JP2005209793A

JP2005209793A - 露光装置

Info

Publication number: JP2005209793A
Application number: JP2004013105A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nomoto; 誠野元; Shintaro Aichi; 進太郎愛知
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-01-21
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2024-01-21
Also published as: JP4502366B2

Abstract

【課題】送風機等で発生する音のチャンバーへの伝播を低減し、圧力変動に起因する除振性能の悪化を防止できる技術の提供。
【解決手段】レーザー光源を有し、所望の内部雰囲気にされたチャンバー２３内でレーザー光を用いてレチクルＲに描画されたパターンをウエハＷに露光する露光装置において、チャンバー２３内の温度を調節するために、当該チャンバー内に不活性ガスを循環させる循環装置２６を備え、この循環装置とチャンバーとを内部連通する経路に消音装置１，２を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体デバイス製造に用いられる露光装置において、不活性ガスを適正に温度調整して密閉チャンバー内に循環させる温調システムの消音技術に関する。

半導体製造等に用いられる露光装置の光源は、露光パターンの微細化に伴い短波長化が進んでいる。即ち、露光光源は、ｉ線からエキシマレーザーへとシフトし、更にはそのレーザー光源もＫｒＦからＡｒＦへとシフトしてきた。現在更なる微細化への要求を満足するためにＦ2レーザーの使用が検討されている。

Ｆ2レーザーを光源に用いた露光システムを構築するためには、露光光のエネルギー減衰に対する対策が必要となる。Ｆ2レーザー光は大気中に含まれる水分や酸素、有機ガス等にエネルギーが吸収されるため、従来の露光装置をそのまま適用することはできない。

そこで、Ｆ2レーザーへの対応を図る手段として、露光光が通過する空間の全てを隔壁で密閉し、その空間に窒素等の不活性ガスを充填する方法が考えられる。しかし、この方法においてもウエハおよびレチクルが配置される空間はステージ装置のリニアモーター等が熱源となって発熱量が多く、位置精度を維持するためには空間内温度の揺らぎ除去を目的とする不活性ガスの温度調整循環システム（以下、温調システム）を必要とする。

図５は、従来の露光装置及びその温調システムを例示する図である。

図５に示すように、露光装置における本体内部のウエハ空間２１およびレチクル空間２２がチャンバー２３で囲まれ、チャンバー２３内部は密閉空間とされる。ウエハ空間２１にはウエハＷをレチクルＲに対して相対的に移動させて位置決めするウエハステージ３７、レチクル空間２２にはレチクルＲをウエハＷに対して相対的に移動させて位置決めするレチクルステージ３８が夫々配置されている。また、ウエハ空間２１とレチクル空間２２の間には、レーザー光によってレチクルＲ上の回路パターンをウエハＷに投影して露光する投影光学系３９が配置されている。

各々の空間２１，２２には、適正な温度に調整され且つゴミや塵などのコンタミが除去された不活性ガスを吹き出すためのガス吹出部２４と、そのガスを回収する回収部２５が設けられている。また、チャンバー２３内部に上記不活性ガスを循環させるために、循環装置２６が設置され、供給ダクト２７を介して吹出部２４、リターンダクト２８を介して回収部２５が夫々接続される。

循環装置２６は、不活性ガスの流れ方向に対して上流側から冷却器２９、送風機３０、フィルター３１、加熱器３２の順に配置された内部機器を備える。

ウエハ空間２１およびレチクル空間２２の各内部からリターンダクト２８を経て回収された不活性ガスは、ウエハ空間２１およびレチクル空間２２の各内部の発熱を吸収しているため、冷却器２９にて冷媒と熱交換される。冷却された不活性ガスは、フィルター３１へ送られてゴミや塵などの汚染物質（コンタミ）が除去される。

ここで、フィルター３１は、レジスト反応性に富むアンモニアを除去するケミカルフィルターや光学部材を劣化させるシロキサンその他有機ガス等を除去する活性炭フィルターやさらにはパーティクルを除去するULPAフィルター等で構成される。冷却およびコンタミ除去された不活性ガスは、さらに加熱器３２にて加熱され、ガス吹出部２４へ循環される。この循環の流体移送の動力源は送風機３０である。

また、不活性ガス注入弁３３より高純度の不活性ガスをウエハ空間２１およびレチクル空間２２に注入することにより、ウエハ空間２１およびレチクル空間２２内の不活性ガスの濃度を維持し、排出弁３４より所定量のガスを絞り弁３５を経て排出させることにより、ウエハ空間２１およびレチクル空間２２の内圧を上げて外気の進入を防止している。

不活性ガスの温度調整は、温度センサー３６が不活性ガスの温度を検出し、その信号が温調器３３に入力され、ＰＩＤフィードバック制御などによりその加熱器３２の出力を制御することにより行われる。
特開平０９-２４６１４０号公報特開平０９-２６０２７９号公報

上記のように、密閉された空間で不活性ガスを循環させる場合、送風機等で発生した音の逃げ場所がないため、チャンバー内で反響して大きな圧力変動となり、除振を行っている投影光学系やウエハ及びレチクルの各ステージ３８，３９に上記圧力変動に起因する振動が付与され、結果的には光学系の結像性能並びに駆動系の位置決め精度の悪化を招くという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、温度調整されたガスを循環することにより発生する音のチャンバーへの伝播を低減し、圧力変動に起因する除振性能の悪化を防止できる技術の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、所望の内部雰囲気にされたチャンバー内で対象物に露光処理を施す露光装置において、前記チャンバー内にガスを循環させる循環装置を備え、前記循環装置とチャンバーとを内部連通する経路に消音装置を設けたことを特徴とする。

また、本発明の露光装置は、レーザー光源を有し、所望の内部雰囲気にされたチャンバー内でレーザー光を用いて原版パターンを基板に露光する露光装置において、前記チャンバー内の温度を調節するために、当該チャンバー内に不活性ガスを循環させる循環装置を備え、前記循環装置とチャンバーとを内部連通する経路に消音装置を設けた。

また、上記装置のより好ましい態様として、前記消音装置は、前記チャンバーの直上流及び直下流の少なくともいずれかに設けられることを特徴とする。

また、上記装置のより好ましい態様として、前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に対して最上流側の拡径する膨張部と、当該膨張部と略同径で前記ガスの流れ方向に延びる拡大室と、当該拡大室に対して縮径する収縮部とを備え、音を干渉させて消音する機能を有することを特徴とする。

また、上記装置のより好ましい態様として、前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に対して長さが異なる分岐部と、これら分岐部が合流する合流部とを備え、音を干渉させて消音する機能を有することを特徴とする。

また、上記装置のより好ましい態様として、前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に伸縮して当該方向への長さを可変とする伸縮部を備え、当該長さにより干渉音の周波数を調節可能であることを特徴とする。

また、上記装置のより好ましい態様として、前記原版及び基板を所望の相対位置に移動させて位置決めする熱源としてのステージ装置を更に備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、送風機等で発生する音のチャンバーへの伝播を低減することにより、例えば、チャンバー内に配置される投影光学系やウエハ及びレチクルの各ステージ装置等への圧力変動に起因する振動を低減でき、結果的には光学系の結像性能並びに駆動系の位置決め制度の向上が図れる。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る第１の実施形態の露光装置及びその温調システムを例示する図である。また、以下の説明においては、図５で説明した従来の構成と共通する部分には同じ番号を付して説明を省略する。

図１に示すように、露光装置における本体内部のウエハ空間２１およびレチクル空間２２がチャンバー２３で囲まれ、チャンバー２３内部は所望の雰囲気の不活性ガスで満たされた密閉空間とされる。各々の空間２１，２２には、適正な温度に調整され且つゴミや塵などのコンタミが除去された不活性ガスを吹き出すためのガス吹出部２４と、そのガスを回収する回収部２５が設けられている。また、チャンバー２３内部に上記不活性ガスを循環させるために、循環装置２６が設置され、供給側消音ダクト１を介して吹出部２４、リターン側消音ダクト２を介して回収部２５が夫々接続される。供給側消音ダクト１はチャンバー２３の吹出部２４の直上流付近に設けられ、リターン側消音ダクト２はチャンバー２３の回収部２５の直下流付近に設けられる。なお、上記消音ダクト１，２を、チャンバー２３の直上流及び直下流の少なくともいずれかに設けた構成としてもよい。

上記構成において、循環装置２６に設けられた送風機３０が騒音発生源となるが、供給側並びにリターン側からチャンバー２３への騒音伝播を供給側消音ダクト１並びにリターン側消音ダクト２で低減させる。

次に、消音ダクトの具体的な構造及び消音方法について説明する。

図２は第１の実施形態の消音ダクトの構造を示し、消音ダクト１，２は、ガスの流れ方向に対して最上流側の急激に拡径する膨張部３と、この膨張部３と略同径でガスの流れ方向に延びる拡大室４と、この拡大室４に対して急激に縮径する収縮部５とを備え、音の干渉作用を利用した単純な音響フィルターとして機能する。この音響フィルターは、拡大室４の長さをＬ、音速をＣ、任意の整数をｎとすると、下記式１に示される周波数帯域の音を減音させる効果を有する。

周波数ｆ＝Ｃ（２ｎ＋１）／４Ｌ・・・（１）
従って、送風機等の騒音源から発生する音の特異的な周波数が自明な場合、上記式１にて消音ダクトの有効長Ｌを決定することができる。

特に音の発生源が送風機等の回転式流体輸送装置の場合、回転数をＮ（ｒｐｍ）、羽根の枚数をＺとすると、発生音の周波数ｆは下記式２で示される。

ｆ＝ＮＺ／６０・・・（２）
また、膨張部３あるいは収縮部５の各喉部の断面積をＳ１、拡大室４の断面積をＳ２とすると、面積比ｍ＝Ｓ２／Ｓ１が大きいほど消音効果が大きくなり、減衰量は下記式３で示される。

減衰量＝10Log₁₀{1+(m-1/m)²/4・sin²(2πｆL/C)} [dB]・・・（３）
本実施形態によれば、拡大室４を設けただけの簡単な構造で、送風機等で発生する音の低減を図ることができる。また、図２に示すように伸縮部１２を設けて拡大室４の長さＬを調節できる構造にすることにより、所望の消音周波数に対する減衰効果をチューニングすることも可能となる。
［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る第２の実施形態の露光装置及びその温調システムを例示する図である。また、以下の説明においては、上記図１で説明した第１の実施形態の構成と共通する部分には同じ番号を付して説明を省略する。

第２の実施形態では、図３に示すように、供給側消音ダクト６を介して吹出部２４、リターン側消音ダクト７を介して回収部２５を夫々接続し、送風機３０により発生する騒音に対して、供給側並びにリターン側からチャンバー２３への騒音伝播を供給側消音ダクト６並びにリターン側消音ダクト７で低減させる構造である。

図４は第２の実施形態の消音ダクトの構造を示し、消音ダクト６，７は、ガスの流れ方向に対して長さが異なる第１分岐通路９と第２分岐通路１０の２つの経路に分岐された分岐部８と、これら第１及び第２経路９，１０が再び合流する合流部１１とを備え、第１経路９と第２経路１０を異なる長さにすることによって音の干渉作用を利用した消音機能が生じる。なお、上記消音ダクト６，７も、第１の実施形態と同様に、チャンバー２３の直上流及び直下流の少なくともいずれかに設けた構成としてもよい。

第１経路９の長さをＬ１、第２経路１０の長さをＬ２、音速をＣ、任意の整数をｎとすると下記式４に示される周波数帯域の音を減音させる効果を有する。

周波数ｆ＝Ｃ（２ｎ＋１）／２（Ｌ1−Ｌ２）・・・（４）
従って、送風機等の騒音源から発生する音の特異的な周波数が自明な場合、上記式４にて消音ダクトの第１経路９と第２経路１０の有効長Ｌ１，Ｌ２を決定することができる。

また、上述したように、音の発生源が送風機等の回転式流体輸送装置の場合、回転数をＮ（ｒｐｍ）、羽根の枚数をＺとすると、発生音の周波数は上記式２で示される。

本実施形態によれば、長さの異なる２つの配管経路によって音干渉させることで、送風機等で発生する音の低減を図ることができる。

なお、上記各実施形態において、図４に示すように、第１経路９をガスの流れ方向に伸縮して当該方向への長さＬ１を可変とする伸縮部１２を設けることにより、当該長さＬ１の可変により、所望の消音周波数に対する減衰効果をチューニングすることも可能となる。

以上説明したように、各実施形態によれば、送風機等で発生する音の密閉チャンバーへの伝播を低減し、密閉チャンバー内に配置される投影光学系やウエハ及びレチクルの各ステージ等への圧力変動に起因する振動を低減でき、結果的には光学系の結像性能並びに駆動系の位置決め精度の向上を図ることができる。

本発明に係る第１の実施形態の露光装置及びその温調システムを例示する図である。第１の実施形態の消音ダクトの構成を説明する図である。本発明に係る第２の実施形態の露光装置及びその温調システムを例示する図である。第２の実施形態の消音ダクトの構成を説明する図である。従来の露光装置及びその温調システムを例示する図である。

符号の説明

１供給側消音ダクト
２リターン側消音ダクト
３膨張部
４拡大室
５収縮部
６供給側消音ダクト
７排気側消音ダクト
８分岐部
９第１分岐通路
１０第２分岐通路
１１合流部
１２伸縮部
２１ウエハ空間
２２レチクル空間
２３チャンバー
２４温調ガス吹出部
２５回収部
２６循環装置
２７供給ダクト
２８リターンダクト
２９冷却器
３０送風機
３１フィルター
３２加熱器
３３不活性ガス注入弁
３４排出弁
３５絞り弁
３６温度センサー
３７ウエハステージ
３８レチクルステージ
３９投影光学系
Ｌ拡大室長さ
Ｃ音速
ｎ任意整数
ｆ周波数
Ｎ回転数
Ｚ羽根枚数
Ｌ１第１経路長さ
Ｌ２第２経路長さ
Ｗウエハ
Ｒレチクル

Claims

所望の内部雰囲気にされたチャンバー内で対象物に露光処理を施す露光装置において、
前記チャンバー内にガスを循環させる循環装置を備え、
前記循環装置とチャンバーとを内部連通する経路に消音装置を設けたことを特徴とする露光装置。
レーザー光源を有し、所望の内部雰囲気にされたチャンバー内でレーザー光を用いて原版パターンを基板に露光する露光装置において、
前記チャンバー内の温度を調節するために、当該チャンバー内に不活性ガスを循環させる循環装置を備え、
前記循環装置とチャンバーとを内部連通する経路に消音装置を設けたことを特徴とする露光装置。
前記消音装置は、前記チャンバーの直上流及び直下流の少なくともいずれかに設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に対して最上流側の拡径する膨張部と、当該膨張部と略同径で前記ガスの流れ方向に延びる拡大室と、当該拡大室に対して縮径する収縮部とを備え、音を干渉させて消音する機能を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に対して長さが異なる分岐部と、これら分岐部が合流する合流部とを備え、音を干渉させて消音する機能を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
前記消音装置は、前記ガスの流れ方向に伸縮して当該方向への長さを可変とする伸縮部を備え、当該長さにより干渉音の周波数を調節可能であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
前記原版及び基板を相対移動させる熱源としてのステージ装置を更に備えることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。