(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光ビームを基板に照射して露光を行うための光学系と、この光学系と前記基板の間に設けられたカバーガラスと、このカバーガラスの前記基板側の面を閉空間に閉じ込める洗浄室と、この洗浄室の前記露光ビームの通過部分に設けられた開閉扉と、前記洗浄室の内部に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させるガス供給手段を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記露光ビームは紫外線又はＸ線であり、前記活性ガスは構成要素として酸素を含むガスであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光学系の下部を保護するノーズコーンを更に含み、このノーズコーンに前記カバーガラスが取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記洗浄室の内部における前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を測定する濃度測定機構と、この濃度測定機構の出力に応じて前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を制御する濃度制御機構とを更に含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】
前記濃度制御機構は、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を５００ｐｐｍ以下に制御することを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
前記露光ビームの照度を前記カバーガラスの上側で測定する第１の照度測定機構と、前記露光ビームの照度を前記カバーガラスの下側で測定する第２の照度測定機構とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
露光ビームを基板に照射して露光を行うための光学系と、この光学系と前記基板の間に設けられたカバーガラスを有する露光装置の洗浄方法であって、前記カバーガラスの前記基板側の面を閉空間に閉じ込め、その閉空間に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させ、前記露光ビームを照射して前記閉空間内で前記活性ガスを活性化させ、その活性化させた前記活性ガスにより前記カバーガラスの基板側の面に付着した不純物を除去することを特徴とする露光装置の洗浄方法。
【請求項８】
前記露光ビームとして紫外線又はＸ線を用い、前記活性ガスとして構成要素として酸素を含むガスを用いることを特徴とする請求項７記載の露光装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、露光ビームを基板に照射して露光を行うための光学系と、この光学系と前記基板の間に設けられたカバーガラスを有する露光装置及びその洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路のパターンをウェハ上に転写する露光装置において、近年の半導体集積回路のパターンのデザインルールの微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んでいる。現在、主流となっている露光波長は２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザである。そして、波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザが続いている。さらに、波長１５７ｎｍのＦ２レーザが候補として挙げられる。このＦ２レーザは大気中の酸素や水分によって吸収されてしまうため、露光装置の光学系は、窒素やヘリウム等の不活性ガスによりパージされる。そして、投影光学系下部のレンズを保護するためにノーズコーンが設けられ、このノーズコーンにはカバーガラスが取り付けられている。すなわち、カバーガラスは光学系と基板との間に設けられている。
【０００３】
また、従来の露光装置の洗浄方法では、光学系が置かれた閉空間に微量の酸素を含む不活性ガスを供給して、露光ビームを照射することでオゾンを発生させ、これによって光学系に付着した有機化合物を除去していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２４８３９号公報（第３−５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
基板上に塗布されたレジスト膜に露光ビームを照射することで、レジスト膜から各種有機物がアウトガスとして放出される。そして、これらの有機物が、カバーガラスの基板側の面に付着し、その透過率を低下させ、照射強度の低下や照射ムラを招く原因となっていた。これに対し、従来の露光装置の洗浄方法では、閉空間の内部の光学系を洗浄することはできるが、外部に露出しているカバーガラスの基板側の面を洗浄することはできなかった。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、光学系と基板の間に設けられたカバーガラスの基板側の面を洗浄することができる露光装置及びその洗浄方法を得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る露光装置は、露光ビームを基板に照射して露光を行うための光学系と、この光学系と基板の間に設けられたカバーガラスと、このカバーガラスの基板側の面を閉空間に閉じ込める洗浄室と、この洗浄室の露光ビームの通過部分に設けられた開閉扉と、洗浄室の内部に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させるガス供給手段を有する。
【０００８】
また、この発明に係る露光装置の洗浄方法は、露光ビームを基板に照射して露光を行うための光学系と、この光学系と基板の間に設けられたカバーガラスを有する露光装置の洗浄方法であって、カバーガラスの基板側の面を閉空間に閉じ込め、その閉空間に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させ、露光ビームを照射して閉空間内で活性ガスを活性化させ、その活性化させた活性ガスによりカバーガラスの基板側の面に付着した不純物を除去する。この発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の実施の形態における露光装置を示すものである。露光装置１は、露光ビームを基板２に照射して露光を行うための光学系３と、この光学系３と基板２の間に設けられたカバーガラス４と、このカバーガラス４の基板２側の面を閉空間に閉じ込める洗浄室５と、この洗浄室５の露光ビームの通過部分に設けられた開閉扉６と、洗浄室５の内部に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させるガス供給手段７を有する。
【００１０】
光学系３は、紫外線又はＸ線の露光ビームを生成する光源と、フォトマスクを照明する照明光学系と、フォトマスクと、そのフォトマスクのパターンを基板上に決像させる投影光学系からなる。ただし、図１では、光源とフォトマスクと照明光学系は図示を省略し、光学系３下部に配置される投影光学系の投影レンズ８のみを示している。また、この光学系３は、閉空間に置かれ、窒素やヘリウム等の不活性ガスによりパージされる。そして、この投影レンズ８を保護するために、ノーズコーン９が設けられている。さらに、このノーズコーン９にカバーガラス４が取り付けられている。すなわち、カバーガラス４は光学系３と基板２との間に設けられている。
【００１１】
洗浄室５は、ノーズコーン９に取り付けられたカバーガラス４の基板２側の面を閉空間に閉じ込める。また、洗浄室５には、カバーガラス４を通して入ってきた露光ビームが通過する部分の壁に、開閉が制御された開閉扉６が設けられている。図１は、開閉扉６が閉じた状態を示している。図２に、図１の露光装置１において、開閉扉６が開いた状態を示す。
【００１２】
図３は、ガス供給手段７の構成をより詳細に示したものである。不活性ガス供給口１０から供給された不活性ガスと、活性ガス供給口１１から供給された活性ガスを混合させてパージガスとし、洗浄室５内に供給する。そして、洗浄室５内のパージガスはパージガス回収口１３から回収される。この時、パージガス回収口１３に設けられた濃度測定機構１４により、パージガス中の活性ガスの濃度を測定し、その出力に応じて濃度制御機構１７によりパージガス中の活性ガスの濃度を制御する。この濃度制御機構１７は、制御器１５とマスフローコントローラ１６からなり、濃度測定機構１４の出力に応じて、制御器１５がマスフローコントローラ１６を制御し、活性ガス供給口１１から供給される活性ガスの量を制御する。ところで、活性ガスは、Ｏ２,Ｏ３,ＣＯ２,ＣＯ,酸化窒素類（ＮＯｘ）,酸化硫黄類（ＳＯｘ）,酸素を含む有機ガスなど、構成要素として酸素を含むガスを用いる。また、不活性ガスは、Ｎ２,Ａｒ,Ｈｅのいずれかを用いる。
【００１３】
さらに、図１において、ノーズコーン９に第１の照度測定機構２０が取り付けられている。これは、露光ビームの照度をカバーガラス４の上側で測定するものである。照度測定時は、図１のようにカバーガラス４の上側に配置され、それ以外の時は、図２のように、カバーガラス４の上側から外される。また、開閉扉６の露光ビームが照射される部分に、第２の照度測定機構２１が設けられている。これは、露光ビームの照度をカバーガラス４の下側で測定するものである。
【００１４】
上記のような露光装置１において、通常の露光時は、図２のように、開閉扉６を開き、基板に露光ビームを照射する。しかし、基板上に塗布されたレジスト膜に露光ビームを照射することで、レジスト膜から各種有機物がアウトガストとして放出される。そして、これらの有機物が、カバーガラス４の基板２側の面に付着し、その透過率を低下させ、照射強度の低下や照射ムラを招く。
【００１５】
そこで、カバーガラス４の洗浄のために、図１のように、開閉扉６を閉じる。そして、ガス供給手段７により、洗浄室５の内部に所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを充填させる。この状態で、紫外線又はＸ線からなる露光ビームを一定時間照射して洗浄室５内で活性ガスを活性化させ、その活性化させた活性ガスによりカバーガラス４の基板２側の面に付着した有機物からなる不純物を除去する。
【００１６】
この時、活性ガス中の酸素がオゾンになり、さらには酸素ラジカルとなって有機物を分解している。ここで、活性ガスとしてＯ２を用いた場合のメカニズムを下記に示す。
（１）Ｏ２  ＋  ｈν  →  Ｏ  ＋  Ｏ
（２）Ｏ  ＋  Ｏ２  →  Ｏ３
（３）Ｏ３  ＋  ｈν  →  Ｏ２  ＋  Ｏ＊
（４）ＣｘＨｙＯｚ  ＋  ｈν  →  ＣｘＨｙＯｚ＊
（５）ＣｘＨｙＯｚ＊  ＋  Ｏ＊  →  ＣＯ,ＣＯ２,Ｈ２Ｏ
まず、式（１）のように、活性ガスであるＯ２が露光ビームｈνにより分解される。次に、式（２）のように、ＯとＯ２が結合してオゾンＯ３になる。そして、式（３）のように、Ｏ３が露光ビームｈνにより酸素ラジカルＯ＊となる。一方、カバーガラス４に付着した有機物ＣｘＨｙＯｚは、式（４）のように、露光ビームｈνによってラジカルＣｘＨｙＯｚ＊となる。そして、式（５）のように、有機物と酸素のラジカルが結合して、ＣＯ,ＣＯ２,Ｈ２Ｏに分解される。
【００１７】
ただし、一部の有機物は、パージガス中の酸素濃度が高いと、カバーガラス４への吸着反応が促進され、上記の分解反応を上回ってしまう場合がある。そこで、濃度測定機構１４の出力に応じて濃度制御機構１７が、パージガス中の活性ガスの濃度を５００ｐｐｍ以下に制御している。
【００１８】
また、洗浄を行う前に、第１の照度測定機構２０により露光ビームの照度をカバーガラス４の上側で測定しておく。そして、洗浄中に、第２の照度測定機構２１により露光ビームの照度をカバーガラス４の下側で測定する。これにより、カバーガラス４の透過率改善度合いを確認することができる。
【００１９】
露光ビームの照射時間と照度均一性の関係を図４に示す。図４において、横軸は露光ビームの照射時間（ｈ）で、縦軸は照度均一性（％）である。ここで、照度均一性は、カバーガラス４の下側で照度を測定して露光フィールド内の最大照度をＭＡＸとし、最小照度をＭＩＮとすると、
（ＭＡＸ×ＭＩＮ）÷（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）×１００      （％）
と定義される。つまり、この照度均一性の値が小さいほど、カバーガラス４の透過率均一性が良いことを意味する。よって、図４から、アウトガスにより低下したカバーガラス４の均一性が、露光ビームを照射するに従って改善されていることがわかる。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、光学系と基板の間に設けられたカバーガラスの基板側の面を洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施の形態における露光装置で、カバーガラスを閉じた状態を表す断面図である。
【図２】  本実施の形態における露光装置で、カバーガラスを開いた状態を表す断面図である。
【図３】  ガス供給手段の構成を示す図である。
【図４】  露光ビームの照射時間と照度均一性の関係を示す図である。
【符号の説明】
１  露光装置
２  基板
３  光学系
４  カバーガラス
５  洗浄室
６  開閉扉
７  ガス供給手段
９  ノーズコーン
１４  濃度測定機構
１７  濃度制御機構
２０  第１の照度測定機構
２１  第２の照度測定機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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