JP2005079222A - 光学部品の洗浄機構を搭載した液浸投影露光装置及び液浸光学部品洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】液浸法を用いた投影露光装置において、レンズ表面に純水など液体媒体の液滴が残留したまま乾燥すると、液体媒体に含まれる汚染物質が光学部品接液面に固着することによって、露光光の照度ムラなどを引き起こし、ひいては回路焼付不良等を引き起こすこともある。そのため、水シミは完全に洗浄除去する必要がある。
【解決手段】光学部品１２の接液面１２ａの残留液体を洗浄液体を用いて除去することを特徴とする光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光学部品の洗浄機構を搭載した液浸投影露光装置及び液浸光学部品の接液面の残留汚染物質の洗浄除去方法に関する。

半導体素子等を製造する際の次世代リソグラフィー装置として、光学部品と半導体素子との間を液体の媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置が有望である。

半導体露光装置の解像度Ｒは、光源波長λと開口数ＮＡ（投影レンズの明るさ）を用いて、下記の式で与えられる。

Ｒ＝ｋ×λ/ＮＡ ・・・（１）
ここで、ｋはプロセス係数である。（１）式より、光源の波長λが短いほど、投影レンズの開口数ＮＡが大きいほど高い解像度Ｒが得られることがわかる。

また、開口数ＮＡは、ＮＡ＝ｎ×sinθで与えられる。ここで、ｎは露光光が通過する媒質の屈折率であり、θは露光光が形成する角度である。通常の露光は大気中で行われるためｎ＝1である。これに対して液浸露光技術は、投影レンズとウェハの間に、屈折率 ｎが１よりも大きな液体媒体を満たす露光方式で、投影光学系のＮＡの定義において、ＮＡ＝ｎ×sinθの、ｎを拡大することになる。

同一の露光光の光線入射角θでは、最小解像寸法を １／ｎ に縮小（改善）することができる（光学系ＮＡのｎ倍の拡大の効果）。一方、従来と同一のＮＡの場合、θを小さくできるため、焦点深度を ｎ倍に拡大（改善）することが可能になる。光源にＡｒＦレーザ（波長：１９３ｎｍ）を用いた露光では、投影レンズとウェハの間を屈折率１．４４の純水で満たす。

レンズ表面に純水など液体媒体の液滴が残留して乾燥すると、液体媒体に含まれる汚染物質が光学部品接液面に固着する。このいわゆる水シミ（またはウォータースポット）は、露光光の照度ムラとなり、ひいては回路焼付不良等を引き起こすこともある。そのため、水シミは完全に洗浄除去する必要があるが、残留液体が乾燥した後は除去し難くなるため、液滴の状態で拭いて除去するか、またはシミが残り難い液体に置換する必要がある。

本発明はかかる点に鑑み、液浸法を適用した露光装置において、露光終了後に光学部品の接液面から水シミ等汚染物質の洗浄機構を備えた投影露光装置を提供することを課題とする。また、本発明は、液浸光学部品洗浄方法を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面における前記液体媒体の残留液体を洗浄液体を用いて除去可能としたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記光学部品と前記露光対象物間に前記洗浄液体を供給する手段と、前記洗浄液体を乾燥する手段とを備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成に加えて、前記液体媒体を供給する管路と前記洗浄液体を供給する管路は、一つの管路で結合されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つの構成に加えて、前記液体媒体による液浸露光時と、前記洗浄液体による液浸洗浄時とで、前記光学部品と前記露光対象物との間隔が異なることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記洗浄液体を染み込ませた拭き布で前記接液面を払拭することによって前記光学部品の接液面の残留液体を除去することを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至２のいずれか一つの構成に加えて、前記洗浄液体が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール、またはアセトンなどのケトンであることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程と、を有することを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を前記洗浄液体に置換して該洗浄液体で満たすことによって前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程とを有することを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液を染み込ませた拭き布で拭く事によって前記液体媒体を洗浄除去する第二工程とを有することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄液体を用いて除去するので、光学部品の接液面の洗浄除去を自動的に行うことができる。したがって、光学部品の接液面の水シミ等を確実に除去できる。

請求項２に記載の発明は、請求項１の効果に加えて、前記光学部品と前記露光対象物間に前記洗浄液体を供給する手段と、前記洗浄液体を乾燥する手段とを備えているので、光学部品の表面の洗浄除去を確実に行うことができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の効果に加えて、前記液体媒体を供給する管路と前記洗浄液体を供給する管路は、一つの管路で結合されているので、露光時に必要な管路の面積と洗浄時に必要な管路の面積を全体として抑えることができる。また、光学部品の接液面の洗浄除去を素早く行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一つの効果に加えて、前記液体媒体による液浸露光時と、前記洗浄液体による液浸洗浄時とで、前記光学部品と前記露光対象物との間隔が異なるので、液浸時に確実に洗浄液体が光学部品の接液面を確実に覆うことができる。したがって、光学部品の洗浄除去をより確実に行うことができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１の効果に加えて、前記洗浄液体を染み込ませた拭き布で前記接液面を払拭することによって前記光学部品の接液面の残留液体を除去するので、光学部品の接液面の洗浄除去をより確実に行うことができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１乃至２のいずれか一つの効果に加えて、前記洗浄液体が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール、またはアセトンなどのケトンであるので、光学部品の接液面の洗浄除去をより確実に行うことができる。

請求項７に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程とを有するので、光学部品の接液面の洗浄除去を、自動的に素早く行うことができる。

請求項８に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を前記洗浄液体に置換して該洗浄液体で満たすことによって前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程とを有するので、光学部品の接液面の洗浄除去を、自動的に素早く確実に行うことができる。

請求項９に記載の発明は、光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、前記洗浄液を染み込ませた拭き布で拭く事によって前記液体媒体を洗浄除去する第二工程とを有するので、光学部品の接液面の洗浄除去を、自動的に素早く行うことができる。

以下、図１〜図５を用いて本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図３を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の接液部分の概略図である。ここでは、液体媒体として純水１３を、又、洗浄液体としてプロパノール１５を用いた場合を例にして説明する。

図１に示すように、液浸投影露光装置１は、光学部品１２を有する投影光学系１１、ステージ３１、照明系（不示図）から構成される。照明系から照射された光によってマスクのパターンはステージ３１上に設置された露光対象物、例えばシリコンウエハー１４に投影露光される。

液浸投影露光装置１には、液浸露光のための液体媒体供給タンク２１が備えられ、純水１３が管路２３ａを通って、光学部品１２とシリコンウエハー１４の間に供給される。また、液浸投影露光装置１には、洗浄のための洗浄液体供給タンク２２が備えられ、プロパノール１５が管路２３ａを通って、光学部品１２とシリコンウエハー１４の間に供給される。これら、洗浄液体供給タンク２２及び管路２３ａで、光学部品１２を洗浄するための洗浄液体を供給する手段が構成されている。

液浸露光中は、光学部品１２とシリコンウエハー１４との間が、純水１３で満たされるように流量バルブ２１ａを調整して、液体媒体供給タンク２１から供給される流量を設定する。不要になった純水１３は、ステージ脇の排水溝３１ａへ排水される。

バルブ２１ａを閉じて、洗浄液体供給タンク２２のバルブ２２ａを開くと、プロパノール１５の供給が開始され、光学部品１２と露光対象物１４との間に残った水滴をプロパノール１５で洗い流すことがきる。ノズル２４から供給する乾燥窒素２５によって、プロパノール１５は完全に乾燥できる機構も備えている。これによって、洗浄液体を乾燥する手段が構成されている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る光学部品の洗浄手順図である。図２に示す手順のように、ステップ１１で露光が終了すると、光学部品１２と露光対象物であるシリコンウエハー１４の間にある純水１３の供給を停止し、ステップ１２で純水１３を一旦除去する。次に、ステップ１３で素早くプロパノール１５を光学部品１２の接液面１２ａに吹き付けて洗浄する。最後に、ステップ１４で乾燥窒素２５を洗浄面に吹き付けて光学部品１２の接液面１２ａを乾燥させる。この方法によって、光学部品１２の接液面１２ａの水シミを洗浄除去できる。

洗浄液体はここでは、プロパノールを例に説明したが、水に対する溶解度が高く、かつシミが残り難い、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール、またはアセトンなどのケトンが最適であり、これらを使用してもよい。
［発明の実施の形態２］

以下、本発明の実施の形態２について、図３を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態２に係る光学部品の洗浄手順図である。図３に示す手順のように、ステップ２１で露光が終了すると、ステップ２２で、光学部品１２と露光対象物であるシリコンウエハー１４の間にある純水１３をたとえばプロパノール１５に徐々に置換する。次に、ステップ２３で、プロパノール１５を数秒流し続けて光学部品１２の接液面１２ａを洗浄する。最後に、ステップ２４で、乾燥窒素２５を洗浄面に吹き付けて光学部品１２の接液面１２ａを乾燥させる。この方法によって、接液面１２ａから純水１３を除去して、洗浄液を吹き付けるまでの時間が短縮化できるので、光学部品１２の接液面１２ａの水シミの洗浄除去がより確実に行われる。また、純水１３の除去とプロパノール１５による浸漬が同時に行われるため、プロパノール１５による洗浄前に接液面１２ａが空気に触れて乾燥してしまうことがない。

なお、プロパノール１５は、純水１３に比べて表面張力が小さいので、洗浄時に光学部品１２の一部のみにしかプロパノールが接触せず、接液面１２ａの洗浄が部分的にしか行なわれないおそれがある。そこで、光学部品１２の全体にプロパノール１５を張り付かせるために、光学部品１２と露光対象物（シリコンウエハー１４）の間隔は、プロパノール１５による液浸時には、純水１３による液浸時に比して狭くすることが望ましい。すなわち、純水１３を徐々にプロパノール１５に置換する際に、プロパノール１５による置換量に応じて、ステージ３１を調節して、徐々に光学部品１２と露光対象物（シリコンウエハー１４）の間隔を狭めていくとよい。このようにステージ３１を調節することによって、光学部品１２の接液面１２ａ全体に渡って、洗浄除去処理が確実に行われる。

他の構成及び作用は、本発明の実施の形態１と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
［発明の実施の形態３］

以下、本発明の実施の形態３について、図４〜図６を用いて説明する。

図４は、本発明の実施の形態３に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の露光時の接液部分の概略図である。図５は、本発明の実施の形態３に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の露光時の接液部分の洗浄時の概略図である。

図４に示すように、露光時は、光学部品１２とシリコンウエハー１４との間が、純水１３で満たされるように液体媒体供給タンク２１の流量バルブ２１ａを調整する。供給した純水１３は、ステージ３１脇の排水溝３１ａへ排水される。露光が終了すると、純水１３の流量バルブ２１ａを閉じて、ステージ３１は、図４に示した状態から図５に示す状態まで図中左方向（矢印の方向）へ移動し、拭き取り装置３２が、光学部品１２の真下に配するように設置される。その後、拭き布３２ａは光学部品１２の接液面１２ａに接触するまで上昇させられる。

図６は、本発明の実施の形態３に係る光学部品の洗浄手順図である。図６に示す手順のように、ステップ３１で露光が終了すると、光学部品１２とシリコンウエハー１４の間にある純水１３の供給を停止し、ステップ３２で純水を除去する。次に、ステップ３３で水滴の乾燥が始まる前に素早く、プロパノール１５を含んだ拭き布３２ａを用いて光学部品１２の接液面１２ａを拭き取ることにより洗浄除去する。一回の拭き取りでは水分が完全に除去できない可能性があるので、図５に示すように、例えば拭き布３２ａを複数回回転させることによって、接液面１２ａを洗浄除去してもよい。

また、接液面１２ａと拭き布３２ａが接触した状態で、水平方向に左右に繰り返し移動させることによって、洗浄除去してもよい。

他の構成及び作用は、本発明の実施の形態１と同様であるので、同一の構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。

なお、洗浄液体として、プロパノール１５を用いて説明したが、前記洗浄液体として、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール、またはアセトンなどのケトンであっても良い。

上述の実施の形態においては、投影光学系１１とシリコンウエハー１４との間を局所的に液体で満たす露光装置を採用しているが、特開平６−１２４８７３号公報に開示されているような露光対象の基板を保持したステージを液槽の中で移動させる液浸露光装置や、特開平１０−３０３１１４号公報に開示されるようなステージ上に所定の深さの液体槽を形成し、その中に基板を保持する液浸露光装置にも本発明を適用可能である。

また、本発明は、特開平１０−１６３０９９号公報、特開平１０−２１４７８３号公報、特表２０００−５０５９５８号公報等に開示されているように、ウエハ等の被処理基板を別々に載置してＸＹ方向に独立に移動可能な２つのステージを備えたツインステージ形の露光装置にも適用できる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の接液部分の概略図である。 図２は、同実施の形態１に係る光学部品の洗浄手順図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係る光学部品の洗浄手順図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の露光時の接液部分の概略図である。 図５は、同実施の形態３に係る光学部品の洗浄装置を備えた液浸投影露光装置の洗浄時の接液部分の概略図である。 図６は、同実施の形態３に係る光学部品の洗浄手順図である。

符号の説明

１ 投影露光装置
１１ 投影光学系
１２ 光学部品
１２ａ 接液面
１３ 純水
１４ シリコンウエハー
２１ 液体媒体供給タンク
２１ａ バルブ
２２ 洗浄液体供給タンク
２２ａ バルブ
２３ 管路
２４ ノズル
２５ 乾燥窒素
３１ ステージ
３１ａ 排水溝
３２ 拭き取り装置
３２ａ 拭き布

Claims (9)

1. 光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面における前記液体媒体の残留液体を洗浄液体を用いて除去可能としたことを特徴とする光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
2. 前記光学部品と前記露光対象物間に前記洗浄液体を供給する手段と、前記洗浄液体を乾燥する手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
3. 前記液体媒体を供給する管路と前記洗浄液体を供給する管路は、一つの管路で結合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
4. 前記液体媒体による液浸露光時と、前記洗浄液体による液浸洗浄時とで、前記光学部品と前記露光対象物との間隔が異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
5. 前記洗浄液体を染み込ませた拭き布で前記接液面を払拭することによって前記光学部品の接液面の残留液体を除去することを特徴とする請求項１に記載の光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
6. 前記洗浄液体が、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのアルコール、またはアセトンなどのケトンであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の光学部品の洗浄機構を備えた液浸投影露光装置。
7. 光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、
   露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、
   前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、
   前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程と、
   を有することを特徴とする液浸光学部品洗浄方法。
8. 光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、
   露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を前記洗浄液体に置換して該洗浄液体で満たすことによって前記液体媒体を除去する第一工程と、
   前記洗浄液体によって前記接液面を洗浄する第二工程と、
   前記洗浄液体を除去して前記接液面を乾燥させる第三工程とを有することを特徴とする液浸光学部品洗浄方法。
9. 光学部品と露光対象物との間を液体媒体で満たして解像度を高めた液浸投影露光装置において、前記光学部品の接液面の残留液体を洗浄除去する方法であって、
   露光終了後、前記光学部品と前記露光対象物の間にある前記液体媒体を除去する第一工程と、
   前記洗浄液を染み込ませた拭き布で拭く事によって前記液体媒体を洗浄除去する第二工程とを有する液浸光学部品洗浄方法。

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