JPH03127814A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、露光装置に関する。

（従来の技術） 例えば、半導体デバイスの製造工程における微細な回路
パターンの形成等にフォトリソグラフィー技術か用いら
れているが、このようなフォトリソグラフィー技術にお
けるレジストの露光等に、露光装置が用いられている。

また、近年は、半導体デバイスの高集積化に伴なう回路
パターンの微細化に対応するため、このような半導体デ
バイス製造におけるフォトリソグラフィー工程にＤ　Ｕ
　Ｖ　（Ｄｅｅｐ　Ｕｌｔｒａ　Ｖｉｏｌｅｔ　）の露
光工程が加えられるようになってきた。

すなわち、例えばステッパーによって露光されたパター
ンの現像解像度を向上する目的でＲＥＬ（Ｒｅｓｏｌｕ
ｔｉｏｎ　Ｅｎｈａｎｃｅｄ　Ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ
　）工程と称されるＤＵＶ露光工程がある。これは、被
処理体例えば半導体ウェハを加熱しながら、上方から低
照度例えば２〜４０ｍＷ／ｃ７程度、波長例えば２５０
〜４００ｎｍ程度のＤＵＶ光をレジストに均一に照射す
ることにより、解像度を向上させる技術である。

また、現像後のエツチング工程、イオンインプラント工
程でのレジスト剥離を防止するための処理として、レジ
ストキユアリングと称されるＤＵＶ露光工程も行われて
いる。これは、半導体ウェハを加熱（あるいは冷却）し
ながら、高照度例えば７５０ｍＷ／ｃＪ程度、波長例え
ば２００〜３５０ｎｍ程度のＤＵＶ光を均一に照射する
ことにより、レジストの強度を向上させる技術である。

一般に、上述したような露光工程に利用されるＤＵＶ光
は、人体に有害である。このため、このような露光工程
に利用される露光装置では、被処理体を露光室内に収容
し、外部に光が漏れないようにして露光するよう構成さ
れ、また、光源ランプ、ミラー　レフレクタ−レンズ等
から構成される光源部も同様にケース出に収容にされた
ものが多い。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述したような従来の露光装置では、例
えばレジストから発生したミスト等が、照射光を反射あ
るいは透過させる光学面に付着し、このような付着物に
よって照射光が遮られ、露光量が徐々に低下してしまう
。

例えば、上述したようなりＵＶ露光工程に利用される露
光装置では、レジストミスト等が光学系を構成する機器
に付着しないよう、露光室と光学系機器を収容する光源
部とが、隔離的に構成され、光源部からの光を例えば合
成石英板等からなる窓を介して被処理体に露光するよう
構成されたものが多いが、このような露光装置では、合
成石英板等からなる窓にレジストミスト等が付着し、照
射光が遮られ、全体的な露光量が徐々に低下してしまっ
たり、露光量が部分的に不均一になったりする。

このため、レジストに対する露光が不完全あるいは不均
一になったり、光学系を清掃するためのメンテナンス頻
度が高くなり稼働率の低下を招く等の問題があった。特
に、波長の短い紫外線は、このような付着物に吸収され
易く、その影響を強く受けるため、ＤＵＶ露光装置等、
短波長の紫外線を用いた露光装置では、このような付着
物が大きな問題となる。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、光学面に付着する付着物の量を、従来に較べて大幅に
低減することができ、長期間に亘って安定した光量で露
光を行うことのできる露光装置を提供しようとするもの
である。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、被処理体を収容する露光室と、前記
被処理体に所定の光を照射するための光学系からなる光
源部とを有する露光装置において、前記露光室内の被処
理体と前記光源部との間に気体流を形成し、この気体流
により該露光室内の浮遊物を排出する手段を設けたこと
を特徴とする。

（作　用） 上記構成の本発明の露光装置では、被処理体と露光手段
との間に気体流を形成し、この気体流により露光室内の
浮遊物を排出する手段が設けられている。

したがって、例えば半導体ウェハ等に塗布されたレジス
トから発生し、光学面に付着するレジストミスト等の量
を、従来に較べて大幅に低減することができ、長期間に
亘って安定した光量で露光を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明をＲＥＬあるいはレジストキユアリング等
に用いるＤＵＶ露光装置に適用した一実施例を図面を参
照して説明する。

第１図に示すように、光源部１には、内部を気密に保持
し、内部からの光の漏洩を防ぐ如く構成されたケース２
が設けられており、このケース２内には、所定波長域の
紫外線を照射する光源ランプ３と、この光源ランプ３か
らの紫外線を反射および透過して所定の平行ビームを形
成する複数の反射鏡４．５．６および複数のレンズ７．
８等からなる光学系が収容されている。

また、この光源部１の下部には、透明板例えば合成石英
板９ａを配置された窓９が設けられており、この窓９を
介して光源部１からの光（紫外線）を照射可能な如く露
光室１０が設けられている。

なお、ケース２は、上部から排気可能に構成されている
。

上記露光室１０は、内部を気密に保持し、内部からの光
の漏洩を防ぐ如く構成されており、内部に被処理物とし
て例えば半導体ウェハ１１を搬入、搬出可能とする如く
、図示しない開口およびこの開口を気密に閉塞するシャ
ッタ機構が設けられている。また、この露光室１０内に
は、その上面に半導体ウェハ１１を載置し、所定温度に
加熱可能に構成された円板状の熱板１２が設けられてい
る。

この熱板１２のほぼ中央には、透孔１３が設けられてお
り、この透孔１３の下部には光ガイド用円筒１４および
光センサ１５が設けられており、光源部１から照射され
る光の強度を透孔１３および光ガイド用円筒１４を介し
て光センサ１５によりｆｆ１１１定可能に構成されてい
る。さらに、光センサ１５の上部には、内部に冷媒循環
路１６を形成された冷却ブロック１７が設けられており
、熱板１２の熱が光センサ１５に伝わらないよう構成さ
れている。これは、一般に紫外線を測定するｌこめの光
センサ１５は熱依存性が強く、そのため、熱板１２の熱
が光センサ１５に伝わると、その測定結果が大きく変動
してしまうためである。

また、第２図にも示すように、上記熱板１２には、この
熱板１２を貫通する如く複数例えば３本のピン１８が設
けられている。これらのピン１８は、搬入、搬出時に半
導体ウェハ１１を熱板１２に上に仮支持し、熱板１２と
半導体ウェハ１１との間に搬送用アーム挿入、引き抜き
用の空隙を設けるためのものであり、シリンダ１つによ
り」二下動自在に構成されている。

さらに、第２図にも示すように、露光室１０の一方の側
壁には、上部と下部に上部気体供給ノズル２０と、下部
気体供給ノズル２１がそれぞれ一列に複数並べて設けら
れている。これらの上部気体供給ノズル２０と下部気体
供給ノズル２１は、それぞれ集合管２２．２３によって
集合され、バルブ２４．２５を介して気体供給源として
例えば窒素ガス供給源２６．２７に接続されている。

一方、上記上部気体供給ノズル２０、下部気体供給ノズ
ル２１に対向する露光室］−〇の側壁には、これらのノ
ズルに対向する如く、上部排気ノズル３０と、下部排気
ノズル３１がそれぞれ一列に複数例えば８こ並べて設け
られている。これらの上部排気ノズル３０と下部排気ノ
ズル３１は、それぞれ集合管３２．３３によって集合さ
れ、バルブ３４．３５を介して排気装置３６．３７に接
続されている。

そして、これらの上部気体供給ノズル２０と上部排気ノ
ズル３０、および下部気体供給ノズル２１と下部気体供
給ノズル３１とによって、露光室１０内の半導体ウェハ
１１と窓９との間に上下２層の窒素ガス流を形成可能な
如く構成されている。

次に上記構成のこの実施例の露光装置の動作について説
明する。

まず、露光室１０の図示しないシャッタ機構を開とし、
例えば搬送用アーム等により露光室１０内に被処理物と
して、半導体ウェハ１１を搬入する。

なお、半導体ウェハ１１は、ＲＥＬの場合、例えばステ
ッパーによって露光された現像前の半導体ウェハ１１で
あり、レジストキユアリングの場合、現像後の半導体ウ
ェハ１１である。

この時、予め、シリンダー９によりピン１８（この実施
例の場合３本設けられている）を上昇させておき、熱板
１２の上部にピン１８が突出した状態に設定しておく。

そして、搬送用アームにより、半導体ウェハ］１をこれ
らのピン１８上に載置する。

この後、シャッタ機構を閉とし、露光室１０内を気密に
保持するとともに、ピン１８を下降させて半導体ウェハ
１１を熱板１２上に載置し、半導体ウェハ１１の加熱お
よび窓９を介して光源部］からの紫外線の照ａｔを開始
する。また、これと同時に、バルブ２４．２５を開とし
、上部気体供給ノズル２０および下部気体供給ノズル２
１から露光室１０内に不活性気体例えば窒素ガスを供給
するとともに、バルブ３４．３５を開とし、排気装置３
６．３７を駆動して、上部排気ノズル３０および下部排
気ノズル３１から排気を行う。

なお、この時、上部気体供給ノズル２０と上部排気ノズ
ル３０との間には、窓９の表面を覆う如くエアカーテン
状のほぼ平行な窒素ガス流が形成されるよう、窒素ガス
の供給量と排気量がバランスするように調節する。一方
、下部気体供給ノズ０ ル２１からの窒素ガスの供給量と、下部排気ノズル３１
からの排気量とは、やや窒素ガスの供給が過多となるよ
う調節し、露光室１０内の雰囲気を窒素ガスに置換する
。

したがって、加熱に伴って半導体ウェハ１１に塗布され
たレジストからレジストミスト等が発生するが、このよ
うなレジストミストは、上部気体供給ノズル２０と上部
排気ノズル３０、および下部気体供給ノズル２１と下部
υ１気ノズル３１との間に形成される窒素ガス流によっ
てその大部分が露光室１０外に排出され、窓９の合成石
英板９ａに付着することを防止することができる。

上述したような露光室１０への窒素ガスの供給および排
気を所定時間（レジストミストの発生が微少となるまで
）行い、この後、各バルブ２４．２５．３４．３５を閉
とする。そして、露光室１０を密閉状態として、半導体
ウェハ１１の加熱および紫外線の照射をさらに続けて行
う。

なお、処理途中で露光室１０内の窒素ガス流を停止させ
るのは、この窒素ガス流によって半導体１ ウェハ１１が冷却され、半導体ウェハ１１に温度勾配が
生じ、処理が不均一になることを防止するためである。

そして、所定時間の加熱および紫外線の照射が終了する
と、シリンダ１９によりピン１８を上昇させ、半導体ウ
ェハ１１をピン１８上に支持するとともに、露光室１０
の図示しないシャッタ機構を開とし、例えば搬送用アー
ム等によりこの半導体ウェハ１１を搬出し、−枚の半導
体ウェハ１１の処理が終了する。なお、この時、各バル
ブ２４．２５．３４．３５を開として露光室１０内に再
び窒素ガス流を形成し、この窒素ガス流により搬出前の
半導体ウェハ１１を常温近傍の温度まで冷却冷却するこ
ともできる。このような冷却を実施すれば、露光室１０
内の不所望な温度上昇も防止することができる。

すなわち、この実施例の露光装置では、露光室１０内の
加熱板１２（半導体ウェハ１１）と窓９との間に、エア
カーテン状の窒素ガス流を形成するよう構成されている
ので、半導体ウェハ１１に２ 塗布されたレジストから発生したレジストミスト等の大
部分がこの窒素ガス流によって露光室１０外へ排出され
、窓９の合成石英板９ａに付着するレジストミスト等の
付着物の量を従来に較べて大幅に低減することができる
。したがって、長期間に亘って安定した光量で露光処理
を実施することができる。

ところで、このように構成された露光装置であっても、
窓９に僅かずつレジストミスト等が付着する。そこで、
この実施例の露光装置では、熱板１２の下部に光センサ
１５が設けられており、熱板１２上に半導体ウェハ１１
を載置しない状態で光源部１から窓９を介して照射され
る紫外線の強度を測定可能に構成されている。

したがって、この先センサ１５による測定結果により光
源ランプ３の劣化、窓９の汚れ等による光量の低下を検
出することができる。この先センサ１５の測定結果から
メンテナンス時期を決定したり、紫外線の照射時間を制
御する（光量が低下したら照射時間を長くする）ことに
より、光量の３ 低下により半導体ウェハ１１に対する照射量が不足する
ことを防止できる。

また、光源部１内の窓９の手前（光源ランプ３側）等に
別に光センサを設けておけば、この先センサの測定結果
と光センサ１５の測定結果とから光量の低下が光源ラン
プ３の劣化に起因するものであるか、窓９の汚れに起因
するものであるかを判定することが可能となる。

さらに、例えば第３図に示すように、窓９の合成石英板
９ａを着脱自在に構成すれば、清掃等のメンテナンスを
容易に実施することができる。

第３図に示す例では、光源部１の光学系を収容するケー
ス２の底板２ａに設けられた溝２ｂに合成石英板９ａを
着脱自在に嵌合し固定するよう構成されている。そして
、この合成石英板９ａとレンズ８を支持するハウジング
４０との間を、半円筒状の部材を組み合せ、例えば複数
のねじ４１等により固定してなる円筒状ガイド４２およ
びＯリング４３．４４等により気密に閉塞するよう構成
されている。したがって、ねじ４１を緩め、円筒４ 状ガイド４２を合成石英板９ａの上部から取り外すこと
により、合成石英板９ａを底板２ａから簡単に取り外す
ことができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の露光装置によれば、光学
面に付着する付着物の量を、従来に較べて大幅に低減す
ることができ、長期間に亘って安定した光量で露光を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の露光装置の構成を示す図、
第２図は第１図の露光装置の露光室の構成を示す図、第
３図は第１図の露光装置の窓の構成を示す図である。 １・・・・・・光源部、２・・・・・・ケース、３・・
・・・・光源ランプ、４．５．６・・・・・・反射鏡、
７．８・・・・・・レンズ、９・・・・・・窓、９ａ・
・・・・・合成石英板、１０・・・・・・露光室、１１
・・・・・・半導体ウェハ、１２・・・・・・熱板、１
３・・・・・・透孔、１４・・・・・・光ガイド用円筒
、１５・・・・・・光センサ、１６・・・・・・冷媒循
環路、１７・・・・・・冷却ブロック、１８・・・・・
・ピン、１９・・・・・・シリンダ、２０・・・・・・
上部５ 気体供給ノズル、２１・・・・・・下部気体供給ノズル
、２２．２３・・・・・・集合管、２４．２５・・・・
・・バルブ、２６．２７・・・・・・窒素ガス供給源、
３０・・・・・・上部排気ノズル、３１・・・・・・下
部排気ノズル、３２．３３・・・・・・集合管、３４．
３５・・・・・・バルブ、３６．３７・・・・・・排気
装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理体を収容する露光室と、前記被処理体に所
   定の光を照射するための光学系からなる光源部とを有す
   る露光装置において、 前記露光室内の被処理体と前記光源部との間に気体流を
   形成し、この気体流により該露光室内の浮遊物を排出す
   る手段を設けたことを特徴とする露光装置。