JPH03261127A - 加工装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は基板の表面に積層された薄膜を部分的に除去す
る加工装置に関する ［発明の背景］ 近年、半導体素子製造のリソグラフィー工程においては
４Ｍビットや１６Ｍビット容量のメモリーの生産に耐え
得るアライメント精度か要求されている。この種の露光
装置の多くは半導体ウェハ上に多数回、マスク（または
レチクル）の回路パターンを重ね合わせて露光していく
が、重ね合わせの精度を支配的に決定するマスク（また
はレチクル）とウェハとのアライメント精度は、ウェハ
上に形成されたアライメントマークを如何に高精度に位
置検出するかによって大きく変化する。

通常、ウェハのアライメントは、アライメントマークに
光を照射し、そのマークからの反射光、散乱光、または
回折光等を光電検出することによって行われる。

露光前のウェハには必然的にレジストが塗布されている
ため、アライメントマークの検出はレジスト層（１〜２
μｍ程度の厚さ）を介して行われる。また、レジスト層
は、アライメントマークが微小な段差構造になることか
ら、マーク周辺で膜厚が不均一になることは避けられな
い。このためアライメントマークから発生する光情報か
レジスト層の影響で弱くなったり、薄膜固有の干渉効果
がマーク近傍で顕著になったり、あるいはマーク両側で
レジスト膜厚のムラが非対称になったりすること等によ
ってアライメント精度（マーク位置の検出精度）が低下
しないように、アライメントマークを覆うレジスト層を
除去することが行われる。これは特に、ウェハ上でのパ
ターンの微細化を計るために多層レジストを使う場合な
どにおいて、アライメントマークそのものが露光波長の
照明光のもとて光学的に見えなくなるといった現象を避
けるために重要なプロセスである。このレジスト除去方
法としてレーザ光エネルギーをレジストに照射し、所望
の領域のレジスト層を除去する方法が考え出されている
。従来のこの種の装置では、第５図に示すようにレーザ
光（Ｌ　Ｂ）で除去されたレジスト物質は揮発性、不揮
発性成分として照射領域付近に飛散するため、ノズル２
３．２４から噴射されたガスでステージ９に置かれたウ
ェハ７上からこの飛散物を吹き飛ばす。

ここで、気化したレジストが対物レンズ６とウェハ７上
に付着することを防止する為、対物レンズ６とウェハ７
との間にチャンバー２６が設けられている。　チャンバ
ー２６のウェハ７側にはレーザ光ＬＢが通るのに充分な
穴２２ａを設けたチャンバー蓋２２がチャンバー２６を
密閉するように固定されている。チャンバー２６内はト
ラップ２７を介して排気ポンプ２５により減圧される。

これによって前記気化されたレジストがチャンバー２６
内に吸い込まれ、ウェハ７上にレジストが再付着するこ
とを防止している。　又、チャンバー２６の対物レンズ
６と対向する位置に取り外し可能な石英板等でできた光
透過性を持つ光学保護部材２０を窓として設ける。　こ
れによって対物レンズ６本体にレジストが付着するのを
防止している。

更に、光学保護部材２０のチャンバー２６の内側の面に
、ノズル２１を介してガスを吹きつけ、光学保護部材２
０へのレジスト付着量を軽減している。　又、光学保護
部材２０は取り外し可能なので、光学保護部材２０の光
透過性がレジスト付着により低下した場合でも、容易に
洗浄、交換することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のこの光学保護部材２０の洗浄後再
装着及び交換は光学保護部材２０の位置調整、角度調整
が必要であるため、装置の稼働率を低下させる原因とな
っていた。

本発明は上記問題点を解決し、光学保護部材２０を固定
したままで光学保護部材２０に付着した汚染物質を除去
できる汚染除去装置を備えた加工装置を得ることを目的
とする。

［課題を解決する為の手段］ 本発明においては、対物レンズ６にレジスト等の汚染物
質が付着するのを防止する光学保護部材２０を備えた汚
染防止手段と、該光学保護部材２０に付着した汚染物質
を化学的又は物理的に除去する汚染除去手段とを備える
こととした。

［作用］ 以上本発明によれば光学保護部材２０を固定したまま短
時間に光学保護部材２０に付着したレジスト等の汚染物
質が除去可能となる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を第１図、第２図、第３図を参照し
て説明する。

第１図は加工装置の概略的な構成を示すブロック図であ
り、レーザ光源ｌから射出した紫外線に発振波長を有す
るレーザ光ＬＢは、可変絞り２によって所定のビーム形
状に成形された後、その大部分がビームスプリッタ３を
透過してシャッター４に至る。シャッター４はレーザ光
ＬＢを透過または遮断させるものであり、シャッター４
を透過したレーザ光はミラー５で反射された後、対物レ
ンズ６に入射する。対物レンズ６で結像されたレーザ光
ＬＢはウェハ７上で絞り２の開口形状となって、ウェハ
７上のレジスト層を照射する。

このようなレジスト層を除去するレーザ光ＬＢとしては
、エキシマレーザ、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波、
第４高調波、アルゴンイオンレーザの５１４．５ｎｍの
発振線の第２高調波等のように波長域１５０〜３６０ｎ
ｍに発振線をもつものが好適である。

さて、ウェハ７はステージコントローラ８により制御さ
れてＸ方向とｙ方向とに２次元的に移動するＸＹステー
ジ９の上に載置される。ＸＹステージ９の位置はレーザ
干渉計等によって常時検出され、ステージコントローラ
８に位置情報としてフィードバックされ、レーザ光ＬＢ
の照射位置はＸＹステージ９を動かすことによってウェ
ハ７上で例えば±０．０１μｍの精度で位置決められる
。一方、ビームスプリッタ３で反射したわずかな量のレ
ーザ光は集光レンズｌＯによって光量計１１の受光面に
集められ、光量計１１はその光量（光強度）に応じた光
電信号をシステムコントローラ１２に出力する。システ
ムコントローラ１２は、ステージコントローラ８にウェ
ハ７のレーザ光ＬＢに対する位置決めのための指令を発
するとともに、レーザ光源１の制御系１５、叉はシャッ
ター４に最適なレーザ照射量が得られるような制御信号
を発する。例えばレーザ光源ｌがエキシマ等のようにパ
ルスレーザ光を発生するものの場合、システムコントロ
ーラ１２は光量計１１からの光電信号に基づいて、最適
なレーザ出力値と必要とされるパルス数とを算出し、そ
れに対応した制御信号をレーザ制御系１５に出力する。

ここで、レーザ光源１がＣＷレーザ光を発生するものの
場合は、システムコントローラ１２は光電信号に基づい
て最適なレーザ出力値と必要とされる照射時間とを算出
し、次にコントローラ１２は、レーザ出力値に対応した
制御信号をレーザ制御系１５に出力し、照射時間に対応
した制御信号をシャッター４に送る。

また、ウェハ７上に形成されたアライメントマークを検
出するためのアライメント光学系１３が例えば対物レン
ズ６と異なる位置に固設され、光電検出器１４と共に、
オフアキシス方式でウェハ７のアライメントを行う。　
光電検出器１４からアライメント信号がシステムコント
ローラ１２に供給される。このアライメント信号はウェ
ハ７上の特定の位置に設けられたマークの中心をとらえ
たとき発生するものであり、その発生したときのＸＹス
テージ９の位置をシステムコントローラ１２が基準点と
して記憶することにより、レーザ光ＬＢの照射位置とウ
ェハ７上の任意の点との対応付け（グローバルアライメ
ント）が完了する。

尚、レーザ光ＬＢとウェハ７との相対的な位置合わせは
、ウェハに対してレーザ光ＬＢを走査、振動させて、得
られる回折光を光電検出して、その信号に基づいてマー
クの中心を求めるようにし、その位置を基準点とするこ
とによっても同様の効果が得られる。

又、オフアキシス方式以外にＴＴＬ　（スルーザレンズ
）方式で対物レンズ６を介してウェハ７のアライメント
を行うことも可能である。

さて、第２図はミラー５の後３に設けられた反射率測定
系の一例を示す図である。この場合第２図に示したミラ
ー５をダイクロミックミラーとし、レーザ光ＬＢよりも
長い波長の光は透過するような特性にしておく。光源（
光学系を含む）５１はウェハ７の表面（レジスト層やそ
の下地）の反射率を測定するのに好適な波長（単波長、
多波長、叉はバンド幅をもつもののいずれでもよイ）テ
、レーザ光ＬＢよりも長い波長の照明光ＬＡを発生する
。その照明光ＬＡはハーフミラ−５２で反射された後、
ミラー５を透過して対物レンズ６に入射し、ウェハ７を
所定の強度で照明する。照明光ＬＡのウェハ７での反射
光は対物レンズ６、ミラー５、ハーフミラ−５２を介し
て集光レンズ５３に入射し、光電検出器５４の受光面に
集められる。光電検出器５４の光電信号はシステムコン
トローラ１２に送られる。その光電信号はウェハ７のレ
ジスト層の除去部分の反射率を反映しており、システム
コントローラ１２は反射率の変化（信号強度の変化）に
基づいて、レジスト層の除去の終点を検出する。そして
終点が検出された後もレーザ光源ｌがレーザ光ＬＢをま
だ照射し続ける場合、システムコントローラ１２は制御
系１５やシャッター４により強制的に照射を中止させる
。この機能はレジスト層の厚みムラにより、当初予定し
ていた厚さよりもレジスト層が薄かった場合に、下地の
マークを損傷させない点で有効である。もちろん逆にレ
ジスト層が厚すぎた場合も、完全にレジストを除去する
ために余分のレーザ照射を行う目安となる点で有利であ
る。

尚、反射率測定系の代わりに蛍光検出系を用いても同様
の効果が得られる。これは一般のレジストは紫外光の照
射を受けると蛍光を発生する特性を利用したものであり
、その蛍光を波長選択フィルター等を介して光電検出し
つつ、蛍光の発生がほぼ零になった時点でレーザ光ＬＢ
の照射を中止するようなフィードバック系を構成すれば
よい。

ところで、以上のようにしてレジスト層を除去する場合
、レジストはレーザ光ＬＢのエネルギーを受けて気化す
ることになる。そこで第３図に示すように、気化したレ
ジストが対物レンズ６やウェハ７上に付着することを防
止する汚染防止手段を設ける。第３図において、対物レ
ンズ６とウェハ７との間にチャンバー２６を設け、対物
レンズ６と向かい合う位置に、石英板などの光学保護部
材２０を窓として設ける。そして光学保護部材２０の内
面（チャンバー２６内側）に、ノズル２１を介してガス
を吹き付ける。これにより対物レンズ６本体にレジスト
が付着するのを防止するとともに、光学保護部材２０の
内側へのレジストの付着もガスの吹き付けにより軽減さ
れる。しかし、このガス吹き付けでもウェハ７のレジス
ト成分による汚染は完全には防止できず、徐々にレーザ
ビームＬＢは減衰されてしまう。そこで、放電用電源１
６に接続された放電電極１７を光学保護部材２０の近傍
に対向して設置する。そして、光学保護部材２０の光透
過率が汚染により許容値以下に達する前に次のように付
着成分除去プロセスを実施する。　まず、蓋１９を位Ｉ
Ｂより位置Ａに移動し、チャンバー２６を密閉する。次
にトラップ２７を介して排気ポンプ２５でチャンバー２
６内を真空に引く。

また、放電電極１７は初期状態としてレーザ光ＬＢがウ
ェハ７を照射するのを妨げない位置りに設置されており
、この放電電極１７を位置りから位置Ｃに移動させる。

放電電極１７は平板電極でも網板電極でもよい。

次にノズル２１からチャンバー２６内にエツチングガス
を導入し、放電電極１７とチャンバー２６間で放電を起
こし、プラズマ１８を発生させる。

放電電極１７は光学保護部材２０に平行に配置されてお
り、発生したプラズマ１８は光学保護部材２０上に付着
した汚れを一様にエツチングする。

放電中はエツチングガスをチャンバー２６内にとどめて
おいても良いし、あるいはトラップ２７、排気ポンプ２
５を通してフローさせても良い。光学保護部材２０上の
付着物が完全に除去できたら、放電を停止し、トラップ
２７を介してポンプ２５でチャンバー２６内を真空に引
く。その後、ノズル２１からガスを導入し、チャンバー
２６内の圧力を大気圧にする。そして、蓋１９を位置Ｂ
に移動すると共にノズル２３．２４からもガスをつエバ
７上に吹き付ける。放電電極１７も位置りに戻す。この
状態は光学保護部材２０かレジスト成分によって汚され
る前と同じである。

第４図は本発明の別の実施例である。

光学保護部材２０に対する付着物除去の作用は第３図に
示したものと同じであるが、放電電極２８はレーザ光Ｌ
Ｂがウェハ７を照射するのを妨げないよう円環状に形成
された電極となっている。

従って、プラズマ放電時とウェハ照射時とで放電電極２
８を移動させる必要はなくなり、機械構造が簡潔になる
。

また、どの放電電極を使用する場合でも光学保護部材２
０を挟んで放電電極と反対の位置にチャンバー２６と同
ポテンシャルの補助電極（図示せず）をプラズマ放電の
時だけ配置するとプラズマ発生を光学保護部材２０上に
集中させ易い。

更に、除去すべき成分は上記実施例においてはレジスト
とするが、その他有機物質（ポリイミド等）や金属成分
であっても同様に実施可能である。

加えて、上記実施例においてはプラズマ放電によりレジ
スト等の成分を除去することとしたが、ガス等により化
学的に除去することも可能である。

又、本発明によれば光学保護部材２０を固定したまま汚
染物質を除去可能なので対物レンズ６と光学保護部材２
０を鏡筒で覆って一体構造とした光学系を構成可能とな
る。　この一体構造の光学系をチャンバー２６内に入り
込むように設けて上記実施例と同様の手順によれば、対
物レンズ６とウェハ間隔をチャンバー２６の高さより小
さくしたい場合でも汚染の影響のない加工装置が得られ
る。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、光学保護部材を固定した
まま光学保護部材に付着したレジスト等を除去すること
ができるので、リソグラフィ工程におけるウェハ上のレ
ジストを除去する場合に、装置の稼働率を低下させるこ
となく、アライメントマーク上のレジストのみを剥離す
ることによって、高精度でスループットが高いアライメ
ントが期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工装置の概略的な構成を示すブロッ
ク図、第２図は反射率測定系の構成を示す図、第３図〜
第４図は本発明の汚染除去手段を示す断面図、第５図は
従来の加工装置を示す部分断面図である。 ［主要部分の符号の説明］ １・・・・レーザ光源　　　　２・・・・可変絞り３・
・・・ビームスプリッタ−４・・・・シャッター５・・
・・ミラー　　　　　　６・・・・対物レンズ７　・・
・・ウェハ　　　　　　　　　　　８−−−−ステージ
コントローラ９・・・・ＸＹステージ　　　ｌＯ・・集
光レンズ１１・・光量計　　　　　　　　　　　　　　
１２−・システムコン；ローラ１３・・アライメント光
学系　　　　１４・・光電検出器１５・・レーザ制御系
　　　　１６・・放電電源１７・・放電電極　　　　　
　１８・・プラズマ１９・・蓋　　　　　　　　　２０
・・光学保護部材２１．２３．２４・・ノズル　　　　
　　２２・・チャンバー蓋２５・・排気ポンプ ２７・・トラップ ２６・・チャンバー ２８・・円環状放電電極

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面に所定の厚さで薄膜を積層した基板を保持す
   る保持手段と； レーザ光を発生するレーザ光源と； 前記レーザ光で前記基板上の位置決めされ た所望部分を照射する光学系と； を有する加工装置において、 前記光学系と前記基板の間に配置され、前 記レーザ光の照射によって発生する前記薄膜の気化成分
   が前記光学系に付着するのを防止する光学保護部材を備
   えた汚染防止手段と；前記光学保護部材に付着した前記
   成分を除 去する汚染除去手段と； を備えたことを特徴とする加工装置。
2. （２）前記汚染除去手段は前記光学保護部材に付着した
   成分を放電プラズマにより除去することを特徴とする請
   求項１記載の加工装置