し、露光装置を運転可能状態に早く復帰させることができるため、生産量低下を最小限に押えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
Ｅ１　　エキシマレーザステッパ
Ｌ１　　レーザ光
Ｒ１　　レチクル
Ｗ１　　ウエハ
１　　光源
２　　光源レンズ系
３　　容器
４ａ、４ｂ　　ミラー
５ａ、５ｂ　　コリメータレンズ
６　　投影レンズ系
７ａ〜７ｃ　　コンデンサレンズ
８　　フライアイレンズ
９　　ブラインド部
１０　　コントローラー
１１　　窒素ガス供給装置
１２　　窒素ガス供給ライン
１３　　電磁弁
１４　　ガス排気装置
１５　　ガス排気ライン
１６　　ガス排気切替え装置
１７ａ〜１７ｅ　　窒素が流れ込みにくい場所
１８　　加振装置
１９　　加速度計
２０　　圧力逃がし弁
２１　　酸素濃度計

Claims

露光光源からの露光光により照明光学系を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に投影露光する露光装置であって、前記露光光源から前記マスクに至る露光光の光路上またはマスクから感光基板に至る光路上に配置される光学系が密閉された容器内に配置され容器に不活性ガスおよび他のガスの流入、流出口が設けられており容器内のガスを不活性ガスおよび他のガスへ置換ができる露光装置において、前記密閉容器を加振することができる加振手段を設け、大気等から不活性ガス等への置換時に前記容器を加振することを特徴とする露光装置。
前記容器に加振手段を設け、不活性ガス濃度が所定の濃度に到達完了すると、加振を自動的に停止することを可能とした請求項１記載の露光装置。
前記容器に加速度をモニターする計測手段を設け、前記加振手段による、加速度および周波数を最高値に設定することを可能とした、請求項１または２記載の露光装置。
前記容器内の複数の位置に複数のガス濃度計を設け、かつ前記加振手段を複数個設け、既ガス濃度計により計測された濃度の値および計測位置により加振する位置、周波数、および加速度を変化させることを特徴とした請求項１ないし３いずれか１項記載の露光装置。