JP2008147337A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空環境下でも効果的にレチクルチャックやウエハチャックの上のパーティクルを除去する。
【解決手段】 ウエハチャック１２の上方には一対の正電極４１、負電極４２が平行に対向して配置され、電源４３が接続されている。これらの電極４１、４２間を通ってパルスレーザー光がウエハチャック１２を照射するようになっている。光導入窓２９の外側には、レーザー光の照度を均一にするホモジナイザ４４が配置され、内側にはレーザー光を集光し、パーティクルを除去するために適切なレーザー光の形状に集光するための整形光学系４５が配置されている。
ウエハチャック１２の表面に付着していたパーティクルは、パルスレーザー光を照射することで除去され、電極４１、４２による静電気力により除去パーティクルを捕集する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば極端紫外域（Extreme Ultra Violet：ＥＵＶ）光を露光光として好適に用いられる露光装置に関するものである。

現在、ＤＲＡＭ、ＭＰＵ等の半導体デバイス製造に関して、デザインルールで１００ｎｍ以下の線幅を有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなされている。この世代に用いられる露光装置として、ＥＵＶ光を用いたＥＵＶ露光装置が有力視されている。

一般に半導体露光装置は、レチクル（マスク）に描画された回路パターンの像を、投影光学系を用いてウエハに縮小転写している。半導体露光装置では焦点深度は極めて重要であり、焦点深度を満足させ、ウエハの面内歪を少なくするために、ウエハの平坦度を高精度に保つ必要がある。例えば、ウエハチャックの上面に異物が付着していると、ウエハの平坦度を悪化させるので、ウエハチャックの上面に異物がないように常に清浄に維持する必要がある。

従来のｇ線、ｉ線、ＫｒＦレーザー光、ＡｒＦレーザー光等を光源に持つ露光装置では、ウエハチャック上のパーティクルとしては、その多くがウエハ裏面に付着して運ばれたフォトレジストの一部である。パーティクルはこのフォトレジストがチャック上に残り、固まったものであり、この他には装置が置かれている雰囲気中の浮遊塵埃の堆積等と考えられる。

ＥＵＶ露光装置になると、露光環境は真空環境であるため、これらに加えて次のようなパーティクルの付着が予想される。第１に、真空排気の過程でのパーティクルの付着である。ＥＵＶ露光装置は真空環境下で露光を行うため、必然的にウエハの搬入、搬出にはロードロックチャンバを介して行うことになる。このロードロックチャンバが真空排気される際に、チャンバ内に存在しているパーティクルが気流の発生により剥離し、ウエハの表裏面に付着すると想定されている。

第２に、ウエハチャックが静電チャックとなることに起因したパーティクルの付着である。真空環境で摩擦などで発生したパーティクルは、ガス分子が殆ど存在しないため、流体抵抗を受けず、静電チャックで発生する僅かの電界で容易に、チャック表面に付着すると予想される。

第３に、レチクルステージ、ロボットハンド、ゲート弁の動作等の摺動、摩擦により発生するパーティクル、光源側から僅かながら飛翔してくるデブリなどの付着である。

このような何らかの理由で発生したパーティクルには重力のみの力が作用し、パーティクルがチャンバ内壁と弾性衝突に近い衝突をすると、パーティクルはチャンバ内を跳ね回るような挙動を示すという報告もある。或いは、摩擦によって生じたパーティクルは帯電していると予測されるため、０Ｖに接地された部材でも、パーティクルと部材間に電気泳動効果とよばれる力が働き、付着することが考えられている。

このように、ウエハチャック上のパーティクルは、従来の露光装置で発生していたものの他に、末だ十分に解明されていない要因によって付着する可能性があり、それに対する対策は十分に検討しておく必要がある。これはレチクルを保持するレチクルチャックについても同様である。

従来の露光装置では、例えば特許文献１で開示されているように、ウエハチャックの面に直接接触して研磨するクリーニングプレートとＸＹステージとの相互間の反復運動により異物を除去するものが知られている。或いは、無塵布を押し付けてＸＹステージを移動することにより、異物を除去するものが提案されている。

特開平９−２８３４１８号公報

しかしながら、従来の露光装置で用いていたクリーニング方法は、ウエハチャックとクリーニングプレートを直接接触させて、摩擦によりパーティクルを削り取ることになる。従って、ウエハチャックから除去した異物が、クリーニング部材から剥離して飛散したり、再付着を起こすという問題がある。特に、ＥＵＶ露光装置では、前述のように剥離したパーティクルは真空環境下でどのような挙動をとるか明確ではないため、十分な対策が必要である。

また、ウエハチャック、レチクルチャックに異物が付着した場合に、露光装置外にそれらを搬出し、従来からの洗浄方法を用いれば、確実にクリーニング可能である。しかし、ＥＵＶ露光装置は、前述したが高真空（１０^-5〜１０^-6Ｐａ）環境で動作するため、チャックを搬出するとしても、一旦チャンバ内にガスを導入し大気開放する必要がある。そして、クリーニングが終了してから搬入し、再び高真空環境に戻すためには、チャンバの容積や真空ポンプの排気速度にもよるが、最低でも数時間はかかると予測される。従って、この時間内では、装置は全く露光が不可能になり、装置の有効稼働率は著しく低下することになる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、真空環境下でも効果的にウエハチャックやレチクルチャック上のパーティクルを除去し得る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、レチクルに形成されたパターンを真空環境下でウエハに露光する露光装置において、前記レチクルを保持するレチクルチャックと、前記ウエハを保持するウエハチャックと、前記レチクルチャックと前記ウエハチャックの少なくとも一方の対象物にパルスレーザー光を照射するレーザー光照射ユニットとを備えたことにある。

本発明に係る露光装置によれば、装置稼働率の低下をもたらすことなく、チャックのクリーニングが可能となる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１において、１はレチクルステージ空間、２はウエハステージ空間である。レチクルステージ空間１とウエハステージ空間２との間には投影光学系空間３が設けられ、投影光学系空間３内には投影光学系４が設けられている。そして、レチクルステージ空間１、ウエハステージ空間２と投影光学系空間３とは遮断弁５、６によりそれぞれ仕切られている。

レチクルステージ空間１内には、走査方向に移動可能なレチクルステージ７、搬送ハンド８が設けられている。レチクルステージ７は電気回路パターンを形成した反射型レチクルを保持するレチクルチャック９を備えている。ウエハステージ空間２内にも、同様に６軸方向に粗動、微動が可能なウエハステージ１０、搬送ハンド１１が設けられている。ウエハステージ１０はウエハを保持し走査方向に粗微動するウエハチャック１２を備えている。なお、レチクルチャック９及びウエハチャック１２は、真空環境下で用いるため、静電チャックが用いられている。

レチクルステージ空間１は、レチクルロードロックチャンバ１３を介してレチクル交換室１４と接続されている。レチクル交換室１４には複数枚の積層されたレチクルＲ、搬送ハンド１５が内蔵され、ロードロックチャンバ１３の両側にはゲート弁１６、１７が設けられている。

また、ウエハステージ空間２も同様に、ウエハロードロックチャンバ１８を介してウエハ交換室１９と接続されている。ウエハ交換室１９には複数枚のウエハＷ、搬送ハンド２０が内蔵されている。また、ロードロックチャンバ１８の両側にはゲート弁２１、２２が設けられている。

レチクルステージ空間１、ウエハステージ空間２、投影光学系空間３、ロードロックチャンバ１３、１８には、それぞれ真空排気装置２３、２４、２５、２６、２７が接続されている。

レチクルステージ空間１、ウエハステージ空間２にはレーザー光導入窓２８、２９が設けられ、更に空間１、２の内部にはそれぞれ角度可変の反射ミラー３０、３１が設けられている。なお、レーザー光導入窓２８、２９は石英ガラスなどの入射波長に対して吸収の少ない光学材料で構成されている。

レチクルステージ空間１、ウエハステージ空間２の外側には、クリーニング用のパルスレーザー光を出力するパルスレーザー光源３２が配置され、この光源３２からのレーザー光の照射方向に切換ミラー３３が配置されている。ミラー３３からは、ミラー３４、光導入窓２８、反射ミラー３０によるレチクルステージ空間１内の光路と、ミラー３５、光導入窓２９、反射ミラー３１によるウエハステージ空間２内への光路とが設けられている。これらの光路は切換ミラー３３により択一的に選択できるようになっている。

投影光学系４は、レチクルチャック９に保持されたレチクルＲに形成された回路パターンを、ウエハチャック１２上に載置されたウエハＷに露光転写する。投影光学系４の縮小倍率を１／β、レチクルステージ７の走査速度をＶｒ、ウエハステージ１０の走査速度をＶｗとするとき、露光中の両者の走査速度の間に、
Ｖｒ／Ｖｗ＝β
の関係が成立するように同期制御する。ウエハステージ１０は６軸方向に粗動、微動可能で、そのｘｙ位置は図示しないレーザー光干渉計によって常にモニタされている。

搬送ハンド８はレチクルロードロックチャンバ１３とレチクルステージ７との間でレチクルＲを搬入、搬出する。レチクル交換室１４はレチクルＲを大気圧下で一時保管し、搬送ハンド１５はロードロックチャンバ１３との間でレチクルＲを搬入、搬出する。

搬送ハンド１１はウエハロードロックチャンバ１８とウエハステージ１０との間でウエハＷを搬入、搬出する。ウエハ交換室１９はウエハＷを大気圧下で一時保管し、搬送ハンド２０はロードロックチャンバ１８との間でウエハＷを搬入、搬出する。

クリーニング用のパルスレーザー光源３２には、主にＫｒＦレーザー光（λ＝２４８ｎｍ）、ＹＡＧレーザー光（λ＝２６６ｎｍ、他）などが用いられる。レチクルチャック９にパルスレーザー光を照射する場合は、レーザー光はミラー３３、３４、レーザー光導入窓２８を介して、レチクルステージ空間１内に導入される。図１においては、図示しない光学系によりビームが整形され、角度可変な反射ミラー３０によりレチクルチャック９の表面にレーザー光が照射される。

ウエハチャック１２にレーザー光を照射する場合は、ミラー３３、３５、レーザー光導入窓２９を介して、ウエハステージ空間２内に導入される。図１においては図示しない光学系によりビームが整形され、角度可変な反射ミラー３１によりウエハチャック１２の表面にレーザー光が照射される。

図２に示すように、ウエハチャック１２の上方には一対の正電極４１、負電極４２が平行に対向して配置され、電源４３が接続されている。これらの電極４１、４２間を通ってパルスレーザー光がウエハチャック１２を照射するようになっている。

レーザー光導入窓２９の外側には、レーザー光の照度を均一にするホモジナイザ４４が配置され、内側にはレーザー光を集光し、パーティクルを除去するために適切なレーザー光の形状に整形するための整形光学系４５が配置されている。レチクル側もウエハ側と同様に、レーザー光導入窓２８の外側にはホモジナイザが、内側には整形光学系が配置されている。

これらパルスレーザー光源３２、ミラー３３、３４、３５、レーザー光導入窓２８、２９、反射ミラー３０、３１、ホモジナイザ４４、整形光学系４５によって、パルスレーザー光を照射可能な照射ユニットが構成される。この照射ユニットはレチクルチャック９とウエハチャック１２の少なくとも一方に設けられている。

ウエハチャック１２の表面に付着していたパーティクルは、パルスレーザー光を照射することで除去される。このレーザー光照射による除去原理としては、ｎｓｅｃ単位のレーザー光を照射することによって、付着パーティクルや付着している表面にｎｓｅｃ単位の短時間に熱膨張が生ずる。これにより発生する加速度が、パーティクルの付着力より大きくなると、パーティクルが付着表面より離脱し、除去されるというメカニズムで説明される。全ての現象がこれで説明可能なわけではないが、第１次近似としては概ね現象を説明しているとされている。

除去した後のパーティクルの飛散、再付着防止のために、パルスレーザー光を挟み込むように、電極４１、４２に電源４３により電圧を印加し電界を生じさせて、静電気力により除去パーティクルを捕集できるような構成を採用している。

パルスレーザー光により除去されたパーティクルは比較的急激な反応によって生じたもので、帯電粒子を多く含んでいることが多い。このことから、レーザー光によって除去されたパーティクルも、或る程度帯電している。そして、概ね非金属又は非金属酸化物の微粒子は正に帯電し、金属又は金属酸化物の微粒子は負に帯電する。

従って、本実施例のように正電極４１、負電極４２を持つことで、パーティクルの材質により帯電極性が異なっていても何れかの電極により捕集可能となる。仮に、パーティクルが帯電していない場合でも、電場をかけることで導体の場合は、静電誘導により表面に電荷が生じ、同様に不導体の場合も誘電分極により表面に電荷が生じ、電場による捕集は可能となる。

また、クリーニング時はパーティクルが投影光学系空間３に進入しないように、通常はウエハステージ空間２の遮断弁６を閉じてクリーニングを行う。また、ウエハステージ空間２の雰囲気は真空であるが、除去効果、飛散防止効果が大きい場合は、例えば１０Ｐａ以上の不活性ガスを不図示のガス供給ユニットによりウエハステージ空間２に導入するようにしても支障はない。

図３はウエハチャック１２の位置と、パーティクル除去用パルスレーザー光照射位置との相対位置関係を示している。ウエハチャック１２のクリーニング領域Ｓにおいて、ウエハチャック１２が＋Ｘ方向に移動する例を示している。パルスレーザー光Ｌはウエハステージ１０の走査方向（Ｘ方向）と直交する方向（Ｙ方向）に、シート状に整形され、ウエハチャック１２のクリーニング領域Ｓを十分に覆う長さを有している。

このように、クリーニング用パルスレーザー光ＬをＹ方向に長い、つまり一方向に伸びるシート状のビームに整形し、パルスレーザー光Ｌを照射しながら、ウエハステージ１０をＸ方向に走査移動させる。これにより、クリーニング全域に常にパルスレーザー光Ｌの照射が可能になる。

このパルスレーザー光照射法において、本発明者が行った実験では、基板上に付着したパーティクルは、パルスレーザー光をより多く当てることでその除去率が向上する。

図４はそのグラフ図を示し、例えば粒径０．１μｍのパーティクルに対し、或る特定のレーザー光照射条件で、１パルスでは１０％程度の除去率しか望めない。しかし、パルス数を多くすると除去率は次第に向上し、この例では８０パルス程度照射するとほぼ１００％の除去率となる。

一般的に、粒子が基板に付着した際の付着力は、主に分子間力（Van der Waals力）、液架橋力、静電気力とされているが、通常の環境下では、分子間力が主なものである。実験結果は、パルスを多く当てることで、パーティクルが基板に付着している際の付着力が徐々に弱くなって除去されると考えられる。また、パルスレーザー光を照射した際の表面ダメージは、パルスエネルギの積分値ではなく、１パルス当りのエネルギ密度であるとの報告もあり、この事実は発明者が行った実験でも同様な結果が得られている。

このことは、パルスレーザー光の照射時の最大の課題である表面ダメージ問題において、ダメージを与えない低エネルギ密度の照射では、１パルス当りのパーティクル除去率は低いが、パルス数を多くすると十分な除去率を達成できることを示している。従って、実際の装置に適用した場合に、必要とされる照射パルス数Ｎは、付着しているパーティクル材質、パルスエネルギ密度にも依存するため、予め実験で求めておく必要がある。例えば、この例では９５％以上の除去率が必要な場合は、３０パルス以上照射する必要がある。

図３において、ウエハステージ１０の等速時の運動速度をＶｓ［ｍｍ／ｓ］、パルスレーザー光Ｌのシートビーム厚（クリーニング対象物上での走査方向の照射幅）をＷ［ｍｍ］、レーザー光Ｌの繰り返し周波数をＦ［Ｈｚ］、除去に必要なパルス数をＮとする。ウエハステージ１０がビーム厚Ｗを移動するために要する時間△Ｔｓは、次式となる。
△Ｔｓ＝Ｗ／Ｖｓ ・・・（１）

この時間内に移動する照射エリアに対し、最低Ｎ回のパルス照射が必要とすると、このときのパルス時間間隔は次式となる。
△Ｔｐ＝△Ｔｓ／Ｎ＝Ｗ／（Ｖｓ×Ｎ） ・・・（２）

一方、パルスレーザー光源３２のパルス時間間隔△τは、次式となる。
△τ＝１／Ｆ ・・・（３）

必要なパルス時間間隔△Ｔｐは光源３２の時間間隔△τよりも大きくなければ、システムとして成立しないので、次式が得られる。
Ｗ／（Ｖｓ×Ｎ）＞１／Ｆ ・・・（４）
∴（Ｖｓ×Ｎ）／Ｗ＜Ｆ ・・・（５）

ウエハステージ１０の等速時の運動速度Ｖｓ［ｍｍ／ｓ］、パルスレーザー光Ｌのシートビーム厚Ｗ［ｍｍ］、レーザー光Ｌの繰り返し周波数Ｆ［Ｈｚ］に関し、（５）式のような簡単な関係式が成立する。例えば、Ｖｓ＝１００［ｍｍ／ｓ］、Ｆ＝３００［Ｈｚ］、Ｎ＝３０とすると、（５）式からシートビーム厚Ｗは１０［ｍｍ］以上必要となり、所望の除去率（Ｎパルス照射に相当）を得ることができる。

本実施例１では、パルスレーザー光Ｌのシートビーム幅はウエハチャック１２のクリーニング領域Ｓを覆うだけの長さを有しているとした。しかし、パーティクル除去に必要とするエネルギ密度（ｍｊ／ｃｍ²）が得られない場合は、その長さを短くし、エネルギ密度を大きくすることも可能である。その場合には、クリーニング時のウエハステージ１０の走査動作を複数回繰り返すことになる。

図５はウエハチャック１２にパルスレーザー光を照射するタイミングについてのフローチャート図である。先ず、ウエハ処理が開始されると（ステップＳ１０１）、露光装置内にウエハＷが搬送され（ステップＳ１０２）、アライメント動作（ステップＳ１０３）の後に、レチクルＲの回路パターンがウエハＷ上に露光される（ステップＳ１０４）。次に、ウエハＷはＮ枚処理されたかを判断する（ステップＳ１０５）。この時点では、１枚のウエハＷの露光が終了したのみなので、ウエハ番号ｉをインクリメントし（ステップＳ１０６）、再び一連の露光動作に移る。

以上の動作を繰り返し、Ｎ枚目のウエハ処理の後に（ステップＳ１０５）、チャッククリーニング動作に移る場合は、一旦、ウエハステージ空間２の遮断弁６を閉にする（ステップＳ１０７）。そして、ウエハステージ１０は図示しないウエハステージクリーニングポートに移動する（ステップＳ１０８）。

雰囲気を真空を維持したまま、クリーニングをする場合には（ステップＳ１０９）、そのままウエハチャック１２にパルスレーザー光を照射する（ステップＳ１１０）。雰囲気を１０Ｐａ以上の不活性ガスを導入する場合には（ステップＳ１０９）、不活性ガス導入弁を開（ステップＳ１１１）にする。その後に、ウエハチャック１２にパルスレーザー光を照射し（ステップＳ１１０）、チャッククリーニングが完了となる（ステップＳ１１２）。

この実施例では、ウエハチャック１２をクリーニングするタイミングは、予めＮ枚のウエハＷを処理した後に行うとしたが、不定期に行うことも勿論可能である。ウエハＷをウエハチャック１２に吸着したときの平面度を計測することで、簡便にチャック１２上へのパーティクル付着を検出できる。この手法で異常を検出した時にクリーニングを行うことができ、常にウエハチャック１２を清浄な状態に保つことが可能になる。

実施例１では、ウエハチャック１２をパルスレーザー光を照射しクリーニングする方法を例として具体的に説明したが、クリーニング対象をレチクルチャック９としても、全く同様である。

実施例１では、クリーニング用パルスレーザー光の照射形状はウエハステージ１０の走査方向と直交する方向に長いシート状のレーザー光である。このレーザー光を照射しながら、ウエハステージ１０を移動させることにより、ウエハチャック１２の全面をレーザー光照射することが可能となる。

この場合に、レーザー光の照射面積は、シートビーム厚×シートビーム長（例えば１０ｍｍ×３００ｍｍ弱）となり、付着するパーティクルの成分によっては、照射エネルギ密度が低く、所望の除去率を達成できない場合が考えられる。

前述のようにパーティクルの付着力は、通常の真空環境下では、Van der Waals力Ｆｖが主なものとされている。この力は、次式で表すことができる。
Ｆｖ＝（Ａ×Ｄｐ）／（１２×Ｚ²） ・・・（６）

この（６）式で、Ｄｐはパーティクルの粒径、Ｚはパーティクル表面と付着平面との距離で通常０．４〜０．５ｎｍとされている。ＡはHamaker定数と云われ、パーティクルの材質によって異なるが、樹脂材料では概略（４〜１０）×１０^-20Ｊ、金属材料では（１５〜５０）×１０^-20Ｊとなっており、付着するパーティクルの成分によって付着力が異なる。このように、付着力の大きいパーティクルを除去するためには、ウエハチャック１２にダメージを与えない程度で、照射面積を小さくして、照射エネルギ密度を高くすることが必要になる。

この実施例２は、整形光学系によりパルスレーザー光をスポット状に整形することで、照射面積を小さくした場合のクリーニング方法に関するものである。図６に示すように、除去エリア全面をクリーニングするために、パルスレーザー光をウエハチャック１２に照射しながら、ウエハステージ１０をＹ方向に移動させ、次の列を照射する場合は、それと直交する方向（Ｘ方向）にステップする必要性が生ずる。

具体的には、例えばパルスレーザー光Ｌが或る時刻でＴ１の位置にあり、矢印の方向（Ｙ方向）にウエハステージ１０が移動すると、チャック１２上ではＴ１からＴ２の位置にレーザー光Ｌが走査される。レーザー光ＬがＴ２に達すると、ステージ１０は直ちにビームサイズＷだけＸ方向にステップしＴ３の位置に移動する。そして、再びステージ１０がＹ方向に移動し、ウエハチャック１２の面上をレーザー光Ｌが走査される。このように、レーザー光Ｌを照射しながら、ウエハステージ１０はＹ方向に走査動作し、Ｘ方向にステップ動作し、それを繰り返すことで、除去領域Ｓを全てクリーニングすることになる。

この場合も前述の実施例１と同様に、有効な除去率を得るために、ステージ走査速度Ｖｓ［ｍｍ／ｓ］、パルス繰り返し周波数Ｆ［Ｈｚ］、照射パルス数Ｎ、照射エリアＷ［ｍｍ］×Ｗ［ｍｍ］について次のような関係がある。

つまり、図６において、ウエハステージ１０がビームサイズＷを移動するために要する時間△Ｔｓは、次式となる。
△Ｔｓ＝Ｗ／Ｖｓ ・・・（７）

この時間△Ｔｓ内に移動する照射エリアに対し、最低Ｎ回のパルス照射が必要とすると、このときのパルス時間間隔△Ｔｐは次式となる。
△Ｔｐ＝△Ｔｓ／Ｎ＝Ｗ／（Ｖｓ×Ｎ） ・・・（８）

一方、パルスレーザー光源３２のパルス時間間隔△τは、次式となる。
△τ＝１／Ｆ ・・・（９）

前述したように、パルス時間間隔△Ｔｐは、光源３２のパルス時間間隔△τよりも大きくなければ、システムとして成立しないので、次式が得られる。
Ｗ／（Ｖｓ×Ｎ）＞１／Ｆ ・・・（１０）
∴（Ｖｓ×Ｎ）／Ｗ＜Ｆ ・・・（１１）

ウエハステージ１０のＹ軸方向の運動速度Ｖｓ［ｍ／ｓ］、パルスレーザー光の照射サイズＷ×Ｗ［ｍ］、レーザー光の繰り返し周波数Ｆ［Ｈｚ］に関し、（１１）式のような簡単な関係式が成立する。例えば、Ｖｓ＝１００［ｍｍ／ｓ］、Ｆ＝３００［Ｈｚ］、Ｎ＝３０とすると、（１１）式から照射サイズは１０×１０［ｍｍ］以上必要となり、所望の除去率（Ｎパルス照射に相当）が得られる。以上の例は正方形であるが、これに限るものではなく長方形、楕円、円に対しても同様の考え方が適用できる。

このように本実施例２では、有効な除去率を得るためには、照射面積を小さくしてエネルギ密度を大きくしても、このようにパルスレーザー光を走査する手段を用いることでパーティクルは除去可能になる。

実施例２でウエハチャック１２をパルスレーザー光で照射しクリーニングする方法を説明した。しかし、クリーニング対象をレチクルチャック９とした場合は、レチクルステージ７は走査方向の一軸方向のみしか移動できないため、スポット状のレーザー光照射エリアの場合に、走査方向とは直交する方向にレーザー光を移動しなければならない。その際には、レーザー光を偏向ユニットを用いて走査する方法、例えばポリゴンミラーによる走査方法、或いはガルバノミラーによる走査方法などが必要になる。この場合においても、レーザー光のレチクルチャック９上での移動速度をＶｓとすることで、前述の説明と全く同様に成立する。

前述の実施例では、パルスレーザー光の照射部近傍に、レーザー光を挟み込むように除去したパーティクルに電界をかけて、捕集する捕集電極を設けた。実施例３では、レーザー光により除去されたパーティクルが再びウエハチャック１２に付着しないように、また他の部材に飛散しないように、パーティクルに熱泳動力を作用させる。パーティクルが空間中に浮遊している状態で、そのままガスと共に真空排気ポンプで回収するようにしている。

熱泳動はガスに温度勾配を付すると、浮遊する微粒子が低温側から高温側へと向かう力（熱泳動力）を受ける現象である。従って、この熱泳動力を作用させるためには、ウエハステージ空間２にガスを導入する必要があり、クリーニング時はウエハステージ空間２と投影光学系空間３の遮断弁６を閉じて、例えば圧力が最低数１０Ｐａ程度になるまでガス供給ユニットからガスを導入する。

図７は実施例３の構成図であり、ウエハチャック１２は基準温度（例えば２３℃）に維持されており、ウエハチャック１２に対向して、ウエハチャック１２よりも低い温度に維持された輻射冷却板５１、５２が配置されている。冷却板５１、５２はウエハチャック１２の大きさと同等又はそれ以上の大きさとされ、冷却板５１、５２にはペルチェ素子等の電子冷却手段５３、５４がそれぞれ接続されている。

このように、ウエハチャック１２と冷却板５１、５２間にガス温度勾配を付することにより、除去すべきパーティクルにウエハチャック１２から冷却板５１、５２に向かう力を作用させることが可能になる。また、冷却方法にペルチェ素子と冷却板５１、５２について説明したが、他の手段、例えば冷却板５１、５２に冷却水を流して冷却する方法を用いることもでき、効果的に冷却できる方法であれば支障はない。

このように、本実施例３はウエハチャック１２をパルスレーザー光を照射してクリーニングする方法を説明したが、クリーニング対象をレチクルチャック９としても、全く同様に行うことが可能である。

実施例４においては、パルスレーザー光による除去効率を高め、また除去パーティクルの再付着、飛散を防ぐために、レーザー光と同期して、ガスジェットをウエハチャック１２のレーザー光照射部に吹き付け、それを回収するようにされている。

図８は実施例４の構成図であり、ウエハチャック１２のパルスレーザー光照射部の近傍にガスジェット状に噴射するガスジェット噴射ノズル６１と、噴射ノズル６１から噴出したガスを回収する回収ノズル６２が設けられている。ガスジェット噴射ノズル６１は不活性ガス供給源６３に電磁弁６４を介して接続されている。また、パルスレーザー光源３２は電磁弁６４の開閉タイミングを同期させるために、レーザー光源３２、電磁弁６４は同期装置６５にそれぞれ接続されている。ガスジェット噴射ノズル６１、不活性ガス供給源６３、電磁弁６４により、ガス噴射ユニットが構成されている。

ガスジェット噴射ノズル６１は電磁弁６４を開にすると、ウエハステージ空間２とガス供給源６３の圧力比から、超音速のジェット流が噴出され、ウエハチャック１２に吹き付けられる。

このような構成により、パルスレーザー光の照射と同期してガスジェットが吹き付けられることにより、ガスの流体抵抗をパーティクルが受け、更に効果的な除去が可能になる。パーティクルが表面から離脱すると同時に、ガス中にトラップされ、ガス流と共に回収ノズル６２、又は真空排気系によりウエハステージ空間２の外に排出される。

このように、本実施例４はウエハチャック１２にパルスレーザー光を照射し、クリーニングする方法を説明したが、クリーニング対象をレチクルチャック９とすることもできる。

次に、上述の各実施例で説明したＥＵＶ露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施例５を説明する。図９は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ）の製造工程図である。ステップＳ２０１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２０２（マスク制作）では設計した回路パターンを形成したマスク（レチクルＲ）を制作する。一方、ステップＳ２０３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（ウエハＷ）を製造する。ステップＳ２０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップＳ２０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ２０４によって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、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）等の工程を含む。ステップＳ２０６（検査）では、ステップＳ２０５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う。このような工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップＳ２０７で出荷される。

図１０は上記ウエハプロセスの詳細な工程図を示している。ステップＳ３０１（酸化）ではウエハ（ウエハＷ）の表面を酸化させる。ステップＳ３０２（ＣＶＤ）ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ３０３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ３０４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ３０５（レジスト処理）ではウエハにレジスト（感材）を塗布する。ステップＳ３０６（露光）では上記露光装置によってマスク（レチクル２）の回路パターンの像でウエハを露光する。ステップＳ３０７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ３０８（エッチング）では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップＳ３０９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことにより、ウエハ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。

実施例の構成図である。 ウエハチャックの光学系、捕集電極の構成図である。 ウエハチャックのシートビーム照射方法である。 パーティクル除去率の照射パルス数依存性のグラフ図である。 ウエハチャッククリーニング時のフローチャート図である。 実施例２のウエハチャックのスポットビーム照射方法の説明図である。 実施例３の冷却板を設けた構成図である。 実施例４のガス噴射ノズル、回収ノズルを設けた構成図である。 半導体デバイスの製造工程図である。 図９の工程中のウエハプロセスの詳細な製造工程図である。

符号の説明

１ レチクルステージ空間
２ ウエハステージ空間
３ 投影光学系空間
４ 投影光学系
５、６ 遮断弁
７ レチクルステージ
９ レチクルチャック
１０ ウエハステージ
１２ ウエハチャック
１４ レチクル交換室
１６、１７、２１、２２ ゲート弁
１９ ウエハ交換室
２３〜２７ 真空排気装置
２８、２９ レーザー光導入窓
３２ パルスレーザー光源
４１、４２ 電極
４３ 電源
５１、５２ 輻射冷却板
５３、５４ 電子冷却手段
６１ ガスジェット噴射ノズル
６２ 回収ノズル
６３ 不活性ガス供給源
６４ 電磁弁
６５ 同期装置
Ｒ レチクル
Ｗ ウエハ

Claims (10)

1. レチクルに形成されたパターンを真空環境下でウエハに露光する露光装置において、前記レチクルを保持するレチクルチャックと、前記ウエハを保持するウエハチャックと、前記レチクルチャックと前記ウエハチャックの少なくとも一方の対象物にパルスレーザー光を照射するレーザー光照射ユニットとを備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記対象物が載置されるステージを有し、該ステージは、前記パルスレーザー光の前記対象物への照射に際し移動することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記パルスレーザー光をシート状に整形する整形光学系を有し、前記ステージは、前記パルスレーザー光の前記対象物への照射に際し、前記シート状のパルスレーザー光の伸びる方向に対して直交する方向に移動することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記パルスレーザー光をスポット状に整形する整形光学系を有し、前記ステージは、前記対象物であるウエハチャックへの前記パルスレーザー光の照射に際し、前記ウエハチャックを２方向に移動することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
5. 前記パルスレーザー光をスポット状に整形する整形光学系と、前記パルスレーザー光の前記レチクルチャック上での照射位置をある方向に沿って変える偏向ユニットとを有し、前記ステージは、前記対象物であるレチクルチャックへの前記パルスレーザー光の照射に際し、前記レチクルチャックを前記ある方向に対して直交する方向に移動することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
6. 前記レーザー照射ユニットによりパルスレーザー光が照射される空間にガスを供給するガス供給ユニットを有することを特徴とする請求項１〜５の何れか１つの請求項に記載の露光装置。
7. 前記レーザー照射ユニットによりパルスレーザー光が照射される空間に設けられた一対の電極を有し、該一対の電極は、前記パルスレーザー光の照射に際し電場を形成することを特徴とする請求項１〜６の何れか１つの請求項に記載の露光装置。
8. 前記対象物に対して平行に配置された冷却板を有することを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載の露光装置。
9. 前記レーザー光照射ユニットの発光に同期して、前記対象物にガスを噴射するガス噴射ユニットを有することを特徴とする請求項１〜８の何れか１つの請求項の露光装置。
10. 請求項１〜８の何れか１つの請求項に記載の前記露光装置を用いて、レチクルをクリーニングする工程と、クリーニングされたレチクルを用いて、パターンをウエハに転写する工程と、パターンが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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