JPH0645229A

JPH0645229A - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JPH0645229A
Application number: JP4195706A
Authority: JP
Inventors: Yukako Matsumoto; 由佳子松本; Akira Miyaji; 章宮地
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-07-23
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 1994-02-18
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: JP3306912B2

Abstract

(57)【要約】【目的】紫外域の光による光学部材の曇りを防止す
る。【構成】照明光学系７の光学部材は遮蔽部８、９、１
０により外部から遮蔽されている。遮蔽部の金属製の壁
面に誘電体１４を設けることより、浮遊物のイオン化を
防止するとともに、帯電によりイオン物質を吸着する。
誘電体１４を設けることにより、紫外域の光の照射によ
り発生するイオン物質の付着による光学部材の曇りを低
減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紫外線照射装置に関し、
特に半導体素子、液晶基板等の製造に使用される紫外線
露光装置や紫外域の光を使って感光基板上の感光剤を除
去する装置等の紫外線照射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体集積回路はますます集積度
を高め、回路の最小線幅をサブミクロン単位で形成する
ことが要求されるようになってきた。このような微細化
の手段の１つとして、半導体集積回路作成用の投影露光
装置の光源から射出される光の波長を短くすることが考
えられ、現在波長２４８ｎｍの紫外域の光（ＵＶ光）を
射出するエキシマレーザが注目されている。

【０００３】従来この種の露光装置において、エキシマ
レーザ等の光源から射出したレーザ光はビーム整形ユニ
ット、レンズ、ミラー等からなる照明光学系に入射す
る。照明光学系からの光は所定のマスクパターンが設け
られたマスクを照明し、マスクを通過した照明光は投影
光学系を介して感光基板（ウエハ）上に達する。マスク
パターンとウエハとは投影光学系に関して光学的に共役
な関係となっており、マスクパターンをウエハ上に結像
する。

【０００４】また、特開昭６２−２５２１３６号公報に
開示されているように、ウエハ上の感光剤をＵＶ光を使
って部分的に除去する装置が知られている。これらのＵ
Ｖ光を使った露光装置において、光源からのＵＶ光に対
し充分な透過率と耐久性を持つ石英が光学系の材料とし
て最も多く使用されている。また、このような紫外線露
光装置に使用されるＵＶ光は人体にとって有害なもので
あり、光が紫外線露光装置の外部にもれないように工夫
されている。具体的に言うと、紫外線露光装置の光学系
はアルマイト処理したアルミニウムなどの金属板（壁
面）を有する遮蔽部内に設けられており、光学系の光路
からはずれたＵＶ光が外部に漏れるのを防止している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の装
置においては、ＵＶ光の照射にともない光学材料の表面
に汚れが生じ光学材料の透過率が減少するという問題が
生じていた。特に露光装置において、強い光が入射する
照明光学系の光学材料の表面に汚れが生じ光学材料の透
過率が減少するため、ウエハ面上に到達するＵＶ照射量
が低減し露光のスループットが低下するという問題点が
あった。

【０００６】このような光学材料の透過率が減少すると
いう現象に対し、従来は汚れた光学材料のクリーニング
を行ったり、或いは汚れた光学材料を交換するという方
法で対処してきた。しかし、クリーニングや交換を行う
方法では光学系を動かすこととなり、光軸の調整等がそ
の都度必要となる。従ってその調整の間は、装置が稼働
しない、すなわち装置に長いダウンタイムが発生すると
いう問題点があった。

【０００７】そこで本発明では汚れの原因を考察すると
共に光学材料への汚れの付着を低減するシステム構成を
提案し、光学材料への汚れの付着を防止することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】紫外域の光を射出する光
源（１）と被照射物に紫外光を照射する光学系（７）と
光学系近傍から紫外域の光が流出するのを防止する金属
性の壁面を有する遮蔽部とを有する紫外線照射装置にお
いて、遮蔽部（８、９、１０）の金属性の壁面（１３）
に紫外域の光に対して耐性を有する誘電体を設けた。

【０００９】

【作用】紫外線照射装置（露光装置等）において、遮蔽
部の壁面は主に金属材料が使用されており、ＵＶ光の照
射により金属表面から飛散物が発生する。また、ＵＶ光
の散乱光または直接光が遮蔽部に当たると光電効果によ
って電子を放出し、金属表面付近の微粒子やガスのイオ
ン化を促す場合がある。さらに、遮蔽部の壁面は導電性
であるため、光学材料の汚れの原因となるイオン化した
微粒子やイオン化したガスを付着することは少ない。そ
こで金属表面を誘電体で覆うことにより、遮蔽部からの
表面物質の飛散や、電子の放出による微粒子等のイオン
化を防ぐことができ、さらにイオン粒子を吸着すること
ができる。従って、光学材料の汚れを防止することがで
きる。

【００１０】また、誘電体をプラスチック材等の帯電し
やすい材料にした場合、遮蔽部からの表面物質の飛散
や、電子の放出による微粒子等のイオン化を防ぐことが
できるとともに、さらに効率よくイオン化粒子を吸着す
ることができ、光学材料の汚れを防止の効果が向上す
る。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の一実施例が適用されるレーザ
露光装置の概略構成図である。２４８ｎｍ、１９３ｎｍ
等の波長の光を射出するエキシマレーザ光源１から射出
した照明光（ＵＶ光）ＩＬはミラー２ａ、ビーム整形用
レンズ群２ｂとからなるビームマッチングユニット２に
おいて、必要なビーム形状及び大きさに整形される。そ
して、整形された照明光ＩＬはリレーレンズ系３（３
ａ、３ｂ）を経て、照度均一化系５に入射する。照度均
一化系５はミラー５ａ、レンズ５ｂ、フライアイレンズ
等のオプチカルインテグレータやリレーレンズ等のレン
ズ系５ｃ、コンデンサーレンズ５ｄから成り、レンズ系
５ｃとコンデンサーレンズ５ｄにより照明光ＩＬはレチ
クルＲ上でほぼ一様な強度分布となる。レチクルＲから
の照明光ＩＬは投影光学系ＰＬを介してウエハＷに達す
る。レチクルＲとウエハＷとは投影光学系ＰＬに関して
共役な関係となっており、レチクルＲに設けられたレチ
クルパターンを投影光学系ＰＬによってウエハＷ上に結
像する。ウエハＷは不図示のウエハステージ上に載置さ
れており、光軸ＡＸ方向、及び光軸ＡＸと垂直な平面内
で移動可能となっている。

【００１２】ビームマッチングユニット２は遮蔽部８内
に設けられ、ビームマッチングユニット内の各光学系２
ａ、２ｂは遮蔽部８に固定されている。また、リレーレ
ンズ系３は遮蔽部９内に設けられ、リレーレンズ系３内
の夫々の光学系３ａ、３ｂは遮蔽部９に固定されてお
り、また照度均一化系５は遮蔽部１０内に設けられ、照
度均一化系５内の各光学系５ａ〜５ｄは遮蔽部１０に固
定されている。遮蔽部８はビームマッチングユニット２
の光路からはずれる光を遮光するものである。ここで光
路からはずれる光とは、レンズ表面のコーティング剤で
反射された光やビームマッチングユニット２内のレンズ
２ａ、２ｂを支持する部材等で反射された光及びレンズ
２ａ、２ｂでけられる光をいうものとする。同様に遮蔽
部９、１０はリレーレンズ系３、照度均一系５の光路か
らはずれる光を遮光するものである。同様にリレーレン
ズ系３、照度均一系５の光路からはずれる光とは、夫々
のレンズ表面のコーティング剤やレンズ（３ａ、３ｂ、
５ａ〜５ｄ）を支持する部材（例えば図３の保持材１
２）等で反射された光やレンズ（３ａ、３ｂ、５ａ〜５
ｄ）でけられる光をいうものとする。

【００１３】また、照度均一化系５とレチクルＲと投影
光学系ＰＬとウエハＷとはチャンバ４内に設けられてい
る。また、ビームマッチングユニット２とリレーレンズ
３と照度均一化系５とを総称して照明光学系７と言うも
のとする。次に光学材料の汚れの原因について図２を参
照して考察する。図２は図１の照明光学系７内の光学系
を部分的に示す図であり、ここでは、照度均一化系５内
のレンズ５ｃを部分的に示している。図２でレンズ５ｃ
₁とレンズ５ｃ₂はレンズ５ｃの一部を示しており、こ
れらのレンズ５ｃ₁、５ｃ₂は遮蔽部１０に保持材１２
によって固定されている。

【００１４】郊外材料の汚れの原因には以下の〜に
示すように幾つかの要因が考えられる。光学材料５ｃ₁、５ｃ₂の表面（石英または蒸着膜）
がＵＶ光照射によって帯電する。空気中の微粒子Ｍ、ガスＧ等の浮遊物１１がＵＶ光に
より分解、イオン化して光学材料５ｃ₁、５ｃ₂の表面
に付着する。分解の過程としては（１）直接、ＵＶ光に
より分解する過程と（２）空気中に存在する酸素または
他の原因より発生する酸素がオゾン化することにより、
微粒子Ｍ、ガスＧ等の浮遊物１１が分解、イオン化する
過程の２種類がおこりうる。散乱光、または直接光が光学素子の保持材１２、遮蔽
板１０に当たり、それらが金属で出来ている場合、光電
効果により金属表面１３から電子ｅが放出され、金属表
面近くの微粒子Ｍ、ガスＧがイオン化される。散乱光、または直接光が保持材１２、遮蔽板１０に当
たり、これら保持材１２、遮蔽部１０の壁面１２の材料
または保護膜が分解し、飛散して光学材料５ｃ₁、５ｃ
₂の表面に付着する。

【００１５】上記のような要因が複合した形で影響して
いると思われるが、光照射部分の汚れが顕著である、即
ち、光照射部分に汚れを吸着する何らかの要素があるこ
とを考えると、上記〜に示した微粒子やガスのイオ
ンが光学部材へ付着することが主な原因ではないかと考
えられる。また、光学材料１２の石英表面、またはコー
ト膜は一般にSiOxの形で表され、酸素過多の状態と不足
状態で異なるが、過多の状態ではＵＶ光照射では結晶化
が進行すると同時に過剰の酸素分子を外部に放出する。
この場合、光学表面は正に帯電する。又逆に酸素分子が
不足の場合、編み目構造の結合の手が余り、負に帯電す
る。実際は表面は多くの場合正に帯電する。光学材料表
面がＵＶ光照射により正に帯電し、酸素が原子あるいは
分子の形で放出され、更にイオン化してオゾンＯ₃ ^-と
なりうる。また空気中の酸素もＵＶ光によりオゾン化さ
れる。オゾンガスは物質と極めて反応しやすく、その雰
囲気の微粒子Ｍ、またはガスＧ等の浮遊物１１を分解し
イオン化させる。また直接微粒子Ｍ、ガスＧ等の浮遊物
１２がＵＶ光により分解しイオン化することも有り得
る。他に、本来、雰囲気中に存在しやすいイオン(NH
4⁺、SO4^2-、OH^-等) もある。金属表面の光電効果に
よる表面近くの分子のイオン化も例えば雰囲気内部の対
流、もしくは減圧化により影響が生じる。こうして各種
物質がＵＶ光照射により正または負に帯電して吸着する
ことにより結果として光学材料の表面が汚れると考えら
れる。

【００１６】以上のようにイオン化粒子が光学材料の汚
れの主たる要因であるならば、そのイオン化粒子の光学
材料への付着を低減する措置により、従来の光学材料の
クリーニングなどによる、装置のダウンタイムを低減す
ることができる。そこで、図３のように遮蔽部１０の壁
面１３や保持材１２などの金属面を誘電体１４で被覆す
ることにより、金属面からの何らかの飛散（金属面の材
料または保護膜の分解によるもの）や光電効果による電
子放出に起因する微粒子のイオン化を防ぐことができ
る。図３は遮蔽部１０の壁面１３を誘電体１４で被覆し
た様子を示す図である。このように、金属面を被覆する
ことによって、金属面にＵＶ光が照射されることに起因
する微粒子のイオン化を防止する。さらに誘電体がＵＶ
光によって帯電することにより壁面にもイオン化粒子が
吸着するようになるため、光学材料の汚れを低減するこ
とができる。

【００１７】誘電体としては、石英等のＵＶ光透過率の
良いものや、ＢＫ−７、パイレックス等のＵＶ光吸収の
ある硝子材、アクリル、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）、ＰＩ（ポリィミド）等のプラスチック材が用
いられる。特に、誘電体を例えばＢＫ−７、パイレック
スガラス等の硝材やアクリル等のプラスチック材にする
と、これらの誘電体はＵＶ光吸収性があり光学材料に使
用される石英よりも帯電しやすい。このため壁面へのイ
オン化粒子の吸着が向上し、光学材料の汚れはより低減
する。また、これらの誘電体１４は、ＵＶ光照射によっ
て飛散物が発生するのを防止するために、ＵＶ光に対し
て分解しにくい材料、すなわちＵＶ光に対して耐性を有
する材料を用いている。

【００１８】誘電体１４を遮蔽部１０の金属面に被覆す
るには成膜や材料の貼付け等の方法がある。材料の貼付
けとは、図４に示す様に金属表面１３に誘電体１４を接
着剤１５等で貼付ける方法である。ここで、誘電体がＵ
Ｖ光に対して透過率の高い物質（例えば石英など）の場
合、接着剤のＵＶ光耐性によっては変質する可能性があ
る。しかし、周辺部が剥がれなければ、雰囲気を汚すこ
とはない。

【００１９】誘電体１４が加工の容易なプラスチック等
であれば接着剤を使用せず、はめ込み・ネジ止め等で金
属板に固定しても良い。さらに、そのプラスチック材が
ＵＶ光吸収が充分にあって光の漏れの心配がなく、強度
的にも問題がなければ、金属板を用いず、プラスチック
材のみで遮蔽部１０を形成しても良い。また、ＵＶ光吸
収が不十分な場合でも、図５に示すように外側（ＵＶ光
が通過する空間と誘電体を挟んで反対側）にＵＶ光を吸
収する吸収材１６を貼ればよい。吸収材１６はシート状
のもので構わない成膜による誘電体１４の形成法として
は、イオンビームスパッタ等の蒸着法によるコートのほ
か、ＳＯＧ（スピオングラス）などの液状塗布体を塗
布、焼結する方法がある。例えば、東京応化のＭＯＦ
（塗布−焼成型金属酸化膜形成剤）などをディップ処理
或いはスピンナー処理で金属板に塗布し、その後５００
°Ｃ位で焼結させてSiO₂、TiO₂、Al₂O₃等の膜を形成で
きる。膜厚は粘度、濃度で調節ができるが、厚くすると
焼結時にひびが入るので、１０００オングストローム程
度が適当である。また、遮蔽部組立ての為のネジ穴など
が埋まらないようにコート時にシールを貼り、乾燥後に
剥すなどの工夫が必要である。また、ディップソール社
製のセラミック防着シートのようにアルミ箔にＳｉＯ₂
系のセラミックをコーティングしたシートを誘電体１４
として用いても良い。このシートは加工が容易なので、
遮蔽部１０の壁面１３にこのシートを簡単に取りつける
ことができる。また、このシートを用いることより表面
誘電体化によるイオン吸着の他、セラミックスの表面粗
さによる吸着効果もある。

【００２０】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。第１の実施例と同様の部材には同じ符号を付してあ
る。本実施例は以上のような遮蔽部１０の壁面１３に誘
電体を設ける方法と窒素ブロー等の方法を組み合わせる
ことによって、光学材料汚れ防止の効果を向上させるも
のである。空気中の酸素はＵＶ光照射によってラジカル
な酸素又はオゾンになり、このオゾンが微粒子、ガスの
分解、イオン化を促進する。このため、雰囲気を窒素に
よって置換すればオゾンの発生を低減できる。オゾンの
発生の低減により、オゾンに起因するイオン化微粒子は
減少し、また、オゾンによる硝子（含コート面）のＵＶ
光耐力、光学性能の劣化を防ぐこともできる。

【００２１】また、図６は遮蔽部１０内の光学部材を窒
素ブローしている様子を示すものであり、ノズル１７か
ら射出された窒素ガスはブロー後、排出口２２から外部
に排出される。尚、図６ではＵＶ光の光路のための出入
り口を省略してある。図６のように、照度均一化系５内
のレンズ５ｃの個々の光学材料の表面にノズル１７を向
けて、ある程度強力に窒素を吹き付けることによって、
イオン化粒子が付着しないようにする。光学表面のＵＶ
光照射密度が、ある密度以上の箇所で行えば良い。この
様な窒素ブローに関しては、光路中に光学素子の汚れに
寄与しそうな微粒子、ガスの流入を避けるため、配管２
１の入り口にオイルミストフィルター１８、微粒子吸着
フィルター１９等のフィルターを設ける。予めイオン化
した微粒子やガスの混入を防ぐためイオン除去フィルタ
ー（静電フィルター）２０を配管２１の入り口（図では
オイルミストフィルターより入り口側）に取り付けるの
も効果的である。また、微粒子の混入を避けるため、配
管２１もシーフレックス等からステンレス配管とする。
このように光学材料の表面に窒素ガスを吹き付けること
によって、微粒子の付着を防ぐことができる。窒素ガス
の導入による微粒子・ガスの混入は、各種フィルターの
設置で防ぐことができる。

【００２２】イオン化微粒子の吸着により壁面が汚れ、
剥離による再汚染などが生じてきたときは壁面を交換或
いはクリーニングによって清浄面とする。接着・成膜に
より金属面に誘電体を付けた場合は金属板を交換或いは
クリーニングすることにより金属板表面が清浄面とな
る。また、ネジ止め等でプラスチック材を付けた場合は
プラスチック材のみをとりはずし、このプラクチック材
を交換或いはクリーニングによってプラスチック材の表
面を清浄面とする。クリーニングは拭き取り、或いは加
熱処理による分解・昇華によって行う。尚、壁面は微粒
子の吸着によって徐々に汚れるが、光学材料と違って、
壁面は結像性能等に影響しないのであまり問題にはなら
ない。また、金属板やプラスチック材を交換する場合は
光軸調整等の調整は不要となる。

【００２３】壁面に誘電体１４を設ける場所は照度均一
化系５内の遮蔽部１０に限るものではなく、リレーレン
ズ系３の遮蔽部９やビームマッチングユニット２の遮蔽
部８の壁面１３、もしくはチャンバ４の壁面に設けても
よく、これらの壁面全部を誘電体で被覆するようにして
もよい。また、図６に示した窒素ブローは便宜上、照度
均一化系５について述べたが、リレーレンズ系３やビー
ムマッチングユニット２、もしくはチャンバ４において
行ってもよく、またこれらの全部において窒素ブローを
行えばより効果的である。

【００２４】また、チャンバ４の壁面のように大きくて
交換が困難な場所については、上記のような誘電体およ
び誘電体を表面に付けた金属による内部シールドボック
スを作り、そのボックスを交換するようにしてもよい。
また、本発明はＵＶ光で感光基板上の感光剤を除去する
装置やＵＶ光で被照射物を加工する加工装置等に適用し
ても同様の効果が得られる。

【００２５】また、光源はレーザ光源に限定されるもの
ではなく、紫外域の光を射出する光源であればよい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、照明光学系の遮蔽部の
金属面に誘電体を設けたので、遮蔽部から放出される電
子による微粒子のイオン化を防止することができ、光学
部材の汚れを低減できる。また、遮蔽部の壁面もＵＶ光
の散乱光または直接光で帯電するため、微粒子は壁面に
も付着し、光学材料の汚れはさらに低減する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるレーザ露光装置の概略
構成を示す図である。

【図２】図１の装置の一部において光学部材の汚れが発
生する様子を示す図である。

【図３】図１の装置の一部において遮光部の壁面に誘電
体を設けた様子を示す図である。

【図４】本発明の一実施例による誘電体の貼り付けを示
す図である。

【図５】本発明の一実施例による誘電体に光吸収体を設
けた様子を示す図である。

【図６】本発明の他の実施例による窒素ブローを説明す
る図である。

【符号の説明】

１…光源７…照明光学系８、９、１０…遮蔽部１４…誘電体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紫外域の光を射出する光源と被照射物に前
記紫外光を照射する光学系と前記光学系の光路をはずれ
る前記紫外域の光を遮光する金属性の壁面を備えた遮蔽
部とを有する紫外線照射装置において、前記壁面に前記紫外域の光に対して耐性を有する誘電体
を設けたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】前記誘電体は、石英であることを特徴とす
る請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】前記誘電体は、前記紫外光に対して前記光
学系の光学部材より帯電しやすい物質である事を特徴と
する請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項４】前記誘電体はプラスチック材であることを
特徴とする請求項３記載の紫外線照射装置。
【請求項５】前記遮蔽部を前記紫外光の吸収率の高いプ
ラスチック材で構成したことを特徴とする請求項４記載
の紫外線照射装置。