JP2888353B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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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が用い
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DUV
(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(Resolution En
hanced 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エハを加熱しなが
ら、上方から低照度例えば2〜40mW/cm2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、現像後のエッチング工程、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
ジストキュアリングと称されるDUV露光工程も行われて
いる。これは、半導体ウエハを加熱(あるいは冷却)し
ながら、高照度例えば750mW/cm2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、レフレクター、レンズ
等から構成される光源部も同様にケース内に収容にされ
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DUV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] (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、前記露光室と前記光源部との間に設けられた
窓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窓との間から、前記露
光室内に気体を供給するとともに、対向部から排気して
前記窓と略平行な気体流を形成し、露光に際し発生する
前記被処理体からの発生物を、前記気体とともに排出す
るよう構成されたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1記載の露光装置におい
て、 前記窓と略平行な気体流は、複数配列された気体供給
ノズルと、これらの気体供給ノズルと対向するように複
数配列された排気ノズルとによって形成するよう構成さ
れたことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項2記載の露光装置におい
て、 前記気体供給ノズルと、前記排気ノズルとは、前記被
処理体の径より離間して配置されたことを特徴とする。
請求項4の発明は、請求項1〜3いずれか1項記載の
露光装置において、 前記窓と略平行な気体流を、複数段形成するよう構成
され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、例えば半導体ウエ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ュアリング等
に用いるDLV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
て例えば半導体ウエハ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エハ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の下部には光ガード用円筒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
測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
るための光センサ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
エハ11を熱板12に上に仮支持し、熱板12と半導体ウエハ
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19により上下動自在に構
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10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内の半導体ウエハ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形成さ
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、半導体ウエハ11を搬入する。
なお、半導体ウエハ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エハ11であ
り、レジストキュアリングの場合、現像後の半導体ウエ
ハ11である。
この時、予め、シリンダ19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、半導体ウエハ11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エハ11
を熱板12上に載置し、半導体ウエハ11の加熱および窓9
を介して光源部1からの紫外線の照射を開始する。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21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36、37を駆動して、上記排
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エハ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と下部排気ノ
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、半導体ウエハ
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ウエハ11が冷却
され、半導体ウエハ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、半導体ウエ
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
りこの半導体ウエハ11を搬出し、一枚の半導体ウエハ11
の処理が終了する。なお、この時、各バルブ24、25、3
4、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エハ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(半導体ウエハ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、半導体ウエハ11に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上に半導体ウエハ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、この光センサ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。この光センサ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、光量の低下により半導体ウエハ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、この光センサの測定結
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4
3、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……半導体ウエハ、12
……熱板、13……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……上部気体供給ノズ
ル、21……下部気体供給ノズル、22、23……集合管、2
4、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。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 博之 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テ ル九州株式会社内 (72)発明者 田島 智早 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テ ル九州株式会社内 (72)発明者 田上 公一 熊本県菊池郡菊陽町津久礼2655番地 テ ル九州株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−181426(JP,A) 特開 平3−97216(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/027

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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、前記露光室と前記光源部との間に設けられた窓とを
    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窓との間から、前記露光
    室内に気体を供給するとともに、対向部から排気して前
    記窓を略平行な気体流を形成し、露光に際し発生する前
    記被処理体からの発生物を、前記気体とともに排出する
    よう構成されたことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の露光装置において、 前記窓と略平行な気体流は、複数配列された気体供給ノ
    ズルと、これらの気体供給ノズルと対向するように複数
    配列された排気ノズルとによって形成するよう構成され
    たことを特徴とする露光装置。
  3. 【請求項3】請求項2記載の露光装置において、 前記気体供給ノズルと、前記排気ノズルとは、前記被処
    理体の径より離間して配置されたことを特徴とする露光
    装置。
  4. 【請求項4】請求項1〜3いずれか1項記載の露光装置
    において、 前記窓と略平行な気体流を、複数段形成するよう構成さ
    れたことを特徴とする露光装置。
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