JP2006339346A

JP2006339346A - 露光装置

Info

Publication number: JP2006339346A
Application number: JP2005161308A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Tanabe; 正幸田邉
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2005-06-01
Filing date: 2005-06-01
Publication date: 2006-12-14

Abstract

【課題】光学素子表面の汚染による光学特性の劣化を低減することができる露光装置を提供する。
【解決手段】投影光学系において、ガス供給手段３４は、空間３３内に窒素ガス等の所定のガスを供給し、空間３３の雰囲気を置換する。同時に、光学素子３２の近傍に配置されたＯＨラジカル供給機構３５から空間３３に供給されたＯＨラジカルは、光学素子３２、支持部３１等に付着及び堆積した汚染物質を、効果的に除去することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエハ用の単結晶基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用のガラス基板などの被処理体を露光するのに使用される露光装置およびこれを用いたデバイス製造方法に関する。

近年、露光装置の光学素子表面の清浄度に対する要求は、ますます厳しいものになっている。これは、露光装置の光源が短波長化されたことによって、可視域の光においては、光吸収がなく、光化学反応もおこさなかった物質の多くが、より短波長の紫外域や真空紫外域の光に対しては、より大きな光吸収があったり、あるいは光化学反応がおこしたりするためである。

そこで、このような問題に対して、特開平２−２１０８１３のように、光学素子を含んだ空間を清浄な不活性ガスで流通することで、光化学反応によって光学素子が劣化することを防止、抑制することでの対応がなされてきた。更に、特開平６−７７１１４のように、導入するガスの純度を高めるフィルタを取りつける対応がなされてきた。装置へのガス導入口にフィルタをとりつけることによって、供給源のガス中に含まれる不純物や給気ユニット通過時に部材脱離ガス成分から発生する不純物を、除去することができる。これに加えて、光学装置内の部材等からの脱離ガスによる不純物への対応も必要である。それに対しては、脱離ガスが少ない部材あるいは脱離ガスが光学素子の光学性能劣化に与える影響が少ない部材を選択して使用することで対応がされている。また、特開平７−２０９５６９のように、光学素子上の汚染を除去するために、装置内のガスにオゾンや酸素ガスを供給することも行われている。
特開平２−２１０８１３号公報特開平６−７７１１４号公報特開平７−２０９５６９号公報

このような光学素子の汚染問題は、露光装置の光源波長が、ＫｒＦ波長ＡｒＦ波長やＦ₂波長、更にＥＵＶに短波長化されることによって、より多くの物質が光学特性に悪影響を与える傾向がある。よって、光源波長が短波長化されることによって、問題となる物質は多くなる。また、物質によっては、ｐｐｂあるいはｐｐｔといったオーダーより微量な存在でさえ、光学特性の劣化に大きな問題となる場合もある。つまり、光源が短波長化された露光装置において、装置内の部材等からの脱離ガスについて求められる条件はより厳しいものとなる。

一方、露光装置内には、その装置性能を成り立たせるために様々な種類の部材等を使用しなければならない。従って、実際には使用するすべての部材等からの脱離ガスを完全にゼロにすることは難しく、微量な不純物が含まれることになる。

オゾン供給については、オゾン量が不十分な場合には、光学素子上の汚染を十分に除去することはできない。また、過剰なオゾンを加えた場合には、逆に部材等からの脱離ガスを促進させて光学素子上の汚染を進行させてしまうこともある。

汚染された光学素子に対する対処方法としては、光学素子を交換するという対処も方法の一つであるが、当然、交換時には、装置を使用することができない。また、光学素子の位置精度維持や装置内環境雰囲気の維持を考えると、光学素子交換を行なわずに問題に対処することの方が望ましい。

そこで、本発明は、光学素子表面の汚染による光学特性の劣化を低減することができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題に鑑み、露光装置において、光学素子上への汚染が原因で引き起こされる光学性能劣化に対して、光学素子上汚染物質の除去手段を設けることで、光学素子の交換寿命を長くする、あるいは交換不要とすることで、露光装置の光学性能を長期にわたって安定させ、高精度なデバイス製造を行なうことを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の露光装置は、光学素子上の汚染物質を除去するために、装置内にＯＨラジカルを含んでいる。

また、前記ＯＨラジカルを装置外部から供給する機構、あるいは装置外部から加えた物質を装置内で活性化してＯＨラジカルを作成する機構を有している。

また、前記ＯＨラジカルを作成するために、装置外部から加える物質は、水、あるいは過酸化水素であることが望ましい。

また、前記ＯＨラジカル濃度計測機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、ＯＨラジカル濃度を調整する制御機構を有することが望ましい。

また、前記ＯＨラジカル検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、露光動作を停止する制御機構も有することが望ましい。

また、前記ＯＨラジカルの形成源となる物質の濃度計測機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、前記ＯＨラジカルの形成源となる物質の濃度を調整する制御機構を有することが望ましい。

また、前記ＯＨラジカルを作成物質の濃度計測機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、露光動作を停止する制御機構も有することが望ましい。

また、前記ＯＨラジカルが、光学素子を通過した後、ＯＨラジカルを回収する機構、あるいは、ＯＨラジカルを不活性化する機構を有することが望ましい。

本発明にかかる露光装置によれば、装置内のＯＨラジカルによって、露光時の光学素子の光学性能を良好に維持することができる。

また、ＯＨラジカル濃度計測、あるいはＯＨラジカル形成源物質濃度計測を行い、検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、ＯＨラジカル、あるいはＯＨラジカル形成源物質の濃度調整を行なうことで、露光時の光学素子の光学性能を良好に維持することができる。

よって、光学性能の変動による不良デバイスの製造を未然に防止することが可能な、信頼性の高い露光装置およびデバイス製造方法を提供することができる。

（実施例１）
本発明を露光装置に具体化した第一実施形態を説明する。図１は、ステップ・アンド・スキャン型のＡｒＦ露光装置全体の概略構成を示したものである。同図において、１はＡｒＦエキシマレーザ光源であり、１９３ｎｍ付近の発振波長をもち、パルス発光をおこなう。この露光装置の照明光学系では、エキシマレーザ光源１から照射された光は、ミラー２によって折り曲げられ、ビーム整形光学系３を介して所定の形状に整形された後、ミラー４を介してオプティカルインテグレータ５に入射する。オプティカルインテグレータ５は、その射出面６近傍に二次光源を形成している。二次光源からの光束は第一集光レンズ７によって集光される。この集光点８を含む光軸に直交する平面の近傍には、照明範囲を規制するブラインド９が配置されている。第一集光レンズ７からの光速は、第二集光レンズ１０、ミラー１１および第三集光レンズ１２により、マスク１３のパターン面を均一に照明する。また、エキシマレーザ光源１の射出口から第三集光レンズ１２までの各光学素子を含んだ光路は、照明系容器１０１に収納されており、装置外の雰囲気と遮断されている。

この照明光学系は、図２に示すように、マスク１３のパターン１７の一部に対してスリット状の光束１８によりスリット状照明をおこなう。照明されるパターン１７の一部は、投影光学系１４によりウエハ１６上に縮小投影される。この時、マスク１３およびウエハ１６を、投影光学系１４の縮小比率と同じ速度比率で、図示されている矢印１１１および１１２のように互いに逆方向にスキャンさせながら、エキシマレーザ光源１からのパルス光による多パルス露光を繰り返すことにより、マスク１３全面のパターン１７をウエハ１５上の１チップ領域または複数のチップ領域に転写する。

なお、２１はマスク１３を保持しているマスクステージであり、図示矢印１１１の方向にスキャン駆動する。２２はマスクステージ２１に固定されたバーミラー、２３はバーミラー２２を用いてマスクステージ２１の位置、速度を検出するレーザ干渉計、２４はウエハ１６を保持しているウエハチャックである。２５はウエハチャック２４を保持しているウエハステージであり、不図示の駆動系により図示矢印１１２方向にスキャン駆動する。２６はウエハステージ２５に固定されたバーミラー、２７はバーミラー２６を用いてウエハステージ２５の位置、速度を検出するレーザ干渉計である。１０２はマスク室であり、マスク１３の交換口に開閉可能な開閉手段２８が取りつけられており、開放状態と密封状態が切り替わる。

次に、図３に投影光学系１４において、本発明を実施した際の概略断面図を示す。投影光学系１４、図３に示すように、支持部３１に支持された複数の光学素子３２と、ガス供給手段３４と、ＯＨラジカル供給機構３５と、排気手段３６と、検出機構３７と、制御手段３８とを有する。光学素子３２は、空間３３を画定する隔壁の一部を形成し、本実施形態では、レンズとして具現化されている。

ガス供給手段３４は、空間３３内に所定のガスを供給し、空間１３３の雰囲気を置換（パージ）する。所定のガスは、光吸収の少ないガス、例えば、窒素ガスなどである。

ＯＨラジカル供給機構３５から、ＯＨラジカルを空間３３内に供給することで、光学素子３２に付着及び堆積する物質を除去する。

また、ＯＨラジカル供給機構３５を光学素子３２の近傍に配置することによって、光学素子３２への付着及び堆積物質の除去効果を向上させることができる。これは、空間３３内の部材、例えば、支持部３１などからの微量な脱離ガスについても十分な効果を得ることを目的としている。ＯＨラジカル供給機構３５を光学素子３２の近傍に配置できない場合は、送風板などを取りつけて光学素子３２上にＯＨラジカルを吹き付けるような構成にすることが望ましい。

また、ＯＨラジカルは、少量であると十分な効果を得ることができず、逆に、過分に存在するとＯＨラジカル自身が光学特性に悪影響をおよぼしたり、部材からの脱ガス発生を促進したり、部材の強度等を劣化させたりする場合もあるため、空間３３内に存在するＯＨラジカルの濃度を最適化しなければならい。そこで、検出機構３７を設けて空間３３内に存在するＯＨラジカルの濃度を検出し、検出機構３７が検出したＯＨラジカルの濃度に基づいて、供給するＯＨラジカルの濃度が常に最適になるように、制御機構３８によってＯＨラジカル供給機構３５から供給するＯＨラジカルの量を制御する。

また、ＯＨラジカルは、濃度によっては、配管部材や人体に悪影響を与える場合もあるため、ＯＨラジカル回収機構３９を取りつけることが望ましい。

検出機構３７は、化学発光法や赤外吸収法等によって連続測定を行なうことが可能である。制御機構３８は、ＯＨラジカル供給機構３５が供給するＯＨラジカルをガス流量や接触面積、温度を制御することで、空間３３内のＯＨラジカルの濃度を任意に設定することができる。

ＯＨラジカルの濃度を抑制する機構、即ち、検出機構３７及び制御機構３８は、ＯＨラジカルが十分に光学素子３２への付着及び堆積に効果を発揮する濃度範囲が広く、濃度増加によって装置に悪影響を与えなければ、設置しなくても問題はない。また、ＯＨラジカルが装置外に排出されるの防止する機構、即ち、回収機構３９は、ＯＨラジカルを不活性化する機構としても構わない。ＯＨラジカル濃度範囲が、配管部材や人体に悪影響を与えなければ、設置しなくても問題はない。また、本実施形態では、全ての光学素子３２を含む空間３３に、ＯＨラジカル供給機構３５を設けたが、光学素子への付着及び汚染が特に大きく引き起こる部分にのみ設けてもよい。

（実施例２）
本発明を露光装置に具体化した第二実施形態を説明する。露光装置全体の概略構成は、図１と同様である。第一実施形態と同様に、投影光学系１４に、本発明を実施した際について説明する。図４にその概略断面図を示した。ガス供給手段３４に、水添加機構４０と水濃度計測機構４１がある。装置内に、水からＯＨラジカルを作成するＯＨラジカル形成機構４２がある。

水添加機構４０で添加された水は、ＯＨラジカル形成機構４２でＯＨラジカルに変化する。こうして形成されたＯＨラジカルによって、光学素子３２に付着及び堆積する物質を除去する。また、水添加機構４０から添加する水の量によって、空間３３内のＯＨラジカル濃度が変動する場合がある。そこで、水濃度計測機構４１を設置し、添加する水濃度が最適になるように、制御機構３８によって水添加機構４０から添加する水の量を制御する。このような濃度制御機構は、装置内にＯＨラジカル濃度検出機構を設け、制御を行なってもよい。

以上の実施形態は、ステップ・アンド・スキャン型のＡｒＦ露光装置についての説明をおこなったが、ステップ・アンド・リピート型の露光装置、紫外線ランプ、ＫｒＦレーザやＦ₂レーザといったエキシマレーザ光、ＥＵＶ光を光源に用いた露光装置に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。また、レチクルからの脱離ガスを汚染原因として、その近傍のレンズが汚染されることについて述べたが、その他の付着汚染原因および光学素子に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。

本発明を実施した露光装置の全体概略図である。図１の装置におけるマスクの説明図である。本発明の第一実施形態の要部概略図である。本発明の第二実施形態の要部概略図である。

符号の説明

１ＡｒＦエキシマレーザ
１３マスク
１４投影光学系
３１支持部
３２光学素子
３３空間
３４ガス供給手段
３５ＯＨラジカル供給機構
３６ガス排気手段
３７ＯＨラジカル検出機構
３８制御機構
３９ＯＨラジカル回収機構

Claims

光学素子を有する露光装置において、装置内にＯＨラジカルを含み、これにより光学素子上の汚染物質を除去することを特徴とする露光装置。
前記ＯＨラジカルは、装置外部から供給することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカルは、装置外部から加えた物質を装置内で活性化し、ＯＨラジカルを形成することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記装置外部から加えた物質が、水であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
前記装置外部から加えた物質が、過酸化水素であることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカル濃度を計測する機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、ＯＨラジカル濃度を調整する制御機構を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカル濃度を計測する機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、露光動作を停止する制御機構を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカルの形成源となる物質の濃度を計測する機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、前記ＯＨラジカルの形成源となる物質の濃度を調整する制御機構を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカルの形成源となる物質の濃度を計測する機構を有し、この検出濃度値が所定範囲から外れた場合には、露光動作を停止する制御機構を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカルが、光学素子を通過した後、ＯＨラジカルを回収する機構を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の露光装置。
前記ＯＨラジカルが、光学素子を通過した後、ＯＨラジカルを不活性化する機構を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の露光装置。
請求項１〜１１記載の露光装置を用いて被処理体を露光するステップと、露光された前記被処理体に所定のプロセスを行なうステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。