JP2004334977A

JP2004334977A - 原盤露光装置および光学系衝突回避露光方法

Info

Publication number: JP2004334977A
Application number: JP2003129638A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Takagi; 勝治高木
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-05-07
Filing date: 2003-05-07
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】近接場露光用光学系および原盤の周囲の環境において光学系の欠陥検出だけでは対応できない許容量を超えたダストを検出したとき、露光動作における近接場露光用光学系および原盤を保護する。
【解決手段】原盤３０近傍にダスト計測器２５を設置し、常時、ギャップ長１０を超えるダスト量の有無を監視検出している。ダスト計測器２５により検出されたダストモニター信号Ｄは、露光動作を司るホストコンピュータ２２、ギャップ長を制御するギャップ長制御部２３、及び試料搬送制御部２９へ伝達されており、この情報から原盤３０の装置内への搬送許可、ギャップ長制御起動前の露光開始許可、露光中断によるＳＩＬ１５の緊急退避命令の動作を制御する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、近接場露光用光学系を用いた原盤露光装置および光学系衝突回避露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、特許文献１には、近接場露光用光学系のＳＩＬ（ＳｏｌｉｄＩｍｅｍｅｒｓｉｏｎＬｅｎｓ）が記録用レーザ光を集光する位置より先行した位置に集光されたレーザ素子からのレーザ光による、ガラス原盤からの戻り光を基にＳＩＬおよびガラス原盤を保護する光ヘッド保護装置について開示されている。
【０００３】
上述した光ヘッド保護装置では、近接場露光における試料上のギャップ長を超える欠陥検出に関して、露光中のギャップ長制御用レーザによるＳＩＬからの誤差信号情報のみに頼っていた。
【０００４】
また、原盤露光装置はクリーンルームの規格（米国連邦基準２０９ｄ）においてクラス１０のスーパークリーンルームに設置され、原盤露光装置内は更に露光装置側面を外装カバーにて覆い露光装置上方から供給されるクリーンなエアーダウンフローによりクリーン度を上げていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９２９０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の光ヘッド保護装置では、欠陥を検出した時点では既にＳＩＬが試料上のレジストを削り取った状態にあり、その部分から雪崩的に欠陥を増幅させてしまうのである。その結果、ＳＩＬ表面がレジストによりひどく汚染されたり、傷が付くなどの修復不能な状態に陥っていた。このため修復のためにかかる交換費用と再調整のために費やされる時間は多大のものとなったという不都合があった。
【０００７】
また、スーパークリーンルーム内のクリーン度であっても、特に外装カバーを開放して行う光軸調整等の作業後には、カバーを再装着してもある経過時間はギャップ長を超えるダストが原盤露光装置内に残留しており、この状態で原盤露光装置内へ試料を搬送ロボットにより搬送してしまうと、試料表面上のレジストにダストが付着し、その結果、露光動作中にＳＩＬと試料上レジストとの接触事故を招きかねない。尚、前述の経過時間は、外装カバーの開放時間やその作業状態によって一定ではなく、定量的判断基準が必要とされていたという不都合があった。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、近接場露光用光学系および原盤の周囲の環境において光学系の欠陥検出だけでは対応できない許容量を超えたダストを検出したとき、露光動作における近接場露光用光学系および原盤を保護する原盤露光装置および光学系衝突回避露光方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原盤露光装置とりわけ近接場露光用光学系に用いられるＳＩＬを利用した近接場露光のギャップ長が極めて微小である原盤露光装置に適用したもので、簡単な方法により、ＳＩＬと試料との接触事故を大幅に低減することが可能となるシステムである。
【００１０】
ここで、第１に、試料近傍にダスト計測手段を設置し、常時、ギャップ長を超えるダスト量の有無を監視検出している。
【００１１】
また、第２に、ダスト計測手段により検出されたダスト情報は、露光動作を司る制御手段、ギャップ長を制御する進退手段、及び試料の搬送を制御する試料搬送制御手段へ伝達されており、この情報から原盤の装置内への搬送許可、ギャップ長制御起動前の露光開始許可、露光中断によるＳＩＬの緊急退避命令の動作を制御するシステムである。
【００１２】
従って本発明によれば、以下の作用をする。
近接場露光用光学系に用いられるＳＩＬを利用した近接場露光のギャップ長が極めて微小である原盤露光装置に適用することにより、簡単な方法により、ＳＩＬと試料との接触事故を大幅に低減することが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に適用される実施の形態について、以下に、適宜図面を参照しながら説明する。
【００１４】
［ＳＩＬの衝突回避システム構成］
図１は、本発明の実施の形態に適用される原盤露光装置における近接場露光でのＳＩＬ衝突回避システム構成図である。
【００１５】
図１はＳＩＬによる近接場露光に対応した光ディスク原盤露光装置で、従来のギャップ制御システムに、今回提案するＳＩＬの衝突回避システムを組み入れた概要図である。
【００１６】
まず、従来の露光装置は、光学系において、露光用レーザ光を出射する露光用光源１１と、露光用レーザ光と異なる波長とされたギャップ長１０を制御するギャップ長制御用光源１６と、ギャップ長制御レーザ光を、集光レンズ１４及びＳＩＬ１５に入射させるために放射ビームの口径を大きくするビームエキスパンダ１７、光線束を２方向に分離する偏向ビームスプリッタ２０、直線偏光が通過したときに位相差を与える１／４波長板１９及び波長によって光を選択透過するダイクロイックミラー（ｄｉｃｒｏｉｃｍｉｒｒｏｒ）１２と、ＳＩＬ１５の出射面において反射されたギャップ長制御用レーザ光の集光レンズ１８を介した戻り光の光強度を検出する検出器２１とを備えている。
【００１７】
そして、従来の露光装置は、ホストコンピュータ２２からのレーザ駆動信号Ｌ、スピンドル駆動信号ＳＰ、スライド駆動信号ＳＬに基づく制御により、露光用光源１１から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系のＳＩＬ１５を介してスピンドル３０−２により回転移動およびスライド機構３０−３によりスライド移動するターンテーブル３０−１上の原盤３０にらせん状に照射することにより、原盤３０を露光する。
【００１８】
このとき、検出器２１のギャップ長誤差信号Ｇに基づいて、ＳＩＬ１５とフォトレジスト２７との間のギャップ長１０を一定となるように、ギャップ長制御部２３からの位置指令信号Ｐに基づいてドライブ２４から生成された進退駆動信号Ｍを圧電素子１３に供給してＳＩＬ１５の進退を制御している。
【００１９】
ここで、露光中にギャップ長１０を超える欠陥があった場合、検出器２１からのギャップ長誤差信号Ｇにより、ギャップ長制御部２３からの退避位置指令信号Ｐに基づいてドライブ２４から生成された退避駆動信号Ｍを圧電素子１３に供給してＳＩＬ１５を退避させるが、高速回転しているターンテーブル３０−１に装着された原盤３０上では、欠陥に衝突したＳＩＬ１５は瞬時にフォトレジスト２７を削り取り、その部分から雪崩的に欠陥を増幅させ、ＳＩＬ１５の表面はひどく汚染され、或いは傷が付くなどの修復不能なダメージを受けてしまう。
【００２０】
そこで、この問題を解決すべく、従来システムに本発明の実施の形態に適用される原盤露光装置における近接場露光でのＳＩＬの衝突回避システムを組み入れた。このＳＩＬの衝突回避システムは、従来システムに対して大がかりな改造が不要である。
【００２１】
本発明の実施の形態に適用される原盤露光装置における近接場露光でのＳＩＬの衝突回避システムの構成について説明する。
【００２２】
図１において、基板２８及びフォトレジスト２７からなる原盤３０上方に、ダスト計測器２５に接続されたダスト収集用のサンプリングチューブ２６を設置する。サンプリングチューブ２６の設置位置は、原盤３０上方の複数位置を移動可能にする構成でもよい。
【００２３】
サンプリングチューブ２６は例えばポリウレタン製のフレキシビリティがあるものを使用し、設置場所を限定されないものが適している。ダスト計測器２５はギャップ長１０以上のダストを計測可能なものが必要となる。例えば記録用光源１１に波長が２６６ｎｍの短波長レーザを使用した場合、ギャップ長１０は１００ｎｍ程度以下の例えば５０ｎｍとなるため、少なくとも１００ｎｍ以下、例えば１００ｎｍ〜５０ｎｍの検出分解能が必要である。これには、例えばよく知られたレーザを光源とした市販の光散乱式ダスト計測器等がある。
【００２４】
ダスト計測器２５での測定は、原盤３０が資料搬送制御部２９により原盤露光装置に搬送される前より起動させておき、計測結果はホストコンピュータ２２を介し、常時ギャップ長制御部２３及び試料搬送制御部２９に伝達されモニター可能な状態となっている。
【００２５】
［ＳＩＬの衝突回避動作］
以下に、このように構成された本発明の実施の形態に適用される原盤露光装置における近接場露光でのＳＩＬの衝突回避システムの動作について説明する。
【００２６】
図２は、ＳＩＬの衝突回避動作を示すフローチャートである。ここで、図２は計測結果を原盤露光装置の動作に反映させる例を示すフローチャートである。
【００２７】
ここでは、原盤３０が装置内へ搬送されてくるところから、露光動作終了までの一連の動作を示している。
【００２８】
まず、ステップＳ０で、ダスト測定量が許容範囲内であるか否かを判断する。具体的には、ホストコンピュータ２２は、原盤３０を資料搬送制御部２９により原盤露光装置内へ搬送開始する条件として、ダスト計測器２５の測定結果のダストモニター信号Ｄを参照する。その結果、ギャップ長１０を超えるダスト量が検出された場合、ホストコンピュータ２２から試料搬送制御部２９への搬送開始は許可されず、原盤３０の搬送は行われない。
【００２９】
ステップＳ０でダスト測定量が許容範囲内であるときは、ステップＳ１へ移行して、ステップＳ１で、ウエハ搬送開始であるか否かを判断する。具体的には、ホストコンピュータ２２は、ダスト計測器２５のダストモニター信号Ｄからギャップ長１０を超えるダスト量が検出されない場合、ホストコンピュータ２２から試料搬送制御部２９への搬送開始が許可され、原盤３０は原盤露光装置内のターンテーブル３０−１上へ搬送される。
【００３０】
ステップＳ０でダスト測定量が許容範囲内でないとき、およびステップＳ１でウエハ搬送開始でないときは、ステップＳ０へ戻って、ステップＳ０およびステップＳ１の判断を繰り返す。
【００３１】
ステップＳ２で、ダスト測定量が許容範囲内であるか否かを判断する。具体的には、ホストコンピュータ２２は、原盤３０を資料搬送制御部２９により原盤露光装置内へ搬送動作中の条件として、ダスト計測器２５の測定結果のダストモニター信号Ｄを参照する。この搬送中計測結果から、ギャップ長１０を超えるダストが検出された場合には、搬送された原盤３０表面のフォトレジスト２７上にギャップ長１０を超えるダストが付着された可能性があるものと判断し、ホストコンピュータ２２にて原盤３０を使用不能扱いとする。
【００３２】
ステップＳ２でダスト測定量が許容範囲内であるときは、ステップＳ３へ移行して、ステップＳ３で、露光開始であるか否かを判断する。具体的には、原盤３０がターンテーブル上へ搬送され露光開始直前までに、ホストコンピュータ２２は、ダスト計測器２５のダストモニター信号Ｄからギャップ長１０を超えるダスト量が検出されない場合、ホストコンピュータ２２からのレーザ駆動信号Ｌ、スピンドル駆動信号ＳＰ、スライド駆動信号ＳＬに基づく制御により、露光用光源１１から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系のＳＩＬ１５を介してスピンドル３０−２により回転移動およびスライド機構３０−３によりスライド移動するターンテーブル３０−１上の原盤３０にらせん状に照射することにより、原盤３０の露光が開始されたか否かを判断する。
【００３３】
ステップＳ２でダスト測定量が許容範囲内でないときは露光異常終了としてステップＳ７へ移行し、ステップＳ３で露光開始でないときは、ステップＳ２へ戻って、ステップＳ２およびステップＳ３の判断を繰り返す。
【００３４】
ステップＳ３で露光開始であるときは、ステップＳ４へ移行して、ステップＳ４で、露光動作中となる。具体的には、ホストコンピュータ２２からのレーザ駆動信号Ｌ、スピンドル駆動信号ＳＰ、スライド駆動信号ＳＬに基づく制御により、露光用光源１１から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系のＳＩＬ１５を介してスピンドル３０−２により回転移動およびスライド機構３０−３によりスライド移動するターンテーブル３０−１上の原盤３０にらせん状に照射することにより、原盤３０の露光動作中となる。このとき、ホストコンピュータ２２から露光の開始が許可されると、所定の露光開始位置にて、ＳＩＬ１５とフォトレジスト２７とのギャップ長１０を、ギャップ長制御部２３にて、近接場露光可能な距離まで位置制御されるように、ホストコンピュータ２２は、検出器２１のギャップ長誤差信号Ｇに基づいて、ＳＩＬ１５とフォトレジスト２７との間のギャップ長１０を一定となるように、ギャップ長制御部２３からの位置指令信号Ｐに基づいてドライブ２４から生成された進退駆動信号Ｍを圧電素子１３に供給してＳＩＬ１５の進退を制御する。
【００３５】
ステップＳ５で、露光終了であるか否かを判断する。具体的には、ホストコンピュータ２２からのレーザ駆動信号Ｌ、スピンドル駆動信号ＳＰ、スライド駆動信号ＳＬに基づく制御により、露光用光源１１から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系のＳＩＬ１５を介してスピンドル３０−２により回転移動およびスライド機構３０−３によりスライド移動するターンテーブル３０−１上の原盤３０にらせん状に照射することにより、原盤３０の露光が終了されたか否かを判断する。
【００３６】
ステップＳ５で露光終了でないときは、ステップＳ６へ移行して、ステップＳ６で、ダスト測定量が許容範囲内であるか否かを判断する。具体的には、ホストコンピュータ２２は、原盤３０を資料搬送制御部２９により原盤露光装置内へ露光動作中の条件として、ダスト計測器２５の測定結果のダストモニター信号Ｄを参照する。この露光動作中計測結果から、ギャップ長１０を超えるダストが検出された場合には、搬送された原盤３０表面のフォトレジスト２７上にギャップ長１０を超えるダストが付着された可能性があるものと判断し、ホストコンピュータ２２にて露光中止扱いとする。
【００３７】
ステップＳ５で露光終了のときは露光正常終了し、ステップＳ６でダスト測定量が許容範囲内でないときは露光異常終了としてステップＳ７へ移行し、ステップＳ６でダスト測定量が許容範囲内であるときは、ステップＳ４へ戻って、ステップＳ４〜ステップＳ６の処理および判断を繰り返す。
【００３８】
ステップＳ７で、露光を中止する。具体的には、ホストコンピュータ２２は、ダスト計測器２５の測定結果のダストモニター信号Ｄにより、ギャップ長１０を超えるダストが検出された場合には、ギャップ長制御部２３からの退避位置指令信号Ｐに基づいてドライブ２４から生成された退避駆動信号Ｍを圧電素子１３に供給してＳＩＬ１５を退避させると共に、レーザ駆動信号Ｌ、スピンドル駆動信号ＳＰ、スライド駆動信号ＳＬに基づく制御を中止することにより、露光用光源１１から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系のＳＩＬ１５を介してスピンドル３０−２により回転移動およびスライド機構３０−３によりスライド移動するターンテーブル３０−１上の原盤３０にらせん状に照射することにより、原盤３０の露光を中止する。このように常時ダスト計測器２５の測定結果はホストコンピュータ２２によりモニターされ、ギャップ長１０を超えるダストが検出された時点で、露光動作は中断されＳＩＬ１５はフォトレジスト２７から離れる安全方向へ緊急退避される。
【００３９】
［ダスト計測器の構成］
図３は、ダスト計測器のゴミ検出機構を示す図である。
図３において、光源から９０度側方散乱方式で発光されたＨｅ−Ｎｅレーザ３１が、ダスト３３に照射されると、センサ３２がダスト３３に反射されるＨｅ−Ｎｅレーザ３１の反射光を検出する。このとき、ダスト計測器のセンサ３２の分解能は、例えば、７９ｎｍであり、ダスト計測器２５のサンプリング時間は、３０秒毎、１分毎などで、１立方メートルあたりどのくらいの量のダスト３３がセンサ３２で検出されるかを測定する。
【００４０】
上述したように、クラス１０のスーパークリーンルーム内では原盤３０上にはダスト３３がないのが前提であるため、ダスト計測器２５は、露光環境中のダスト３３を検出するものである。例えば、検出すべきダスト３３の評価粒径を設定して計測をスタートすると、規定のサンプル量で測定を繰り返し、評価結果を出力する。
【００４１】
ここで、ダスト計測器２５は、例えば、ワーキングディスタンスの５０ｎｍを超える８０ｎｍのダスト３３を１個検出したとき、クリーンルームクラスに対する静浄度判定機能によるダストの許容範囲を超えたとしてＮＧの検出結果のダストモニター信号Ｄをホストコンピュータ２２に供給する。
【００４２】
上述した本発明の実施の形態に限らず、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り、適宜他の構成をとりうることができることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
この発明により、原盤上へのギャップ長を超える欠陥の付着率を大幅に減らすプロセスが確立され、ギャップ長が微小な近接場露光における近接場露光用光学系に用いられるＳＩＬと原盤表面のフォトレジストとの衝突を未然に防ぐことを可能とすることができるという効果を奏する。
【００４４】
また、近接場露光用光学系に用いられるＳＩＬ周辺のダスト状態を常時定量的に判断可能となり、ダストが発生しやすい装置内での光学調整等の作業後でも、正確に原盤の搬送開始、或いは露光動作開始のタイミングの把握が可能とすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に適用される原盤露光装置における近接場露光でのＳＩＬ衝突回避システム構成図である。
【図２】ＳＩＬ衝突回避動作を示すフローチャートである。
【図３】ダスト計測器のゴミ検出機構を示す図である。
【符号の説明】
１０……ギャップ長、１１……露光用光源、１２……ダイクロイックミラー、１３……圧電素子、１４……集光レンズ、１５……ＳＩＬ、１６……ギャップ長制御用光源、１７……ビームエキスパンダ、１８……集光レンズ、１９……１／４波長板、２０……偏向ビームスプリッタ、２１……検出器、２２……ホストコンピュータ、２３……ギャップ長制御部、２４……ドライブ、２５……ダスト計測器、２６……サンプリングチューブ、２７……フォトレジスト、２８……基板、２９……資料搬送制御部、３０……原盤、３０−１……ターンテーブル、３０−２……スピンドル、３０−３……スライド機構、３１……Ｈｅ−Ｎｅレーザ、３２……センサ、３３……ダスト

Claims

レーザ照射手段から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系を介して回転移動およびスライド移動するターンテーブル上の原盤にらせん状に照射することにより、原盤を露光する原盤露光装置において、
上記近接場露光用光学系の先端部と上記原盤との間のギャップ長を計測するギャップ長計測手段と、
上記近接場露光用光学系および上記原盤の近傍のダスト量を計測するダスト計測手段と、
上記ギャップ長計測手段により計測されるギャップ長に応じて、上記近接場露光用光学系の先端部を上記原盤に対して進退移動させる進退手段と、
上記ギャップ長計測手段により計測されるギャップ長および上記ダスト計測手段により計測されるダスト量に応じて、少なくとも上記露光動作の開始および終了を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とする原盤露光装置。
請求項１記載の原盤露光装置において、
上記制御手段は上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が許容範囲内であるか否かによって、上記原盤の上記ターンテーブル上への搬送許可をすることを特徴とする原盤露光装置。
請求項１記載の原盤露光装置において、
上記制御手段は上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が許容範囲内であるか否かによって、上記露光動作の開始の許可をすることを特徴とする原盤露光装置。
請求項１記載の原盤露光装置において、
上記制御手段が上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が、上記ギャップ長計測手段により計測されるギャップ長を超えるものであると判断したとき、上記制御手段は上記露光動作を中止すると共に、上記進退手段により上記近接場露光用光学系の先端部を上記原盤に対して緊急退避させることを特徴とする原盤露光装置。
レーザ照射手段から照射されるレーザ光を近接場露光を可能とする近接場露光用光学系を介して回転移動およびスライド移動するターンテーブル上の原盤にらせん状に照射することにより、原盤を露光する原盤露光装置を用いた光学系衝突回避露光方法において、
上記近接場露光用光学系および上記原盤の近傍のダスト量をダスト計測手段により計測するダスト計測ステップと、
上記制御手段は上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が許容範囲内であるか否かによって、上記原盤の上記ターンテーブル上への搬送許可をする搬送許可ステップと、
上記制御手段は上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が許容範囲内であるか否かによって、上記露光動作の開始の許可をする露光開始許可ステップと、
上記近接場露光用光学系の先端部と上記原盤との間のギャップ長をギャップ長計測手段により計測するギャップ長計測ステップと、
上記ギャップ長計測手段により計測されるギャップ長に応じて、上記近接場露光用光学系の先端部を進退手段により上記原盤に対して進退移動させる進退ステップと、
上記制御手段が上記ダスト計測手段により計測されるダスト量が、上記ギャップ長計測手段により計測されるギャップ長を超えるものであると判断したとき、上記制御手段は上記露光動作を中止すると共に、上記進退手段により上記近接場露光用光学系の先端部を上記原盤に対して緊急退避させる衝突回避ステップと
を備えたことを特徴とする光学系衝突回避露光方法。