JP2007266375A

JP2007266375A - 液浸光学系と、液浸光学系に用いられる液浸液と、その製造方法

Info

Publication number: JP2007266375A
Application number: JP2006090406A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Kojima; 龍也小嶋; Takashi Takahashi; 崇高橋
Original assignee: Topcon Corp
Current assignee: Topcon Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2007-10-11

Abstract

【課題】例えば液浸露光光学系などの液浸光学系に用いられる液浸液中の水分の含有量を軽減させることにより、液浸光学系やウェハ又はマスク等におけるエッチング現象の発生を抑え、変質・劣化を防ぐことができる、液浸光学系と、液浸光学系に用いられる液浸液と、その製造方法を提供する。
【解決手段】液浸光学系に用いられる液浸液において、液中の水分の含有率が低減されている。液浸光学系に用いられる液浸液の製造方法において、液浸光学系に用いられる液浸液の中に水分除去剤を混入させ、液中の水分の含有率を低減させる。さらにドライ窒素ガスによってバブリング処理をする。脱水剤によって、液中の水分含有率を数百ｐｐｍ〜数十ｐｐｍから数ｐｐｍまで低減する前述の液浸液が、レンズと、ウェハ又はマスクとの間に設けられていることを特徴とする液浸光学系。
【選択図】図１

Description

本発明は、液浸光学系と、液浸光学系に用いられる液浸液と、その製造方法に関し、例えば液浸露光装置、液浸粒子ビーム照射装置等の液浸露光光学系、液浸真空光学系と、それらに用いられる液浸液と、その製造方法に関するものである。

従来から、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、Ｆ_２レーザ、エックス線などの２５０ｎｍ以下の深紫外線を用い、例えば、レチクルの回路パターン像をウェハ上に投影するための投影光学系を有し、この投影露光光学系とウェハとの間の光路に液浸液を配置した液浸露光装置が知られている。

投影露光光学系のウェハに対向して配置されるレンズ（ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３等）の表面と、レジストが設けられたウェハの表面との間に、両表面に接するように液浸液が介在されている（例えば特許文献１の図１を参照）。

このような液浸露光装置において、投影露光光学系のレンズ表面やウェハ表面は、照射されるレーザ光によって、変質や劣化を招いてしまう虞がある。そのため、レンズの組成元素であるＣａ^２＋やＦ⁻を液浸液中に含有させたり（例えば特許文献１の００３８〜００４０段落参照）、レジスト膜と、それに接触する液浸液との整合性を高める工夫をしたり（例えば特許文献２の００２５〜００２８段落、特許文献３の００１２、００１３段落参照）、レジスト膜に保護膜をつけたり（例えばの特許文献４の００１０〜００１３段落参照）、液浸油を用いている（例えば特許文献５の０００４〜００４９段落）。
特開２００５−７９１４０号公報特開２００５−１０１４９８号公報特開２００５−２３６１１６号公報特開２００６−３０６０３号公報特開平９−２４１２１４号公報

しかしながら、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザなどの２５４ｎｍ以下の深紫外線を照射するため、液浸液中に含まれるフッ素オイル（添加剤などであってもよい）のＦ，Ｏ，Ｈ_２Ｏが液中の酸素分子と結合し、液浸露光光学系などの液浸光学系のフッ化カルシウムを組成とする対物レンズやウェハ、マスクなどの表面に、エッチング現象が生じてしまい、液浸光学系のレンズやウェハ等が変質・劣化してしまう虞がある。

液浸油を用いた場合においても、油中にフッ化化合物を含有するため、液中の酸素分子と結合し、やはりエッチング現象を生じてしまう可能性がある。

そこで、本発明は、例えば液浸露光光学系などの液浸光学系に用いられる液浸液中の水分の含有量を軽減させることにより、液浸光学系やウェハ又はマスク等におけるエッチング現象の発生を抑え、変質・劣化を防ぐことができる、液浸光学系と、液浸光学系に用いられる液浸液と、その製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。

（１）液浸光学系に用いられる液浸液において、液中の水分の含有率が低減されていること特徴とする、液浸光学系に用いられる液浸液。

（２）液中の水分の含有率が数ｐｐｍ以下であることを特徴とする前述の液浸液。

（３）前述の液浸液が、レンズとウェハ又はマスクとの間に設けられていることを特徴とする液浸光学系。

（４）液浸光学系に用いられる液浸液の製造方法において、液浸液の中に脱水剤を混入させ、液中の水分の含有率を低減させることを特徴とする、液浸液の製造方法。

（５）脱水剤によって、液中の水分の含有率を数百ｐｐｍ〜数十ｐｐｍから数ｐｐｍまで低減することを特徴とする、液浸液の製造方法。

（６）脱水剤で液中の水分の含有率を低減させた液浸液が、ドライ窒素ガスによってバブリング処理をされることを特徴とする前述の液浸液の製造方法。

本発明によれば、液浸光学系、例えば液浸露光光学系などの液浸光学系や、ウェハ、マスク等のエッチング現象の発生を抑え、変質・劣化を防ぐことができる。

また、液中の酸素分子の含有量が低減されることで、気泡の発生を抑えることができるので、液中に気泡が発生して、熱が滞留してしまう問題がかなり解消できる。

本発明の最良の実施形態について説明する。

図１は、本発明の最良の実施形態による液浸光学系を有する、半導体ウェハ用の液浸露光装置の露光部とその関連部分を示す。

図１において、１は液浸露光装置の液浸露光光学系、２は第１供給装置、３は第２供給装置である。

図示しない光源から、深紫外域の光が照射され、図示しない照明光学系及びレチルクを経由してパターン像が形成され、このパターン像が投影光学系のレンズ７からステージ５上のウェハ６に投影されるように構成されている。

ウェハ６に対向して配置されたレンズ７の表面７ａと、レジストが設けられたウェハ６の表面６ａとの間の光路に、液体媒質である液浸液８がみたされて、液浸光学系が構成されている。

この液浸液８は、レンズ７の表面７ａとウェハ６の表面６ａに接した状態で配置されている。

レンズ７の周辺に、液液浸８を供給するための第１および第２供給装置２，３と、図示しない回収部が設けられている。

このような液浸露光装置において、液浸光学系に照射される光は、光源から到来し、レンズ７から液体媒質の液浸液８を透過してウェハ６を露光する。

この図１の実施例では、微細なパターンを露光可能な２５０ｎｍ以下、好ましくは１９０ｎｍ以下の波長を有する深紫外線の光が使用されている。例えば、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレーザ、Ｆ２レーザ、エックス線等が使用されている。

この液浸露光装置の液浸光学系のレンズ７は、照射される光に対して実用可能な透過率を有している。このレンズ７の材料としては、２５０ｎｍ以下、好ましくは１９０ｎｍ以下の波長を有する深紫外線の光を照射させる場合、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３等のフッ化物を使用する。

また、レンズ７は、フッ化物の単層のレンズでもよく、また、フッ化物の単層から構成された基材の上に、基材とは異なるフッ化物からなる膜を積層して、反射防止等の機能を付与したレンズであってもよい。

図１の実施例では、ＣａＦ_２からなる基材に、ＭｇＦ_２膜とＬａＦ_３膜とを積層したものを用いている。

このようなレンズ７に、液体媒質の液浸液８が直接接触した状態で配置されている。

図１においては、レンズ７は鏡筒９に取りつけられている。

液体媒質の液浸液８は、空気等の気体媒質の代わりに光路に配置される液体であり、屈折率を気体よりも大きくすることにより、解像度や焦点深度を向上させている。

本発明では、この液体媒質の液浸液８として、照射される光の波長に応じて透過率が異なることを勘案して、用途に応じて、水、純水等の極性溶媒、セダー油、テトラクロロカーボン、フルオロカーボン、パーフルオロカーボン、ハイドロフルオロカーボン、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロポリエーテルなどの非極性溶媒等から高い透過率が得られる液体を選択して使用するのが好ましい。

このような液体媒質の液浸液８は、通例、数百ｐｐｍ〜数十ｐｐｍ程度の水分の含有率を有するので、これらの水分中の、あるいは液浸露光装置内の雰囲気中の酸素分子（溶存酸素）が液体媒質の液浸液８のＦ，Ｏ，Ｈ_２Ｏと反応し、液体媒質の液浸液８と接触するＭｇＦ_２膜やＬａＦ_３膜を積層したＣａＦ_２レンズ７の表面７ａおよび、ウェハ６の表面６ａなどにエッチング現象を起こしてしまい、変質・劣化する可能性が大きい。

そこで、本発明では、液浸液８の水分含有率を低減させる。例えば、液浸露光装置のレンズ９とウェハ６との間の光路に第１および第２供給装置２、３で液体媒質の液浸液８を供給する際に、図示しない液浸液８の貯蔵槽から、ポンプ１１を用いて、パイプ１５を経て、第１供給装置２に液体媒質の液浸液８を供給する。この第１供給装置２内の液浸液８には、モレキュラーシーブスなどの粒状の脱水剤１２が入れられており、それによって液浸液８から水分除去を行なう。

更に、第１供給装置２内で水分除去された液体媒質の液浸液８は、パイプ１６を経て、ポンプ１３によって、第２供給装置３に供給され、そこで、ドライ窒素ガス１８が、注入管１０を介して、第２供給装置３内の液体媒質の液浸液に供給され、バブリング（泡放出）の処理をする。これによって、第２供給装置３内の液浸液８の水分含有率は数ｐｐｍ以下になる。そのように水分の除去された液浸液８が、第２供給装置３から、パイプ１７を介してポンプ１４によって、液浸露光装置の液浸露光光学系１のレンズ７の表面７ａと、ウェハ６の表面６ａとの間の光路に供給される。

さらに、液浸露光装置の内部や周辺の雰囲気中においては、ドライ窒素ガスをフローするのが好ましい。

また、より好ましくは、液体媒質の液浸液８と接触するレンズ７の表面７ａとウェハ６の表面６ａを沸酸に侵されない材料でコートする。このような表面保護のためのコート剤としては、アクリル、フッ素化合物（フッ化物）などの有機物が望ましいが、無機物でもよい。２５０ｎｍ以下、好ましくは１９０ｎｍ以下の波長を有する深紫外線の光に耐久性を有する化学物質であれば何でもよい。

図１の実施例では、第１および第２供給装置２、３に、液体媒質の液浸液８に対して、それぞれ水分除去する工程と、バブリングする工程を設けたが、本発明は、これに限定されず、別の装置で液体媒質の液浸液８の水分除去・バブリング処理を別々に（あるいは同時に）行い、そのあと、供給装置に供給し、その供給装置から、レンズ７の表面７ａとウェハ６の表面６ａの間の光路に供給してもよい。

上述したように液浸液を供給した液浸露光装置の液浸光学系１に、ＡｒＦエキシマレーザ、波長２５０ｎｍのレーザ光を１０００時間照射したところ、液体媒質の液浸液８と接触するＣａＦ_２レンズ６とウェハ７の表面６ａ，７ａには、エッチング等の変質劣化等は発生しておらず、なんら変化が見られなかった。また、１０００時間以上照射しつづけても、なんら変化が見られなかった。

このように、本発明によれば、例えば液浸露光光学系などの液浸光学系やウェハ等のエッチング現象の発生を抑え、変質、劣化を防ぐことができる。

上記実施例においては、半導体露光装置（液浸露光装置）の液浸露光光学系を一例として説明したが、本発明は、これに限定されず、液浸粒子ビーム照射装置等の液浸露光光学系、液浸真空光学系等の液浸光学液においても、本発明に係る液浸液を用いことにより、液浸光学系やウェハ等のエッチング現象の発生を抑え、変質・劣化を防ぐことができる。また、液液中の酸素分子の含有量が軽減されることで、気泡の発生を抑えることができる。

本発明の最良の実施態様を示す概略説明図。

符号の説明

１液浸露光装置の液浸露光光学系
２第１供給装置
３第２供給装置
５ステージ
６ウェハ
６ａウェハの表面
７レンズ
７ａレンズの表面
８液浸液
９鏡筒
１０注入管
１２脱水剤
１１、１３，１４ポンプ
１５、１６、１７パイプ
１８ドライ窒素ガス

Claims

液浸光学系に用いられる液浸液において、
液中の水分の含有率が低減されていること特徴とする、液浸光学系に用いられる液浸液。
液中の水分の含有率が数ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の液浸液。
請求項１又は２に記載の液浸液が、レンズと、ウェハ又はマスクとの間に設けられていることを特徴とする液浸光学系。
液浸光学系に用いられる液浸液の製造方法において、液浸液の中に脱水剤を混入させ、液中の水分の含有率を低減させることを特徴とする、液浸液の製造方法。
脱水剤によって、液中の水分の含有率を数百ｐｐｍ〜数十ｐｐｍから数ｐｐｍまで低減することを特徴とする、液浸液の製造方法。
脱水剤で液中の水分の含有率を低減させた液浸液が、ドライ窒素ガスによってバブリング処理をされることを特徴とする請求項４又５に記載の液浸液の製造方法。