JP2004186614A

JP2004186614A - 露光装置

Info

Publication number: JP2004186614A
Application number: JP2002354624A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Shiraishi; 雅之白石; Hiroyuki Kondo; 洋行近藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2002-12-06
Filing date: 2002-12-06
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングに用いる反応性ガスによる露光装置各部の腐蝕を防止し得る露光装置を提供する。
【解決手段】露光装置の構造体１２内には、アッシング機構１９が設けられている。このアッシング機構１９は、露光装置内の各部に付着したコンタミネーションをアッシング除去する反応性ガス（オゾン等）を露光装置内に送り、このオゾン等の反応性ガスにより露光装置内の各部のｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング等を行なう。露光装置のベースプレート１１や、構造体１２・中間プレート１２ｂ、鏡筒１４・１５、反射鏡の保持金具１７は、熱膨張係数の小さいインバーで製作されており、その表面に酸化防止コーティングが施されている。このような酸化防止コーティングを施すことにより、アッシング機構１９から送られたオゾン等から露光装置の各部を保護することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光や紫外線、Ｘ線、荷電粒子線等のエネルギ線を選択的に感応基板上に照射してパターン形成する露光装置に関する。特には、露光装置のｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングに用いる反応性ガスによる腐蝕を防止し得る対策を施した露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＸ線を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている（例えば、Ｄ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ，ｅｔａｌ．，ＳＰＩＥ２４３７（１９９５）２９２（非特許文献１）参照）。この技術は、最近ではＥＵＶ（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ）リソグラフィと呼ばれており、従来の波長１９０ｎｍ程度の光線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。
【０００３】
ＥＵＶリソグラフィに用いられる露光装置内は、軟Ｘ線領域での光の減衰を防止するため真空に保たれているが、装置内部の真空度は完全にはなっておらず、例えばウエハ上のレジストから揮発する、炭化水素等の有機物系のガス等が常に存在する環境にある。この炭化水素を含有する残留ガスとしては、前述のレジストから揮発するものの他に、例えば真空排気系（真空ポンプ）に用いられるオイルに起因するもの、装置内部の可動部分の潤滑剤に起因するもの、装置内部で使用される部品（例えば電気ケーブルの被覆材料等）に起因するものがある。
【０００４】
ＥＵＶ露光装置の場合は、装置内部の真空中にフォトレジストを塗布したウェハが導入される。ここにＥＵＶ光が照射された場合、装置内部に残留している溶剤が蒸発したり、レジストを構成する樹脂が分解脱離したりし、このために炭化水素を含むガスが装置内部に放出されることになる。そして、炭化水素を含んだガス分子は、露光装置の内壁面に吸着されることがある。例えば装置内部の多層膜反射鏡上に吸着された場合、そこに軟Ｘ線が照射されると光化学反応により有機物分子が分解され、Ｃ（炭素）を主成分とする物質が固着する。この炭素を主成分とする物質の固着をカーボンコンタミネーション（略してカーボンコンタミ）という。カーボンコンタミは、多層膜反射鏡の反射領域に形成され、反射鏡の反射率を低下させる要因となる。
【０００５】
ＥＵＶ露光装置においては、多層膜反射鏡の反射率がわずかに低下しただけでも露光装置のスループットに大きな影響を与える。したがって、カーボンコンタミが付着しないようにするのが望ましい。また、カーボンコンタミが付着した場合にも容易に除去できるようにする必要がある。このようなカーボンコンタミを除去するには、オゾン等の酸素系のガスを用いてプラズマを発生させ、カーボンを酸化させて二酸化炭素等のガスにして除去するオゾン・アッシングと呼ばれる方法が知られている。
【０００６】
特開平１１−８７０９０号公報（特許文献１）には、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング用オゾン・アッシング機構を備えるＥＵＶ露光装置が開示されている。
【０００７】
特開２００２−２４６２９６号公報（特許文献２）には、電子線露光装置内でレチクルをクリーニングできる方法・装置等が開示されている。この特許文献２の露光装置は、チャンバー内に設置された検出装置や、チャンバー外に接続されたガス供給装置等を備えている。チャンバー内にレチクルが搬入されると、検出装置によってレチクルに付着した塵埃等の微細物が検出される。そして、このレチクルが露光位置に移動する際、チャンバー内のレチクルに向けて、ガス供給装置から塩素系ガスやフッ素ガス、アルゴン、酸素等のガスが供給されるとともに、電子線や収束イオンビームが連続照射され、レチクルがクリーニングされる。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１１−８７０９０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２４６２９６号公報
【非特許文献１】
Ｄ．ティクノア等（Ｄ．Ｔｉｃｈｅｎｏｒ，ｅｔａｌ．）、ＳＰＩＥ、２４３７、１９９５年、２９２
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述の露光装置において、ガス供給装置から供給されるガスがオゾン等の強い酸化性ガスである場合、露光装置内の各部の耐酸化性を有しない部材（例えば鉄・ニッケルを主成分とするインバー等）が酸化し、性能が劣化したり使用不能となったりするおそれがある。あるいは、不用意にガスが発生するおそれもある。そのため、インバー等の腐蝕防止対策の考案が望まれている。
【００１０】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングに用いる反応性ガスによる露光装置各部の腐蝕を防止し得る露光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の露光装置は、エネルギ線を選択的に感応基板上に照射してパターン形成する露光装置であって、露光装置内の各部に付着したコンタミネーションをアッシング除去する反応性ガスを露光装置内に送るアッシング機構を備え、露光装置内の各部に、前記反応性ガスによる腐蝕を防止する処置が施されていることを特徴とする。
【００１２】
アッシング機構から反応性ガスを露光装置内の各部に送ってコンタミネーションをアッシング除去する際に（例えば、オゾン・アッシングによるミラーのｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングの際に）、露光装置内の各部には反応性ガスによる腐蝕を防ぐ処置が施されているので、反応性ガスの影響で露光装置内の部材が腐蝕するのを防止できる。
【００１３】
本発明の露光装置においては、前記アッシング機構が、オゾン等の強い酸化性ガスを露光装置内に送るものであって、露光装置内の鏡筒、ミラー・レンズ保持機構、ベースプレート等を構成するインバー等の、耐酸化性ではない部材の表面に酸化防止コーティングが施されているものとすることができる。
露光装置のインバーは、主成分が鉄・ニッケルであって、これにマンガン・炭素等が添加されたニッケル鋼製であるものが多い。このようなニッケル鋼は、熱膨張係数の小さい合金であるが、耐酸化性合金ではないため、オゾン等の強い酸化性ガスの影響で腐蝕し易い。そこで、このようなインバー等の表面に酸化防止コーティングを施すのである。
【００１４】
本発明の露光装置においては、前記露光装置内の各部に繋がる配線が、耐酸化性樹脂製のもの、あるいは、表面に酸化防止コーティングが施されたもの、保護管に収納されたものとすることができる。
この場合、オゾン等の強い酸化性ガスから配線を保護することができる。
【００１５】
本発明の露光装置においては、前記エネルギ線等を検出するセンサーをさらに備え、該センサーに開閉式の保護カバーが付設されているものとすることができる。
この種のセンサー類の表面に直接的に腐蝕を防ぐ処置を施すと、センサーがエネルギ線等を検出できなくなるおそれがある。そこで、開閉式のカバーを用い、露光時にはカバーを開いてセンシングを行い、非露光時にカバーを閉じてアッシング除去を行なうようにすると、アッシング中の反応性ガスの影響によるセンサーのダメージを低減できる。
なお、前記センサーとしては、露光に用いるエネルギ線の光量・特性の他に、位置計測用干渉計やオートフォーカスセンサー、アライメント用センサー等がある。
【００１６】
【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、本発明の一実施例に係るＥＵＶ露光装置の全体構成を示す図である。
図１に示す露光装置は、ステンレス鋼製の真空チャンバー１を備えている。この真空チャンバー１の外部（図の右下側）には、真空ポンプ２が付設されている。真空チャンバー１内は、真空ポンプ２で排気されている。真空チャンバー１の底部には、ベースプレート１１が取り付けられている。同真空チャンバー１内において、ベースプレート１１上には構造体（露光装置フレーム）１２が搭載されている。この構造体１２の天井プレート１２ａには、マスクステージ装置１３が設けられている。このマスクステージ装置１３のステージ下面には、静電チャック（図示されず）等を介して、マスクＭが吸着保持されている。
【００１７】
構造体１２の内部は、中間プレート１２ｂで上部１２Ａと下部１２Ｂに仕切られている。構造体１２の上部１２Ａ内には、照明光学系鏡筒１４（図の左側）及び投影光学系鏡筒１５（図の右側）がそれぞれ配置されている。これらの鏡筒１４及び１５は、中間プレート１２ｂ上に並列に搭載されている。照明光学系鏡筒１４内の照明光学系は、ＥＵＶ光源や複数の反射鏡等（図示されず）で構成されており、マスクステージ装置１３のステージ下面のマスクＭに向かってＥＵＶ光（図中の矢印Ｌ１）を照射する。なお、マスクＭは、低膨張ガラス基板上に反射多層膜（Ｍｏ／Ｓｉ等）を成膜し、その上にパターン層を形成したものである。
【００１８】
マスクＭで反射したＥＵＶ光Ｌ２は、投影光学系鏡筒１５内に入射する。投影光学系鏡筒１５内の投影光学系は、複数枚（４〜８枚）の反射鏡１６（図では１枚のみを示す）等を備えている。反射鏡１６は、前述のマスク同様の反射多層膜が表面に形成されている。各反射鏡は、保持金具１７で投影光学系鏡筒１５内に保持されている。投影光学系から下方に出たＥＵＶ光Ｌ３は、ウェハＷ上に結像する。なお、マスクＭ上のパターンは、１／４あるいは１／５に縮小されてウェハＷ上に投影転写される。
【００１９】
投影光学系鏡筒１５の下側において、構造体１２の中間プレート１２ｂには、ＥＵＶ光Ｌ３の通る開口１２ｃが形成されている。構造体１２の下部１２Ｂ内には、ウェハステージ装置１８が配置されている。このウェハステージ装置１８は、中間プレート１２ｂの開口１２ｃの下方において、ベースプレート１１上に搭載されている。ウェハステージ装置１８のステージ上面には、静電チャック（図示されず）等を介して、ウェハＷが吸着保持されている。
【００２０】
構造体１２内には、図中左上に示すアッシング機構１９が設けられている。このアッシング機構１９は、露光装置内の各部に付着したコンタミネーションをアッシング除去する反応性ガス（オゾン等）を露光装置内に送り、このオゾン等の反応性ガスにより露光装置内の各部のｉｎ−ｓｉｔｕクリーニング等を行なう。また、原料ガス（酸素等）を露光装置内に送り、ＵＶランプによる光照射やＲＦ放電を行うことにより原料ガスを反応性ガス（オゾン等）にして、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングを行ってもよい。ここで、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングとは、露光装置を分解しない組立状態のまま、また、内部の減圧状態を維持したまま行うクリーニング方法である。その詳細は、前述の特開平１１−８７０９０号（特許文献１）に開示されている。
【００２１】
ここで、前述のベースプレート１１や、構造体１２・中間プレート１２ｂ、鏡筒１４・１５、反射鏡の保持金具１７は、熱膨張係数の小さいインバーで製作されている。このインバーは、主成分が鉄・ニッケルであって、これにマンガン・炭素等が添加されたニッケル鋼である。このようなニッケル鋼は、耐酸化性合金ではないため、アッシング機構１９から送られたオゾン等の強い酸化性ガスの影響で腐蝕し易い。そこで、本実施の形態の露光装置においては、前述のインバー製部材の表面（太線で示す部分）に酸化防止コーティングを施している。なお、マスクステージ装置１３やウェハステージ装置１８のステージの主な構造材はセラミック製（一例）であるため、酸化防止コーティングは不要である。
【００２２】
このコーティング素材としては、密着性がよく且つそれ以上酸化されない化合物（例えば二酸化チタン・二酸化珪素・珪化モリブデン等）、アルミナ等のセラミックス、金・白金・ロジウム・ニッケル等の酸化されにくい金属、あるいは、フッ素系樹脂であるテフロンやデルリン（登録商標）等の樹脂やポリイミド系の樹脂を用いることができる。コーティング方法としては、塗布、メッキ、蒸着やスパッタ等を用いることができる。コーティング膜の厚さは、酸化防止効果を発揮する程度（一例で数１０ｎｍ〜数１００ｎｍ、あるいは、１００μｍ以下）で十分であるが、コーティングの種類に応じて適宜選択する。
【００２３】
この酸化防止コーティングは、構造体１２や鏡筒１４、１５内面、保持金具１７外面等は全面にわたって施されており、ベースプレート１１等は必要な面（上面）にのみ施されている。このような酸化防止コーティングを施すことにより、アッシング機構１９から送られたオゾン等から露光装置の各部を保護することができる。
【００２４】
なお、前述の真空チャンバー１を構成する材料であるステンレス鋼は、酸化に対する耐性が一般に強く、とりわけ酸素の存在下において良好な耐酸化性を有する。これは、ステンレス鋼に含有される約１８％（但しステンレス鋼の種類により異なる）のクロムが、ステンレス鋼の表面に酸化クロムの皮膜を形成するためである。しかし、露光装置の各部においてオゾン等による酸化を受ける部位が存在するならば、必要に応じて、ステンレス鋼であっても前述の酸化防止コーティング処理を施すことが好ましい。
【００２５】
図２は、本発明の第２実施例に係る露光装置の内部構成の一部を拡大して示す図である。
図２には、図１とほぼ同様の真空チャンバー１や鏡筒１５、反射鏡１６、保持金具１７、アッシング機構１９が示されている。鏡筒１５内の保持金具１７には、反射鏡１６の電圧調整用電気配線や微調駆動用ピエゾ素子の配線、光量モニターあるいは冷却用ペルチェ素子等が組み込まれている。反射鏡１６・保持金具１７と真空チャンバー１間には、それらの機器の配線２３が引かれている。この配線２３は、保護管２４内に収納されている。この保護管２４は、例えばステンレス鋼製等の耐酸化性を有する素材からなる。保護管２４は、配線２３がアッシング機構１９からのオゾン等でダメージを受ける可能性のある部位にわたって設けられている。なお、保護管２４は、柔軟性が必要な箇所では酸化防止処理を施した樹脂製（テフロンやデルリン（登録商標）等）でもよい。
【００２６】
配線２３の外皮は、アウトガスの発生の少ない樹脂製であるが、オゾン等により損傷を受ける可能性を有するものもある。図２の実施例では、配線２３が保護管２４により覆われているので、配線２３の外皮がオゾン等によりダメージを受けることなく保護される。
【００２７】
図３は、本発明の第３実施例に係る露光装置の内部構成の一部を拡大して示す図である。
図３には、図１とほぼ同様の真空チャンバー１や鏡筒１４、アッシング機構１９が示されている。鏡筒１４内には、フォトダイオード等のセンサー３３（ＥＵＶ光量モニター）が設置されている。同センサー３３は、ケース３４内に収容されている。このケース３４には、開閉式の可動カバー３５が設けられている。これらケース３４及びカバー３５は、酸化防止処理を施した金属製あるいは樹脂製からなる。なお、センサー３３には、図２を用いて前述したものと同様の配線（ケーブル）２３や保護管２４が繋がっている。
【００２８】
このようなセンサー３３の表面に直接的に酸化防止コーティングを施すと、センサー３３がＥＵＶ光を検出できなくなるおそれがある。図３に示す本実施の形態では、センサー３３を収容しているケース３４の可動カバー３５を以下のように動かす。すなわち、露光装置の露光時（アッシング機構１９の停止時）には、可動カバー３５を開いてセンサー３３でセンシングを行なう。一方、露光装置の非露光時にアッシング機構１９でアッシングを行なう際には、可動カバー３５を閉じ、センサー３３をケース３４内の閉空間に収容する。これにより、非アッシング時には正常にセンサー３３を稼動でき、アッシング中にはケース３４内でセンサー３３を保護できる。
【００２９】
このように、図１〜図３の各実施例では、アッシング機構１９でコンタミネーションの除去を行なう際に、オゾン等の反応性ガスの影響で露光装置内の各部が酸化されて、性能が劣化したり使用不能となったりする可能性が低減される。このような反応性ガスによる腐蝕を防ぐ処置（コーティング処理や保護機能の付加）は、露光装置内の複数箇所に複数種類のものを適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、ｉｎ−ｓｉｔｕクリーニングに用いる反応性ガスによる露光装置各部の腐蝕を防止し得る露光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＥＵＶ露光装置の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る露光装置の内部構成の一部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係る露光装置の内部構成の一部を拡大して示す図である。
【符号の説明】
ＭマスクＷウェハ
１真空チャンバー２真空ポンプ
１１ベースプレート
１２構造体（露光装置フレーム）１２ａ天井プレート
１２ｂ中間プレート１２ｃ開口
１３マスクステージ装置１４照明光学系鏡筒
１５投影光学系鏡筒１６反射鏡
１７保持金具１８ウェハステージ装置
１９アッシング機構
２３配線２４保護管
３３センサー（ＥＵＶ光量モニター）３４ケース
３５可動カバー

Claims

エネルギ線を選択的に感応基板上に照射してパターン形成する露光装置であって、
露光装置内の各部に付着したコンタミネーションをアッシング除去する反応性ガスを露光装置内に送るアッシング機構を備え、
露光装置内の各部に、前記反応性ガスによる腐蝕を防止する処置が施されていることを特徴とする露光装置。
前記アッシング機構が、オゾン等の強い酸化性ガスを露光装置内に送るものであって、
露光装置内の鏡筒、ミラー・レンズ保持機構、ベースプレート等を構成するインバー等の、耐酸化性ではない部材の表面に酸化防止コーティングが施されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記露光装置内の各部に繋がる配線が、耐酸化性樹脂製のもの、あるいは、表面に酸化防止コーティングが施されたもの、保護管に収納されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記エネルギ線等を検出するセンサーをさらに備え、
該センサーに開閉式の保護カバーが付設されていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の露光装置。