JPH0982624A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 化学増幅型レジストの表面難溶化層の発生や
光学材料の曇りによる照度低下等の弊害の発生を効果的
に抑制する。 【解決手段】 空調部１の一部を成すクーラー７での結
露水中の不純物を除去する耐水性ケミカルフィルタ１５
が、ドレインパン１５上に空調部１内とドレインパン４
及び排水管５等から成る排水路内とを区画する状態で配
置されていることから、ケミカルフィルタ１５により結
露水中の不純物が除去されると共に外部から排水路を介
して進入した不純物ガスが吸着されて本体内に入るのが
防止され、これによりドレインパン４に不純物が溜まる
のが効果的に防止される。また、ケミカルフィルタ１５
の構成を工夫して圧力損失をある程度大きく設定する
と、それ自身がトラップとなって、排水管５からの汚染
空気の逆流が阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に係り、
特に被露光基板として化学増幅型レジストが塗布された
基板を使用するのに好適な露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体露光装置等の微細加工を行なう装
置では、極めて高精度に温度調節をする必要があること
から、その温度調節のために空調部が設けられている
が、例えば、設定温度に対し±０．１℃の範囲という極
めてシビアな温度調節を行う必要から空調系は循環系と
する必要がある。このように空気を循環するためには送
風機が必要となり、振動等の問題から、送風機を含む空
調部は、露光本体部が収納された本体チャンバを含む本
体部から独立させる必要がある。

【０００３】図４には、本体部２から空調部１が独立し
た状態の従来の露光装置の一例が概略的に示されてい
る。以下、この図４に基づいてこの種の装置における空
調系について概略的に説明する。

【０００４】半導体製造装置においては、清浄度を保つ
必要から、レチクルＲ、投影レンズＰＬ等から成る露光
本体部が収納された本体チャンバ３内部の圧力は当該本
体チャンバ３の外より常に陽圧にする必要がある。この
本体チャンバ３内外の圧力差により本体チャンバ３内の
空気が外部に漏れ、その漏れ分を外部から供給する必要
が生じる。このため、ＯＡ（Outside Air inlet）口と
呼ばれる外気取り込み口６が設けられ、通常のこのＯＡ
口６を介して外気の取り込みが自然吸気で行われるよう
になっている。

【０００５】一方、本体チャンバ３からの戻り空気は、
外部からの供給空気といっしょになって空調部１に入
る。空調部１に入った空気は、まずクーラー７によって
冷却され、外気取り込みによって外部からもたらされた
余分な水分が不図示の放熱フィンで結露し、除かれる。
その後ヒーター８で所望の温度まで昇温させられ、送風
ファン９で本体部２に送り込まれる。送風ファン９の下
流には温度センサ１１が設置されており、この温度セン
サ１１の検出値が不図示の制御装置に送られている。そ
して、この制御装置では、温度センサ１１の出力をモニ
タしつつ、目標温度との差が零となるようにクーラー
７、ヒーター８を制御する。このようにして、いわゆる
フィードバック制御により温度調整がなされるようにな
っている。

【０００６】また、本体チャンバ３内の空気の清浄度を
保つ為に、空調部１を通った空気は、本体チャンバ３に
導かれる前に、ＨＥＰＡボックス１３内のＨＥＰＡフィ
ルタ（High Effeciency Particle Air Filter）１０に
より清浄化されるようになっている。

【０００７】更に、クーラー７による冷却部で結露した
水分は、クーラー７の下方部に設置されている排出用受
け皿であるドレインパン４に集められ、排水管５を介し
て装置外に排出されている。

【０００８】ところで、最近になってクリーンルーム雰
囲気中の微量ガスが、縮小投影型露光装置等の半導体製
造装置に対して悪影響をもたらすことが判かってきた。
これを具体的に説明すると、エキシマレーザをその光源
に用いたエキシマレーザ露光装置やＸ線露光装置や電子
ビーム露光装置等では、各光源の輝度が不足するのにレ
ジストの高感度で対応しようとの観点から、レジスト中
の感光剤として酸発生剤を含み、露光で発生した酸によ
り、続く熱処理（ＰＥＢ）において触媒反応が誘起さ
れ、現像液に対して不溶化（ネガ型）又は可溶化（ポジ
型）が促進される、高感度の化学増幅型レジスト（chem
ically amplified resist）が用いられるが、例えば、
ポジ型レジストの場合、雰囲気中のｐｐｂレベルの微量
な塩基性ガスが、当該ポジ型化学増幅型レジストの表面
に発生した酸触媒を中和して表面難溶化層を形成し、露
光して現像した後、矩形になるべきレジスト断面が、Ｔ
シェイプと呼ばれる、Ｔの字に形の似たひさしを形成し
てしまう現象が生ずる。そのままでは高感度レジストで
ある化学増幅型レジストが用いられないので、オーバー
コート等を行わなければならなかったりして、スループ
ットが低下することになる。

【０００９】また、露光光の短波長化、高照度化に伴
い、照明系部材の表面に雰囲気中の微量ガスが曇り物質
として析出するという問題も発生している。これは雰囲
気中の微量ガスと露光光の間に光化学的相互作用が生じ
ることによる。反応物質としては、空気中のアンモニア
ガスや硫黄酸化物、有機硅素化合物等が対象として挙が
っている。照明系部材の曇り発生の結果として、照度低
下が顕著となり、スループットが低減してしまう。

【００１０】そのため、これらのクリーンルーム雰囲気
中の微量な不純物ガスを除去する手段として特開平６−
７７１１４号の発明等が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】問題となる微量ガス
は、元々クリーンルーム中に存在しているのであるか
ら、何等かの手段によって装置内に入る前に除去してし
まえば良いのであるが、前述した空調部の構成がこれを
困難としていることが問題となる。

【００１２】すなわち、温度調節上、ドレインの配管は
必要不可欠であり、このドレイン配管によって装置の空
調部が外部に開放されている点が問題となり、更に問題
なのは、装置の構成上ヒーターやクーラーは送風ファン
の直前に置かれることが多く、送風ファンの特性上ドレ
インパンでは外気に対して陰圧（−３０ｍｍＡｑ．ぐら
い）になっている点である。このため、以下のような種
々の不都合が生じる。

【００１３】 ドレイン配管は、半導体製造工場内の
他のデバイス機器と最終的に結合しており、ドレインパ
ンでは外気に対して陰圧になっているので、ドレインパ
ンに水が溜まっていないときには、他の製造装置由来の
不純物ガスがドレイン配管によって装置内に流入してく
る可能性がある。

【００１４】 他の製造装置で行われるアルカリ処理
や酸性処理等の化学的な工程によって各装置雰囲気内に
発生した化学物質が各装置の温調排水に溶け込むことが
微視的レベルで発生している。それらの化学物質がドレ
イン配管によって露光装置内にｐｐｂレベルで流入して
くる可能性はかなり大きい。配管系が特に高濃度の化学
物質を含む排水でない限り、特に化学的な装置汚染に配
慮がなされていない場合が多く、温調排水の配管系は、
装置外のクリーンルーム雰囲気と繋がっている場合も有
り得る。

【００１５】 ドレインパンには、装置の設置条件に
よっては、常にクーラーでの結露水が溜まっていること
があり、その場合には工場配管から直接外気が装置内に
混入されることは無いが、溜まっている結露水を介在し
て間接的に混入してくる可能性があり、いずれにしても
問題となる。

【００１６】 工場配管の影響が小さい場合でも、ド
レインパンに結露水が溜まっている場合、陰圧の影響で
長時間流れ出ることがないため、循環している空気中の
微量ガスが溶解し、濃縮された後、微生物等が繁殖した
りして、露光装置に悪影響をもたらすガスの２次供給源
となる可能性がある。

【００１７】本発明はかかる従来技術の有する不都合に
鑑みてなされたもので、その目的は、化学増幅型レジス
トの表面難溶化層の発生や光学材料の曇りによる照度低
下等の弊害の発生を効果的に抑制することができる露光
装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、露光本体部が収納され、空気の清浄度、温度、圧
力、湿度等の環境条件がほぼ一定に維持される本体チャ
ンバを含む本体部と、前記本体チャンバ内の空調を行な
う空調部とを備えた露光装置において、前記空調部の一
部を成す冷却部での結露水中の不純物を除去する耐水性
ケミカルフィルタが、前記空調部と装置の外部とを連通
する排水路の前記空調部側端部に前記空調部内と排水路
内とを区画する状態で配置されていることを特徴とす
る。

【００１９】これによれば、空調部の一部を成す冷却部
での結露水中の不純物を除去する耐水性ケミカルフィル
タが、空調部と装置の外部とを連通する排水路の空調部
側端部に空調部内と排水路内とを区画する状態で配置さ
れていることから、ケミカルフィルタにより結露水中の
不純物が除去されると共に外部から排水路を開始して進
入した不純物ガスが吸着されて本体内に入るのが防止さ
れ、これにより排水路の入口部分（通常、ドレインパン
が設置される）に不純物が溜まるのが効果的に防止され
る。

【００２０】また、ケミカルフィルタの構成を工夫して
圧力損失をある程度大きく設定することが望ましく、か
かる場合には、、それ自身がトラップとなって、排水管
からの汚染空気の逆流が阻止される。

【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の露光装置において、前記耐水性ケミカルフィルタはイ
オン交換樹脂から成ることを特徴とする。イオン交換樹
脂は、水分が多いほうが吸着反応が促進されるので、本
発明のように、結露水中の不純物を除去するケミカルフ
ィルタをイオン交換樹脂により形成した場合には、より
効果的なイオン性不純物の除去が可能となる。

【００２２】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
に記載の露光装置において、 前記耐水性ケミカルフィ
ルタに当該フィルタに吸着された不純物の濃度を検出す
るイオンセンサが取り付けられていることを特徴とす
る。これによれば、イオンセンサにより耐水性ケミカル
フィルタに吸着された不純物の濃度を検出することによ
り、当該耐水性ケミカルフィルタの寿命を判断すること
ができ、これにより正確に交換時期を判断することが可
能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図３に
基づいて説明する。ここで、前述した従来例と同一若し
くは同等の構成部分については同一の符号を用いるもの
とする。

【００２４】図１には第１実施例に係る露光装置の概略
平面図が示されている。この図１に示される露光装置
は、空調部１と本体部２の２部分から構成される。

【００２５】本体部２は、本体チャンバ３を備えてお
り、この本体チャンバ３内には、光源、照明部（いずれ
も図示省略）、レチクルＲ、投影光学系ＰＬ、ステー
ジ、ウエハ（いずれも図示省略）等を有する露光本体部
が収納されている。そして、エキシマレーザや水銀ラン
プ等の不図示の光源から射出された露光光が、各種レン
ズやミラー等からなる不図示の照明系で必要な波長、大
きさ、及び照度均一性に整形されて、所定のパターンが
形成されたレチクルＲを照明し、このレチクルＲに形成
されたパターンが投影光学系ＰＬを介して不図示のステ
ージ上に載置された不図示の被露光基板としてのウエハ
に転写されるようになっている。このウエハとしては、
化学増幅型レジストが塗布されたものが使用される。本
体チャンバ３の内部は、環境条件（清浄度、温度、圧
力、湿度等）がほぼ一定に維持されている。

【００２６】本体部２の入口、即ち、本体チャンバ３の
上流側（図１における右側）にはＨＥＰＡボックス１３
が設けられている。このＨＥＰＡボックス１３の内部に
は、本体チャンバ３内に流入する空気を清浄化するＨＥ
ＰＡフィルター（High Effeciency Particle Air Filte
r）１０が設けられている。更に、本実施例では、この
ＨＥＰＡフィルター１０の上流側に、特開平６−７７１
１４号に開示されているように、化学増幅型レジストの
いわゆるＴシェイプ対策のためのケミカルフィルタ１６
が設けられている。ここで、ケミカルフィルタとは、化
学物質除去用のエアフィルタの総称であり、特にその不
純物の除去機構や構成材料は問わない。

【００２７】また、ＨＥＰＡボックス１３内のケミカル
フィルタ１６の近傍には、後述する温度調節のための温
度センサ１１が配置されている。

【００２８】本体チャンバ１３の最下流側（図１におけ
る左側）には、本体チャンバ１３内の空気をリターンダ
クト１４内に戻すための通路であるリターン部１２が形
成されている。

【００２９】空調部１は、本体チャンバ３内の空調を行
なうための構成部分で、冷却部を構成するクーラー７、
加温部を構成するヒーター８及び送風ファン９等を備え
ている。クーラー７の下方、即ち図１における紙面奥側
には、図示しない放熱フィンで結露した水分の排出用受
け皿であるドレインパン４が配置され、このドレインパ
ン４には、排水管５の一端が接続されている。

【００３０】本体チャンバ３内は、清浄度を保つため
に、常に陽圧に保たれており、そのため本体チャンバ３
の前面等や不図示のインラインインターフェイス部等か
ら空気が外部に漏れており、この漏れ分の外気を取り入
れるため、装置の側壁の一部にリターンダクト１４に連
通するＯＡ部６が設けられている。本実施例では、化学
増幅型レジストのいわゆるＴシェイプ対策のため等の目
的で、ＯＡ部６を介して装置内部に取り込まれる空気中
の化学物質（不純物）を除去して清浄な空気のみを装置
内に取り入れるため、ケミカルフィルタ１６と同様のケ
ミカルフィルタ１７がこの０Ａ部６に設けられ、このケ
ミカルフィルタ１７からの発塵の装置内への混入を考慮
してＨＥＰＡフィルタ１９がその内部側に設置されてい
る。ここで、ＨＥＰＡフィルタ１９自体の圧力損失が大
きい場合には、必要供給量を確保するために、図示のよ
うな送風ファン１８をケミカルフィルタ１７とＨＥＰＡ
フィルタ１９との間に設置することが望ましい。

【００３１】ここで、上述のようにして構成された露光
装置の空調について説明する。

【００３２】本体チャンバ１３内を通過し、リターン部
１２を介してリターンダクト１４内に戻された空気は、
外部からの空気供給口であるＯＡ部６から取り入れられ
た空気と一緒になって空調部１に入る。空調部１に入っ
た空気は、まずクーラー７によって冷却され、外気取り
込みによって外部からもたらされる余分な水分は不図示
の放熱フィンで結露し、除かれる。その後ヒーター８で
所望の温度まで昇温され、送風ファン９で本体部２に送
り込まれる。

【００３３】本体部２に入った空気は、ケミカルフィル
タ１６及びＨＥＰＡフィルター１０により清浄化され、
微小粒子を含まないという意味で清浄度の高い空気のみ
が、本体チャンバ３に供給される。

【００３４】ここで、空調部１から本体部２に供給され
る空気は、前述した従来例と同様に、図示しない制御装
置により、温度センサ１１の出力に基づいてクーラー
７、ヒーター８が制御され、いわゆるフィードバック制
御により温度調整がなされるようになっている。

【００３５】通常は、空調部１内のクーラー７により、
雰囲気中の過剰な水分は結露し、ドレインパン４に集め
られるが、露光装置の設置環境によっては、ほとんど結
露水が無い場合があり、かかる場合に配水管５を介して
微量ガス等の不純物を含む汚れた空気が逆流することが
考えられる。これと反対に、結露水が多い場合でも、ク
ーラー７の不図示の冷却フィンからの析出物や、雰囲気
中の微量ガスがドレインパン４内の水に溶け込んでしま
い、不純物の濃縮が進行することが考えられる。

【００３６】かかる点を考慮し、本実施例では、図２に
示されるように、クーラー７の不図示の放熱フィンで結
露した水の受け皿であるドレインパン４の上に、空調部
１内部とドレインパン４及びこれに接続された排水管５
とから成る排水路内とを区画する状態で耐水性ケミカル
フィルタ１５が設置されている。ここで、このケミカル
フィルタ１５とドレインパン４との間は、仮に排水管５
から装置側に外気が逆流したとしても、ケミカルフィル
タ１５を通過する事無く、その外気が装置内に進入する
ことがないように、換言すれば、その外気は全てケミカ
ルフィルタ１５を通過するように、十分にシーリングが
なされている。

【００３７】ケミカルフィルタ１５は、ドレインパン４
以降から逆流してくる不純物ガスを吸着し、本体内に入
るのを防止し、また、クーラー７の放熱フィンから落ち
る結露水に含まれる不純物を取り除き、ドレインパン４
内に不純物が溜まって濃縮するのを防止するという目的
のために設けられている。この目的を達成するため、本
実施例のケミカルフィルタ１５としては、気体液体兼用
のフィルタであって水に濡れることによってその機能を
失わない化学物質吸着フィルタ、例えばアンモニア等の
極性物質（不純物の一種）を吸着除去するイオン交換樹
脂等から成る耐水性のケミカルフィルタが使用される。
なお、この耐水性ケミカルフィルタとして、活性炭等他
の吸着剤を使用したケミカルフィルタを使用することは
可能である。

【００３８】ところで、空調部１内は送風ファン９によ
り陰圧になっているので、本実施例では、排水管５以降
の外気が内外圧力差により逆流するのを妨げるべく、ケ
ミカルフィルタ１５自身の圧力損失ΔＰＦをある程度大
きく設定し、配管におけるトラップと同じ役割を果たさ
せている。ケミカルフィルター１５が布状のイオン交換
樹脂から成る繊維で構成される場合には、布の重ね枚数
と、プリーツの折り返し回数をより多くすることによ
り、ケミカルフィルタ１５の吸着容量は増大し、圧力損
失ΔＰＦも大きくなり、トラップ効果も大きくなる。ま
た、圧力損失が大きい場合、気相物質の移動は困難にな
るが、クーラー７からの結露水は浸透によりドレインパ
ン４へ移動するので問題はない。また、極性物質、例え
ば、アンモニア、アミン類等の除去に関しては、イオン
交換樹脂から成るケミカルフィルタは、水分が大きい程
その反応は進むので、不純物除去の観点からしても、本
実施例は有利である。

【００３９】以上説明したように、本実施例によると、
露光装置のドレインパン４上部に、耐水性ケミカルフィ
ルタ１５を設置することにより、工場配管からの不純物
の露光装置内への混入、及びドレインパン４での不純物
の濃縮を阻止することができ、結果として露光装置内部
の化学的雰囲気を常に清浄に保つことができる。従っ
て、露光装置の内部循環系に化学物質除去フィルターを
設置した場合、その寿命をかなり延ばすことができる。

【００４０】《変形例》図３には、変形例の主要部が示
されている。この変形例は、ケミカルフィルタの交換時
期を知るために、図３に示されるように、ケミカルフィ
ルタ１５を２枚にし、その間に半導体イオンセンサ２０
を設けた点に特徴を有するものである。

【００４１】この半導体イオンセンサ２０としては、例
えばＭＯＳＦＥＴのゲートの金属電極に代えてＮＨ₄ ⁺濃
度を検出するイオン電極（イオン選択性の膜）をとりつ
けたものが使用される。

【００４２】ケミカルフィルター１５、１５は、上下両
面からそれぞれ不純物に侵されていくので、両者の中央
に配置された半導体イオンセンサ２０の位置でイオン濃
度がｐｐｍオーダーになった場合に、当該半導体イオン
センサ２０がこれを検知し、交換時期を不図示の警告装
置（ランプ、ブザー等）を介してオペレータに知らせる
ようになっている。判断濃度のオーダーが高いのは、汚
染が進行し、不純物の吸着が進むとケミカルフィルタ内
部の不純物の濃度が高濃度になること、及び半導体イオ
ンセンサの性能（感度）上、ｐｐｍオーダー以上でない
と正確に検出することができないという現実的な事情を
も考慮したものである。

【００４３】これによれば、耐水性ケミカルフィルタ１
５の交換時期を正確に判断することが可能となる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ケミカルフィルタにより結露水中の不純物が除去される
と共に外部から排水路を介して進入した不純物ガスが吸
着されて本体内に入るのが防止され、これにより排水路
の入口部分に不純物が溜まるのが効果的に防止されるこ
とから、露光装置内部の化学的雰囲気を常に清浄に保つ
ことができる。従って、化学増幅型レジストの表面難溶
化層の発生や光学材料の曇りによる照度低下等の弊害の
発生を効果的に抑制することができるという従来にない
優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係る露光装置を示す概略平面図であ
る。

【図２】図１の装置の空調部内の構成を概念的に示す説
明図である。

【図３】変形例の主要部を示す説明図である。

【図４】従来例に係る露光装置を示す概略平面図であ
る。

【符号の説明】

１ 空調部 ２ 本体部 ３ 本体チャンバ ７ クーラー（冷却部） １５ 耐水性ケミカルフィルタ ２０ 半導体イオンセンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 露光本体部が収納され、空気の清浄度、
   温度、圧力、湿度等の環境条件がほぼ一定に維持される
   本体チャンバを含む本体部と、前記本体チャンバ内の空
   調を行なう空調部とを備えた露光装置において、 前記空調部の一部を成す冷却部での結露水中の不純物を
   除去する耐水性ケミカルフィルタが、前記空調部と装置
   の外部とを連通する排水路の前記空調部側端部に前記空
   調部内と排水路内とを区画する状態で配置されているこ
   とを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記耐水性ケミカルフィルタはイオン交
   換樹脂から成ることを特徴とする請求項１に記載の露光
   装置。
3. 【請求項３】 前記耐水性ケミカルフィルタに当該フィ
   ルタに吸着された不純物の濃度を検出するイオンセンサ
   が取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の露光装置。