JP2006013308A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、レチクルチャック面のクリーニングを自動的に行い、露光装置のダウンタイムを低減することが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 レチクル搬送装置またはレチクル交換装置のいずれかを用いてレチクルチャック面をクリーニングする工具を搬送し、この工具を用いてレチクルチャック面のクリーニングを行うことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体集積回路等の製造工程における露光工程で使用される露光装置に関する。

近年、半導体素子において、回路の微細化、高集積化が一層進んでおり、半導体素子を製造する上でも非常に高度な露光精度が求められている。一般的には半導体素子を製造する上では投影光学系を有する露光装置を用い、レチクル呼ばれる原版に描かれた微細パターンを、投影光学系を介して露光対象であるウエハと呼ばれる基板に投影露光する手段が採られている。

最近では、回路の更なる高集積化実現の為にはウエハ上の半導体素子に転写されるパターン幅はナノオーダーが必須となってきている。ナノオーダーのパターン幅の実現は、投影レンズの高ＮＡ化や露光光の波長の短波長化によって達成されてきた。

しかし、投影レンズの高ＮＡ化や露光光波長の短波長化は投影レンズの焦点深度の低下を招き、結果、レチクル上に描かれたパターンが投影先のウエハ上でボケてしまい、解像度を低下させてしまうと言う問題があった。この焦点深度低下の問題は、レチクル若しくはウエハの光軸方向についての位置調整をそれぞれの位置調整計測系を用いて高精度に位置制御することで解決してきた。

このように投影レンズの高ＮＡ化や露光光波長の短波長化が進む中で、微細パターンが描かれたレチクルのレチクルチャック面での平面度・平行度は、焦点深度に関わる非常に重要な要素となる。

よって、レチクルチャック面でのレチクルの傾きは、高精度な露光をする際には致命的な障害であり、このレチクルの傾きの原因として考えられるのは、レチクルチャック面の異物付着や汚れである。

また、レチクルチャックが搭載されているレチクルステージとウエハを保持するウエハチャックが搭載されているウエハステージとが同期しつつ高速でスキャン駆動して露光するような走査型露光装置においては、レチクルチャック面上にあるレチクルにかかる加速度は５Ｇほどにもなる為、レチクルチャック面の異物付着や汚れによりレチクルチャック面のレチクル保持力低下し、結果として露光する際にレチクルがズレを生じ、高精度な露光が困難になる可能性がある。
特開平７−１３０６３７号公報

そこで従来は、レチクルチャック面のメンテナンスを行う方法として、直に作業者がレチクルチャック面を搭載しているレチクルステージまで近づいてメンテナンスを行っていた。作業者がレチクルステージ近傍まで行くには、露光装置を停止させ、露光装置をある程度まで分解する必要があるため、露光装置のダウンタイムが長くなってしまい、生産性に支障をきたしていた。

また、近年の露光光の短波長化に応じて、露光装置内をヘリウムや窒素などでパージする方法も採られており、更には、光源としてＥＵＶを使うような場合、露光装置内を真空に保つ必要がでてきた。この場合についても、同じく作業者が直接レチクルチャック面のメンテナンスをするにはパージされている気体を抜く、あるいは、真空状態を解放する必要があり、露光装置のダウンタイムは更に多く必要となる。

更には、近年、露光装置にも様々な機能を追加する必要性が出てきている為、露光装置内部の機器類の密集度が高くなってきており、作業者がレチクルチャック面に辿り着くまでに多くの機器を分解あるいは着脱をしなければならず、露光装置のダウンタイムを引き伸ばしてしまっている原因となっている。

そこで、本発明においては、レチクルチャック面でのレチクルの傾き改善と、レチクルのレチクルチャック面への吸着力向上とを実現する為のレチクルチャック面のメンテナンスを、レチクルチャック面にレチクルを搬送するレチクル搬送装置及び露光済みのレチクルとプリアライメント済みのレチクルとを交換するレチクル交換装置が有する機能を使うことによって、あるいはその機能とメンテナンス用の工具レチクルとを使うことによって、レチクルチャック面のメンテナンスを行い、露光装置のダウンタイムを低減することが可能な露光装置および露光方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するにあたって、本発明の露光装置においては、レチクルを保持するレチクルチャック面を有するレチクルステージと、前記レチクルを前記レチクルチャック面に搬送するレチクル搬送装置および露光済みのレチクルとプリアライメント済みのレチクルとを交換するレチクル交換装置（以下レチクル搬送交換装置）と、その他投影露光をするに必要な装置とから構成され、特に、前記レチクル搬送交換装置が前記レチクルチャック面のクリーニングを行うことを特徴とする。

また、本発明では前記レチクルチャック面のクリーニングを行うための、被露光レチクルと同形状でレチクルチャック面をクリーニングする機能を持つ工具（以下工具レチクル）も提供し、本発明の露光装置において前記レチクル搬送交換装置は前記工具レチクルを操作することができるように構成されている。

さらに、本発明の露光方法においては、前記レチクル搬送交換装置と前記工具レチクルとを用いて前記レチクルチャック面をクリーニングするシーケンスも用意する。

本発明によれば、レチクルチャック面のクリーニングを行う際に、露光装置の電源を落とすこともなく、さらにレチクルチャック面にアクセスする為に露光装置を分解する必要もないため、露光装置のダウンタイムを大幅に短縮することができる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例を挙げて説明する。

図１は本発明で提案する露光装置の概略構成図である。この例では、レチクル搬送交換装置として回転ハンド方式を挙げているが、本発明に関してレチクル搬送交換装置の形態については特に制限はしない。

また、本発明のレチクルチャック面のメンテナンスにかかる機能及び動作以外の露光装置の露光動作についての説明は省略する。

通常の露光装置でのレチクルチャック面５へのレチクル供給方法について説明する。始めに、レチクル６が不図示のレチクルカセットまたはレチクルライブラリからレチクル搬送装置のハンド４によりレチクル搬送交換装置２に搬入される。そして前記レチクル搬送交換装置２を回転駆動してレチクルステージ７上のレチクルチャック面５に受け渡す。その後、レチクルチャック面５がレチクル６を吸着し、レチクル６を強固に保持する。

ここで、レチクルチャック面５がレチクル６を保持する際には、レチクルを確実に保持する必要があり、さらにレチクルチャック面５での傾きを極力抑えなければならない。レチクルチャック面５がレチクル６を保持する方法としては、真空吸着や静電吸着が用いられる。よって、レチクルチャック面５に異物の付着や汚れがあると、レチクル６を強固に保持することができず、更にはレチクルチャック面５でレチクル６が傾いて吸着される原因となる。

本発明による、これらレチクルチャック面５の異物除去およびクリーニングを行うメンテナンスについて説明する。

図２はレチクル搬送交換装置２に構成されるレチクル搬送交換ハンド３の概略を表す図である。レチクル搬送交換装置２の動作として、例えば、レチクル搬送装置のハンド４から受け渡されたレチクル６のプリアライメントが済んだレチクル６と露光が終わったレチクルチャック面５上のレチクル６とをそれぞれ掴んで、レチクル６を拾い上げたレチクル搬送交換ハンド３ごとＺ方向に駆動させ、ハンド回転軸ＳＨＱを中心に１８０度旋回して２つのレチクル６を入れ替えるという事を行う。また、レチクル搬送交換ハンド３はレチクル６を吸着する為の吸着パッドＰを持ったツメＳＨＰを有していて、さらに、このレチクル保持用吸着ツメＳＨＰは開閉する機能を持っている。これにより、レチクルの下にツメＳＨＰを差し入れ、吸着パッドＰでレチクル６を吸着し、レチクル６を掴むことができる。

以上のように、本発明で例として挙げたレチクル搬送交換装置２は、旋回機能、Ｚ方向駆動機能、吸着機能、開閉機能を持つ。

図３、図４、図５に本発明で提供する工具レチクルの一例を示す。図３の工具レチクルＲＡは、前記レチクル搬送交換装置２の吸着機能を利用してレチクルチャック面５の異物を取り除くことができる。工具レチクＲＡはレチクル搬送交換ハンド３の吸着パッドＰに対応した位置に吸着パッド対応穴Ｒ１が設けてあり、工具レチクルＲＡの内部の吸着溝Ｒ２でレチクルチャック面５の形状に合致するようなチャック面異物吸着穴Ｒ３とつながっている。

これにより、レチクル搬送交換ハンド３で工具レチクルＲＡをレチクルチャック面５に送り込んだ後、レチクル搬送交換ハンド３の吸着動作を開始すると、レチクルチャック面５に付着している異物を取り除くことができるようになっている。ここで、レチクル搬送交換ハンド３の吸着機能に支障をきたさないように、吸着パッド対応穴Ｒ１若しくはチャック面異物吸着穴Ｒ３にフィルタＲ４を設けても良い。また、前記吸着穴、吸着溝の形状や前記フィルタの設置位置などについては特に限定しない。

図４の工具レチクルＲＢはレチクル搬送交換装置２の旋回機能、Ｚ方向駆動機能を利用してレチクルチャック面５のメンテナンスを行うことができる。工具レチクルＲＢはレチクルチャック面５と対応する領域にブラシ若しくは砥石若しくは粘着テープ若しくは布材Ｒ５を装備している。

工具レチクルＲＢにブラシ若しくは砥石Ｒ５が装着されている場合、レチクル搬送交換ハンド３で工具レチクルＲＢをレチクルチャック面５側に送り込んだ後、レチクル搬送交換ハンド３をＺ方向駆動させて工具レチクルＲＢをレチクルチャック面５に押し付け、レチクル搬送交換ハンド３を微小区間にわたり数回往復旋回させる。すると、レチクル搬送交換ハンド３に保持されている工具レチクルＲＢがレチクルチャック面５から異物を除去し、レチクルチャック面５の汚れも取り除くことができる。

このとき、掃き出された異物が投影レンズ８上に落下することが懸念されるため、レチクルステージ７は投影レンズ８から十分離れたところに在るべきである。よって、前記メンテナンス作業が開始される前にレチクルステージ７若しくはレチクル搬送交換装置２を投影レンズ８から遠ざける方向に駆動させ、前記メンテナンス作業終了後にレチクルステージ７若しくはレチクル搬送交換装置２を元の位置に戻す、という工程が必要である。

また、前記レチクルチャック面５から除去された異物をそのまま放置しておくと、周辺装置の駆動による振動や露光装置内の対流によって、再びレチクルチャック面に付着する、もしくは場合によっては投影レンズ８上に付着する場合も考えられるので、レチクルチャック面５のメンテナンス作業中、若しくはメンテナンスが終了した時点で、レチクルチャック面５の周辺若しくは前記工具レチクルＲＢに設けられた真空吸着機構または静電吸着機構などを用いて異物回収を行う必要もある。

一例として、図４にて工具レチクルＲＢに静電吸着機構Ｒ６を有する場合を示す。静電吸着機構Ｒ６は工具レチクルＲＢに構成されており、工具レチクルＲＢを送り込む前に予め静電吸着機構Ｒ６の部分を帯電させておき、前記メンテナンス作業中に除去された異物が静電吸着される。若しくはメンテナンス作業後にレチクル搬送交換ハンド３を旋回させて、静電吸着機構Ｒ６をレチクルチャック面５に近づけて異物を静電吸着させる。工具レチクルＲＢは異物を保持したままレチクル搬送交換装置２とレチクル搬送装置（図示省略）により露光装置外に搬出され、別途、工具レチクルＲＢをクリーニングする。

更に、レチクルチャック面５の周辺に異物回収用の真空吸着機構５１に説明をする為に、図６にレチクルステージ７を上面から見た概略図を示す。この中で、レチクルステージ７は主に図中Ｙ方向に高速駆動する。露光時には投影レンズ８上で繰り返し走査をし、レチクル６に描かれたパターンをウエハ９に転写する。レチクルチャック面５のメンテナンス時は、まず、前記したようにレチクルステージ７を投影レンズ８から遠ざける。その後、前記シーケンスでレチクルチャック面５に付着した異物を除去し、レチクルチャック面７から掃き出された異物をレチクルチャック面７の周囲に設けられた真空吸着機構５１で回収する。真空吸着機構５１で回収された異物は、例えば真空吸着機構近傍に設けられた回収スペース（図示省略）に蓄積させて定期メンテナンス時での作業者による回収や異物回収用の配管（図示省略）を設けることにより露光装置外に排出できるようにしても良い。前記静電吸着機構Ｒ６もしくは真空吸着機構５１の形状や方式については特に限定しない。

図５の様に工具レチクルＲＣに粘着テープが装着されている場合、レチクル搬送交換装置ハンド３で工具レチクルＲＣをレチクルチャック面５側に送り込んだ後、レチクル搬送交換ハンド３をＺ方向駆動させて工具レチクルＲＣを１回若しくは複数回にわたってレチクルチャック面５に押し当てることによって、レチクルチャック面５上の異物を粘着テープに貼付させることができる。

このとき、粘着テープの糊の成分がレチクルチャック面５に付着する可能性があるので、低粘着性のものを選ぶと良い。また、粘着テープの材料、形状、糊の成分などは特に限定しない。

工具レチクルＲＣに、ウエスのようなレチクルチャック面５の汚れを拭き取る布材を装着した場合、レチクル搬送交換ハンドで工具レチクルＲＣをレチクルチャック面５側に送り込んだ後、レチクル搬送交換ハンド３をＺ方向駆動させて工具レチクルＲＣをレチクルチャック面５に押し付け、レチクル搬送交換ハンド３を微小区間にわたり数回往復旋回させることで、レチクルチャック面５の汚れを拭き取ることができる。

このとき、布材に揮発性のクリーニング液等を含ませておいても良い。また、布材の材質や大きさや厚さなどについては特に限定しない。

次に、前記工具レチクルを使ったレチクルチャック面５のメンテナンスのシーケンスについて説明する。図８は通常露光動作時におけるレチクルチャック面５のメンテナンスを行う一連の動作を示したフローチャートである。

通常露光動作時は、始めに露光すべきレチクルがレチクル搬送交換ハンド３によってレチクルステージ７上のレチクルチャック面５に送り込まれる。レチクルチャック面５上では、レチクルの吸着確認およびレチクル平面度計測が行われる。

このとき仮にレチクルチャック面５上のレチクルが吸着できない若しくは、レチクル平面度が満足していないとする。すると、レチクルライブラリ（図示省略）などから前記工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣがレチクル搬送交換ハンド３でレチクルチャック面５に送り込まれ、前記工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣのメンテナンス動作に基づいてレチクルチャック面５の異物除去や洗浄を行う。

その後、再度露光すべきレチクルをレチクルチャック面５上に送り込み、前記同様にレチクルの吸着確認およびレチクル平面度計測を行う。ここでレチクルの吸着および平面度に関して問題なければ、露光準備に入り、露光を行う。

当然、最初の吸着確認、平面度計測で問題が無ければ、レチクルチャック面５のメンテナンス動作は必要ないので、そのまま露光準備に入り露光するという露光シーケンスとなる。

図７は定期的なレチクルチャック面５のメンテナンスを行う一連の動作を示したフローチャートである。

定期メンテナンスの際は、始めに前記工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣをレチクル搬送交換ハンド３でレチクルチャック面５に送り込み、その後、前記工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣのメンテナンス動作を実行し、レチクルチャック面５の異物除去および洗浄を行う。メンテナンスが終了したら、工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣを回収する。

この定期メンテナンスに関しては、露光前、露光後、待機中などメンテナンスするタイミングや周期、メンテナンス時間などは特に限定しない。

ここで、前記工具レチクルＲＡもしくはＲＢもしくはＲＣは、前記メンテナンス機能だけでなく、レチクル平面度計測も行うことのできる機能を持たせても良い。その場合、各メンテナンス動作後に、露光すべきレチクルの搬入動作若しくは前記工具レチクルと露光すべきレチクルとの交換動作をせずにレチクル平面度の計測が可能となる為、レチクルチャック面５のメンテナンスがより短時間で確実になる。

以上のように、レチクルチャック面のメンテナンスについての工具レチクルおよびメンテナンスシーケンスについては、前記内容に限るものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において実施可能である。

本発明にかかる露光装置の概略を示す側面から見た構成図。 本発明にかかるレチクル搬送交換装置内に構成されるレチクル搬送交換ハンドの上面から見た概略図。 本発明にかかる工具レチクルの一例を下側から見た概略図。 本発明にかかる工具レチクルの一例を下側から見た概略図。 本発明にかかる工具レチクルの一例を下側から見た概略図。 本発明にかかるレチクルステージ近傍を上面から見た概略図。 本発明にかかる定期的なレチクルチャック面のメンテナンスを行う一連の動作を示すフローチャート。 本発明にかかる通常露光時でのレチクルチャック面のメンテナンスを行う一連の動作を示すフローチャート。

符号の説明

１ 照明系
２ レチクル搬送交換装置
３ レチクル搬送交換装置ハンド
４ レチクル搬送装置ハンド
５ レチクルチャック面
５１ 真空吸着機構
６ レチクル
７ レチクルステージ
７１ レチクルステージ駆動ガイド
７２ レチクルステージ駆動軸
８ 投影レンズ
９ ウエハ
１０ ウエハチャック
１１ ウエハステージ
ＳＨＰ レチクル保持用吸着ツメ
ＳＨＱ レチクル搬送交換ハンド旋回軸
Ｐ 吸着パッド
Ｒ 工具レチクル
ＲＡ 工具レチクルＡ
Ｒ１ 吸着パッド対応穴
Ｒ２ 吸着溝
Ｒ３ チャック面ゴミ吸着穴
Ｒ４ フィルタ
ＲＢ 工具レチクルＢ
Ｒ５ ブラシまたは砥石
Ｒ６ 静電吸着機構
ＲＣ 工具レチクルＣ
Ｒ７ 粘着テープまたは布材

Claims (6)

1. レチクルに描かれたパターンを、投影光学系を介してウエハ基板上に転写する露光装置において、レチクルを保持するレチクル保持面をクリーニングする手段を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記レチクルを載置するレチクルステージ上に搬送するレチクル搬送装置、または前記レチクルステージ上のレチクルと前記レチクルステージ上に搬送して次に使用するレチクルとを交換するレチクル交換装置のいずれかを用いて、前記レチクル保持面のクリーニングを行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記レチクル搬送装置または前記レチクル交換装置は、前記レチクル保持面をクリーニングする為の工具を前記レチクルステージ上に搬送し、該工具を操作して前記レチクル保持面のクリーニングを行うことを特徴とする請求項１ないし２に記載の露光装置。
4. 前記レチクル保持面での前記レチクルの平面度および平行度を計測して、その計測結果に基づいて前記レチクル保持面のクリーニングを行うことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記レチクル保持面から除去された塵埃を回収する手段を有することを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の露光装置。
6. 前記レチクル保持面のクリーニングを前記投影光学系から離れた位置で行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の露光装置。

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