JP2005268464A

JP2005268464A - レチクルカバーおよび露光装置

Info

Publication number: JP2005268464A
Application number: JP2004077568A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Terajima; 茂寺島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-18
Filing date: 2004-03-18
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】給排気時の圧力差を緩和し、かつレチクルとレチクルカバーが形成する空間に面する材料をフィルター材のみとするレチクルカバーを提供すること。
【解決手段】レチクルのパターン面を保護する目的の着脱可能なレチクルカバーにおいて、該レチクルカバーはフレームとフィルターから構成され、レチクルと該レチクルカバーが作る空間に接する面はフィルターによって形成されるように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造過程に用いられる露光装置に関し、より詳細にはＥＵＶ光を用いて、真空中または減圧雰囲気中にて転写露光する露光装置のレチクルまたはマスクをパーティクルから保護する目的のレチクルカバーあるいはマスクカバーに関する。

フォトリソグラフィー（焼き付け）技術を用いて半導体メモリや論理回路などの微細な半導体素子を製造する際に、回路パターンを投影光学系によってウェハ等に投影して回路パターンを転写する縮小投影露光装置が従来から使用されている。

縮小投影露光装置で転写できる最小の寸法（解像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くすればするほど、解像度はよくなる。このため、近年の半導体素子の微細化への要求に伴い露光光の短波長化が進められ、超高圧水銀ランプ（ｉ線（波長約３６５ｎｍ））、ＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）と用いられる紫外線光の波長は短くなってきた。

しかし、半導体素子は急速に微細化しており、紫外線光を用いたリソグラフィーでは限界がある。そこで、０．１μｍ以下の非常に微細な回路パターンを効率よく転写するために、紫外線光よりも更に波長が短い、波長４ｎｍ乃至２０ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）光を用いた縮小投影露光装置（以下、「ＥＵＶ露光装置」と称する）が開発されている。

ＥＵＶ露光装置に用いられる波長の光は大気中では減衰が激しいため、露光装置の光源から露光部まで光学素子が配置されている空間は全て真空容器（以下、チャンバと称する）内に納め、チャンバ内を露光光の減衰の少ない真空または減圧雰囲気とすることが行われている。また、物質により吸収されるため光学系は全て反射ミラーによって構成されている。レチクルと呼ばれる露光に用いられる半導体回路バターン等の原板（マスク）も反射型のものが用いられ、反射部分と反射しない部分によって回路パターンが形成されている。このレチクルにパーティクル（塵やゴミ）が付着すると、パーティクルの部分は露光光が吸収または散乱されるため、露光欠陥が発生する。そこでレチクルの回路パターン部分へパーティクルを付着させない方法が各種提案されている。従来から広く用いられている方法はペリクルである。ペリクルとはレチクルの回路パターン面から数ミリメートル離れた位置にパターン面を覆うように露光光透過膜をレチクルから枠状の支えを付けて設置されていて、パーティクルが直接パターン面に付着しないよう構成されている保護ケースである。これはレチクル製造時にレチクルに装着され以後レチクルからはずされる事はない。しかしながら、ＥＵＶ露光では露光光の物質中の透過率が非常に小さいため、例えばペリクル材をＥＵＶ透過性の比較的良い材料を用いてもその厚みは０．１マイクロメートル程度にする必要があり、現実的にはペリクルを構成することが出来ない。そこでレチクルパターン面をパーティクルから保護する為にパターン面をカバーで覆った状態で搬送し、露光の際にはカバーを外す、リムーバブルカバー方式が提案されている。パーティクルの付着は高真空環境下の露光時にはあまり発生しない為、レチクルパターン面の保護にこの方法を用いることが効果的と考えられている。

図６に提案されているリムーバブルカバー方式のレチクルを使用したＥＵＶ露光装置の概略例を示す。図に於いて、１１は露光部全体を納めている露光室チャンバ、１２は半導体の回路パターン等の原板であるところのレチクル（マスクとも呼ばれる）、１３はレチクルを保持および走査するレチクルステージ、１４はウエハ、１５はウエハステージ、１６は光源及び照明光学系のチャンバ、１７は光源、１８は露光に用いるＥＵＶ光路、１９は投影光学系、２０はレチクルを露光室チャンバ内外に出し入れするためのロードロック室、２１はロードロック室と露光室チャンバをつなぐゲートバルブ、２２はロードロック室と露光装置外側をつなぐゲートバルブ、２３はレチクル搬送手段、２４はレチクルカセット、２５はレチクルカセットの内外の気体を通しながらもパーティクルを遮断するフィルター、２６はレチクル保持具、２７は着脱可能なレチクルカバー（リムーバブルカバー）でレチクル保持具２６と共にレチクルカセット２４を形成している。

図示の装置においては、露光室チャンバ１１内は高真空雰囲気とされている。また、チャンバ１１には、搬送手段２３が収められている。

大気中にはレチクル供給部である不図示のレチクルキャリヤ載置部があり、ロードロック室２０にアクセス可能なレチクル搬送手段（不図示）によって同図矢印のようにレチクルを搬送移動する。

ロードロック室４１は大気中のレチクル供給部との間を遮断する第一のゲートバルブ２２と、露光室チャンバ１１との間を遮断する第二のゲートバルブ２１と、ロードロック室２０内を排気する不図示の排気手段と空気または窒素を供給する不図示のガス供給手段を有する。

以下に装置の動作を説明する。

不図示のレチクルキャリヤからレチクルカセット２４に収納されたレチクル１２を取り出し、ロードロック室２０まで搬送する。レチクルカセット２４がロードロック室２０に搬入されると大気側との間を第一のゲートバルブ２２を閉じて遮断し、ロードロック室２０内の雰囲気置換が行われる。ロードロック室２０内の雰囲気置換は次の様に行われる。第一のゲートバルブ２２及び第二のゲートバルブ２１を閉じ大気及び露光室チャンバ１１と遮断されると、不図示の真空排気弁が開かれ真空排気配管を通じて不図示の真空排気ポンプによりロードロック室４１内のガスが排気される。最初はレチクルカセット２４内も大気圧になっているので、レチクルカセット２４に設けられているフィルター２５を通してレチクルカセット２４内も排気されることになる。ロードロック室２０内が所定の真空度に達するまで真空排気が行われた後、真空排気弁を閉じ真空排気を停止する。真空排気が止まると、第二のゲートバルブ２１が開き、露光室チャンバ１１内の搬送手段２７によりレチクルカセット２４がレチクルステージ１３へ搬送され、レチクルステージ１３上の所定の位置に装着される。本例ではレチクル保持具２６がレチクルステージ１３の所定位置に装着する機能を持ち、レチクル搬送手段２３はレチクルカセットのうちのリムーバブルカバー２７をレチクル保持具２６から切り離してレチクル１２の被露光面を剥き出しにする。これら一連の動作が完了すると露光が可能となり、レチクル上のパターンがウエハ１４に転写露光される。

露光処理が終了するとレチクル１２は搬送手段２３により、レチクルカバー２７を装着され、レチクルカセット２４に収納される形でレチクルステージからはずされ、ロードロック室２０へ搬送される。ロードロック室２０にレチクルカセット２４が搬送されると搬送手段２３の退避を確認の後ゲートバルブ２１が閉じられ、窒素ガス供給弁が開かれロードロック室２０内に窒素ガスが導入される。レチクルカセット２４の内部にもフィルター２５を経由して窒素ガスが導入出来る。ロードロック室２０内の圧力が周囲の大気圧と略等しくなるとガスの導入が中止されロードロック室４１のゲートバルブ２２が開けられ、レチクルカセット２４は元のレチクル載置部（不図示）に返却される。

このようなレチクルカセットに収納された状態でレチクルを搬送し、露光装置内のレチクルステージ上所定位置でのみレチクルのパターン面を剥き出しにするという、いわゆるリムーバブルカバー方式を用いることによって、レチクルのパターン上にゴミが付く確率が格段に小さくすることが出来る。一例として、レチクルカセットという表現を用いたが、着脱可能なレチクルカバーのみがレチクルに着脱して同時に搬送される例も提案されている。
特開平２００３−２５７８５２号公報特開平２００３−２９９２２５号公報

しかし、従来のような構成のレチクルカバーにおいては、下記の２つ大きな問題点がある。

１．フィルターを介して気体を供給・排気行うためフィルターの面積が小さいとフィルターの内外の圧力がほぼ同等になるまで非常に長い時間がかかり、ロードロックなどにおいてレチクルを出し入れする際に多大な時間を要することになる。このためレチクル交換に時間がかかりスループットの低下を招き、半導体製造の効率を低下させてしまうという問題点がある。

２．フィルター材がフレーム材に固定されているため、内外の圧力差がある場合フィルターが変形し、フレーム材と接触している部分では微妙に擦れ合うことになり発塵の原因となる。ここで発生したパーティクルはレチクルとカバーが形成する空間の中に存在するのでレチクルのパターン面に付着する可能性が大きくなる。また、フィルター以外にも、同種材料、異種材料に限らずいくつか部品でレチクルカバーが構成されている場合、それらがレチクルと形成する空間に面していると、気体の給排気時の圧力差によるきしみからパーティクルを発生させる可能性が常にあり、それがレチクルパターン面に付着しうることになり、パターン欠陥を引き起こす可能性が生じるという問題点がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みて考案されたものであり、給排気時の圧力差を緩和し、かつレチクルとレチクルカバーが形成する空間に面する材料をフィルター材のみとするレチクルカバー及びそれを用いた露光装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明のレチクルカバーは、フレームとフィルター材から構成し、フレームの内側面の全てをフィルター材にて覆う構造とする手段をもちいることにより、フィルターの面積を大きくでき、レチクルカバーとレチクルが形成する空間内に気体を出し入れする際のフィルターの抵抗をより小さくできるという作用を持つ。

本発明のレチクルカバーは、フレームとフィルター材から構成し、フレームの内側面の全てをフィルター材にて覆う構造とする手段をもちいることにより、レチクルカバーとレチクルが形成する空間に対して、レチクルカバー側はフィルター材のみが接する構成をとるという作用を持つ。

本発明のレチクルカバーを装着したレチクルを搬送する手段を用いることにより、特にレチクルを露光装置外から露光装置内に搬送する際の時間を短縮できるという作用を持つ。

本発明によれば、レチクルカバーの表面積の多くをフィルター材が占めているため、レチクルカバ―を装着した状態のレチクルを真空である露光装置内と大気である装置外に搬送する際にレチクルとレチクルカバーが形成する空間の圧力を周囲の圧力と同等にする時間が短縮でき、露光効率を上げることができるという効果がある。

また、レチクルカバーの内側がフィルター材で形成されているため、レチクルとレチクルカバーが形成する空間に対してレチクルカバー側はフィルター材のみが接する構造であるため、異種材料や別部品との摩擦発塵がなく、レチクルカバーによって保護されているレチクルのパターン面に異物が付着する確率は非常に小さくなるという効果がある。

更にフィルター材はポーラスな構造であるために弾力性があり、レチクルとの接触辺または接触面に於いてもなじむので隙間が出来にくいという特徴もあり、また接触発塵も抑制されるという効果もある。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

次に、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

本発明の実施の形態であるレチクルカバーの形状を図１に、その断面図を図２に示す。図に於いて、２はカバーフレーム、３はフィルター材、４はレチクル、５はレチクルの回路パターン面、６はフィルター材３とフレーム２の固定部分、７はレチクルとレチクルカバーが形成する空間を示す。また、図３にてフィルター材とフレームの組立イメージを示している。図に於いて、フィルター材３は例えばメンブレンフィルターと呼ばれている厚みが１ｍｍにも満たない不織布のようなものを用いることができ、図３に示すようにフレームにすっぽり収まるような形状に加工されていて、継ぎ目などは無い構造が望ましい。フレーム２には数カ所において例えば熱融着などの方法にて固定されていて圧力による変形はおおきくならないよう設計されている。特に、レチクルを真空状態である露光装置内から大気状態である露光装置の外に搬送する際には露光装置のロードロック室においてレチクルカバー外側から気体が供給されることによってレチクルカバー内外においてフィルター部分に圧力がかかり、それによる圧力変形があってもレチクルのパターンには触れないようにレチクルパターンがある面からは十分に距離が保たれた構成としている。更に、パターン面の面積が大きい場合は図３のフレームのように中心部分に梁を設けてそこでもフィルター材を固定する構成も取ることができ、フィルター部分の面積をできるだけ大きく取れてかつフィルターの圧力変形がレチクルに対して悪影響を及ぼさない形状に構成されている。

図２の６に示す例のように、フィルター３はフレーム２の端辺にてその端辺をくるむようにフレーム外側に巻き付けた上でフレーム端辺の外側にてフレームに固定する。その際の固定方法は先に述べた熱融着でも良いし固定治具を用いて挟み込むように固定しても良い。レチクルカバーの外側であるゆえ、固定方法は多様な方法を選択することが出来る。このような構成を取ることによって、レチクルカバーとレチクル面が形成する空間７に面している素材はパターン形成材を含むレチクル材とフィルター材だけとなる。また、図２に示すようにレチクルとレチクルフレームが接触する部分もフィルター材である。フィルター材はポーラスな構造であるために弾力性があり、その弾力性を生かしてレチクルとは密に接触することが出来る。本例におけるフィルターの材質はフッ素化合物からなる樹脂で出来ているものを用いた。理由としてはレチクルと接触するので弾力性がある素材が望ましく、かつ露光装置内にレチクルと共に搬送されるためそれ自身のアウトガスのより少ない材質、例えばＰＴＦＥなどのフッ素系の樹脂を選択した。本例ではＰＴＦＥを選択したが、それに限るものではない。

更に、レチクルの搬送に際して搬送治具はこのレチクルカバーのフレーム部分を支持する構成がとれるよう、フレームは剛性を持たせ、かつ搬送治具に合わせた設計としても良い。

本例では、レチクルカバーとレチクルとが形成する空間におけるレチクルカバーが接する面面積の７０％以上がフィルターによって外側の空間と隔てられた構成とした。本発明の目的からも、レチクルカバーの多くの面積をフィルター材とすることが望ましく、少なくとも１／３以上はフィルター材となる様な構成が望ましい。より具体的には、レチクルカバーの内外を利ルターのみによって隔てている部分の面積は０．０１平方メートル以上である。

また、図４に本発明のレチクルカバーの違う形態の断面例を示す。図３に於いてはレチクルカバーの構造は周辺をすり鉢状として、レチクルの縁をレチクルカバーすり鉢状の部分に当てることによってレチクルと接触し、レチクルを保持する構成としているが、図４に於いてはレチクルカバーとレチクルとの接触は、レチクルのパターン面にてパターン外周のパターンが無い部分にて行われる様な構成となる。この場合レチクル搬送時にレチクル４が動いてレチクルカバーと擦れないように固定治具８を付けてもよい。

図５にて前記従来例と同様に本発明のレチクルカバーを用いたＥＵＶ露光装置の概略例を示す。図に於いて１は本発明の意図する所の着脱可能なレチクルカバーである。

以下に本発明をもちいた際の装置の動作を説明する。

不図示のレチクルキャリヤからレチクルカバー１が装着されたレチクル１２を取り出し、ロードロック室２０まで搬送する。レチクル１２がロードロック室２０に搬入されると大気側との間を第一のゲートバルブ２２を閉じて遮断し、ロードロック室４１内の雰囲気置換が行われる。ロードロック室４１内の雰囲気置換は次の様に行われる。第一のゲートバルブ２２及び第二のゲートバルブ２１を閉じ大気及び露光室チャンバ１１と遮断されると、不図示の真空排気弁が開かれ真空排気配管を通じて不図示の真空排気ポンプによりロードロック室４１内のガスが排気される。最初はレチクルカバー１とレチクル１２の形成する空間７も大気圧になっているので、レチクルカバー１のフィルターを通して空間７も排気されることになる。本発明ではレチクルカバーの多くの面積をフィルターが占めている構成となっているため、従来の例に比較して空間７が真空状態になる時間が大幅に短くなる。ロードロック室２０内が所定の真空度に達するまで真空排気が行われた後、真空排気弁を閉じ真空排気を停止する。真空排気が止まると、第二のゲートバルブ２１が開き、露光室チャンバ１１内の搬送手段２７によりレチクル１２がレチクルステージ１３へ搬送され、レチクルステージ１３上の所定の位置に装着される。レチクル搬送手段２３はレチクルをレチクルステージ１３上に装着させた後、レチクルカバー１をそのまま保持してその位置を離れ、レチクル１２の被露光面を剥き出しにする。これら一連の動作が完了すると露光が可能となり、レチクル上のパターンがウエハ１４に転写露光される。

露光処理が終了するとレチクル１２は搬送手段２３により、レチクルカバー１をレチクルステージ１３上のレチクル位置に持って行き、レチクル１２に装着すると、レチクル１２はレチクルステージ１３からはずされ、ロードロック室２０へ搬送される。ロードロック室２０にレチクル１２が搬送されると搬送手段２３の退避を確認の後ゲートバルブ２１が閉じられ、窒素ガス供給弁が開かれロードロック室２０内に窒素ガスが導入される。レチクルカバー１とレチクル１２の形成する空間７の内部にもレチクルカバー１のフィルターを経由して窒素ガスが導入出来る。ロードロック室２０内の圧力が周囲の大気圧と略等しくなるとガスの導入が中止されロードロック室４１のゲートバルブ２２が開けられ、レチクル１２は元のレチクル載置部（不図示）に返却される。

このようなレチクルカバーを装着した状態でレチクルを搬送し、露光装置内のレチクルステージ上所定位置でのみレチクルのパターン面を剥き出しにするという方法を用いることによって、レチクルのパターン上にパーティクルが付く確率が格段に小さくすることが出来る。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。

本発明の実施の形態としてのレチクルカバーの図。本発明の実施形態の一例を示す断面図。本発明の実施形態の組立構成例を示す概念図。本発明の実施形態の一例を示す断面図。露光装置に於いて本発明を実施した場合の説明をする模式図。露光装置に於いて従来例を実施した場合の説明をする模式図。

符号の説明

１１露光室チャンバ
１２レチクル（マスク）
１３レチクルステージ
１４ウエハ
１５ウエハステージ
１６光源及び照明光学系のチャンバ
１７光源
１８露光に用いるＥＵＶ光路
１９投影光学系
２０ロードロック室
２１ゲートバルブ
２２ゲートバルブ
２３レチクル搬送手段
２４レチクルカセット
２５フィルター
２６レチクル保持具
２７レチクルカバー（リムーバブルカバー）

Claims

レチクルのパターン面を保護する目的の着脱可能なレチクルカバーにおいて、該レチクルカバーはフレームとフィルターから構成され、レチクルと該レチクルカバーが作る空間に接する面はフィルターによって形成されることを特徴としたレチクルカバー。
レチクルと接触する部分にはフィルター材が用いられている事を特徴とした請求項１に記載のレチクルカバー。
請求項１または２に記載のレチクルカバーを装着したレチクルを用いて転写露光することを特徴とした露光装置。