(57)【要約】【課題】ＥＵＶ露光装置内で露光動作中に発生したパーティクルがレチクルに付着するという問題を解決するために、レーザー光を光源とした光ビームを走査光学系を用いて、レチクル近傍の空間に高速に走査することが可能な光ビーム走査手段を設け、浮遊してきたパーティクルが、光ビームを照射させられることにより発生するビーム進行方向の光圧力を用いることで、その軌道を変化させ、微小パーティクルのレチクルへの付着を抑制する。【解決手段】真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する露光装置において、原板の近傍の空間に、レーザービームを走査光学系で走査することが可能な光ビーム走査手段を設けていることを特徴とする露光装置。【選択図】        図３
2006120774.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する露光装置において、原板の近傍の空間に、レーザービームを走査光学系で走査することが可能な光ビーム走査手段を設けていることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光ビーム走査手段は、前記原板の近傍の空間でそれと平行な平面上に、走査光ビームを形成することが可能ことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記光ビーム走査手段は、原板の近傍で、原板と平行し、露光光の通るエリアのみ開口部を有する遮蔽板上に設けられ、走査光ビームのビームウエスト部がその開口部の中心と一致するように光学系が構成されていることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に複数セット設けられ、前記開口部を複数の走査光ビームで覆うことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項５】
前記光ビーム走査手段は、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時に走査することが可能である多段光ビーム走査手段を有することを特徴とする請求項３記載の露光装置。
【請求項６】
前記光ビーム走査手段は、原板を保持し粗微動可能な原板ステージ上に設けられ、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは異なる位相で同時に走査し、それぞれの光ビームに対し、ビームウエスト部を異なる位置に配置できるように光学系が構成されている多段光ビーム走査手段を有することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項７】
前記多段光ビーム走査手段は、前記原板ステージ上に複数セット設けられ、前記原板を複数の多段光ビームで覆うことを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記光ビーム走査手段は、形成される走査光ビームの射出方向の角度を可変することが可能な手段を備えており、これにより、原板近傍の空間で、かつ前記原板とは平行ではない方向に光ビームを形成することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】
前記の射出角度可変な光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に、前記開口部を中心に左右の位置に対向して設けられることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
前記の射出角度可変な光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に複数セット設けられ、前記開口部を複数の走査光ビームで覆うことを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１１】
前記の射出角度可変な光ビーム走査手段は、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時の走査することが可能である多段光ビーム走査手段を有することを特徴とする請求項９記載の露光装置。
【請求項１２】
前記の射出角度可変な光ビーム走査手段は、原板を保持し粗微動可能な原板ステージ上に設けられ、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時に走査し、それぞれの光ビームに対し、ビームウエスト部を異なる位置に配置できるように光学系が構成されている多段光ビーム走査を有することを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１３】
前記の射出角度可変な多段光ビーム走査手段は、前記原板ステージ上に複数セット設けられ、前記原板を複数の光ビームで覆うことを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１４】
前記原板と、前記遮蔽板との間に、露光光を遮らないように複数のパーティクル抑制板が配置されていることを特徴とする請求項３、４、５または請求項９、１０、１１何れか記載の露光装置。
【請求項１５】
真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する露光装置において、
光源からの光で前記原板を照明する照明光学系と、
前記照明光学系とは別に設けられ、前記原板の近傍の空間に対してビームを照射するビーム照射光学系とを有することを特徴とする露光装置。
【請求項１６】
前記ビーム照射光学系は、前記原板の中の前記照明光学系により照明される領域以外の領域に対して、レーザービームを走査することを特徴とする請求項１５記載の露光装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６いずれかに記載の露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１８】
照明光学系を用いて、光源からの光で真空環境下に配置された原板を照明し、該照明された原板からの光を基板上に導くことにより前記基板を露光する露光装置における、前記原板へのパーティクルの付着を抑制するパーティクル付着抑制方法であって、
前記照明光学系とは別に、前記原板の近傍の空間に対してレーザービームを照射するビーム照射光学系を有することを特徴とするパーティクル付着抑制方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載のパーティクル付着抑制方法を用いて前記原板に対してパーティクルが付着するのを抑制しつつ、前記基板を露光することを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空環境下で原板上の回路パターンを投影光学系を介し、半導体基板上に投影露光する半導体露光装置に関するものであり、特に回路パターンが描画されている原板である反射型レチクルに対し、真空環境下の露光装置内に発生するパーティクルの付着を低減する機能を有する露光装置、及びデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＲＡＭ、ＭＰＵ、等の半導体デバイス製造に関して、デザインルールで１００ｎｍ以下の線幅を有するデバイスの実現に向けて精力的に研究開発がなされている。この世代に用いられる露光装置として、極端紫外域光（ＥＵＶ）を用いた露光装置が有力視されている。
【０００３】
一般に半導体露光装置は、回路パターンが描画されているレチクル（マスクともいう）に照明光を照射し、その回路パターン像を、投影光学系を用いて、例えば１／４に縮小して、感光体（レジスト）が塗布されているウエハーに投影露光するという構成となっている。従って、レチクルの回路パターン面にパーティクルが付着すると、実際の露光では、各ショット毎に全く同じ位置にパーティクルが転写されることになる。このため半導体デバイス製造の歩留まりや、半導体デバイス自体の信頼性が大幅に低下するという問題があった。
【０００４】
この問題に対し、従来のｇ線、ｉ線、ＫｒＦレーザー、ＡｒＦレーザー、等を光源に持つ露光装置では、レチクルにペリクルという透明保護膜を、回路パターン面から数ｍｍ間隔を空けて配置することで、回路パターンをパーティクル付着から保護していた。このペリクルに付着したパーティクルは回路パターン面である物体平面からデフォーカスしているため、通常所定の大きさ以下のパーティクルであれば、ウエハー上には欠陥像として転写されない。
【０００５】
しかし、本発明が適用されるＥＵＶ露光装置では、ＥＵＶ光に対して透明なペリクルが存在しないのが現実である。要求される透過率を満たすためには、ペリクルの厚さを数１０ｎｍ程度にせざるを得ず、このような厚さでは、レチクルを搬送する際、大気圧から真空環境下へ、逆に真空環境下から大気圧へというように雰囲気圧力変化に対する機械的側面、あるいは、ＥＵＶ露光光が吸収され温度が上昇することによる熱的側面、の両方において、十分な強度で構成することが不可能であることがわかっている。
【０００６】
従って、ＥＵＶ露光装置では、レチクルはペリクルレスとならざるを得ず、露光装置内でパーティクルが発生した場合、レチクル回路パターン面へのパーティクル付着が懸念される。
【０００７】
例えば、デザインルール０．１μｍのデバイス製造を考えた場合、投影光学系の縮小倍率が４：１で、仮に０．１μｍのパーティクルがレチクル回路パターンに付着するとウエハー上では、２５ｎｍとなるため、デバイス製造は不可能になる。実際には、管理すべき粒径はさらに小さくなり、数十ｎｍ以下の極めて微小なパーティクルとなる。
【０００８】
このように装置内で発生するナノメートルサイズのパーティクルは、その発生原因、その挙動に対し十分解明されているとは言えないが、想定される発生原因としては、レチクルステージ、ロボットハンド、ゲートバルブの動作等、摺動、摩擦により発生するパーティクル、光源側からわずかながら飛翔してくるデブリ、などが予想される。また、真空中での想定される挙動は、ガス分子がほとんど存在しないため、発生したパーティクルは流体抵抗を受けず、重力のみの力が作用する。このような場合、パーティクルが、チャンバー内壁と弾性衝突に近い衝突をすると、パーティクルはチャンバー内を跳ね回っているような挙動を示すと予測される報告もある。あるいは、摩擦によって生じたパーティクルは電荷をもっていると予測されるため、０Ｖに接地された部材でも、パーティクルと部材間に電気映像効果とよばれる力が働き、付着すると考えられている。いずれにせよ、パーティクルの発生原因、及びその真空中での挙動に対し十分解明されているとは言えず、それに対する対策手段も非常に困難なものとなっている。
【０００９】
従来より、このような露光チャンバー内でのレチクル回路パターン面へのパーティクル付着の問題に対し、特許文献１では、レチクルステージ近傍に放射線ビームを発生させ、レチクルに入射してくるパーティクルをイオン化してそれを電極で捕集する方法、あるいは、放射線ビームが運動量移動によってパーティクルをそらせる光学ブリーズを発生させる方法、等が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−１２４４６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら前述の従来例の内、光圧力（光放射圧）を利用した微パーティクルの除去、抑制機構は、次のような点で不十分な点があった。
【００１１】
一般に、光には質量はないが運動量は付随している。従って、運動量を持っている光子が、物体に当たった際、反射、屈折により運動量が変化し、運動量保存則が成り立つ。その際発生する力学的な作用力を光圧力（光放射圧）という。この光圧力は、通常はまったく意識することができない力であるが、光の持つエネルギー密度を極限まで高めること、光圧力を作用させる際、その対象を非常に小さいものに限定することで、この力を利用することができる。
【００１２】
この光圧力をパーティクルの除去、抑制機構に利用しようとすると、その光源には必然的にレーザー光が必要となる。しかも、レーザー光源から出射された光は、そのままの状態ではエネルギー密度が低く、パーティクルを空間上で除去、抑制することは不可能であるため、集光する必要が生ずる。しかし、集光すると空間上での除去、抑制範囲は極めて限られた領域（面積）となってしまうため、実質、パーティクルの除去、抑制手段として機能しなくなり、何らかの手段でこの領域を広げる手段が必要になる。
【００１３】
前記従来例では、光学ブリーズ（光圧力）を用いて、レチクル近傍に飛翔してきたパーティクルの軌道を変化させ付着を抑制する、としているが、前述のように光のエネルギー密度を極限まで高め、さらにパーティクルの除去、抑制エリアを広げる手段に関しては、なんら具体的な手法が見出されておらず、光圧力を用いたパーティクルの除去、抑制手段としては、実質的にはまったく機能せず、不十分なものであった。
【００１４】
本発明は、このように露光装置内で発生したパーティクルの、レチクル回路パターン面へのパーティクル付着問題に対し、従来の技術よりも、より効果的な構成で、これを解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する半導体露光装置において、原板の近傍の空間に、レーザービームを走査光学系で走査することが可能な光ビーム走査手段を設けていることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明の別側面の露光装置は、真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する露光装置において、光源からの光で前記原板を照明する照明光学系と、前記照明光学系とは別に設けられ、前記原板の近傍の空間に対してビームを照射するビーム照射光学系とを有することを特徴としている。ここで、前記ビーム照射光学系は、前記原板の中の前記照明光学系により照明される領域以外の領域に対して、レーザービームを走査することが望ましい。
【００１７】
また、本発明の別側面のデバイスの製造方法は、上述のいずれかの露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の別側面のパーティクル付着抑制方法は、照明光学系を用いて、光源からの光で真空環境下に配置された原板を照明し、該照明された原板からの光を基板上に導くことにより前記基板を露光する露光装置における、前記原板へのパーティクルの付着を抑制するパーティクル付着抑制方法であって、前記照明光学系とは別に、前記原板の近傍の空間に対してレーザービームを照射するビーム照射光学系を有することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の別側面の露光方法は、このパーティクル付着抑制方法を用いて前記原板に対してパーティクルが付着するのを抑制しつつ、前記基板を露光することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、浮遊しているパーティクルに対してビームを照射し、ビームの進行方向の光圧力を用いてパーティクルの軌道を変化させることにより、パーティクルのレチクルへの付着を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００２２】
本実施例は、露光装置内で露光動作中に発生したパーティクルがレチクルに付着するという問題に対し、レーザー光を光源とした光ビームを走査光学系を用いて、レチクル近傍の空間に高速に走査することが可能な光ビーム走査手段を設け、浮遊してきたパーティクルが、光ビームを照射させられることにより発生するビーム進行方向の光圧力を用いることで、その軌道を変化させ、微小パーティクルのレチクルへの付着を抑制することを特徴としている。以後この方法をレーザーバリア法という。
【００２３】
本発明の詳細について説明する前に、本発明が適用されるＥＵＶ露光装置を例に挙げ、その構成を図３を用いて簡単に説明する。
【００２４】
同図で、１はウエハー、２は電子回路パターンが形成されている反射型レチクルで、３はその反射型レチクルを保持し、スキャン方向に粗微動させるためのレチクルステージである。５はレチクルからのＥＵＶ反射光をウエハー１に投影露光するための光学系である。６はウエハーを保持して６軸方向に粗動、微動可能なウエハーステージであり、そのｘｙ位置は不図示のレーザー干渉計によって常にモニターされている。通常、レチクルステージ３とウエハーステージ６のスキャン動作は、投影光学系の縮小倍率を１／βとし、レチクルステージの走査速度をＶｒ、ウエハーステージの走査速度をＶｗとすると、両者の走査速度の間には、Ｖｒ／Ｖｗ＝βの関係が成立するように同期制御される。
【００２５】
８はロードロックチャンバー１５とウエハーステージ６との間でウエハーを搬入、搬出する搬送ハンドである。露光は真空環境下で行われるため、前述したそれぞれのユニットは露光装置チャンバー４の中に入っており、７はチャンバー内を真空排気するための真空ポンプである。９はロードロック内を真空排気するための真空ポンプ、１０はロードロック内の真空状態を大気圧に戻す際のドライＮ２，ドライエア、等のベント用ガス供給源、１１は装置チャンバーとロードロックチャンバーとの間を仕切る装置側ゲートバルブ、１２はロードロックチャンバーと後述するウエハー交換室との間を仕切る交換室側ゲートバルブである。１４はウエハーを大気圧下で一時保管するウエハー交換室であり、１３はロードロックとの間でウエハーを搬入、搬出する搬送ハンドである。以上が本発明のＥＵＶ露光装置の説明である。
【００２６】
次に本発明の第１の実施例について図１、２を用いて詳細について説明する。図１は本発明の構成の正面図であり、図２は平面図である。２はレチクルであり、パターン面が下面に形成されており、照明光学系から出射してきたＥＵＶ光は下方から入射し、レチクルパターン面で反射し、その反射光が投影光学系に入射する構成となっている。２５はレチクルを吸着保持するためのチャックホルダーであり、これはレチクルのスキャンステージ３に微動機構を介して設けられている。
【００２７】
２６はレーザー光源、２７は射出されたレーザービームを整形するための整形光学系、２１は光ビームをスキャンするためのポリゴンミラー、２２はビームを集光し、かつビームの走査速度を一定に保つためのｆθレンズである。以上の構成により光ビームは、レチクル近傍の空間を所定の周波数で図中Ｘの方向に走査可能となる。
【００２８】
なお、本実施例では、スキャン光学系をポリゴンミラーで構成したが、特にこれにこだわる理由はなく、高速で所定の範囲をスキャン可能な光学素子であればどのような構成のものでもかまわない。ポリゴンミラーの場合、ポリゴンミラーの面数をｎ、回転数をＮ［ｒｐｍ］とすると、走査周波数ｆは、ｆ＝Ｎｎ／６０［Ｈｚ］で与えられ、走査角度θは、θ＝７２０／ｎ［°］で与えられる。従って、実際の装置適用では、走査光ビームによるバリア効果が最も高いポリゴン回転数、面数、走査角度が選択される。
【００２９】
２３は光ビームが不用意に露光装置内で散乱することを防ぐためのビームデフューザーである。２０はＥＵＶ光のレチクル照射エリアに相当する部分のみ開口を有する遮蔽板であり、この板上に前述のスキャン光学系が構成されている。２８は遮蔽版の開口部の幅を示しており、本実施例のレーザーバリア手法でパーティクルの進入を抑制しなければならない範囲を示す。２４ａは遮蔽板開口部を通ってレチクル照明エリアに入射してくる可能性のあるパーティクルであり、レーザー光のビームウエスト位置をこの開口部のセンターに配置することで、パーティクルの進入を防ぐというものである。これは、ビームウエスト付近がパーティクルに作用する力が最大となるということを利用したものである。従って、遮蔽板２０の開口部の大きさはレーザーのパーティクルを抑制する効果が十分ある領域に限定しているという意味合いもある。
【００３０】
このビームウエスト付近がパーティクルに作用する力が最大となるという根拠は、図１１，１２に本発明者が行ったシミュレーション結果により示すことが可能である。図１１，１２は光圧力の効果により、パーティクルの軌跡が変化させられていることを示す図である。同図でビーム進行方向をｚ方向、鉛直上方をｙ方向としたとき、ｙ＝０［ｍ］の位置にレーザー光が通っていて、光学系により集光された結果、ｚ＝０［ｍ］の位置がちょうどビームウエストとなるように設定されている。レーザー光は、数ＷクラスのＣＷレーザーで、ビームウエスト径が数１０μｍ程度に集光されていると想定し、パーティクルは、粒径０．５μｍの金属パーティクルが鉛直下方から＋ｙ方向へ初速０．５ｍ／ｓ程度の速度でレーザー光束中に入射してくるとしている。図１１は、ビームウエスト位置に入射した場合、図１２はビームウエスト位置から＋３ｍｍ離れて入射した場合のパーティクルの軌跡を示している。
【００３１】
これらの図より、ビームウエスト付近に入射するパーティクルの方が、ビームウエストから離れた位置に入射するより、軌跡が大きく変化しており、より大きな運動量変化が生じていることがわかる。このように、パーティクルに作用する光圧力はビームウエスト付近が最も強いため、想定されるパーティクルの速度、粒径、レチクルパターン面からレーザーバリア面までのオフセット距離、レーザーバリアの仕様などから、パーティクルの抑制範囲が決まってくる。
【００３２】
このように、何らかの理由で露光装置内で発生したパーティクルが、レチクルのＥＵＶ光照明エリアに侵入しようとしても、その近傍で本発明のレーザーバリアを形成することにより、パーティクルの軌道が光圧力により変化させられ、パーティクルを排除する力が働くため、進入を抑制することが可能になる。
【００３３】
従来より、ＥＵＶ露光装置では、レチクルへのパーティクル付着を抑制する手段として、熱泳動力を用いたもの、あるいは静電気力を用いたもの、などが提案されている。しかし、これらの手段はＥＵＶ露光装置を実現する上でシステム構成上解決しなければならない課題が多い。例えば、熱永動力であれば、レチクルステージ空間の圧力のみを１０Ｐａ程度に高めないと効果が得られない。ＥＵＶ露光装置のチャンバー圧力が高真空であることを考えると、これは大きな課題である。また、静電気力を用いた手段であれば、電極の形成する電場と、レチクルステージのリニアモータ、あるいは静電チャックの形成する電場との干渉、相互作用、さらには、レチクルの微細パターンの静電気の問題、など現時点でも明らかになっていない懸念点も数多く存在する。しかし、本発明による光圧力を用いたパーティクル抑制手段は、熱泳動力、静電気力を用いたものよりも、ＥＵＶ露光装置のシステムに大きな影響を与える設計要因が少なく、適用のしやすい技術であり、この点では非常に有利な技術であるといえる。
【００３４】
また、これまでの説明では、パーティクルがレチクルのＥＵＶ光照明エリアに深い角度で侵入してきた場合（図１、２４ａ）は、レーザービームのバリア効果が高いビームウエスト付近で光圧力が作用するため、侵入を効果的に防ぐことが可能であるが、浅い角度で進入してきた場合（図４、２４ｂ）は、ビームの広がった部分、すなわち光圧力が小さくバリア効果が十分作用しないエリアからパーティクルがレチクルパターン面に進入してくる可能性がある。この場合は、図４に示すように、ＥＵＶ光を遮らないように、レチクルと遮蔽板の間にパーティクル侵入を抑制するバッフル２９を設けることにより、万が一パーティクルがレーザーバリアを越えて、レチクル近傍に侵入してもバッフルで遮られるため、進入を抑制することが可能になる。本実施例では、バッフルはレチクルと遮蔽板間に１枚挿入しているだけであるが、複数枚入れることでさらに抑制効果を増すことが可能になる。
【００３５】
次に第２の実施例を図５を用いて説明する。本実施例では、本発明の光ビーム走査手段を複数設け、レーザービームのスキャン方向に複数のレーザーバリアを形成していることを特徴としている。３０ａ〜３０ｃはそれぞれ光ビーム走査ユニットであり、２９ａ，ｂ，ｃは光ビームで、矢印はその走査方向である。３つのユニットでレチクルのＥＵＶ光照明エリアをカバーする。
【００３６】
スキャン光学系が１ユニットの場合、仮にスキャン周波数を１ｋＨｚ、スキャンしなければならない走査長をレチクルのサイズである１５０ｍｍと仮定すると、走査速度は１５０ｍｍ／０．００１ｓ＝１．５Ｅ５ｍｍ／ｓとなる。一方、スキャン光学系が３ユニットあった場合、スキャンの走査長は５０ｍｍでよいため、走査速度は５０ｍｍ／０．００１ｓ＝５．０Ｅ４ｍｍ／ｓとなる。パーティクルの進入はランダムで確率的なものであるため、ビームの走査速度が１／３になると、同じ空間内でビームがオーバーラップする時間も３倍になり、よりバリア効果を持たせることが可能になる。
【００３７】
次に第３の実施例を図６を用いて説明する。本実施例では、第２の実施例と同様に、複数のレーザービーム走査手段により複数のレーザービームによるバリアを形成する点では同じであるが、図のように進入してくるパーティクル２４ａに対し、レーザーバリアを多段に重ねることを特徴としている。同図で、２１ａ、ｂ、ｃは３段のレーザービームをスキャンするためのポリゴンミラーで、２２ａ、ｂ、ｃは各々のビームを集光し、走査速度を一定にするためのｆθレンズ、３１ａ、ｂ、ｃは３段に重ねられたレーザービームによるバリアである。このような構成をとることで、レチクル近傍に侵入してきたパーティクルを、３段のバリアで抑制するため、１段のバリアでは、パーティクル軌道を十分に曲げることができなくとも、２段目、３段目のバリアで進入を阻止するだけの軌道変化を生じさせることが可能となる。
【００３８】
また、前述の構成のように、３本のレーザービームを同位相で走査することも可能であるが、２１ａ、ｂ、ｃのポリゴンミラーは３つ独立に構成し、回転軸に対する各々の取り付け角度をずらすことにより、レーザービーム走査時の位相を変えることができる。図７に示すように、３つの独立した光源（光源２６ａ、ｂ、ｃ、ビーム整形光学系２７ａ、ｂ、ｃ）から発したレーザービームは、レチクルの照明光入射領域を同時に３つのレーザービーム（３１ａ，ｂ，ｃ）が存在することになり、実施例２と同様の効果を持たすことも可能である。
【００３９】
次に第４の実施例を図８を用いて説明する。本実施例では、第３の実施例と同様に、複数のレーザーバリアを進入するパーティクル２４ａに対し、多段に重ねるという点では同じであるが、ビームウエストをそれぞれのビームで異なる位置に配置することを特徴としている。同図で、３段のポリゴンミラーから射出したレーザービームはそれぞれ焦点位置の異なるｆθレンズ２２ｄ，ｅ，ｆで集光されるため、パーティクルの進入を抑制するバリア効果の高いビームウエスト付近の領域を３つ形成することが可能になる。このように、複数のビームウエストをビーム進行方向に複数形成し、同時に走査することでレーザーバリア面積を増加させ、ビームウエストの数によってはレチクル前面を常にパーティクルの進入から保護することが可能になる。この場合、これらのレーザービーム走査手段は、レチクルステージ上に構成され、ステージとともに動作しながら、まさに従来の露光装置のレチクル保護膜であるペリクルと同様に、常にパーティクル付着からレチクルを保護することが可能になる。
【００４０】
次に第５の実施例を図９を用いて説明する。本実施例は、前述までの実施例１〜４で説明したように、レーザービームをレチクル近傍の空間に、レチクルと平行な平面内で走査するのではなく、例えば４５度程度下方に傾きを持たせ、パーティクルに作用する光圧力を効率良く用いようとするものである。
【００４１】
これは、次に示すような原理で説明可能である。図１０に示すグラフは、レーザー光の波長に対し透明なパーティクル４５がレーザー光束中４６を横切るときに、パーティクル４５に作用する光圧力の時間変化をシミュレーションした結果である。Ｆｚはビーム進行方向の光圧力、Ｆｘ、ＦｙはＦｚと直行する残り２成分の光圧力である。今の場合、パーティクルは常に光軸中心に存在しているとしているため、Ｆｘは０Ｎであるが、Ｆｚ、Ｆｙは図のように時間変化し、特にＦｚはＦｙよりも一桁大きい力となっている。すなわち、光圧力によるパーティクル輸送は、ビームの進行方向の力であるＦｚの力を有効に用いる方が効果的であることがこの結果から理解できる。
【００４２】
図９はこの原理を応用したもので、３０ｄ，ｅは光源を含めた光ビーム走査手段で、４０ａ，ｂはレーザービームを鉛直下方、斜め４５度にレーザーバリアを形成させる反射ミラーで、遮蔽版２０のスリット開口部を挟んで、対向した位置に設けられている。２３ａ，ｂはそのビームの露光装置内での散乱を防ぐためのデフューザーである。このような構成にすることにより、下方から進入してくるパーティクル２４ａの方向と、ビーム進行方向Ｆｚの力とのなす角度をθとすると、その斜影成分ＦＺｃｏｓθをパーティクルに作用させることが可能になり、粒子の進行方向の慣性力を効果的に減少させることができるため、より効果的なレーザーバリアが形成される。
【００４３】
また、この第５の実施例は、この構成に限ったものではなく、レーザーバリアをレチクルと平行ではなく、斜めに形成するという点で、前述の第１〜４の実施例と異なっているだけで、第１〜４の実施例すべての構成、手段が適用可能なものである。
【００４４】
以上述べてきた実施例１〜５は、矛盾の無い範囲で任意に組合わせても構わない。さらに、本実施例は、これらの露光装置を用いて基板（ウエハーやガラス基板等の、レジストを塗布した基板）を露光する工程と、この露光された基板に対して現像処理等を施す工程や、さらにボンディング等を行う工程を有する半導体デバイスや液晶基板の製造方法にも適用可能である。
【００４５】
以下に、簡単に本発明をまとめる。
【００４６】
本実施例の露光装置は、真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する半導体露光装置において、原板の近傍の空間に、レーザービームを走査光学系で走査することが可能な光ビーム走査手段を設けていることを特徴としている。ここで、光ビーム走査手段は、前記原板の近傍の空間でそれと平行な平面上に、走査光ビームを形成することが可能ことを特徴としている。さらに、この光ビーム走査手段は、原板の近傍で、原板と平行し、露光光の通るエリアのみ開口部を有する遮蔽板上に設けられ、走査光ビームのビームウエスト部がその開口部の中心と一致するように光学系が構成されていることを特徴としている。さらに、この光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に複数セット設けられ、前記開口部を複数の走査光ビームで覆うことを特徴としている。さらに、この光ビーム走査手段は、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時に走査することが可能である多段光ビーム走査手段を有することを特徴としている。
【００４７】
また、この光ビーム走査手段は、原板を保持し粗微動可能な原板ステージ上に設けられ、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは異なる位相で同時に走査し、それぞれの光ビームに対し、ビームウエスト部を異なる位置に配置できるように光学系が構成されている多段光ビーム走査手段を有することを特徴としている。ここで、この多段光ビーム走査手段は、前記原板ステージ上に複数セット設けられ、前記原板を複数の多段光ビームで覆うことを特徴としている。
【００４８】
また、この光ビーム走査手段は、形成される走査光ビームの射出方向の角度を可変することが可能な手段を備えており、これにより、原板近傍の空間で、かつ前記原板とは平行ではない方向に光ビームを形成することを特徴としている。ここで、この射出角度可変な光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に、前記開口部を中心に左右の位置に対向して設けられることを特徴としている。さらに、この射出角度可変な光ビーム走査手段は、前記遮蔽板上に複数セット設けられ、前記開口部を複数の走査光ビームで覆うことを特徴としている。
【００４９】
また、この射出角度可変な光ビーム走査手段は、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時の走査することが可能である多段光ビーム走査手段を有することを特徴としている。また、この射出角度可変な光ビーム走査手段は、原板を保持し粗微動可能な原板ステージ上に設けられ、複数の光源から射出された光ビームを同位相、もしくは位相を変えて同時に走査し、それぞれの光ビームに対し、ビームウエスト部を異なる位置に配置できるように光学系が構成されている多段光ビーム走査を有することを特徴としている。また、この射出角度可変な多段光ビーム走査手段は、前記原板ステージ上に複数セット設けられ、前記原板を複数の光ビームで覆うことを特徴としている。
【００５０】
また、前述の原板と、前記遮蔽板との間に、露光光を遮らないように複数のパーティクル抑制板が配置されていることを特徴としている。
【００５１】
また、本発明の別側面の露光装置は、真空環境下で原板上の回路パターンを基板上に露光する露光装置において、光源からの光で前記原板を照明する照明光学系と、前記照明光学系とは別に設けられ、前記原板の近傍の空間に対してビームを照射するビーム照射光学系とを有することを特徴としている。ここで、前記ビーム照射光学系は、前記原板の中の前記照明光学系により照明される領域以外の領域に対して、レーザービームを走査することが望ましい。
【００５２】
また、本発明の別側面のデバイスの製造方法は、上述のいずれかの露光装置を用いて前記基板を露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを有することを特徴としている。
【００５３】
また、本発明の別側面のパーティクル付着抑制方法は、照明光学系を用いて、光源からの光で真空環境下に配置された原板を照明し、該照明された原板からの光を基板上に導くことにより前記基板を露光する露光装置における、前記原板へのパーティクルの付着を抑制するパーティクル付着抑制方法であって、前記照明光学系とは別に、前記原板の近傍の空間に対してレーザービームを照射するビーム照射光学系を有することを特徴としている。
【００５４】
また、本発明の別側面の露光方法は、このパーティクル付着抑制方法を用いて前記原板に対してパーティクルが付着するのを抑制しつつ、前記基板を露光することを特徴としている。
【００５５】
以上に記載したような本実施例の露光装置によれば、レーザー光を光源とした光ビームを走査光学系を用いて、レチクル近傍の空間に高速に走査することが可能な光ビーム走査手段を設けることにより、浮遊してきたパーティクルが、光ビームを照射させられることにより発生するビーム進行方向の光圧力を用いて、その軌道を変化させ、微小パーティクルのレチクルへの付着を抑制することが可能になる。
【００５６】
また、レーザービームの光圧力によるパーティクル抑制効果の高い領域と、ＥＵＶ光の通過する領域を一致させることで、レーザーバリア手法のＥＵＶ露光装置への適用を現実的なものにしている。
【００５７】
さらに、レチクルの粒子抑制範囲を光ビームを複数用いることで、単一の光ビームでは限定されている光圧力の効果を高くすることが可能になる。
【００５８】
また、本実施例によれば、レーザービームのパーティクルに作用する光圧力のうち、光ビーム進行方向の力が最も大きいことを利用するために、パーティクルの進入方向に対し、レーザービームの射出方向の角度を可変にすることで、パーティクルの進行方向の慣性力を減少させ、より大きなパーティクル抑制効果を持たせることが可能になる。また、レーザービームの射出方向の角度を可変にした上で、レチクルの粒子抑制範囲を光ビームを複数用いることで、単一の光ビームでは限定されている光圧力の効果をさらに高くすることが可能になる。
【００５９】
また、本実施例によれば、露光光を遮らないように、スリット状の開口部を有する遮蔽板とレチクル間にパーティクル抑制板を設けることで、レチクルに浅い角度で進入してきたパーティクルの付着を阻止することが可能になる。また、本実施例によれば、レチクルのパーティクル付着を光ビームによる光圧力によってこれを抑制しようとしているため、ほかの手段、例えば熱泳動力や、静電気力を用いた抑制手段のように、実施の際のＥＵＶ露光装置のシステム全体に大きな影響を与える設計要素が少ないため適用は比較的容易である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第一実施例のレーザーバリア手段の正面図
【図２】第一実施例のレーザーバリア手段の平面図
【図３】本発明が適用される露光装置システム
【図４】第一実施例のレーザーバリア手段にバッフルを設けた図
【図５】第二実施例の複数レーザーバリア手段を設けた図
【図６】第三実施例の多段レーザーバリア手段を設けた図
【図７】第三実施例の各々のレーザービーム走査の位相を変えた場合の図
【図８】第四実施例の各々のレーザービームのビームウエスト位置を変えた場合の図
【図９】第五実施例のレーザービーム射出角度を可変することが可能な場合の図
【図１０】レーザー光束中のパーティクルに作用する光圧力の時間変化を表すシミュレーション結果を示す図
【図１１】ビームウエスト位置に侵入したパーティクルの軌道変化を表すシミュレーション結果を示す図
【図１２】ビームウエストから外れた位置に侵入したパーティクルの軌道変化を表すシミュレーション結果を示す図
【符号の説明】
【００６１】
１  ウエハー
２  レチクル
３  レチクルステージ
４  装置チャンバー
５  投影光学系
６  ウエハーステージ
７  装置チャンバー真空ポンプ
８  搬送ハンド
９  ロードロックチャンバー真空ポンプ
１０  ガス供給源
１１  装置側ゲートバルブ
１２  ロードロック側ゲートバルブ
１３  搬送ハンド
１４  ウエハー交換室
２０  遮蔽板
２１  ポリゴンミラー
２１ａ，ｂ，ｃ  ポリゴンミラー
２２  ｆθレンズ
２２ａ，ｂ，ｃ  ｆθレンズ
２２ｄ，ｅ，ｆ  ｆθレンズ
２３  ビームデフューザー
２３ａ，ｂ  ビームデフューザー
２４ａ、ｂ  パーティクル
２５  レチクルチャック
２６  レーザー光源
２６ａ，ｂ，ｃ  レーザー光源
２７  ビーム整形光学系
２７ａ，ｂ，ｃ  ビーム整形光学系
２８  レーザーバリア抑制範囲
２９  バッフル
２９ａ，ｂ，ｃ  光ビーム
３０ａ，ｂ，ｃ  光ビーム走査ユニット
３０ｄ，ｅ  光ビーム走査手段
３１ａ，ｂ，ｃ  レーザービーム
４０ａ，ｂ  ビーム射出角度可変ミラー
４５  レーザー光束中のパーティクル
４６  レーザー光束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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