JP2012124231A - 投影露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光用フォトマスク表面への異物付着を抑制する。
【解決手段】光源と、前記光源から発せられる光を集光し一定方向へ導く投影光学系と、前記投影光学系からの光が照射される所定のパターン像を有する露光用フォトマスクと、を備える投影露光装置において、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して、気体を噴射して異物をブローするブロー噴射機構と、前記気体とともに前記異物を吸引除去するブロー吸引機構とを有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光用フォトマスクを用いた投影露光装置および露光方法に関し、特に、露光用フォトマスク表面への異物付着を抑制することができる投影露光装置および露光方法に関する。

投影露光装置は、フォトリソグラフィ技術で用いられる装置であって、露光用フォトマスクに描画したパターンをワークの露光面へ転写することを目的とした装置である。高精度なレンズと短波長光源とを用いることで、高精細な配線パターン等を露光することができる。

従来の投影露光装置３００は、図３に示すように、装置の上部から、光源１と、光源から発せられた光を集光し一定方向へ導く集光レンズ２と、集光レンズ２からの光が照射される所定の遮光膜パターン４を有する露光用フォトマスク３と、露光用フォトマスク３を所定位置に案内するとともに露光用フォトマスク３が載置される露光用フォトマスク設置ガイド５と、を備えている。そして、投影露光装置３００において、光源１から発せられた光は、集光レンズ２で集光されて一定の方向へ導かれ、表面に所定の遮光膜パターン４を有する露光用フォトマスク３に照射される。露光用フォトマスク３を通過した光は所定のマスクパターンを有する投影光２０となり、この投影光２０がワーク１０の露光面（パターン形成面）１０ａに投影されて、所定のマスクパターンが転写される。

従来の投影露光装置では、露光用フォトマスクに異物が付着してしまうという問題があった。これを解決するために、従来の投影露光装置では、設置された露光用フォトマスクへの異物付着を防止する対策は特になされず、投影露光装置そのものをクリーンルーム内に設置することで、露光用フォトマスク表面への異物付着を抑えていた。

また、露光用フォトマスク表面への異物付着を防ぐことを目的として、露光用フォトマスクに対して、その表面から５ｍｍ程度の距離を隔ててペリクルと呼ばれる透明な薄膜を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−２３２６８９号公報

しかしながら、投影露光装置をクリーンルーム内に設置するだけでは、露光用フォトマスク表面への異物付着を防止することは困難となっている。露光用フォトマスクへの異物付着の問題は投影するパターンのファイン度やその精度によるのだが、現在ではそのファイン度や精度への要求が高まり、露光用フォトマスクに描画される遮光膜パターン間の最小スペースは数ミクロンオーダーとなっている。このような微細なパターンにおいては、浮遊する微小なホコリですら露光用フォトマスクの遮光膜パターンのスペースを埋める原因となり、目的とは異なるパターンが露光面に転写されることになるからである。このように、高いファイン度や精度が要求される投影露光装置を使用するためには投影露光装置をクリーンルーム内に設置するだけでは不十分であった。

また、上記のように異物付着を防止する構造・対策がない場合においては、露光作業の
開始前や一定の作業時間毎に、露光用フォトマスク表面への異物付着を確認する作業が必要であり、作業性を悪化させていた。

また、特許文献１の提供する技術では、露光用フォトマスク表面への異物付着を防止できるものの、ペリクルを有する専用治具を用いているため、とても高価であることや、ペリクルの除去の際に慎重な取り扱いを要することなどの欠点があった。

本発明の目的は、安価に且つ容易に、露光用フォトマスク表面への異物の付着を抑制することが可能な投影露光装置および露光方法を提供することにある。

本発明の第１の態様は、光源と、前記光源から発せられる光を集光し一定方向へ導く投影光学系と、前記投影光学系からの光が照射される所定のパターン像を有する露光用フォトマスクと、を備える投影露光装置において、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して、気体を噴射して異物をブローするブロー噴射機構と、前記気体とともに前記異物を吸引除去するブロー吸引機構とを有する投影露光装置である。

上記投影露光装置において、前記露光用フォトマスクの前記気体が噴射される面の周囲を覆うブローガイドを設けることが好ましい。

上記投影露光装置において、前記ブロー噴射機構が、０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で前記気体を断続的に噴射する、または０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下の圧力で前記気体を連続的に噴射することが好ましい。

本発明の第２の態様は、露光用フォトマスクを用いて所定のパターンの投影光をワークに投影露光する投影露光工程と、前記投影露光工程の後に、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して気体を噴射するとともに前記気体を吸引する工程とを有する露光方法である。

本発明の第３の態様は、露光用フォトマスクを用いて所定のパターンの投影光をワークに投影露光する投影露光工程を含む露光工程を有し、前記露光工程中に、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して気体を連続的に噴射するとともに前記気体を吸引する露光方法である。

本発明によれば、露光用フォトマスク表面への異物付着を抑制するができる。

本発明の一実施形態にかかる投影露光装置の概略図である。 図１の投影露光装置の露光用フォトマスク周辺の構造を示す斜視図である。 従来の投影露光装置の概略図である。

以下、本発明の一実施形態にかかる投影露光装置について、図１、図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる投影露光装置の概略図であり、図２は図１の投影露光装置の露光用フォトマスク周辺の構造を示す斜視図である。

［投影露光装置］
本実施形態に係る投影露光装置１００は、図１に示すように、光源１と、光源１から発せられる光を集光し一定方向へ導く投影光学系としての集光レンズ２と、集光レンズ２か
らの光が照射される所定の遮光膜パターン４を有する露光用フォトマスク３と、露光用フォトマスク３を所定の位置に案内するとともに露光用フォトマスク３が載置される露光用フォトマスク設置ガイド５と、が上から順に配置されている。露光用フォトマスク設置ガイド５は矩形状の開口５ａを有し、この開口５ａに臨ませて露光用フォトマスク３の下面に形成された遮光膜パターン４が設置されている。この露光用フォトマスク３の遮光膜パターン４を有する下面に対して気体を噴射し異物をブローするブロー噴射部６を有するブロー噴射機構と、ブロー噴射部６から噴射された気体とともに異物を吸引除去するブロー吸引部７を有するブロー吸引機構と、気体の流れ（気流９）を一定方向に案内するブローガイド８と、を備えている。そして、図１に示すように、露光用フォトマスク３の下方には、被露光物であるワーク１０が配置されている。

光源１は、ワーク１０に施された感光材に対して露光により転写可能な波長の光を発光できるものであれば特に限定されないが、高精細なマスクパターンの転写に好適な短波長光源が好ましく、例えば高圧水銀灯のg線（波長 436nm）やi線（波長 365nm）が用いられる。投影光学系としての集光レンズ２は、光源１からの光を集光して鉛直下方に導くように光源１の下方に配置されており、集光した光が露光用フォトマスク設置ガイド５上に水平に載置された露光用フォトマスク３に対して垂直に照射される。投影光学系としては、集光レンズ（レンズ群）を用いた屈折系の投影光学系に限らず、例えばミラーとレンズを組み合わせた反射及び屈折系で投影光学系を構成してもよい。

露光用フォトマスク３は、例えばガラスなどからなる透明な基板と、基板の一方の面に描画されたパターン像としてのクロムなどからなる遮光膜パターン４とから構成されている。なお、露光用フォトマスク３には、レチクルも含まれる。集光レンズ２からの光が露光用フォトマスク３の遮光膜パターン４に対して垂直に照射されると、露光用フォトマスク３を通過した光は所定のマスクパターンを有する投影光２０となり、この投影光２０が露光用フォトマスク３の下方に配置されるワーク１０の露光面１０ａに投影露光される。ワーク１０は、例えば半導体装置用キャリアテープやウェハなどであり、ワーク１０の露光面１０ａにはフォトレジストなどが形成されており、所定のマスクパターンが露光面１０ａに転写される。

本実施形態においては、図１、図２に示すように、ブローガイド８は、コーナー部に丸みを持たせた矩形筒体状であり、ブローガイド８は、露光用フォトマスク設置ガイド５の開口５ａを取り囲むように、露光用フォトマスク設置ガイド５の下面に取り付けられている。このブローガイド８の対向する一対の側壁のうち、一方の側壁にはブロー噴射機構のブロー噴射部６が、またもう一方の側壁にはブロー吸引機構のブロー吸引部７が設けられている。ブローガイド８のブロー噴射部６及びブロー吸引部７が設けられていない残りの一対の側壁は、ブロー噴射部６から噴射された気体をブロー吸引部７へと案内するガイドとなっている。

ブロー噴射部（噴射ノズル）６は中空の円柱状であり、ブロー噴射部６の先端部には、ブロー噴射部６の中空部（図示せず）に供給された気体を噴射するブロー噴射口６ａが形成され、またブロー噴射部６の基端部には、ブロー噴射部６の中空部に気体を供給する供給管１１が接続されている。更に、供給管１１には、図示省略するが、気体の供給・停止、或いは噴射される気体の圧力を調節するための弁、弁の開閉等を制御する駆動制御手段、供給管１１に気体を供給する供給源としてのボンベ等が設けられている。ブロー噴射部６は、露光用フォトマスク３の遮光膜パターン４を有する下面に向けて、やや斜め上方に気体を噴射するように配置されている。

ブロー吸引部７は矩形筒体状であり、ブローガイド８側の先端はブロー吸引口７ａであり、ブロー吸引部７の基端側の底壁にはブロー吸引口７ａから吸引された気体を排気する
排気管１２が接続されている。更に、排気管１２には、図示省略するが、排気管１２を開閉等をするための弁、気体を吸引排気する吸引手段としての真空ポンプなどが設けられている。

ブロー噴射部６のブロー噴射口６ａから噴射された気体は、露光用フォトマスク３に吹き付けられ、露光用フォトマスク３の表面に沿った気流９を形成して流れ、ブロー吸引部７のブロー吸引口７ａから吸引されてブローガイド８から排気される。この気体のブローによって、露光用フォトマスク３表面に付着したホコリや粉塵などを表面から除去され、露光用フォトマスク３を清浄な状態で使用することができる。更に、気体を噴射して露光用フォトマスク３表面に沿って一定方向に流れる気流９を形成することで、露光用フォトマスク３表面に付着しようする異物の侵入を妨げ、異物の付着を抑制することができる。また、ブロー吸引機構を設けることによって、ブロー噴射機構により除去もしくは付着を妨げられた異物をブロー噴射された気体とともに吸引除去することができ、除去もしくは妨げられた異物が他の部分へ付着することを抑制できる。
更に、上述したように、従来においては、露光作業の開始前や一定の作業時間毎に、露光用フォトマスク表面への異物付着を確認する作業が必要であったが、上記のような異物付着を抑制する対策が採られた本発明では、上記の異物付着確認作業を不要ないし大幅に削減でき、作業性の向上を図ることができる。

ブロー噴射機構のブロー噴射部６は、０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で断続的に気体を噴射する、または０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下の圧力で連続的に気体を噴射することが好ましい。気体の圧力を上記範囲内とするのは、気体の噴射に伴ってブロー噴射部６等で発生する振動が露光用フォトマスク３に伝達されて露光作業に悪影響を及ぼさないように、必要最低限の圧力にするのが好ましいからであり、また、ホコリなどの浮遊物である異物の除去には大きな圧力を必要としないからである。また、ブロー噴射部６の設置数は露光用フォトマスク３の大きさによって異なるが、露光用フォトマスク３の一辺のサイズを基準に、１インチあたり０．５個以上１個以下設置することが好ましい。本実施形態では、図２に示すように、一辺が５インチの大きさの露光用フォトマスク３に対して、３個のブロー噴射部６が設けられている。ブロー噴射される気体としては、窒素または酸素が使用されるが、窒素がより好ましい。なお、ブロー吸引部７の吸引圧力は、ブロー噴射部６から噴射される気体の噴射量・噴射圧に対応して設定される。

また、ブローガイド８の高さは５０〜１００ｍｍとすることが好ましい。これは、ブロー噴射部６から噴射された気体が拡散してブローガイド８の外部に容易に漏洩しないようにして気体の噴射量を低減させるためと共に、ブローガイド８の下部開口からの外部の吸気量を低減し、ブロー吸引部７で吸引される気体の大部分がブロー噴射部６から噴射された気体となるようにして、吸引の効率を高めるためである。なお、ブローガイド８の大きさは、投影露光機の描画可能エリアよりも大きくすることで、投影露光機の投影性能を阻害しないようにする。

［露光方法］
次に、上記一実施形態の投影露光装置１００を用いた、本発明に係る露光方法の一実施形態を説明する。

本実施形態の露光方法の露光工程（露光作業）には、ワークを投影露光装置の露光領域に搬入・搬出（導入・導出）する工程、搬入・導入されたワークを露光領域の所定位置に位置合わせする工程、露光用フォトマスクを用いてワークの露光面に光を照射してパターンを投影露光する投影露光工程、露光用フォトマスクに気体を噴射し且つ吸引するブロー工程、などを有している。以下では、露光用フォトマスクに気体をブローするブロー工程を中心に本実施形態の露光方法を説明する。

まず、図１に示すように、表面にフォトレジストが塗布された半導体用キャリアテープ、ウェハなどの被露光物であるワーク１０を投影露光装置１００に導入ないし搬入した後、露光用フォトマスク３とワーク１０との位置合わせを行い、ワーク１０の露光面１０ａを所定の位置に位置決めする。

続いて、光源１から発せられた光を集光レンズ２で集光して、露光用フォトマスク３の遮光膜パターン４に照射する。この照射で露光用フォトマスク３を通過した所定のマスクパターンを有する投影光２０を、フォトレジストの塗布されたワーク１０の表面（露光面１０ａ）上に転写する。

（ブロー工程）
ブロー工程の一実施形態としては、上記投影露光工程の後に、露光用フォトマスク３表面に対して、ブロー噴射機構のブロー噴射部６から０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で所定の時間、気体をブロー噴射する。このブロー噴射は１ショットまたは数ショットの投影露光毎に行われる。このブロー工程を設けることにより、露光用フォトマスク３表面に付着した異物をブローして表面から除去して露光用フォトマスク３表面を清浄に保つことができる。更に、異物をブロー除去すると同時に、ブロー吸引機構のブロー吸引部７により気体とともにブローされた異物を吸引除去することで、除去された異物の他の部分・部位への付着を抑制できる。

ブロー工程の他の実施形態としては、投影露光工程、搬入・搬出工程、位置合わせ工程などを含む露光工程（露光作業）中に、常時、気体を噴射する。この場合、気体の圧力を０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下として、露光用フォトマスク３表面に連続的にブロー噴射する。このブロー工程では、露光用フォトマスク３表面に付着した異物を除去するとともに、露光用フォトマスク３表面に沿った一定方向に流れる気流９を常時形成して、露光用フォトマスク３表面へ付着しようとする異物の侵入を妨げ、付着を抑制する。この連続的なブロー噴射の間、ブロー吸引機構は連続的に気体を吸引する。
連続的なブロー噴射を行う本実施形態のブロー工程では、投影露光工程の後に断続的になされる上記実施形態のブロー工程よりも、ブロー噴射部６から噴射する気体の噴射圧力を小さく設定している。これは、本実施形態では、投影露光工程中にも気体を噴射・吸引しているので、気体の噴射に伴ってブロー噴射部６等で発生する振動が露光作業に悪影響を及ぼさないようにするためである。

なお、上記実施形態においては、露光用フォトマスクの一方の面（遮光膜パターンが形成された下面）に対し気体を噴射・吸引して、露光用フォトマスク表面への異物付着を抑制したが、例えば上記構成のようなブロー噴射部及びブロー吸引部を露光用フォトマスクの両面側にそれぞれ配置し、露光用フォトマスク両面に気体を噴射・吸引して、露光用フォトマスクの両面に異物が付着しないように構成してもよい。

１ 光源
２ 集光レンズ（投影光学系）
３ 露光用フォトマスク
４ 遮光膜パターン（パターン像）
５ 露光用フォトマスク設置ガイド
６ ブロー噴射部
６ａ ブロー噴射口
７ ブロー吸引部
７ａ ブロー吸引口
８ ブローガイド
９ 気流
１０ ワーク
１０ａ 露光面
１１ 供給管
１２ 排気管
２０ 投影光
１００ 投影露光装置

Claims (5)

1. 光源と、
   前記光源から発せられる光を集光し一定方向へ導く投影光学系と、
   前記投影光学系からの光が照射される所定のパターン像を有する露光用フォトマスクと、を備える投影露光装置において、
   前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して、気体を噴射して異物をブローするブロー噴射機構と、前記気体とともに前記異物を吸引除去するブロー吸引機構とを有することを特徴とする投影露光装置。
2. 請求項１に記載の投影露光装置において、前記露光用フォトマスクの前記気体が噴射される面の周囲を覆うブローガイドを設けることを特徴とする投影露光装置。
3. 請求項１または２に記載の投影露光装置において、前記ブロー噴射機構が、０．１ＭＰａ以上１ＭＰａ以下の圧力で前記気体を断続的に噴射する、または０．０５ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下の圧力で前記気体を連続的に噴射することを特徴とする投影露光装置。
4. 露光用フォトマスクを用いて所定のパターンの投影光をワークに投影露光する投影露光工程と、
   前記投影露光工程の後に、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して気体を噴射するとともに前記気体を吸引する工程とを有することを特徴とする露光方法。
5. 露光用フォトマスクを用いて所定のパターンの投影光をワークに投影露光する投影露光工程を含む露光工程を有し、
   前記露光工程中に、前記露光用フォトマスクの少なくとも一方の面に対して気体を連続的に噴射するとともに前記気体を吸引することを特徴とする露光方法。

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