JP2008034770A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】投影光学系空間の圧力が周囲の空間よりも高い状態を保持すると共に、装置内にガスを供給する機構により発生する振動が、投影光学系に伝達しないようにする。
【解決手段】チャンバ１内には、投影光学系空間Ｓを形成するための隔壁３が設けられている。チャンバ１及び隔壁３には、外部からガス供給配管１１が挿通されており、このガス供給配管１１はチャンバ１の外部においてガス調整機構１２に接続されている。隔壁３には孔部が設けられ、この孔部にシール部材１３を介してガス供給配管１１が取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、真空チャンバを備え、基板を露光するための露光装置に関するものである。

従来からフォトリソグラフィ（焼き付け）技術を用いて、半導体メモリや論理回路等の微細な半導体素子が製造されている。その際に、縮小投影露光装置を用いてレチクル（マスク）に描画された回路パターンを、投影光学系を介してウエハ等に投影し回路パターンを転写している。

この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、波長を短くするほど解像度は向上する。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んでいる。例えば、超高圧水銀ランプのｉ線（λ＝約３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザー光（λ＝約２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザー光（λ＝約１９３ｎｍ）のように紫外線光の波長は短くなってきている。

しかしながら、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技術では限界がある。そこで、０．１μｍ以下の極めて微細な回路パターンを効率良く転写するために、紫外光よりも更に波長の短いλ＝１０〜１５ｎｍ程度の極端紫外線（ＥＵＶ）を用いた縮小投影露光装置（ＥＵＶ露光装置）が開発されている。

しかし、このＥＵＶ光の波長領域では、気体によるエネルギの減衰が極めて大きいため、露光装置内を真空にする必要がある。また、気体中の酸素と不純物が光化学反応により光学素子に炭素化合物として付着する虞れが生ずるため、露光装置内の炭素化合物の分圧を低くする必要があり、特に投影光学系空間は炭素化合物の分圧を極めて低くすることを要する。

これに対して特許文献１においては、投影光学系空間に炭素化合物の流入を防止する技術が開示されている。つまり、投影光学系空間を板で囲むことにより別空間を形成し、投影光学系空間の圧力を周囲よりも高く保持し、ステージ空間から流入する炭素化合物を抑制する方法が用いられる。

特表２００２−５２９９２７号公報

しかし、投影光学系空間の圧力を周囲よりも高く保持するためには、投影光学系空間にガスを供給する必要がある。投影光学系空間にガスを供給する方法として、装置外部から配管を介してノズルによりガスを供給することが考えられる。しかし、大気圧の状態から１００Ｐａ以下の空間にガスを供給すると、仮に配管の途中にオリフィスや絞りを入れたとしても、かなりの流速でガスが流入するため、配管に振動が生じてしまう。また、投影光学系空間を構成する隔壁に配管を直接接合してしまうと、配管の振動が投影光学系に伝達し、パターンの転写精度が悪化する。

また、配管の振動が伝達しないように、配管と投影光学系空間を構成する隔壁を単純に非接触にすると、その隙間から漏れるガスの量が多くなり、投影光学系空間の圧力を周囲よりも高くすることが不可能となる。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、投影光学系空間の圧力が周囲の空間よりも高い状態を保持すると共に、空間内にガスを供給する配管により発生する振動が、投影光学系に伝達しないようにした露光装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る露光装置の技術的特徴は、レチクルステージとウエハステージと光学部品を収容する真空チャンバと、該真空チャンバ内を複数個の空間に分離する隔壁と、該隔壁によって分離された少なくとも１つの空間に配管によりガスを供給するガス供給手段とを有し、前記配管と前記隔壁を非接触としたことにある。

本発明に係る露光装置によれば、ガス供給手段の配管と隔壁が非接触であるため、空間内にガスを供給する際に発生する配管の振動が、隔壁に伝わることがないため、隔壁から投影光学系に振動が伝達されることがない。

更に、隔壁と配管との隙間をシール部材によりシールすることにより、配管の振動が隔壁に伝達されることがない。これにより、隔壁の内側にある投影光学系空間と外側の空間とのコンダクタンスを小さくすることができ、投影光学系空間とその外側の空間との圧力差を大きく保持することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施例における露光装置の構成図、図２は振動絶縁機構の部分拡大断面図を示しており、露光装置は真空チャンバ１により囲われており、真空チャンバ１の側面には、露光光Ｌを透過させるためのガラス窓２が設けられている。この真空チャンバ１内には、投影光学系空間Ｓを形成するための隔壁３が配置され、この隔壁３には露光光Ｌが通過するための開口部４、５が設けられている。投影光学系空間Ｓには、パターンを転写するための反射ミラー等の複数個の光学部品６が配置されている。また、開口部４の上方の真空チャンバ１内にはレチクルＲを保持するレチクルステージ７が収容され、開口部５の下方の真空チャンバ１内にはウエハステージ８に載置されたウエハＷが収容されている。

真空チャンバ１の壁面には、真空チャンバ１及び投影光学系空間Ｓの内部を真空状態にするために複数個のターボ分子ポンプ９と、真空チャンバ１内の圧力を測定するための圧力センサ１０が取り付けられている。また、真空チャンバ１の壁面及び隔壁３には、外部からガス供給配管１１が挿通されており、このガス供給配管１１は真空チャンバ１の外部においてガス調整機構１２に接続されている。隔壁３には、ガス供給配管１１を挿通するためのガス供給配管１１よりも大きな径の孔部３ａが穿けられ、隔壁３とガス供給配管１１との間は気密性を向上させるために金属箔、樹脂、フィルムの何れかから成るシール部材１３を取り付けられている。

隔壁３とガス供給配管１１はシール部材１３を介して繋がっているが、直接は接触していない。シール部材１３は金属箔、樹脂、フィルム等から成るため剛性が極めて弱く、ガス供給配管１１から隔壁３に伝達する振動は無視できる程度である。

露光時の投影光学系空間Ｓ内の圧力は１０Ｐａ以下と想定され、その周囲の空間の圧力が１０^-5Ｐａ程度である。例えば、ガス供給配管１１の直径は１０ｍｍ、ガス供給配管１１を通すために隔壁３に穿ける孔部３ａの孔径は１２ｍｍ程度とする。圧力差により発生するシール部材１３に掛かる力は０．５ｇｆ程度であり、金属箔や樹脂、フィルムで十分に耐えることができる。

更に、真空チャンバ１には真空チャンバ用のガス供給配管１４が挿通されており、このガス供給配管１４は真空チャンバ１の外部においてガス調整機構１５に接続されている。

そして、この露光装置を使用する際には、先ずターボ分子ポンプ９を用いて真空チャンバ１内を真空にした後に、ガス調整機構１２を制御し、投影光学系空間Ｓの圧力を周囲よりも高く保持する。

隔壁３には露光光Ｌを通過するために、レチクルＲの近傍、ウエハＷの近傍に開口部４、５が設けられており、内部に供給する気体は、開口部４、５を通じて外部に出て行く。このとき、開口部４、５での気体の流れが隔壁３内側から外側となることで、外部から流入する炭素化合物を低減することができる。

露光装置の外部から投影光学系空間Ｓにガスを供給するために、ガス供給配管１１を介して外部からガスを供給する。このガス供給配管１１を介して供給されたガスは、高速で投影光学系空間Ｓに供給される。上述のように、隔壁３には孔部３ａが穿けられ、この孔部３ａにガス供給配管１１が挿通され、ガス供給配管１１と隔壁３が直接接触しない構成とされている。

このように、投影光学系空間Ｓを隔壁３で囲むことにより別の空間を形成し、投影光学系空間Ｓの圧力を周囲よりも高く保持し、真空チャンバ１のステージ空間から投影光学系空間Ｓに炭素化合物が流入することを抑制できる。

図示しない光源から出射した露光光ＬはレチクルＲで反射し、開口部４を通過し光学部品６を介した後に、開口部５を通過しウエハステージ８上のウエハＷ上にレチクルＲのパターンを転写する。

なお、本実施例１においては、シール部材１３を使用して投影光学系空間Ｓとステージ空間との圧力差を大きくしたが、シール部材１３を用いずに隔壁３とガス供給配管１１とを離間してもよい。つまり、隔壁３とガス供給配管１１の間に隙間が生じても、その間隔は例えば５ｍｍ以下と僅かであるため、コンダクタンスは小さく、隔壁３の内外の圧力差を保持することができる。

図３は実施例２における真空チャンバ１と隔壁３の振動絶縁機構の部分拡大断面図を示している。なお、実施例１と同一の部材には同一の符号を付している。

本実施例２においては、シール部材１３をガス供給配管１１に直接接触させるのではなく、筒状のシール部材１３によりガス供給配管１１の周囲を覆い、真空チャンバ１と隔壁３内とを隔離する。

これにより、ガス供給配管１１は隔壁３と接触しないので、振動が隔壁３に伝達することはなく、この実施例２によっても実施例１と同様の作用効果が得られる。

図４は図１に示す露光装置を利用したＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネルやＣＣＤの半導体デバイスの製造方法のフローチャート図を示している。

先ずステップＳ１において、半導体デバイスの回路パターンの設計を行い、ステップ２においてステップＳ１において設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲ）を製作する。一方、ステップＳ３ではシリコン等の材料を用いてウエハＷを製造する。

ステップＳ４においては、上述したステップＳ２のマスクとステップＳ３のウエハとを用いて、ウエハプロセス（前工程）と呼ばれる。リソグラフィ技術によって、ウエハＷ上に実際の回路を形成する。次に、ステップＳ５において組立（後工程）と呼ばれ、ステップＳ４によって作成されたウエハＷを用いてチップ化する工程、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を行う。

ステップＳ６において、ステップＳ５で作成された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行い、ステップＳ７において、ステップＳ１〜Ｓ６の工程を経て半導体デバイスが完成し出荷される。

図５は図４のステップＳ４におけるウエハプロセスの詳細なフローチャート図を示す。ステップＳ４１においてウエハＷの表面を酸化させる。ステップＳ４２においてはＣＶＤ法によりウエハＷの表面に絶縁膜を形成し、ステップＳ４３においてはウエハＷ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ４４においてはウエハＷにイオンを打ち込む。

ステップＳ４５ではウエハＷにレジストを塗布するレジスト処理を行い、ステップＳ４６においては、上述の露光装置によってマスク（レチクルＲ）の回路パターンの像によりウエハＷを露光する。ステップＳ４７においては露光したウエハＷを現像し、ステップＳ４８において現像したレジスト以外の部分をエッチングする。ステップＳ４９においてはエッチングが済み不要となったレジストを取り除く。これら工程を繰り返し行うことにより、ウエハＷ上に回路パターンが形成される。

本実施例の製造方法を用いれば、従来は困難であった高集積度の半導体デバイスを製造することが可能になる。

実施例１の露光装置の構成図である。 実施例１の振動絶縁機構の部分拡大断面図である。 実施例２の振動絶縁機構の部分拡大断面図である。 実施例３の半導体デバイスの製造方法のフローチャート図である。 ウエハプロセスのフローチャート図である。

符号の説明

１ 真空チャンバ
２ ガラス窓
３ 隔壁
３ａ 孔部
４、５ 開口部
６ 光学部品
７ レチクルステージ
８ ウエハステージ
９ ターボ分子ポンプ
１０ 圧力センサ
１１、１４ ガス供給配管
１２、１５ ガス調整機構
１３ シール部材
Ｓ 投影光学系空間
Ｒ レチクル
Ｗ ウエハ

Claims (5)

1. レチクルステージとウエハステージと光学部品を収容する真空チャンバと、該真空チャンバ内を複数個の空間に分離する隔壁と、該隔壁によって分離された少なくとも１つの空間に配管によりガスを供給するガス供給手段とを有し、前記配管と前記隔壁を非接触としたことを特徴とする露光装置。
2. 前記隔壁と前記配管との間にシール部材を介在したことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記シール部材は金属箔、樹脂、フィルムの何れかにより構成したことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記隔壁と前記真空チャンバとの間に、前記配管を周設するように前記シール部材を介在したことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
5. 請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載の露光装置を用いてレチクルのパターンをウエハ上に露光転写する工程と、該露光転写する工程において露光転写されたウエハを現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。

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