(57)【要約】【課題】スループットの悪化の防止とコストダウンを図ることができる露光装置及びデバイスの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る露光装置では、シールガラスに用いられる平行平板の中心を他の光学素子の中心、つまり、照明範囲の中心から偏心させていることを特徴としている。そして、このシールガラスを回転又はスライドする移動する機構を設けたことを特徴としている。これにより、シールガラス上のレーザ光の照射される範囲を変更し、硝材の未使用な箇所を最低限に抑えることが可能である。又、シールガラスのスライドや回転移動を自動化することで、露光装置のジョブを停止させる時間を大幅に短縮可能としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光源からの露光光により照明光学系を介してマスクを照明し、前記マスクに形成されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に投影露光する露光装置であって、
前記露光光源から前記投影光学系に至る露光光の光路上に配置される光学系素子を複数の筐体内に配置し、内部を不活性ガス或はクリーンドライエアに置換できるもので、前記光学素子の中の前期筐体のレーザ光入射口やレーザ光出射部口に配置される光学素子を他の光学素子の中心から偏心させて使用することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光学素子は、回転又は平行移動することで光学素子上の照明光が通過する範囲の変更が可能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】
前記光学素子は、回転又は平行移動した際に位置を決めるための機構を備えたことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記光学素子は、回転又は平行移動した際に照明光の通過する範囲にだけ配置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５】
前記光学素子の回転又は平行移動を自動駆動するための機構を設けたことを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項６】
照明光の照度を測定する手段を備え、前記光学素子の自動駆動を前記照明光の照度の測定結果に基づいて行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記光学素子の自動駆動は装置使用時に常時行われることを特徴とする請求項５記載の露光装置
【請求項８】
前記光学素子の自動駆動を予め設定されたパラメータに基づいて行うことを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項９】
前記パラメータは、露光装置の使用時間、積算露光量、発振パルス数の何れか又はそれらの組み合わせであることを特徴とする請求項８記載の露光装置。
【請求項１０】
請求項〜９の何れかに記載の露光装置を用いて被露光体を露光する工程と、該露光された被露光体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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及びデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＳＩ或は超ＬＳＩ等の極微細パターンから形成される半導体素子の製造工程において、縮小型投影露光装置が使用されている。半導体素子の実装密度の向上に伴い、パターンのより一層の微細化が要求され、レジストプロセスの発展と同時に露光装置の微細化への対応がなされてきた。
【０００３】
露光装置の解像力を向上させる手段としては、露光波長をより短波長に変えていく方法と、投影光学系の開口数（ＮＡ）を大きくしていく方法とがある。一般に解像力は露光波長に比例し、ＮＡに反比例することが知られている。又、解像力を向上させる一方で、投影光学系の焦点深度を確保するための努力もなされている。
【０００４】
一般に焦点深度は露光波長に比例し、ＮＡの２乗に反比例するため、解像力向上と焦点深度確保とは相反する課題である。こうした問題を解決する方法として、位相シフトレチクル法やＦＬＥＸ(Focus Latitude enhancement Exposure) 法等が提案されている。
【０００５】
露光波長については、３６５ｎｍのｉ線から最近では２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザが主流になっており、更には次世代露光光源として１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザやＦ２ レーザ（１５７ｍ）の開発が行われている。
【０００６】
又、半導体素子の製造コストの観点から、露光装置におけるより一層のスループット向上が図られてきている。例えば、露光光源の大出力化により、１ショット当たりの露光時間を短縮する方法、或は露光面積の拡大により、１ショット当たりの素子数を増やす方法等が挙げられる。
【０００７】
更に、近年においては、半導体素子のチップサイズ拡大に対応するため、マスクパターンを順次焼き付け及びステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の所謂ステッパから、マスクとウエハを同期させながら走査露光し、次のショットに順次移動させるステップ・アンド・スキャン方式の露光装置へと移行しつつある。このステップ・アンド・スキャン方式の露光装置は、露光フィールドがスリット状であるため、投影光学系を大型化することなく露光面積を拡大できる特徴を持っている。
【０００８】
前述のように紫外線を露光光源として用いた場合、長期に亘る装置使用の結果、光路中に配置された光学素子の表面に硫酸アンモニウム（ＮＨ４ ）２ ＳＯ４ や二酸化ケイ素ＳｉＯ２ 等が付着し、光学特性が著しく低下する現象が発生する。これは周囲の環境に含まれるアンモニアＮＨ３ 、亜硫酸ＳＯ２ 、Ｓｉ化合物等が紫外線を照射することで化学反応を起こし生成されるものである。従来、こうした光学素子の劣化を防止するために、クリーンドライエアーや窒素等の不活性ガスで光路全体をパージすることが行われている。
【０００９】
更に、遠紫外線、取り分け１９３ｎｍ付近の波長を有するＡｒＦエキシマレーザにおいては、上記波長付近の帯域には酸素（Ｏ２ ）の吸収帯が複数存在することが知られている。又、酸素が上記光を吸収することによりオゾン（Ｏ３ ）が生成され、このオゾンが光の吸収をより増加させ、透過率を著しく低下させることに加え、前述のようにオゾンに起因する各種生成物が光学素子表面に付着し、光学系の効率を低下させる。
【００１０】
従って、ＡｒＦエキシマレーザ等の遠紫外線を光源とする投影露光装置の露光光学系の光路においては、窒素等の不活性ガスによるパージ手段によって、光路中に存在する酸素濃度を低レベルに抑える方法が採られている。更に、ＡｒＦよりも波長の短いＦ２ レーザーを用いる場合は、酸素の吸収係数が非常に大きいため、空気中はもとより、酸素が含まれていると露光光は吸収されてしまい、露光光源として使用することができない。そのため、露光装置内の空気を排除し、ヘリウムや窒素等の雰囲気ガスで充満し、酸素濃度を低く保つことで露光光の吸収を防ぐ手法が用いられる。
【００１１】
しかし、上述のような露光装置内の雰囲気ガスをヘリウムや窒素ガスに置換するためには、雰囲気ガスの置換に要する時間のためにスループット低下の原因となる。又、大量の置換ガスを必要とすることや、露光装置チャンバーの構造が複雑化することからコスト的にも大きな問題点となっている。そのため、レーザ光の光路上最小限の範囲をこれらの窒素ガスやヘリウムガス等の不活性ガスに置換するのが好ましい。
【００１２】
ガス置換する領域を最小限にするためには、光路上の照明光学系や投影光学系を複数の筐体内に収納し、その内部をガス置換する方法が特許文献１に提案されている。筐体間においても連結するための筐体を設け内部に置換ガスを供給するため経路を設けることで光源からウエハまで全ての光路をガス置換することは可能となる。
【００１３】
【特許文献１】特開平０６−２１６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
レーザ光の出射口からウエハ面上までの光路上の光学素子を筐体内に収納した場合、筐体のレーザ光の入射口と出射口にはレーザ光を透過するシールガラス（平行平板）を用いて密閉することが多くなる。
【００１５】
しかし、レーザ光の短波長化と高出力化が進んだ結果、これらのシールガラスの劣化が問題となっている。シールガラスの劣化とはこの場合、屈折率の変化やコーティングの悪化である。特に、光源装置として用いられるレーザ本体の出射口に用いられるシールガラスは劣化が著しく、常にメンテナンスが必要な箇所となっている。その他にも、レーザのエネルギ密度の高い位置に用いられるシールガラスは少なくなく、同様の問題を抱えている。これらのシールガラスの交換作業の発生は、露光装置のジョブを一旦停止する必要があるため、装置のスループットを著しく低下させる要因となっている。
【００１６】
又、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置においては、矩形の照明範囲を有するため、通常用いられる円形のシールガラスでは使用されない領域が大きくコスト的な面を考慮しても不利な点があった。
【００１７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、スループットの悪化の防止とコストダウンを図ることができる露光装置及びデバイスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明に係る露光装置では、シールガラスに用いられる平行平板の中心を他の光学素子の中心、つまり、照明範囲の中心から偏心させていることを特徴としている。そして、このシールガラスを回転又はスライドする移動する機構を設けたことを特徴としている。これにより、シールガラス上のレーザ光の照射される範囲を変更し、硝材の未使用な箇所を最低限に抑えることが可能である。又、シールガラスのスライドや回転移動を自動化することで、露光装置のジョブを停止させる時間を大幅に短縮可能としている。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シールガラスの交換作業を低減することでスループットの悪化の防止が可能となる。又、硝材の未使用の範囲を減らすことも可能であることからコスト的にも有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態に係るステップ・アンド・スキャン型露光装置を側面から見た様子を模式的に示す図である。
【００２２】
図１において、１は光源であり、２４８ｎｍ付近の発振波長を有するＫｒＦエキシマレーザー若しくは１９３ｎｍ付近の発振波長を有するＡｒＦエキシマレーザー又は１５７ｎｍ付近の発振波長を有するＦ２ レーザーで、パルス発光を行うものである。
【００２３】
光源１からのレーザービームは、レーザ光引き回し部２ａを介して架台２ｂに載置された筐体３に収納された第１照明光学系に導かれ、内部のミラー３ａで反射され、所定のビーム形状に成形するための成形光学系３ｂ、ミラー３ｃからオプティカルインテグレータ３ｄに入射する。オプティカルインテグレータ３ｄの射出面近傍には、筐体４に収納された二次光源を切り替え部４ａが配置される。
【００２４】
二次光源からの光は、筐体５に収納された集光レンズ５ａで集光され、筐体６に収納される可変ブラインド６ａに入射する。可変ブラインド６ａは、前記集光レンズ５ａで形成される集光点を含む光軸に直交方向の面の近傍に遮光板を配置し、マスク８のパターン面の照明領域を任意に設定可能にしている。
【００２５】
図２にマスク８を照明している状態を示す。可変ブラインド６ａからの光は筐体７に収納された第２照明光学系に入射する。第２照明光学系は、集光レンズ７ａ及び７ｃ、ミラー７ｂから構成される。
【００２６】
第２照明光学系からの光は、マスク８に形成されたパターン８ａの一部をスリット状光束８ｂによってスリット照明し、図１に示される投影光学系１１によってウエハ１２上に上記パターン８ａの一部を縮小投影する。このとき、図１に示されている矢印のように、マスク８及びウエハ１２を投影光学系１１とスリット状光束８ｂに対し、投影光学系１１の縮小比率と同じ速度比率で互いに逆方向にスキャンさせながら、光源１からのパルス発光による多パルス露光を繰り返すことにより、マスク８全面のパターン８ａをウエハ１２上の１チップ領域又は複数チップ領域に転写する。又、第２照明光学系の光路中にはハーフミラー３２が配置されている。ハーフミラ−３２は、照明光の一部を光量を検出する光電センサー３３に導き、光電センサー３３の検出結果を基に１ショット毎の露光量が所望の値になるよう光源１の出力が調整される。
【００２７】
１０はマスクステージであり、マスク及びこれを保持するマスクチャック９を保持しながら、不図示の駆動系によって矢印方向にスキャン駆動する。１５はマスクステージ１０に固定されたバーミラー、１６はマスクステージ１０の速度を検出するレーザー干渉計である。マスクステージ１０及びレーザー干渉計１６は、何れも支持定盤１７に載置されている。尚、支持定盤１７は、床から支柱１８とダンパー１９を介して投影光学系１１を保持する鏡筒定盤２０上に固定されている。
【００２８】
１４はウエハステージであり、ウエハ１２及びこれを保持するウエハチャック１３を保持しながら、不図示の駆動系によって矢印方向にスキャン駆動する。２１はウエハステージ１４に固定されたバーミラー、２２はウエハステージ１４の速度を検出するレーザー干渉計であり、鏡筒定盤２０に固定されている。又、ウエハステージ１４は、床からダンパー２３を介してステージ定盤２４上に載置されている。
【００２９】
更に、鏡筒定盤２０に固定されたレーザー干渉計２５により、鏡筒定盤２０とステージ定盤２４の図中上下方向の相対距離を測定している。このように、レーザー干渉計２２，２５により、鏡筒定盤２０とウエハステージ２４との位置関係、延てはマスク８とウエハ１２の所定の相対位置関係が保証されている。
【００３０】
照明系の各ブロックである筐体２ａ，３，４，５，６，７は密閉構造を有しており、それぞれ図示されない架台に支持されている。各筐体間及びマスクステージカバー部３１は、フッ素ゴムより成る密閉部材２６，２７，２８，２９，３０で連結されている。各筐体の内部にはガスが通るための経路が設けられており、所謂直列パージ構造となっており窒素パージをしている。尚、パージガスはヘリウムでも良い。光源にＫｒＦエキシマレーザを用いた場合はクリーンドライエアを用いても良い。
【００３１】
図３は本発明をレーザ光引き回し部２ａに用いた場合の詳細図である。
【００３２】
図３において、４１はシールガラス４１ａを保持し、光軸と平行な軸を中心に回転可能な機構を有するシールガラス部である。シールガラス４１ａを境として、光源１の内部とレーザ光引き回し部２ａのパージ空間が分断される。４３はシリンドリカルレンズ部であり、光源から出射されたレーザ光を実際の露光形状にするためのものである。４２ａ，４３ａはシールガラス部４２、シリンドリカルレンズ部４３を通過したときのレーザ光の形状を表したものである。
【００３３】
４２ａは４３ａに比較してそのエネルギ密度が高いため、シールガラス４２には過大なエネルギが照射され、短期間（数週間〜数ヶ月）で劣化し、照度の低下や像性能の悪化の要因となる。４４は位相調整板であり、光源からの平行でコヒーレントなレーザ光の位相をランダムにすることで干渉縞の発生を低減するためのものである。位相差調整板は、劣化を防止するためシリンドリカルレンズ部より後ろ側に配置するのが好適である。
【００３４】
図４にシールガラスのレーザ光が通過する範囲を表す。
【００３５】
シールガラスの中心とレーザ光の中心を一致させないことで、シールガラスを回転させ、シールガラスの未使用の範囲をレーザ光が通過する場所に移動することが可能となっている。この図示されない回転機構には、回転時の位置決め機構を設けており、正確にシールガラスの未使用の場所をレーザ光の通過部に移動することを可能としている。これにより、シールガラスの劣化が発生した場合に、最低限の時間で装置を使用可能な状態に復帰することを可能としている。又、シールガラスの未使用の範囲も低減できるためコスト面でも有利である。
【００３６】
この回転機構を駆動するための機構を設け、自動駆動するようにしても良い。この場合の切り換えのタイミングは装置の使用時間を基に設定するのが最も簡便である。主制御系に予め装置使用時間の上限値を設定しておき、装置の使用時間が上限値に達したときに自動でシールガラス部が駆動されるように設定するのである。
【００３７】
図５に示すように、装置の使用時間はこの場合、光源が実際にレーザを発振していた時間とする。レーザが発振していた時間のデータは、光源からスキャナの主制御系に送られ、ここで予め設定された時間に達したときに、主制御系からシールガラス駆動制御系に信号が送られ、シールガラス駆動部が駆動される。
【００３８】
又、図６に示すように総露光量に基づいて切り換えのタイミングを決定するようにしても良い。照明系の内部にハーフミラーを設置し、このハーフミラーで取り出したレーザ光を光電センサでモニタする。そして、このモニタした露光量のデータは主制御系に送られる。この露光量の総量が予め設定された上限値に達したときに主制御系から信号がシールガラス駆動制御部に出され、シールガラス駆動部が駆動されるようにする。この場合の光電デンサは図１に示した光電センサ３３を用いても良い。更に簡便にするために装置立ち上げ時の光電センサで得られたレーザ光の照度を記録しておき、予め設定された照度の下限値や低下率に達したときに切り換えを実行する。
【００３９】
尚、切替のタイミングを決定する手段を省略するために、装置使用時は常にシールガラスを回転させても良い。
【００４０】
回転機構のシールガラスの配置の方法は、図７に示すようにスライド可能なスライド板５１或は図８に示すようなターレット５２にレーザ光より大きい形状のシールガラス５３を複数配置したものを用いても良い。シールガラスの形状は位置決め誤差を考慮し、最低限の大きさのものを用いることで硝材のコストを最低限に抑えることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上の実施の形態では、レーザ光の出射口のシールガラスについて説明したが、エネルギ密度の高い場所に設けられるシールガラスに全てに好適なものである。
【００４２】
又、本発明は露光装置に限らずデバイスの製造方法にも適用可能である。例えば、ウエハ等の被露光体にレジストを塗布する工程と、上述のような露光装置を用いてウエハ等の被露光体を露光する工程と、この露光された被露光体を現像する工程等を有するデバイスの製造方法は、本発明の適用可能な範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る投影露光装置の構成を説明する図である。
【図２】本発明に係る露光装置のマスク上の照明領域が可変ブラインドにより設定されるのを説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るレーザ光引き回し部の構成を説明する図である。
【図４】シールガラスのレーザ光が通過する領域を説明する図である。
【図５】シールガラス駆動部の駆動のタイミングを装置の使用時間に基づいて行う場合の制御方法を説明する図である。
【図６】シールガラス駆動部の駆動のタイミングを積算露光量に基づいて行う場合の制御方法を説明する図である。
【図７】スライド板上にシールガラスを配置した場合の構成を説明する図である。
【図８】ターレット上にシールガラスを配置した場合の構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    光源
２    架台
３    筐体
３ａ  ミラー
３ｂ  成形光学系
３ｃ  ミラー
３ｄ  オプティカルインテグレータ
４    筐体
４ａ  ２次光源切り替え部
５    筐体
５ａ  集光レンズ
６    筐体
６ａ  可変ブラインド
７    筐体
７ａ  集光レンズ
７ｂ  ミラー
７ｃ  集光レンズ
８    マスク
８ａ  マスクパターン
８ｂ  スリット状光束
９    マスクチャック
１０  マスクステージ
１１  投影レンズ
１２  ウエハ
１３  ウエハチャック
１４  ウエハステージ
１５  バーミラー
１６  レーザ干渉計
１７  指示定盤
１８  支柱
１９  ダンパ
２０  鏡筒定盤
２１  バーミラー
２２  レーザ干渉計
２３  ダンパ
２４  ステージ定盤
２５  レーザ干渉計
２６〜３０  密閉部材
３１  マスクステージカバー部
３２  ハーフミラー
３３  光電センサ
４１  シールガラス部
４２  シールガラス
４２ａ  シールガラス部通過時のレーザ光の形状
４２ｂ  シールガラスの中心
４２ｃ  レーザ光の中心
４３  シリンドリカルレンズ部
４３ａ  シリンドリカルレンズ部通過時のレーザ光の形状
４４  位相調整板
５１  スライド板
５２  ターレット板
５３  シールガラス
【図１】
2005085842.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005085842.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005085842.tif 000009
【図８】
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