(57)【要約】【課題】本発明は、反射型露光装置の使用に伴いその光学系素子に堆積していく、炭素系汚染物質を効率よく、高速に除去することができる機能を備えた露光装置、およびその光学系素子の洗浄方法を提供することである。【解決手段】紫外線からなる洗浄用光源と、常磁性、もしくは反磁性を示す物質を含む気体を前記露光装置内に噴射する機構と、それらにより前記露光装置内で磁化された炭素化合物を吸着するための磁極とを具備することを特徴とする露光装置と、その洗浄方法である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型マスク上に形成されたパターンの反射像をウェハ上に露光転写する露光装置であって、紫外線からなる洗浄用光源と、常磁性、もしくは反磁性を示す気体を前記露光装置内に噴射する機構と、前記露光装置内で磁化された炭素化合物を吸着するための磁極とを少なくとも具備することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記気体のうち、常磁性を示す気体は活性酸素、酸素、オゾン、酸素原子のいずれかを含む気体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】
前記気体のうち、反磁性を示す気体は窒素、フッ素のいずれかを含む気体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４】
前記気体を露光装置内に噴射する機構は、常磁性、もしくは反磁性を示す前記気体に、常磁性、もしくは反磁性を示す磁性粒子を混合して噴射する機構であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記磁性粒子は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、マグへマイト（γ-Ｆｅ２Ｏ３）、もしくはその中間体のいずれかで形成された磁性粒子であることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【請求項６】
反射型マスク上に形成されたパターンの反射像をウェハ上に露光転写する露光装置の光学系素子の洗浄方法であって、紫外線からなる洗浄用光源の光を前記光学系素子に照射しつつ、常磁性、もしくは反磁性を示す物質を含む気体を前記露光装置内に噴射して行うことを特徴とする洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造に用いる露光装置、特に反射型光学系と反射型マスクを用いる露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に半導体デバイスの製造プロセスなど微細加工が要求されるパターンの形成には、フォトマスク（マスク）と呼ばれる原版を用い、スキャナーやステッパーと呼ばれる縮小投影露光装置（以下、露光装置と表記）によりウェハにパターンを転写する、いわゆるフォトリソグラフィ法が使われている。
【０００３】
近年、半導体デバイスの製造プロセスにおいては、半導体デバイスの微細化に伴い、フォトリソグラフィ技術の微細化に対する要求が高まっている。既に、リソグラフィの露光も従来の波長が１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー光を用いた露光から、波長が１３．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ  Ｕｌｔｒａ  Ｖｉｏｌｅｔ：極端紫外線）領域の光を用いた露光に置き換わりつつある。
【０００４】
ＥＵＶ光に対して透過率の高い物質は現在のところ見つかっておらず、従って、ＥＵＶ光を使用した露光装置（ＥＵＶ露光装置）においては、従来の露光装置におけるレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、反射を利用した光学系が使用される。又、マスクも反射型のマスクが使用されている。
【０００５】
図４は上述の反射照明光学系ミラー５３と反射投影光学系ミラー５４を備え、反射型マスク５５と被露光基板であるウェハ５７を配置した従来のＥＵＶ露光装置５０を模式化して示している。光源５２によって供給されるＥＵＶ光５１は、反射照明光学系ミラー５３により集光、反射されて、反射型マスク５５に導かれる。反射型マスク５５によって形成されたパターン像は反射投影光学系ミラー５４で集光、反射されて、ウェハ支持台５８上に設置されたウェハ５７に縮小投影されることで微細パターン像が形成される。反射型マスク５５は反射型マスク支持台５６上に設置され、ＥＵＶ光５１を反射する多層反射層と、所定の回路パターンに対応して反射面上に部分的に形成された吸収層とを有する。
【０００６】
ＥＵＶ光５１は気体分子により吸収されるため、露光装置５０は、チャンバー内を真空ポンプ５９により真空排気した後に、露光に使用される。露光装置５０内には、ウェハ５７上のレジストからのアウトガス６１や、真空中の残留ガス、真空チャンバー内に設置された様々な構造物や配線材料からのアウトガスから生成した炭素化合物（以下適宜有機物と略記する）が、反射照明光学系ミラー５３や反射投影光学系ミラー５４、反射型マスク５５に付着する。
【０００７】
真空雰囲気でＥＵＶ光のような高エネルギーの光を反射照明光学系や反射投影光学系、反射型マスクに照射していくと、それらに付着していた有機物がＥＵＶ光により分解して炭素の堆積物が生じていく。この堆積物はカーボンコンタミネーションなどと呼ばれ、ＥＵＶ光の照射時間とともに堆積物の厚さが増加していくことが知られている（以下、この堆積物をカーボンコンタミと称する）。
【０００８】
カーボンコンタミが反射照明光学系や反射投影光学系、反射型マスクに堆積すると、その厚さに応じてＥＵＶ光を吸収するため、ＥＵＶ光反射率は低下する。露光装置においては、複数の反射照明光学系ミラーと、複数の反射投影光学系ミラー、反射型マスクを使用するため、ＥＵＶ光反射率が低下すると、ＥＵＶ光源からウェハまでの伝送効率も低下す
る。そのため、露光時間が長くなり、スループットが落ちる問題が生じる。
【０００９】
有機物が反射照明光学系や反射投影光学系、反射型マスクに付着し、カーボンコンタミが成長していく現象を防ぐべく、付着したカーボンコンタミを洗浄等により分解し、排気する方法（特許文献１）や、カーボンコンタミの堆積の速度を低く抑える方法（特許文献２）が提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−２４４０１５号公報
【特許文献２】特開２００５−２４４０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述の従来技術には、以下のような問題が存在する。特許文献１は、付着したカーボンコンタミを洗浄により除去するために、洗浄用の光源（洗浄光）を反射型マスクステージ側に設置し、反射型マスクを待避した状態で洗浄光をＥＵＶ光の光路と同じ光路に照射し、カーボンコンタミを分解し排気除去する技術を提供しているが、除去効果は分解生成物の蒸気圧に依存するとともに、分解生成物が光学系素子に再付着する可能性があるため、カーボンコンタミを除去する効果は限定的である。
【００１２】
また、特許文献２は、カーボンコンタミの堆積の速度を低く抑えるために、露光中にレジスト放出ガスをイオン化し、電磁力により、レジスト放出ガスの進行方向を変え、カーボンコンタミの光学系素子への堆積速度を低減する技術を提供しているが、その低減効果はレジスト放出ガスがイオン化される割合に負うところが大きいとともに、すでに露光装置に堆積したカーボンコンタミに対しては効果が低いという課題があった。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、露光装置に堆積したカーボンコンタミを効率よく高速に除去することが可能な露光装置、およびその光学系素子の洗浄方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための手段として請求項１に記載した発明は、反射型マスク上に形成されたパターンの反射像をウェハ上に露光転写する露光装置であって、紫外線からなる洗浄用光源と、常磁性、もしくは反磁性を示す気体を前記露光装置内に噴射する機構と、前記露光装置内で磁化された炭素化合物を吸着するための磁極とを少なくとも具備することを特徴とする露光装置である。
【００１５】
次に、請求項２に記載した発明は、前記気体のうち、常磁性を示す気体は活性酸素、酸素、オゾン、酸素原子のいずれかを含む気体であることを特徴とする請求項１記載の露光装置である。
【００１６】
次に、請求項３に記載した発明は、前記気体のうち、反磁性を示す気体は窒素、フッ素のいずれかを含む気体であることを特徴とする請求項１記載の露光装置である。
【００１７】
次に、請求項４に記載した発明は、前記気体を露光装置内に噴射する機構は、常磁性、もしくは反磁性を示す前記気体に、常磁性、もしくは反磁性を示す磁性粒子を混合して噴射する機構であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の露光装置である。
【００１８】
次に、請求項５に記載した発明は、前記磁性粒子は、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）、マグへマイト（γ-Ｆｅ２Ｏ３）、もしくはその中間体のいずれかで形成された磁性粒子であることを特徴とする請求項４記載の露光装置である。
【００１９】
次に、請求項６に記載した発明は、反射型マスク上に形成されたパターンの反射像をウェハ上に露光転写する露光装置の光学系素子の洗浄方法であって、紫外線からなる洗浄用光源の光を前記素子に照射しつつ、常磁性、もしくは反磁性を示す物質を含む気体を前記露光装置内に噴射して行うことを特徴とする洗浄方法である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の露光装置、及びその洗浄方法によれば、反射型マスクと反射照明光学系と反射投影光学系に堆積するカーボンコンタミを効率よく高速に、光学系素子を露光機から着脱することなく、除去することができる。これにより、カーボンコンタミの除去に要する時間を短縮するとともに、反射型マスク上に形成されたパターンの反射像をウェハ上に露光する時間の延長を抑え、スループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のＥＵＶ露光装置の主な構成を示す概要図である。
【図２】本発明のＥＵＶ露光装置の一部である、気体噴射機構の構成例を示す概要図である。
【図３】本発明のＥＵＶ露光装置の一部である、気体噴射機構の別の構成例を示す概要図である。
【図４】従来のＥＵＶ露光装置の構成を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態であるＥＵＶ露光装置１０の主な構成を示す概要図である。本発明のＥＵＶ露光装置１０は、洗浄用光源１２と、ウェハ１７上方の左右より、常磁性、もしくは反磁性を示す気体２１をチャンバー内に供給する気体噴射機構２３と、磁気を帯びた炭素化合物を吸着するための磁極１９とを具備している。
【００２４】
上記のうち、洗浄用光源１２は、反射照明光学系や反射投影光学系、反射型マスクに付着したカーボンコンタミを洗浄光１１のエネルギーによって低分子の炭素化合物に変え、露光機内空間に放出するためのものである。光源の種類としては、波長１００ｎｍ程度の真空紫外領域から波長３００ｎｍ程度までの紫外線が利用できる。
【００２５】
図１では、露光用のＥＵＶ光と同じ光路を通って、順次反射照明光学系、反射型マスク、反射投影光学系に照射される洗浄光１１を示しているが、より大きな発散角をもつ光源の洗浄光を使えば、これらの洗浄対象物に同時に照射することもできる。図１では、洗浄光源をＥＵＶ光源と同位置としているが、装置の側面から照射してもよい。この場合、光学素子の側面を主に洗浄することになるので、併用することが好ましい。
【００２６】
また、図１では、反射型マスクも洗浄対象物に加えているが、露光装置の光学系素子のみ洗浄する場合は、反射型マスクを取り外して行うことができることは言うまでもない。
【００２７】
図２は、本発明のＥＵＶ露光装置の一部である、気体噴射機構２３の一構成例２３ａを示す概要図である。この気体噴射機構２３ａは、ガスボンベ２７から放出された気体が配管２８を通過して気体導入部２４に導かれ、それぞれのユニットに分けられる。分けられた直後は気体通過部２５を通過し、通過した気体はさらにその先に形成されている気体噴出部２６ａから露光装置内に放出される。気体噴射機構２３ａとガスボンベ２７の間には
、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ２９が挿入されている。
【００２８】
前記形態においては、露光装置１０内に常磁性をもつ気体２１を供給し、それを洗浄光１１により低分子化した炭素化合物と結合させることで炭素化合物に磁気を帯びさせ、磁極１９に吸着させることにより、露光装置に堆積したカーボンコンタミを効率よく高速に除去することができる。
【００２９】
前記形態において、露光装置１０内に供給する気体２１は例えば、常磁性を示す活性酸素、酸素、オゾン、酸素原子のいずれかを含む気体である。このような気体２１を、露光装置１０内に供給すると、洗浄光１１により酸素ラジカル及び酸素イオンが生成され、低分子化した炭素化合物との酸化反応により磁性をもつ炭酸ガスとなり、磁極１９に吸着させることができる。
【００３０】
また前記形態の別な方法としては、露光装置内に反磁性をもつ気体を供給し、それを洗浄光１１により低分子化した炭素化合物と結合させることで炭素化合物に磁気（反磁性）を帯びさせ、磁極１９により進路を曲げ、露光装置内から排気することによっても、露光装置に堆積したカーボンコンタミを除去することができる。ここで、反磁性をもつ気体は、例えば窒素、フッ素のいずれかを含む気体である。
【００３１】
図３は、本発明のＥＵＶ露光装置１０の一部である、気体噴射機構２３の別の一構成例２３ｂを示す概要図である。この気体噴射機構２３ｂは、気体供給部３４と磁性体供給部３５とを具備し、気体供給部３４内の気体と、磁性体供給部３５内の磁性粒子とを混合した後、気体噴出部２６ｂから露光装置１０内に、混合気体として放出する。気体供給部３４にはガスボンベ２７から供給される気体が配管２８を通過して供給され、気体噴射機構２３ｂとガスボンベ２７の間には、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ２９が挿入されている。
【００３２】
気体噴射機構２３ｂをもつ前記形態において、気体供給部３４内の常磁性をもつ気体と、磁性体供給部３５内の常磁性をもつ磁性粒子とを混合して露光装置内に供給し、露光装置１０内の洗浄光１１により低分子化した炭素化合物と結合させることで、炭素化合物に磁気を帯びさせ、磁極１９に吸着させることにより、露光装置に堆積したカーボンコンタミを、さらに効率よく高速に除去することができる。または、反磁性をもつ気体と、反磁性をもつ磁性粒子を混合して供給し、それを洗浄光１１により低分子化した炭素化合物と結合させることで、炭素化合物に磁気（反磁性）を帯びさせ、磁極１９により進路を曲げ、露光装置内から排気することによっても、露光装置に堆積したカーボンコンタミを除去することができる。
【００３３】
気体噴射機構２３ｂをもつ前記形態において、磁性粒子は磁気を帯びた粒子であれば適用可能であるが、特には、マグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）又は、マグへマイト（γ-Ｆｅ２Ｏ３）あるいはその中間体であり、粒径は数ｎｍ程度が好ましい。また、磁性粒子が分散して磁気力で結合し、凝集することを防ぐため、磁性粒子の表面に電荷を与えて粒子間の静電反発を利用したり、高分子などで被覆して粒子間の実効的な距離を増大させて凝集を防いでも良い。また、磁化を強くすることを目的として、マグネタイトにＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｚｎなどの元素を添加しても良い。
【００３４】
また、前記形態において用いる磁性粒子の作製手順としては共沈法があり、例えば以下のようである。Ｆｅ３Ｏ４粒子を作製するため、Ｆｅ２＋及びＦｅ３＋の供給源としてそれぞれＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ、ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏを、ｐＨを制御する沈殿剤として塩基性のＮａＯＨを用いる。次に、濃度及びＦｅイオン比を決定した後、試料を秤量し、ＦｅＣｌ２・４Ｈ２Ｏ及びＦｅＣｌ３・６Ｈ２ＯとＮａＯＨに分けてそれぞれ１分程度Ｎ２
ガスをパージしたイオン交換水に溶解する。その後、マグネットスターラーを用いてＦｅイオン水溶液を攪拌し、ＮａＯＨ水溶液を滴下することで沈殿を得る。生成された粒子は時間経過と共に沈降し、上澄みと分離する。上澄みには沈殿を形成しなかったイオンが含まれているためこれを捨て、イオン交換水を注ぐという手順を複数回繰り返し沈殿を洗浄する。最後に沈殿を乾燥させることで試料を得ることができる。
【００３５】
本発明の実施の形態において、磁極１９の材料は特に限定されず、磁石であれば適用可能であるが、永久磁石としては、合金磁石・フェライト磁石・希土類磁石が好ましい。合金磁石はアルミニウム・ニッケル・コバルトを主成分とする合金であり、フェライト磁石は炭酸バリウム又は炭酸ストロンチウムト酸化鉄及び添加剤を混合した焼結磁石であり、希土類磁石は希土類元素を主成分とし、サマリウムとコバルトを組成としたサマリウムコバルト磁石や、ネオジウムと鉄を組成としたネオジウム磁石である。
【００３６】
また、磁極１９は例えば、永久磁石の代わりに電磁石を用いても良い。さらに、通常の電磁石よりも強力な磁力を発生させることができる超伝導電磁石を用いても良い。超伝導電磁石は、例えばニオブチタン（ＮｂＴｉ）やニオブスズ（Ｎｂ３Ｓｎ）や銅酸化物高温超電導体（イットリウム系超伝導体やビスマス系超伝導体）やニホウ化マグネシウム超伝導体などがある。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、半導体集積回路等の製造に際して使用されるＥＵＶ露光用等の反射型露光装置において、光学系素子に付着し堆積していく炭素系汚染物質を高速に除去して洗浄することができる露光装置、およびその洗浄方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０、５０  ＥＵＶ露光装置
１１  洗浄光
１２、５２  洗浄用光源
１３、５３  反射照明光学系用ミラー
１４、５４  反射投影光学系用ミラー
１５、５５  反射型マスク
１６、５６  反射型マスク支持台
１７、５７  ウェハ
１８、５８  ウェハ支持台
１９  磁極
２０  鏡筒
２１  噴射気体
２３、２３ａ、２３ｂ  気体噴射機構
２４  気体導入部
２５  気体通過部
２６、２６ａ、２６ｂ  気体噴出部
２７  ガスボンベ
２８  配管
２９  マスフローコントローラ
３４  気体供給部
３５  磁性体供給部
５１  ＥＵＶ光
５９  真空ポンプ
６０  鏡筒
６１  アウトガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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