(57)【要約】【課題】露光装置やレチクルストッカなどの半導体製造装置を使用した半導体装置の製造工程において、ヘイズの発生を低減することができる技術を提供する。【解決手段】半導体装置の製造工程で使用される露光装置１０において、この露光装置１０とクリーンルームとの間に外気取り込み部１８を設ける。そして、外気取り込み部１８の内部に光触媒フィルタ１９ａを配置する。続いて、光触媒フィルタ１９ａの後段に化学フィルタを配置する。この化学フィルタは、有機物を除去する有機物除去フィルタ１９ｂと、無機物を除去する無機物除去フィルタ１９ｃより構成されている。【選択図】図１３
2009010250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）半導体製造装置の外部から前記半導体製造装置の内部へ空気を供給する工程を備え、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）前記空気を光触媒フィルタに通す工程と、
（ａ２）前記空気を化学フィルタに通す工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ａ２）工程で使用する前記化学フィルタは、有機物を低減できる有機物除去フィルタと、無機物を低減できる無機物除去フィルタとを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
前記無機物除去フィルタは、酸性物質を低減できる酸性物質除去フィルタと、アルカリ性物質を低減できるアルカリ性物質除去フィルタとを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２記載の半導体装置の製造方法であって、
前記有機物除去フィルタは、活性炭フィルタであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３記載の半導体装置の製造方法であって、
前記酸性物質除去フィルタと前記アルカリ性物質除去フィルタは、イオン交換型フィルタであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ａ１）工程で前記空気を前記光触媒フィルタに通した後、前記光触媒フィルタを通した前記空気を、前記（ａ２）工程で、前記化学フィルタに通すことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記空気に含まれる硫化水素あるいは二酸化硫黄を、前記光触媒フィルタを通すことによって低減することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記（ａ１）工程は、前記光触媒フィルタを複数個使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置は、露光装置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の半導体装置の製造方法であって、
前記露光装置は、エキシマレーザを使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の半導体装置の製造方法であって、
前記露光装置は、ＡｒＦレーザあるいはＫｒＦレーザを使用することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置は、レチクルを保存するレチクルストッカであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置の内部と前記半導体製造装置の外部との間には、前記半導体製造装置の内部に前記空気を取り込む外気取り込み部が設けられており、
前記光触媒フィルタおよび前記化学フィルタは、前記外気取り込み部に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置は、露光装置であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置は、レチクルを保存するレチクルストッカであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１３記載の半導体装置の製造方法であって、
前記化学フィルタは、有機物を低減する有機物除去フィルタと、無機物を低減する無機物除去フィルタとを有しており、
前記有機物除去フィルタは、自己再生式フィルタであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置の内部には、半導体ウェハの処理を行なう処理室と、前記処理室に対して、前記半導体製造装置の内部に供給された前記空気を循環させる循環部とが設けられており、
前記光触媒フィルタおよび前記化学フィルタは、前記循環部に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体製造装置の内部と前記半導体製造装置の外部との間には、前記半導体製造装置の内部に前記空気を取り込む外気取り込み部が設けられており、かつ、前記半導体製造装置の内部には、半導体ウェハの処理を行なう処理室と、前記処理室に対して、前記半導体製造装置の内部に供給された前記空気を循環させる循環部が設けられており、
前記光触媒フィルタおよび前記化学フィルタは、前記外気取り込み部と前記循環部に配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、露光装置を構成するレンズあるいは露光装置で使用するレチクルに発生するヘイズ（Ｈａｚｅ）を抑制できる技術に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−１９６６３２号公報（特許文献１）には、露光装置に水膜（湿式）フィルタと除塵フィルタとを使用する技術が記載されている。このとき、除塵フィルタの一部に光触媒フィルタを使用することができるとしている。
【０００３】
特開平１１−１１１５９３号公報（特許文献２）には、露光装置に光触媒フィルタを使用することにより、有機物を分解する技術が記載されている。このとき、光触媒フィルタの光触媒作用により除去することができないアミン系の無機物の除去に、イオン交換フィルタを重ねて使用してもよい旨の記載がある。
【０００４】
特開平１１−６７６１８号公報（特許文献３）には、露光装置に光触媒フィルタを使用する技術が記載されている。
【特許文献１】特開２００６−１９６６３２号公報
【特許文献２】特開平１１−１１１５９３号公報
【特許文献３】特開平１１−６７６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の製造工程では、フォトリソグラフィ技術が多用される。フォトリソグラフィ技術とは、光を使用した写真蝕刻技術のことである。具体的には、半導体装置の製造工程において、半導体基板に形成した下地膜上にレジスト膜を塗布する。そして、回路パターンが形成されたフォトマスク（レチクル）を通して紫外線やエキシマレーザ光線などを照射してマスクパターンをレジスト膜に転写する（露光処理）。その後、現像処理を行なって、レジスト膜に形成されているパターンを顕在化する。このような一連の工程がフォトリソグラフィ技術であり、レジスト膜をパターニングした後は、パターニングしたレジスト膜をマスクにしたエッチング技術により、下地膜をパターニングする。この技術を繰り返し実施することにより、半導体基板上にデバイスおよび配線を形成している。
【０００６】
近年、半導体装置の微細化により、露光装置におけるパターンの転写工程も微細化が要求されている。露光装置では、レチクルを介して半導体基板上に塗布されているレジスト膜に光を照射することにより、レジスト膜にパターンを転写する。このとき転写するパターンの微細化の程度は照射する光の波長に依存する。このため、転写するパターンを微細化するためには、より波長の短い光を使用する必要がある。例えば、半導体装置の微細化が進むにつれて、ＡｒＦレーザ（波長λ＝１９３ｎｍ）が露光装置の光源として使用されてきている。つまり、従来の光源であるＫｒＦレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）に代えて、より波長の短いＡｒＦレーザが使用されつつある。
【０００７】
ここで、露光装置を使用して半導体基板上にパターンを転写するためには、フォトマスクや縮小レンズ系が使用される。フォトマスクや縮小レンズ系では、光を透過する必要があるため、透過物質から形成されている。このように構成されている露光装置では、フォトマスクやレンズにヘイズが発生するという問題点がある。ヘイズとは、巨視的には、フォトマスクやレンズの一部領域にくもりが発生する現象ということができ、微視的には、結晶化した固体がフォトマスクやレンズに付着する現象として把握することができる。このヘイズが発生すると、パターンを転写する半導体基板上に点欠陥を発生させる。さらには、特に、フォトマスクにヘイズが発生すると、フォトマスクを透過する光がヘイズの影響によって反射や散乱を起こし、光の透過率を下げることになる。光の透過率が下がると、半導体基板上のレジスト膜に転写されるパターン寸法をシフトさせるなどの悪影響を及ぼすことになる。
【０００８】
ヘイズは、従来のＫｒＦレーザを光源として使用する露光装置に比べ、より波長の短いＡｒＦレーザを光源として使用する露光装置で発生頻度が増加している。これは、ＫｒＦレーザの波長に比べてＡｒＦレーザの波長が短いため、光子のエネルギーが高く、微小な汚染分子でも化学反応を引き起こす可能性が高くなっているためと考えられる。
【０００９】
フォトマスク上に形成されているヘイズを分析すると、硫黄化合物である硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）や有機物（炭化水素、カルボン酸、シアヌル酸、または、炭素を含有する他の分子）が検出されることが判明した。これらの物質は空気中にわずかに存在し、それが露光装置の内部に侵入することにより生じると考えられる。つまり、露光装置は、クリーンルーム内に設置されているが、この露光装置の外部（クリーンルーム）と露光装置の内部の間には空気を循環させている。その循環させている空気の中に上述したヘイズの原因となる物質が混入していると考えられる。さらには、硫酸アンモニウムの場合、空気中に存在するアンモニア（ＮＨ３）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が化学反応して形成される場合もあると考えられる。
【００１０】
そこで、ヘイズの構成元素となるアンモニア（ＮＨ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）や有機物を除去する目的で、露光装置の外部と内部の間に化学フィルタを取り付けている。この化学フィルタは、例えば、酸物質除去フィルタ、アルカリ性物質除去フィルタや有機物除去フィルタなどから構成され、アンモニア（ＮＨ３）、硫酸（Ｈ２ＳＯ４）や有機物を除去する機能を有している。しかし、上述した化学フィルタを使用しても、ヘイズの発生を抑えることができない問題点が発生している。
【００１１】
ヘイズは、フォトマスクやレンズに発生するものであり、主として露光装置を例に挙げて説明したが、フォトマスクを保存するレチクルストッカでも問題となる現象である。つまり、レチクルストッカでは、フォトマスクを保管しておく時間が長いため、レチクルストッカに保管されているフォトマスクのマスク基板とペリクルで囲まれた空間内に、クリーンルーム中の空気に含まれるアンモニアや硫酸イオンが侵入する。その状態で、レチクルストッカから露光装置に運ばれ、露光装置で露光処理を行なうと、フォトマスクにもヘイズが発生するのである。したがって、露光装置だけでなくレチクルストッカにフォトマスクを保管している段階でも、ヘイズ対策が必要になることがわかる。
【００１２】
本発明の目的は、露光装置やレチクルストッカなどの半導体製造装置を使用した半導体装置の製造工程において、ヘイズの発生を低減することができる技術を提供することにある。
【００１３】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１５】
本発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体製造装置の外部から前記半導体製造装置の内部へ空気を供給する工程を備え、前記（ａ）工程は、（ａ１）前記空気を光触媒フィルタに通す工程と、（ａ２）前記空気を化学フィルタに通す工程とを有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１７】
半導体製造装置の外部から半導体製造装置の内部へ空気を供給する工程において、空気を光触媒フィルタに通す工程と、空気を化学フィルタに通す工程とを有するように構成したので、フォトマスクやレンズに発生するヘイズの発生を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１９】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００２０】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００２１】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００２２】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００２３】
（実施の形態１）
半導体製造装置である露光装置は、半導体装置の製造工程のうちフォトリソグラフィ工程で使用される。露光装置では、光源から射出された光が回路パターンを形成したレチクル（フォトマスク）に照射された後、レチクルを通過した光が縮小レンズを介して半導体ウェハ（半導体基板）上に形成されているレジスト膜に照射される。これにより、レチクルに形成した回路パターンが半導体基板上に形成されているレジスト膜に転写される。この工程が露光装置を使用した露光処理である。
【００２４】
通常、レチクルが正常状態にあれば、半導体基板上に形成されているレジスト膜に回路パターンが正常に転写される。しかし、現状の露光装置では、レチクルあるいは縮小レンズにヘイズが発生している。ヘイズとは、巨視的には、レチクルや縮小レンズの一部領域にくもりが発生する現象ということができ、微視的には、結晶化した固体がフォトマスクやレンズに付着する現象として把握されるものである。ヘイズが発生すると、パターンを転写する半導体基板上に点欠陥を発生させる。さらには、特に、レチクルにヘイズが発生すると、フォトマスクを透過する光がヘイズの影響によって反射や散乱を起こし、光の透過率を下げることになる。光の透過率が下がると、半導体基板上のレジスト膜に転写されるパターン寸法をシフトさせるなどの悪影響を及ぼすことになる。したがって、ヘイズが発生すると、正常な回路パターンをレジスト膜に転写することができなくなる。
【００２５】
特に、露光装置の光源として、従来のＫｒＦレーザを光源として使用する露光装置に比べ、より波長の短いＡｒＦレーザを光源として使用する露光装置で発生頻度が増加している。ただし、ＫｒＦレーザやそれ以外の光源でもヘイズは確認されているが、特に、ＫｒＦレーザやＡｒＦレーザなどのエキシマレーザを光源として使用するとヘイズが顕著に現れる特性を有している。
【００２６】
そこで、本発明者はヘイズの発生原因を追究している。ヘイズによってレチクルにくもりが発生するが、このくもりの原因物質を特定するため、ラマン分光分析を行なっている。図１は、レチクルに付着している物質に対するラマン分光分析を行った結果を示すグラフである。図１において、横軸はラマンシフト量を示している。図１の上部に表示されている波形が実際の分析波形であり、図１の下部に表示されている波形がライブラリにある硫酸アンモニウム（（ＮＨ３）２ＳＯ４）の波形である。図１を見てわかるように、硫酸アンモニウムの波形の形状（ピークが出ている箇所）と実際の分析波形の形状が一致していることがわかる。これは、レチクルに付着してヘイズの原因となっている主要物質が硫酸アンモニウムであることを示している。
【００２７】
このように、ラマン分光分析を実施することにより、ヘイズの主要な原因物質が硫酸アンモニウムであることがわかる。次に、露光装置内において、レチクルに硫酸アンモニウムが付着するメカニズムについて説明する。
【００２８】
図２は、レチクルを示す側面図である。図２に示すように、レチクルは透過物質であるガラス基板１に遮光物質によってマスクパターン２が形成されている。そして、レチクルには、マスクパターン２の表面を保護するため、空間を挟んで保護膜であるペリクル３が形成されている。このように構成されているレチクルに紫外線を照射すると、マスクパターン２が形成されていない領域では、ガラス基板１を紫外線が透過する。これに対し、遮光物質であるマスクパターン２が形成されている領域では、紫外線がマスクパターン２によって遮光される。これにより、レチクルに形成された回路パターンを反映する光線が半導体基板上に形成されているレジスト膜に転写される。しかし、図２に示すように、透過領域に硫酸アンモニウムが付着していると、本来、透過する紫外線が遮光されたり、反射したりする。すると、レチクルに形成されたパターンが正常にレジスト膜に転写されなくなる。このように硫酸アンモニウムがレチクルのパターン形成面に付着すると特に問題となる。すなわち、レチクルのマスクパターン２を形成している面がレジスト膜上に結像されるので、レチクルのパターン形成面に硫酸アンモニウムが付着すると、パターン不良が顕著に現れる。これに対し、ペリクル３上に硫酸アンモニウムが付着してもパターン不良の原因となるが、ペリクル３上の面は、パターン形成面とは、ずれているため、レジスト膜上に明瞭に結像されない。したがって、パターン形成面上に硫酸アンモニウムが付着する場合よりも問題は少ない。このことから、パターン形成面上に硫酸アンモニウムが付着することが問題となる。
【００２９】
レチクル上に硫酸アンモニウムが付着するメカニズムとして考えられるのは、図３の（１）に示すように、アンモニア（ＮＨ３）と硫酸（Ｈ２ＳＯ４）が化学反応して硫酸アンモニウムが生成される場合である。この反応は、広く言えば、空気中に存在するアンモニア（ＮＨ３）と硫酸イオン（ＳＯ４）により進むと考えられる。
【００３０】
露光装置はクリーンルーム内に配置されるが、このクリーンルームから露光装置の内部に空気が供給されている。したがって、クリーンルーム内の空気に含まれるアンモニアや硫酸イオンが露光装置の処理室内に侵入することが考えられる。露光装置の処理室内に侵入したアンモニアや硫酸イオンが、レチクルのパターン形成面付近で反応することにより、レチクルのパターン形成面に硫酸アンモニウムが付着すると考えることができる。以上のようなメカニズムに基づくと、アンモニアや硫酸イオンが露光装置の内部に侵入することを抑制すれば、ヘイズを防止できると考えることができる。
【００３１】
そこで、例えば、クリーンルームから露光装置の内部との間に化学フィルタを使用して、空気に含まれるアンモニアや硫酸イオンを除去することが考えられる。しかし、化学フィルタを使用して空気に含まれるアンモニアや硫酸イオンを除去しても、ヘイズの発生を防止することができなかった。このため、レチクル上に硫酸アンモニウムが付着するメカニズムとして別の化学反応が生じている可能性があると推測される。
【００３２】
この点を検討した結果、図３の（２）で示す化学反応が露光装置内で進むことが考えられる。すなわち、空気中に存在する硫化水素（Ｈ２Ｓ）が露光装置内の光源である紫外線の影響により、空気中に含まれる酸素と化学反応して二酸化硫黄（ＳＯ２）になる。そして、二酸化硫黄が紫外線の影響により、空気中に含まれる酸素と化学反応して三酸化硫黄（ＳＯ３）になる。次に、この三酸化硫黄が空気中の水分（Ｈ２Ｏ）と化学反応して硫酸（Ｈ２ＳＯ４）になる。そして、この硫酸がアンモニアと化学反応することにより、硫酸アンモニウムが生成されるというものである。以上のメカニズムによれば、硫酸アンモニウムを生成する原因物質がアンモニアや硫酸イオンだけでなく、紫外線照射化で硫酸イオンを生成する硫化水素や二酸化硫黄も考えられることがわかる。すなわち、硫化水素は図３の（２）で示す化学反応で硫酸アンモニウムを生じることがわかるが、同様の工程により二酸化硫黄も硫酸アンモニウムを生じることがわかる。このメカニズムによれば、紫外線が存在すると化学反応が促進されることがわかる。したがって、露光装置の光源としてＫｒＦレーザやＡｒＦレーザに代表されるエキシマレーザを使用すると、これらが紫外線の供給源となるので、レチクル上に硫化水素や二酸化硫黄が存在すると硫酸アンモニウムを生成する化学反応が促進されることがわかる。このことから、露光装置の光源として紫外線を使用すると、ヘイズが発生しやすくなることがわかる。特に、ＫｒＦレーザに比べてＡｒＦレーザでは、波長が短いので、高エネルギーを有している。このため、露光装置の光源としてＡｒＦレーザを使用すると、硫化水素や二酸化硫黄から硫酸アンモニウムを生成する化学反応がより促進してヘイズが発生しやすくなることがわかる。
【００３３】
以下では、実際に硫化水素や二酸化硫黄から硫酸アンモニウムが生成されるかについて検証してみる。つまり、硫化水素や二酸化硫黄は紫外線が存在すると硫酸イオンに変化するかについて検証する実験を行なった。この実験について説明する。
【００３４】
図４に示すように、容器４の内部にレチクルを想定したガラス基板１ａ、１ｂを配置する。そして、ガラス基板１ａは紫外線ランプ５からの紫外線が照射されるように配置し、ガラス基板１ｂは紫外線ランプ５からの紫外線が照射されないように配置する。そして、容器４の内部は、二酸化硫黄雰囲気あるいは硫化水素雰囲気にする。このような条件下で、容器４内に硫酸イオンが生成されるか実験した。
【００３５】
図５は、実験結果を示すグラフである。図５において、横軸にそれぞれ二酸化硫黄雰囲気と硫化水素雰囲気下の結果を示している。それぞれの雰囲気中において、紫外線を照射してガラス基板１ａを露光する場合、紫外線を照射してガラス基板１ｂを露光しない場合、および紫外線を照射しない場合のリラティブインテンシティを縦軸に示している。リラティブインテンシティとは、硫酸イオンの生成度合を示す指標である。例えば、リラティブインテンシティが大きくなると、硫酸イオンが多く生成されていることを示している。
【００３６】
図５に示すように、二酸化硫黄雰囲気において、紫外線を照射しない場合が最もリラティブインテンシティが小さく、硫酸イオンの生成が少ないことがわかる。そして、二酸化硫黄雰囲気では、紫外線を照射してガラス基板１ｂを露光しない場合のリラティブインテンシティが次に大きく、紫外線を照射してガラス基板１ａを露光する場合のリラティブインテンシティが最も大きいことがわかる。同様に、硫化水素雰囲気では、紫外線を照射してガラス基板１ｂを露光しない場合のリラティブインテンシティは紫外線を照射しない場合と同程度であるが、紫外線を照射してガラス基板１ａを露光する場合のリラティブインテンシティは二酸化硫黄雰囲気と同様に最も大きいことがわかる。このことから、紫外線を照射してガラス基板１ａを露光する場合に、硫酸イオンが最も生成されることがわかる。
【００３７】
以上の実験結果から、硫化水素あるいは二酸化硫黄から硫酸イオンが生成される化学反応が実際に生じることが確認された。そして、紫外線を照射してガラス基板１ａを露光するという実際の露光装置の使用条件に近い条件で最も硫酸イオンの生成が大きくなることがわかる。特に、図５に示すように、紫外線を照射しない場合に比べて紫外線を照射してガラス基板１ａを露光する場合は、リラティブインテンシティが１桁から２桁も大きくなることがわかる。したがって、硫化水素や二酸化硫黄が紫外線によって硫酸イオンに化学反応して最終的に硫酸アンモニウムが生成されるというメカニズムは現実に即していると考えることができる。特に、この化学反応は紫外線をレチクルに照射する条件化で反応が促進することが実験で判明した。したがって、単に空気中に存在するアンモニアと硫酸イオンだけを除去しただけでは、レチクルや縮小レンズに発生するヘイズを防止できないことがわかる。つまり、ヘイズを抑制するには、空気中に存在するアンモニアや硫酸イオンだけでなく、硫化水素や二酸化硫黄も除去する必要があることがわかる。
【００３８】
従来は、アンモニアや硫酸イオンを除去するために化学フィルタを使用しているが、この化学フィルタでは、空気中に含まれる硫化水素や二酸化硫黄を充分に除去することができないことについて説明する。
【００３９】
図６は、従来の露光装置を示す構成図である。図６において、露光装置１０は、外部（クリーンルーム）と露光装置１０の内部の間に外気化学フィルタ１１ａが設けられている。そして、露光装置１０の内部には空気を循環させる循環ファン１２が設けられており、この空気を循環させる空間が露光装置１０の循環部１３となっている。この循環部１３には循環化学フィルタ１１ｂが設けられている。そして、循環部１３の内部には、半導体基板（半導体ウェハ）に露光処理を施す処理室１４が設けられている。この処理室１４と循環部１３の間には、除塵フィルタであるＵＬＰＡ（Ultra Low Penetration Air Filter）１５が設けられている。さらに、循環部１３の内部にはＵＬＰＡ１５を介してウェハ搬送系１６が配置されている。
【００４０】
処理室１４の内部には、レチクルスキャンステージ１７ｂ、レンズ１７ｃおよびウェハステージ１７ｄが配置されている。そして、レチクルはレチクルスキャンステージ１７ｂ上に配置され、半導体基板Ｗはウェハステージ１７ｄ上に配置される。
【００４１】
このように構成されている露光装置１０においては、クリーンルームから露光装置１０の内部に外気化学フィルタを介して空気が供給される。このとき、図６に示すように、クリーンルーム内の空気において、硫酸イオン（ＳＯ４）の量はわずかであり（＜１．７ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、二酸化硫黄（ＳＯ２）の量は１６０（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）の量は２４０（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）である。そして、外気化学フィルタ１１ａを通した露光装置１０の内部では、硫酸イオンの量は＜１．９（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、二酸化硫黄の量は１３０（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、硫化水素の量は２００（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）である。さらに、循環化学フィルタ１１ｂを通した後の空気においては、硫酸イオンの量は＜１．８（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、二酸化硫黄の量は５０（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）、硫化水素の量は７７（ｎｇ−Ｓ／ｍ３）である。したがって、外気化学フィルタ１１ａと循環化学フィルタ１１ｂにより、二酸化硫黄と硫化水素はわずかに除去されるだけで、充分に除去されていないことがわかる。このため、外気化学フィルタ１１ａおよび循環化学フィルタ１１ｂを通過した二酸化硫黄や硫化水素が露光処理を行なう処理室１４に侵入する。侵入した二酸化硫黄や硫化水素は露光処理における紫外線照射により、硫酸イオンに変化し、最終的にアンモニアと反応して硫酸アンモニウムとなる。この硫酸アンモニウムがレチクルやレンズ１７ｃに付着してヘイズが発生する。以上のことから、露光装置１０に外気化学フィルタ１１ａと循環化学フィルタ１１ｂを設けるだけでは、ヘイズの原因物質である硫化水素や二酸化硫黄を充分に除去できないことがわかる。
【００４２】
次に、外気化学フィルタ１１ａや循環化学フィルタ１１ｂを構成する化学フィルタでは硫化水素や二酸化硫黄を充分に除去できないことについて説明する。
【００４３】
図７は、化学フィルタの種類とその特性について示す図である。図７に示すように、化学フィルタには大別して活性炭タイプとイオン交換タイプがある。活性炭タイプは、有機物の除去に優れている。そして、酸性物質の除去やアルカリ性物質の除去にも効果的である。酸性物質の除去には活性炭に水酸化カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリ性物質を担時することにより効果的に行なうことができる。つまり、担時とは浸み込ませる意味であり、水酸化カリウムなどのアルカリ性物質を活性炭に浸み込ませている。これにより、活性炭に吸着した酸性物質と、活性炭に浸み込ませているアルカリ性物質とを中和させて酸性物質を除去するものである。同様に、アルカリ性物質を除去するには、活性炭にリン酸（Ｈ３ＰＯ４）などの酸性物質を担時することにより効果的に行なうことができる。このように活性炭タイプの化学フィルタでは、有機物の除去のほか、酸性物質およびアルカリ性物質の除を行なうことができる。
【００４４】
一方、イオン交換タイプの化学フィルタは有機物の除去には向いておらず、酸性物質およびアルカリ性物質の除去に適している。例えば、酸性物質の除去にはアニオン交換を利用し、アルカリ性物質の除去にはカチオン交換を利用している。
【００４５】
化学フィルタでは、中和反応などを利用して酸性物質やアルカリ性物質を除去することに適している。しかし、二酸化硫黄や硫化水素は酸性物質やアルカリ性物質ではないので、化学フィルタによる中和反応などの化学反応を利用して除去することはできないのである。化学フィルタによっても二酸化硫黄や硫化水素がわずかに除去されるが、そのメカニズムは、物理吸着によるものと考えられる。したがって、物理吸着が飽和するとそれ以上除去できなくなるので、化学フィルタでは二酸化硫黄や硫化水素を充分に除去できないのである。
【００４６】
図８は、化学フィルタの使用日数と硫化水素（Ｈ２Ｓ）の除去率との関係を示すグラフである。図８において、横軸は化学フィルタの使用日数を示しており、縦軸は硫化水素の除去率を示している。図８に示すように、化学フィルタの使用開始日近くにおいて、硫化水素の除去率は８０％程度であるが、化学フィルタの使用日数が経過するにしたがって、急激に除去率が低下している。具体的に、化学フィルタの使用日数が２０日を超えると硫化水素の除去率が３０％程度に低下し、その後、日数が経過すると、硫化水素の除去率が２０％を下回るようになっている。この結果から、化学フィルタでは硫化水素を充分に除去することができないことがわかる。
【００４７】
図９は、化学フィルタの使用日数と二酸化硫黄（ＳＯ２）の除去率との関係を示すグラフである。図９において、横軸は化学フィルタの使用日数を示しており、縦軸は二酸化硫黄の除去率を示している。図９に示すように、化学フィルタの使用開始日近くにおいて、硫化水素の除去率は６０％程度であるが、化学フィルタの使用日数が経過するにしたがって、急激に除去率が低下している。具体的に、化学フィルタの使用日数が２０日を超えると二酸化硫黄の除去率が２０％程度に低下し、その後、日数が経過すると、硫化水素の除去率が０％になっている。すなわち、化学フィルタの使用日数が１００日程度になると、化学フィルタではほとんど二酸化硫黄を除去できなくなる。この結果から、化学フィルタでは二酸化硫黄を充分に除去することができないことがわかる。
【００４８】
次に、図１０は、クリーンルーム内の空気中に含まれる二酸化硫黄の濃度と化学フィルタを通した空気中に含まれる二酸化硫黄の濃度とをプロットしたグラフである。図１０において、横軸は時間であり、縦軸は二酸化硫黄の濃度を示している。図１０に示すように、クリーンルーム内の空気の方が化学フィルタを通した空気よりも二酸化硫黄の濃度が低い。つまり、化学フィルタによって二酸化硫黄が除去されていないばかりでなく、逆に二酸化硫黄の濃度が高くなっている。これは、化学フィルタにおいては、二酸化硫黄が物理吸着によって除去されているにすぎないことを示している。すなわち、図１０に示す現象は、化学フィルタに物理吸着されている二酸化硫黄が飽和して、逆に化学フィルタから吐き出されていると考えることができる。
【００４９】
以上のことから、化学フィルタは、二酸化硫黄や硫化水素の除去に適していないことがわかる。以上述べたことをまとめると、ヘイズの発生となる原因物質として二酸化硫黄や硫化水素が考えられるが、この二酸化硫黄や硫化水素は化学フィルタでは除去することが困難であるということになる。
【００５０】
そこで、本実施の形態１では、二酸化硫黄や硫化水素の除去に光触媒フィルタを使用している。光触媒フィルタとは、光触媒となる酸化チタンに紫外線を照射することにより、様々な有機物を酸化分解し、強力な脱臭・抗菌力を発揮するフィルタである。そして、酸化脱臭力は活性炭と比較して低下がなく半永久的に持続する特徴がある。本実施の形態１では、この光触媒フィルタを二酸化硫黄や硫化水素の除去に使用する点に特徴の１つがある。
【００５１】
図１１は、光触媒フィルタのメカニズムを説明する模式図である。図１１において、光触媒となる酸化チタンに紫外線を照射すると、酸化チタンから電子が放出され、この電子が空気中の酸素と結びついて活性酸素になる。同様に、酸化チタンから電子が放出されるので、酸化チタン内には正孔が生じ、この正孔と空気中の水分が結びついて水酸基ラジカルが生成される。このようにして生成された活性酸素と水酸基ラジカルは反応性が豊かであるので、空気中の二酸化硫黄や硫化水素と反応する。このため、光触媒フィルタによって空気中に存在する二酸化硫黄や硫化水素を除去することができるのである。
【００５２】
図１２は、光触媒フィルタを通過した後における様々な物質の量と光触媒フィルタを通過していない周辺部における様々な物質の量とを比較した図である。図１２に示すように、光触媒フィルタによって二酸化硫黄や硫化水素の量を低減できることがわかる。具体的には、二酸化硫黄は、５３０（ｎｇ／ｍ３）から４００（ｎｇ／ｍ３）へ減少し、硫化水素は、２８０（ｎｇ／ｍ３）から２００（ｎｇ／ｍ３）に減少している。したがって、二酸化硫黄や硫化水素を低減する観点からは、光触媒フィルタが有効であることがわかる。
【００５３】
しかし、光触媒フィルタを使用すると、乳酸、酢酸あるいは蟻酸などの有機酸やアンモニアイオンが増加することがわかった。つまり、光触媒フィルタを使用することにより、ヘイズの発生原因となる二酸化硫黄や硫化水素を低減することができるが、有機酸やアンモニアなどの物質が増加する副作用があることを見出した。有機酸やアンモニアイオンが増加する理由としては以下のように考えることができる。
【００５４】
フォトリソグラフィ工程では、露光装置を使用する露光工程の他に、半導体基板上にレジスト膜を塗布する工程や露光工程でレジスト膜に転写したパターンを顕在化する現像工程が存在する。レジスト膜の塗布工程や現像工程は、塗布現像装置によって実施される。この塗布現像装置もクリーンルーム内に配置されるので、塗布現像装置からクリーンルーム内にレジスト溶剤（ＰＥＧＭＥＡ（poly ethylene glycol methylether acrylate）やＰＥＧＭＥ（poly ethylene glycol methyl ether））など）やレジスト現像剤、シンナーなどの有機物が放出されている。したがって、クリーンルーム内の空気には、上述したレジスト溶剤やレジスト現像剤、有機物が含まれている。これらの物質のうち、例えば、レジスト溶剤が光触媒フィルタを通過すると、光触媒フィルタで生成された活性酸素や水酸基ラジカルとレジスト溶剤が化学反応する。この結果、レジスト溶剤が分解され乳酸、酢酸あるいは蟻酸といった有機酸が生成されると考えられる。また、レジスト現像剤が光触媒フィルタを通過すると、光触媒フィルタで生成された活性酸素や水酸基ラジカルとレジスト現像剤が化学反応してアンモニアが生成されると考えられる。さらに、有機物も光触媒フィルタで生成された活性酸素や水酸基ラジカルと化学反応して分解されるが、完全にＣＯ２となるまで分解されず、小さな分子量の有機物となると考えられる。
【００５５】
光触媒フィルタで副産物として生成される有機酸やアンモニアあるいは有機物もヘイズの原因物質となるので除去する必要がある。このように、二酸化硫黄や硫化水素を除去する目的で光触媒フィルタを使用するが、副作用として、有機酸、アンモニアおよび有機物の量が増加してしまう。したがって、有機酸、アンモニアおよび有機物を除去する必要がある。
【００５６】
そこで、本実施の形態１における露光装置では、以下に示す構成をとっている。図１３は、本実施の形態１における露光装置１０の構成を示す図である。
【００５７】
図１３において、本実施の形態１における露光装置１０は、クリーンルームの内部に配置されている。そして、クリーンルームから露光装置１０の内部への空気の供給が外気取り込み部１８を介して行なわれる。すなわち、露光装置１０の外側には外気取り込み部１８が設けられており、この外気取り込み部１８を介してクリーンルームの空気が露光装置１０の内部に供給されるように構成されている。
【００５８】
外気取り込み部１８に接続されている露光装置１０の入り口には、外気化学フィルタ１１ａが設けられている。外気化学フィルタ１１ａは、例えば、有機物除去フィルタと無機物除去フィルタから構成されており、露光装置に流入する空気から有機物や無機物を除去するようになっている。
【００５９】
外気化学フィルタ１１ａを介した露光装置１０の内部には、露光装置１０の内部に存在する空気を循環する循環部１３が形成されている。この循環部１３は、露光装置１０内の空気を循環する機能を有しており、例えば、循環ファン１２が設けられている。循環ファン１２によって循環部１３を空気が循環するように構成されている。
【００６０】
循環部１３にも循環化学フィルタ１１ｂが設けられており、露光装置１０内を循環する空気を清浄にしている。循環化学フィルタ１１ｂも外気化学フィルタ１１ａと同様に、有機物除去フィルタと無機物除去フィルタから構成されている。
【００６１】
循環部１３の内側には、除塵フィルタであるＵＬＰＡ１５を介して処理室１４が設けられており、この処理室１４は、半導体基板Ｗに対して露光処理を行なうように構成されている。循環部１３によって露光装置１０内を循環している空気は、ＵＬＰＡ１５を介して処理室１４に供給される。そして、処理室１４から循環部１３へ空気が戻されるように構成されている。
【００６２】
処理室１４内には露光装置１０の露光部が形成されている。露光部は、投光部１７ａ、レチクルスキャンステージ１７ｂ、レンズ１７ｃおよびウェハステージ１７ｄを有している。
【００６３】
投光部１７ａには、露光処理に使用する光源が配置されており、この光源から射出された光の形状や方向を制御するように構成されている。光源には、例えば、ＫｒＦレーザやＡｒＦレーザなどの紫外線を利用したエキシマレーザが使用されるが、その他のレーザを使用してもよい。本実施の形態１では、形成するパターンの微細化に対応して波長の短いＡｒＦレーザが主に使用される。この光源から射出された光は、投光部１７ａに設けられている反射板やレンズによって、光の進行方向や光の形状が加工される。
【００６４】
レチクルスキャンステージ１７ｂは、レチクルＲを配置するステージであり、レチクルＲをスキャンすることができるように構成されている。レチクルＲとは、ガラス基板などの透過物質上に遮光物質からなるパターンが形成されたものであり、半導体基板Ｗ上に転写する回路パターンが形成されている。
【００６５】
レンズ１７ｃは、複数のレンズを備えており、縮小光学系を構成している。すなわち、レンズ１７ｃによって、レチクルＲに形成されている回路パターンを半導体基板Ｗ上に縮小して結像する機能を有している。
【００６６】
ウェハステージ１７ｄは、半導体基板（半導体ウェハ）Ｗを配置するように構成されており、このウェハステージ１７ｄ上に配置された半導体基板Ｗに露光処理を施すようになっている。
【００６７】
次に、本実施の形態１における露光装置１０の特徴的構成について説明する。図１３において、本実施の形態１における露光装置１０の特徴的構成は、外気取り込み部１８の内部に光触媒フィルタ１９ａと化学フィルタとを設ける点にある。
【００６８】
光触媒フィルタ１９ａによってクリーンルームに流入した空気に含まれる二酸化硫黄や硫化水素を効果的に除去できる。しかし、光触媒フィルタ１９ａでは、光触媒作用によって生成された活性酸素や水酸基ラジカルが、クリーンルームから流入する空気に含まれるレジスト溶剤やレジスト現像剤あるいはシンナーなどの有機物とも化学反応し、有機酸やアンモニア、有機物を生成する。このため、光触媒フィルタ１９ａを設けただけでは、空気中の二酸化硫黄や硫化水素を低減することはできるが、空気中の有機酸やアンモニア、有機物を増加することになってしまう。すなわち、光触媒フィルタ１９ａを設けるだけでは、空気の清浄化の観点からは不充分である。そこで、本実施の形態１では、化学フィルタを設けている。化学フィルタによって、光触媒フィルタ１９ａで生成された有機酸、アンモニアおよび有機物を充分に除去できる。本実施の形態１では、光触媒フィルタ１９ａと化学フィルタの両方を使用することで、空気中に含まれる二酸化硫黄や硫化水素、さらには、有機酸、アンモニア、有機物を効果的に除去することができる。これにより、露光装置１０に供給される空気が清浄化されるので、ヘイズの発生を充分に抑制することができる。
【００６９】
ここで、重要な点は、光触媒フィルタ１９ａと化学フィルタとの配置する順番である。すなわち、本実施の形態１では、まず、光触媒フィルタ１９ａを前段に配置し、この光触媒フィルタ１９ａの後段に化学フィルタを配置することにより、空気に含まれる不純物を効果的に除去できる利点が生じる。
【００７０】
例えば、化学フィルタを前段に配置し、光触媒フィルタ１９ａを後段に配置するとする。この場合、前段の化学フィルタでは、有機酸、アンモニアおよび有機物が空気中から低減されるが、二酸化硫黄や硫化水素は空気中から低減されない。したがって、二酸化硫黄や硫化水素を含んだ空気が後段に配置された光触媒フィルタ１９ａに流入する。光触媒フィルタ１９ａでは、二酸化硫黄や硫化水素を低減することができるので、空気中から二酸化硫黄や硫化水素を低減することができる。このように前段に化学フィルタを設け、後段に光触媒フィルタ１９ａを設けても問題ないように考えられる。
【００７１】
しかし、上述したように、光触媒フィルタ１９ａを空気が通過すると、空気に含まれる有機酸、アンモニアおよび有機物が増加する。したがって、光触媒フィルタ１９ａを後段に設けると、光触媒フィルタ１９ａで新たに発生する有機酸、アンモニアおよび有機物を除去できないことになる。
【００７２】
したがって、前段に光触媒フィルタ１９ａを配置し、後段に化学フィルタを配置する必要があることがわかる。以上ように構成することにより、まず、光触媒フィルタ１９ａで二酸化硫黄や硫化水素を充分に低減することができる。そして、光触媒フィルタ１９ａで新たに生成された有機酸、アンモニアおよび有機物は、後段に配置されている化学フィルタによって低減することができるのである。すなわち、二酸化硫黄や硫化水素だけでなく、有機酸、アンモニアおよび有機物を効果的に除去する観点からは、前段に光触媒フィルタ１９ａを配置し、この光触媒フィルタ１９ａの後段に化学フィルタを配置することが重要であることがわかる。
【００７３】
さらに、２枚の化学フィルタを使用し、この２枚の化学フィルタの間に光触媒フィルタを配置する構成も考えることができる。つまり、前段に化学フィルタを配置し、中段に光触媒フィルタを配置する。そして、中段に配置されている光触媒フィルタの後段に化学フィルタを配置する。このように構成することによっても、二酸化硫黄や硫化水素だけでなく、有機酸、アンモニアおよび有機物を効果的に除去することができる。特に、光触媒フィルタを２枚の化学フィルタで挟むように構成することにより、前段の化学フィルタでレジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物を予め低減することができる。これらのレジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物は、光触媒フィルタに流入すると、光触媒フィルタでの化学反応により、有機酸、アンモニアおよび有機物が生成される。このため、予め、光触媒フィルタの前段に化学フィルタを設けることにより、光触媒フィルタにおいて有機酸、アンモニアおよび有機物の発生原因となる物質（レジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物）を低減することができる。つまり、光触媒フィルタの前段に化学フィルタを設けてレジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物を低減することにより、光触媒フィルタで発生する有機酸、アンモニアおよび有機物の発生を抑制できるのである。
【００７４】
そして、光触媒フィルタの後段にも化学フィルタを配置することにより、光触媒フィルタで増加する有機酸、アンモニアおよび有機物を低減できる。以上より、２枚の化学フィルタの間に光触媒フィルタを挟むことにより、二酸化硫黄や硫化水素を低減することができることはもちろん、効果的に有機酸、アンモニアおよび有機物を低減できる。
【００７５】
ここで、図１３に示すように、本実施の形態１における露光装置１０では、光触媒フィルタ１９ａを１つ設けるように構成しているが、複数の光触媒フィルタ１９ａを外気取り込み部に設けるように構成してよい。複数の光触媒フィルタ１９ａを使用することにより、二酸化硫黄および硫化水素の低減効率を向上させることができる。
【００７６】
化学フィルタの構成としては、例えば、図１３に示すように、有機物除去フィルタ１９ｂと無機物除去フィルタ１９ｃを備えている。これにより、有機物は主に有機物除去フィルタ１９ｂで低減され、無機物は主に無機物除去フィルタ１９ｃで低減される。有機物除去フィルタ１９ｂとしては、活性炭を使用することが考えられる。また、無機物としては、酸性物質やアルカリ性物質などがあるため、無機物除去フィルタ１９ｃは、例えば、酸性物質除去フィルタとアルカリ性物質除去フィルタから構成される。酸性物質除去フィルタやアルカリ性物質除去フィルタはイオン交換型フィルタを使用することができる。
【００７７】
なお、化学フィルタを構成する有機物除去フィルタ１９ｂと無機物除去フィルタ１９ｃの順序は問わない。すなわち、化学フィルタを配置する位置において、前段に有機物除去フィルタ１９ｂを配置し、後段に無機物除去フィルタ１９ｃを配置してもよいし、前段に無機物除去フィルタ１９ｃを配置し、後段に有機物除去フィルタ１９ｂを配置してもよい。
【００７８】
本実施の形態１における露光装置１０は上記のように構成されており、主に露光装置１０に供給される空気の清浄化動作について説明する。
【００７９】
図１３に示すように、クリーンルームに存在する空気が外気取り込み部１８に流入する。このとき、クリーンルームに存在する空気の中には、レジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物の他に二酸化硫黄や硫化水素が含まれている。
【００８０】
外気取り込み部１８に流入した空気は、まず、外気取り込み部１８の内部に設けられている光触媒フィルタ１９ａを通過する。光触媒フィルタ１９ａでは光触媒となる酸化チタンに紫外線を照射することにより、活性酸素や水酸基ラジカルが生成される。生成された活性酸素や水酸基ラジカルと空気中に含まれる二酸化硫黄や硫化水素が化学反応して、二酸化硫黄や硫化水素が低減される。すなわち、二酸化硫黄や硫化水素は活性酸素や水酸基ラジカルと反応して硫酸イオンになり低減される。同時に、空気に含まれるレジスト溶剤、レジスト現像剤および有機物が活性酸素あるいは水酸基ラジカルによって酸化分解されて、乳酸、酢酸および蟻酸などからなる有機酸、アンモニア、有機物が生成される。したがって、空気が光触媒フィルタ１９ａを通過すると、二酸化硫黄や硫化水素が低減される一方で、有機酸、アンモニアや有機物が増加する。
【００８１】
続いて、光触媒フィルタ１９ａを通過した空気は、有機物除去フィルタ１９ｂを通過する。有機物除去フィルタ１９ｂは、例えば、活性炭から構成されており、この活性炭に有機酸や有機物が吸着することにより、空気中の有機酸や有機物が低減される。つまり、光触媒フィルタ１９ａを通過することにより新たに生成された有機酸や有機物が、この有機物除去フィルタ１９ｂを通ることにより低減される。
【００８２】
次に、有機物除去フィルタ１９ｂを通過した空気は、無機物除去フィルタ１９ｃを通過する。無機物除去フィルタ１９ｃは、例えば、イオン交換型フィルタから構成された酸性物質除去フィルタとアルカリ性物質除去フィルタを有している、この無機物除去フィルタ１９ｃで酸性物質やアルカリ物質が低減され、空気中の酸性物質やアルカリ性物質が低減される。つまり、光触媒フィルタ１９ａを通過することにより新たに生成された硫酸イオンやアンモニアなどの無機物が、この無機物除去フィルタ１９ｃを通ることにより低減される。
【００８３】
以上にようにして、光触媒フィルタ１９ａ、有機物除去フィルタ１９ｂおよび無機物除去フィルタ１９ｃを空気が順次通過することにより、空気中に含まれている二酸化硫黄、硫化水素、有機酸、アンモニアおよび有機物が低減されて空気が清浄化される。
【００８４】
続いて、外気取り込み部１８から流出した空気は、露光装置１０の内部に流入する。露光装置１０の内部において、流入した空気は、外気化学フィルタ１１ａを介して循環部１３に供給される。循環部１３に供給された空気は、循環化学フィルタ１１ｂを通過し、循環ファン１２によって攪拌される。この外気化学フィルタ１１ａや循環化学フィルタ１１ｂにより、さらに、有機酸、アンモニアおよび有機物が低減される。
【００８５】
循環部１３に供給された空気は、ＵＬＰＡ１５を介して、処理室１４に流入する。ＵＬＰＡ１５によって空気中に含まれるパーティクルが低減される。以上のようして処理室１４に空気が供給されることになる。処理室１４に供給される空気は、上述した外気取り込み部１８に設けられている光触媒フィルタ１９ａ、化学フィルタ（有機物除去フィルタ１９ｂおよび無機物除去フィルタ１９ｃ）によって清浄化されている。そして、処理室１４から循環部１３に空気が戻り、処理室１４と循環部１３の間で清浄化された空気が循環することになる。
【００８６】
このような状況下で、処理室１４では半導体基板Ｗ上に対して露光処理が行なわれる。具体的には、光源であるＡｒＦレーザから射出された光は投光部１７ａにおいて、光の方向や形状が調整される。そして、投光部１７ａから射出された光はレチクルＲを介して縮小レンズ系を構成するレンズ１７ｃに入射する。続いて、レンズ１７ｃに射出した光は、半導体基板Ｗ上に形成されているレジスト膜に照射される。これにより、レチクルＲに描画されている回路パターンが半導体基板Ｗ上に縮小投影され、レジスト膜に回路パターンが転写される。このようにして露光処理が実施される。
【００８７】
露光処理では、ＡｒＦレーザ光（紫外線）が照射され、この紫外線がレチクルＲやレンズ１７ｃを通過する。したがって、レチクルＲやレンズ１７ｃを取り囲む周囲の空気に二酸化硫黄や硫化水素が多く存在すると、二酸化硫黄や硫化水素が紫外線の影響により化学反応し、最終的に、空気中に含まれるアンモニアと反応して硫酸アンモニウムがレチクルＲやレンズ１７ｃに付着する。すなわち、レチクルＲやレンズ１７ｃは紫外線を照射するので、二酸化硫黄や硫化水素から硫酸アンモニウムが生成されやすく、へイズが発生しやすくなる。ヘイズが発生すると、レジスト膜上に正常な回路パターンが転写されなくなるので、パターン不良が発生することになる。
【００８８】
しかし、本実施の形態１では、外気取り込み部１８に設けられている光触媒フィルタ１９ａ、化学フィルタ（有機物除去フィルタ１９ｂおよび無機物除去フィルタ１９ｃ）によって空気が清浄化されている。つまり、処理室１４に供給される空気には、ヘイズの主要な原因物質である二酸化硫黄や硫化水素が低減されている。このため、紫外線が照射されているレチクルＲやレンズ１７ｃにおいても、ヘイズの発生が低減される。したがって、本実施の形態１によれば、レチクルＲやレンズ１７ｃに発生するヘイズを抑制することができるので、半導体基板Ｗに転写されるパターンのパターン不良を低減することができる。つまり、本実施の形態１によれば、半導体装置の製造工程で実施されるフォトリソグラフィ工程の信頼性を向上するという顕著な効果を得ることができる。
【００８９】
以下では、本実施の形態１における露光装置を使用して、ＣＭＩＳＦＥＴ（半導体装置）を製造する製造工程について説明する。このＣＭＩＳＦＥＴの製造工程において、例えば、本実施の形態１における露光装置を、素子分離領域形成工程に適用する例について説明する。
【００９０】
まず、図１４に示すように、ホウ素（Ｂ）などのｐ型不純物を導入したシリコン単結晶よりなる半導体基板２０を用意する。このとき、半導体基板２０は、略円盤形状をした半導体ウェハの状態になっている。
【００９１】
次に、図１５に示すように、半導体基板２０上に酸化シリコン膜２１および窒化シリコン膜２２を順次形成する。窒化シリコン膜２２および酸化シリコン膜２１は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を使用して形成することができる。
【００９２】
続いて、図１６に示すように、窒化シリコン膜２２上にレジスト膜２２ａを塗布する。このレジスト膜２２ａを塗布する工程について説明する。まず、半導体基板２０を搬送容器に収納し、搬送台車で塗布／現像装置に搬送する。
【００９３】
次に、塗布／現像装置では搬送容器のドアを開け、半導体基板２０をレジスト膜塗布用のカップに搬送し、レジスト材料（半導体材料）を滴下しスピンにより膜厚均一化を行なう。これにより、窒化シリコン膜２２上にレジスト膜２２ａが塗布される。そして、半導体基板２０を、ＴＡＲＣ（Top Anti Reflect Coating）膜塗布用のカップに搬送し、ＴＡＲＣ材料（半導体材料）（図示せず）を滴下しスピンにより膜厚均一化を行う。
【００９４】
続いて、ベーク室でベークし、その後一貫接続された本実施の形態１における露光装置に半導体基板２０を搬送する。露光装置内で半導体基板２０は所定のレチクルを用いたステップ露光により表面のレジスト膜２２ａを感光させる。
【００９５】
詳細には、図１３に示すクリーンルームからの空気が取り込まれる外気取り込み部１８を設けている露光装置１０において、露光装置１０内の処理室１４には、レンズや光源が配置されている。この露光装置１０の内部にレチクルＲ、半導体基板２０（Ｗ）を配置した後、光源およびレンズを用いて半導体基板２０（Ｗ）に対して露光処理する。一般的に最小加工寸法が９０ｎｍまでの製品ではＫｒＦレーザ光源(λ＝２４８ｎｍ)を用いた露光装置１０で露光を行い、最小加工寸法が６５ｎｍ以下の製品ではＡｒＦレーザ光源(λ＝１９３ｎｍ)を用いた露光装置１０で露光を行う。
【００９６】
露光装置１０でレジスト膜２２ａを感光させた後、半導体基板２０は再び塗布／現像装置に戻り、現像用のカップで現像液処理を施すことで、図１７に示すように、レジストパターンが形成される。つまり、半導体基板２０上に形成されているレジスト膜２２ａがパターニングされる。このパターニングは、素子分離領域を開口するように行なわれる。
【００９７】
この露光工程においてレチクルＲ上にヘイズによる点欠陥が存在すると、その欠陥が半導体基板２０上のレジスト膜２２ａの感光にも影響を与え、現像により半導体基板２０上の点欠陥として出現する。すなわち、レジストパターンに欠陥が存在すると、そのレジストパターンを用いてエッチングを行う下地膜（窒化シリコン膜２２、酸化シリコン膜２１）にも欠陥が転写され、正常な素子分離領域が形成されず、歩留りを低下させることになる。
【００９８】
従来の露光装置におけるヘイズは、主に以下に示すようにして発生する。従来の露光装置の処理室内には二酸化硫黄や硫化水素が存在するため、レチクルのガラス面とぺリクル面の間の空間に二酸化硫黄や硫化水素が入り込む。さらに、空気中に存在する酸素、水分、微量のアンモニアもこの空間に存在する。この状況下で、ＡｒＦレーザ光がレチクルを通して半導体基板に照射される際、レチクルのガラス面とぺリクル面の間の空間で、二酸化硫黄や硫化水素が紫外線（ＡｒＦレーザ光）のもとで硫酸イオンになる化学反応が進行し、最終的に硫酸アンモニウムがレチクルのパターン形成面上に形成されてＡｒＦレーザ光の透過を遮るようになる。これにより、半導体基板へのパターン転写が正常に行なわれなくなる。
【００９９】
これに対し、本実施の形態１における露光装置１０では、二酸化硫黄や硫化水素が低減されているため、露光装置１０内の処理室１４の空気は清浄化されている。この状態でＡｒＦレーザ光により露光処理を行っても硫黄の供給源がないため、二酸化硫黄や硫化水素から硫酸アンモニウムが生成される化学反応が起こらず、ヘイズが低減される。
【０１００】
これは、本実施の形態１では、図１３に示す外気取り込み部１８に設けられている光触媒フィルタ１９ａ、化学フィルタ（有機物除去フィルタ１９ｂおよび無機物除去フィルタ１９ｃ）によって空気が清浄化されているからである。つまり、処理室１４に供給される空気には、ヘイズの主要な原因物質である二酸化硫黄や硫化水素が低減されている。このため、紫外線が照射されているレチクルＲやレンズ１７ｃにおいても、ヘイズの発生が低減される。したがって、本実施の形態１によれば、レチクルＲやレンズ１７ｃに発生するヘイズを抑制することができるのである。以上のことから、図１７に示すように、パターニングされたレジスト膜２２ａには欠陥がなく、正常にパターニングされることになる。
【０１０１】
次に、図１８に示すように、パターニングしたレジスト膜２２ａをマスクにしたエッチングにより、窒化シリコン膜２２および酸化シリコン膜２１をパターニングする。パターニングは、素子分離溝を形成する領域に窒化シリコン膜２２および酸化シリコン膜２１が残らないように行なわれる。
【０１０２】
そして、図１９に示すように、パターニングした窒化シリコン膜２２および酸化シリコン膜２１をハードマスク膜にしたプラズマエッチングにより半導体基板２０に素子分離溝２３を形成する。
【０１０３】
次に、図２０に示すように、半導体基板２０に形成した素子分離溝２３の表面に酸化シリコン膜２４を形成する。この酸化シリコン膜２４は、例えば、熱酸化法によって形成することができる。その後、図２１に示すように、素子分離溝２３内を含む半導体基板２０上に酸化シリコン膜２５を形成する。酸化シリコン膜２５は、例えば、高密度プラズマＣＶＤ法により形成することができる。
【０１０４】
続いて、図２２に示すように、半導体基板２０の表面を化学的機械的研磨法（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）で研磨する。そして、露出した窒化シリコン膜２２を熱リン酸で除去することにより、半導体基板２０上に素子分離領域２９を形成することができる。その後、図２２に示す酸化シリコン膜２１および酸化シリコン膜２５を除去する。この素子分離領域２９は、素子が互いに干渉しないようにするために設けられる。
【０１０５】
次に、図２３に示すように、素子分離領域２９で分離された活性領域に不純物を導入してウェルを形成する。例えば、活性領域のうちｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｐ型ウェル３０を形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域には、ｎ型ウェル３１を形成する。ｐ型ウェル３０は、例えばホウ素などのｐ型不純物をイオン注入法により半導体基板２０に導入することで形成される。同様に、ｎ型ウェル３１は、例えばリン（Ｐ）や砒素（Ａｓ）などのｎ型不純物をイオン注入法により半導体基板２０に導入することで形成される。
【０１０６】
続いて、ｐ型ウェル３０の表面領域およびｎ型ウェル３１の表面領域にチャネル形成用の半導体領域（図示せず）を形成する。このチャネル形成用の半導体領域は、チャネルを形成するしきい値電圧を調整するために形成される。
【０１０７】
次に、半導体基板２０上にゲート絶縁膜３２を形成する。ゲート絶縁膜３２は、例えば、酸化シリコン膜から形成され、例えば熱酸化法を使用して形成することができる。ただし、ゲート絶縁膜３２は、酸化シリコン膜に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、ゲート絶縁膜３２を酸窒化シリコン膜（ＳｉＯＮ）としてもよい。すなわち、ゲート絶縁膜３２と半導体基板２０との界面に窒素を偏析させる構造としてもよい。酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて膜中における界面準位の発生を抑制したり、電子トラップを低減する効果が高い。したがって、ゲート絶縁膜３２のホットキャリア耐性を向上でき、絶縁耐性を向上させることができる。また、酸窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜に比べて不純物が貫通しにくい。このため、ゲート絶縁膜３２に酸窒化シリコン膜を用いることにより、ゲート電極中の不純物が半導体基板側に拡散することに起因するしきい値電圧の変動を抑制することができる。酸窒化シリコン膜を形成するのは、例えば、半導体基板２０をＮＯ、ＮＯ２またはＮＨ３といった窒素を含む雰囲気中で熱処理すればよい。また、半導体基板２０の表面に酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜３２を形成した後、窒素を含む雰囲気中で半導体基板２０を熱処理し、ゲート絶縁膜３２と半導体基板２０との界面に窒素を偏析させることによっても同様の効果を得ることができる。
【０１０８】
また、ゲート絶縁膜３２は、例えば酸化シリコン膜より誘電率の高い高誘電率膜から形成してもよい。従来、絶縁耐性が高い、シリコン−酸化シリコン界面の電気的・物性的安定性などが優れているとの観点から、ゲート絶縁膜３２として酸化シリコン膜が使用されている。しかし、素子の微細化に伴い、ゲート絶縁膜３２の膜厚について、極薄化が要求されるようになってきている。このように薄い酸化シリコン膜をゲート絶縁膜３２として使用すると、ＭＩＳＦＥＴのチャネルを流れる電子が酸化シリコン膜によって形成される障壁をトンネルしてゲート電極に流れる、いわゆるトンネル電流が発生してしまう。
【０１０９】
そこで、酸化シリコン膜より誘電率の高い材料を使用することにより、容量が同じでも物理的膜厚を増加させることができる高誘電体膜が使用されるようになってきている。高誘電体膜によれば、容量を同じにしても物理的膜厚を増加させることができるので、リーク電流を低減することができる。
【０１１０】
例えば、高誘電体膜として、ハフニウム酸化物の一つである酸化ハフニウム膜（ＨｆＯ２膜）が使用されるが、酸化ハフニウム膜に変えて、ハフニウムアルミネート膜、ＨｆＯＮ膜（ハフニウムオキシナイトライド膜）、ＨｆＳｉＯ膜（ハフニウムシリケート膜）、ＨｆＳｉＯＮ膜（ハフニウムシリコンオキシナイトライド膜）、ＨｆＡｌＯ膜のような他のハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。さらに、これらのハフニウム系絶縁膜に酸化タンタル、酸化ニオブ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化イットリウムなどの酸化物を導入したハフニウム系絶縁膜を使用することもできる。ハフニウム系絶縁膜は、酸化ハフニウム膜と同様、酸化シリコン膜や酸窒化シリコン膜より誘電率が高いので、酸化ハフニウム膜を用いた場合と同様の効果が得られる。
【０１１１】
続いて、図２４に示すように、ゲート絶縁膜３２上にポリシリコン膜（導体膜）３３を形成する。ポリシリコン膜３３は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜３３中にリンや砒素などのｎ型不純物を導入する。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に形成されているポリシリコン膜３３中にホウ素などのｐ型不純物を導入する。
【０１１２】
そして、図２５に示すように、ポリシリコン膜３３上に酸化シリコン膜３４を形成した後、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、酸化シリコン膜３４上にパターニングしたレジスト膜３５ａ、３５ｂを形成する。レジスト膜３５ａおよびレジスト膜３５ｂは、ゲート電極形成領域を覆うように形成される。
【０１１３】
続いて、図２６に示すように、レジスト膜３５ａ、３５ｂをマスクにしたエッチングにより酸化シリコン膜３４をパターニングして酸化シリコン膜３４ａ、３４ｂを形成する。この酸化シリコン膜３４ａ、３４ｂはポリシリコン膜３３を加工してゲート電極を形成する際のハードマスクとなる膜である。このハードマスク膜は酸化シリコン膜だけでなく、窒化シリコン膜等の材質を用いてもよい。
【０１１４】
次に、図２７に示すように、パターニングした酸化シリコン膜３４ａおよび酸化シリコン膜３４ｂをハードマスク膜にしたプラズマエッチングによりポリシリコン膜３３を加工して、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極３６ａを形成し、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にゲート電極３６ｂを形成する。
【０１１５】
この後、図２８に示すように、ハードマスク膜である酸化シリコン膜３４ａ、３４ｂを除去することにより、ゲート電極３６ａ、３６ｂを形成することができる。ここで、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極３６ａには、ポリシリコン膜３３中にｎ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極３６ａの仕事関数値をシリコンの伝導帯近傍（４．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。一方、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域のゲート電極３６ｂには、ポリシリコン膜３３中にｐ型不純物が導入されている。このため、ゲート電極３６ｂの仕事関数値をシリコンの価電子帯近傍（５．１５ｅＶ）の値にすることができるので、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのしきい値電圧を低減することができる。このように本実施の形態１では、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴとｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴの両方でしきい値電圧を低減することができる（デュアルゲート構造）。
【０１１６】
続いて、図２９に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極３６ａに整合した浅いｎ型不純物拡散領域３７を形成する。浅いｎ型不純物拡散領域３７は、半導体領域である。同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域に浅いｐ型不純物拡散領域３８を形成する。浅いｐ型不純物拡散領域３８は、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴのゲート電極３６ｂに整合して形成される。この浅いｐ型不純物拡散領域３８は、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより形成することができる。
【０１１７】
次に、図３０に示すように、ゲート電極３６ａ、３６ｂを覆うように、半導体基板２０上に酸化シリコン膜３９を形成する。酸化シリコン膜３９は、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、図３１に示すように、酸化シリコン膜３９を異方性エッチングすることにより、サイドウォール４０をゲート電極３６ａ、３６ｂの側壁に形成する。サイドウォール４０は、酸化シリコン膜３９の単層膜から形成するようにしたが、これに限らず、例えば、窒化シリコン膜のみ、もしくは、窒化シリコン膜と酸化シリコン膜の積層膜からなるサイドウォールを形成してもよい。
【０１１８】
続いて、図３２に示すように、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｎチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォール４０に整合した深いｎ型不純物拡散領域４１を形成する。深いｎ型不純物拡散領域４１は、半導体領域である。この深いｎ型不純物拡散領域４１と浅いｎ型不純物拡散領域３７によってソース領域が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域４１と浅いｎ型不純物拡散領域３７によってドレイン領域が形成される。このようにソース領域とドレイン領域を浅いｎ型不純物拡散領域３７と深いｎ型不純物拡散領域４１で形成することにより、ソース領域およびドレイン領域をＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造とすることができる。
【０１１９】
同様に、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴ形成領域にサイドウォール４０に整合した深いｐ型不純物拡散領域４２を形成する。この深いｐ型不純物拡散領域４２と浅いｐ型不純物拡散領域３８によってソース領域およびドレイン領域が形成される。したがって、ｐチャネル型ＭＩＳＦＥＴにおいてもソース領域およびドレイン領域はＬＤＤ構造をしている。
【０１２０】
このようにして、深いｎ型不純物拡散領域４１および深いｐ型不純物拡散領域４２を形成した後、１０００℃程度の熱処理を行なう。これにより、導入した不純物の活性化が行なわれる。
【０１２１】
その後、半導体基板２０上にコバルト膜を形成する。このとき、ゲート電極３６ａ、３６ｂに直接接するようにコバルト膜が形成される。同様に、深いｎ型不純物拡散領域４１および深いｐ型不純物拡散領域４２にもコバルト膜が直接接する。
【０１２２】
コバルト膜は、例えば、スパッタリング法を使用して形成することができる。そして、コバルト膜を形成した後、熱処理を施すことにより、ゲート電極３６ａ、３６ｂを構成するポリシリコン膜３３とコバルト膜を反応させて、コバルトシリサイド膜４３を形成する。これにより、ゲート電極３６ａ、３６ｂはポリシリコン膜３３とコバルトシリサイド膜４３の積層構造となる。コバルトシリサイド膜４３は、ゲート電極３６ａ、３６ｂの低抵抗化のために形成される。同様に、上述した熱処理により、深いｎ型不純物拡散領域４１および深いｐ型不純物拡散領域４２の表面においてもシリコンとコバルト膜が反応してコバルトシリサイド膜４３が形成される。このため、深いｎ型不純物拡散領域４１および深いｐ型不純物拡散領域４２においても低抵抗化を図ることができる。
【０１２３】
そして、未反応のコバルト膜は、半導体基板２０上から除去される。なお、本実施の形態１では、コバルトシリサイド膜４３を形成するように構成しているが、例えば、コバルトシリサイド膜４３に代えてニッケルシリサイド膜やチタンシリサイド膜を形成するようにしてもよい。
【０１２４】
次に、図３３に示すように、半導体基板２０の主面上に層間絶縁膜となる酸化シリコン膜４４を形成する。この酸化シリコン膜４４は、例えばＴＥＯＳ（tetra ethyl ortho silicate）を原料としたＣＶＤ法を使用して形成することができる。その後、酸化シリコン膜４４の表面を、例えばＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）法を使用して平坦化する。
【０１２５】
続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、酸化シリコン膜４４にコンタクトホール４５を形成する。そして、コンタクトホール４５の底面および内壁を含む酸化シリコン膜４４上にチタン／窒化チタン膜４６ａを形成する。チタン／窒化チタン膜４６ａは、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜から構成され、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。このチタン／窒化チタン膜４６ａは、例えば、後の工程で埋め込む膜の材料であるタングステンがシリコン中へ拡散するのを防止する、いわゆるバリア性を有する。
【０１２６】
続いて、コンタクトホール４５を埋め込むように、半導体基板２０の主面の全面にタングステン膜４６ｂを形成する。このタングステン膜４６ｂは、例えばＣＶＤ法を使用して形成することができる。そして、酸化シリコン膜４４上に形成された不要なチタン／窒化チタン膜４６ａおよびタングステン膜４６ｂを例えばＣＭＰ法で除去することにより、プラグ４７を形成することができる。
【０１２７】
次に、図３４に示すように、酸化シリコン膜４４およびプラグ４７上にチタン／窒化チタン膜４８ａ、銅を含有するアルミニウム膜４８ｂ、チタン／窒化チタン膜４８ｃを順次、形成する。これらの膜は、例えばスパッタリング法を使用することにより形成することができる。続いて、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、これらの膜のパターニングを行い、配線４９を形成する。さらに、配線４９の上層に配線を形成するが、ここでの説明は省略する。このようにして、本実施の形態１における半導体装置を形成することができる。
【０１２８】
本実施の形態１における露光装置をＣＭＩＳＦＥＴの素子分離領域を形成する工程を例にして説明したが、これに限らず、ＣＭＩＳＦＥＴを製造する様々な工程で使用するフォトリソグラフィ工程に幅広く適用することができる。さらに、半導体装置としてＣＭＩＳＦＥＴを例に挙げて説明したが、不揮発性メモリ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）などの半導体装置の製造工程にも本実施の形態１における露光装置を適用することができる。
【０１２９】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、露光装置の外気取り込み部に光触媒フィルタと化学フィルタを配置する例について説明した。本実施の形態２では、露光装置の内部、具体的には、露光装置の循環部と処理室との間に光触媒フィルタを配置する例について説明する。
【０１３０】
図３５は、本実施の形態２における露光装置１０の構成を示す図である。図３５に示す本実施の形態２における露光装置１０と、図１３に示す前記実施の形態１における露光装置１０とはほぼ同様の構成をしているので、相違点について説明する。
【０１３１】
本実施の形態２における露光装置１０は、外気取り込み部が設けられておらず、露光装置１０の内部に光触媒フィルタ１９ａが設けられている点が前記実施の形態１と相違する。具体的に、本実施の形態２では、露光装置１０内の循環部１３と処理室１４の間に光触媒フィルタ１９ａが設けられている。このように構成することによっても、処理室１４に供給される空気中の二酸化硫黄および硫化水素を低減することができる。
【０１３２】
図３５に示すように、本実施の形態２における露光装置１０では、処理室１４から循環部１３に空気が移動する際、光触媒フィルタ１９ａを通過するように構成されている。そして、循環部１３に戻った空気は、循環化学フィルタ１１ｂを通過した後、再び循環部１３から処理室１４に供給される。このため、露光装置１０内の空気は、循環部１３と処理室１４を循環するたびに光触媒フィルタ１９ａを通過することになるので、処理室１４内の空気には、二酸化硫黄や硫化水素の含有率が低減されるのである。以上のようにして、本実施の形態２における露光装置１０においても、処理室１４内のレチクルＲやレンズ１７ｃに発生するヘイズを抑制することができる。
【０１３３】
ここで、光触媒フィルタ１９ａでは、前記実施の形態１で説明したように、有機酸、アンモニアおよび有機物が増加する特性があるが、これらの物質は光触媒フィルタ１９ａの後段に設けられている循環化学フィルタ１１ｂで除去されるので問題はないのである。つまり、本実施の形態２では、図１３に示す前記実施の形態１のように、有機物除去フィルタ１９ｂおよび無機物除去フィルタ１９ｃが設けられていないが、これらのフィルタの機能を循環化学フィルタ１１ｂで代用しているのである。循環化学フィルタ１１ｂも有機物と無機物の両方を除去することができるように、有機物除去フィルタと無機物除去フィルタから構成されている。以上より、本実施の形態２でも、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１３４】
（実施の形態３）
本実施の形態３では、前記実施の形態１と前記実施の形態２とを組み合わせた構成について説明する。
【０１３５】
図３６は、本実施の形態３における露光装置１０の構成を示す図である。図３６に示すように、本実施の形態３における露光装置１０では、光触媒フィルタが異なる２箇所の場所に配置されている。具体的には、外気取り込み部１８の内部と、露光装置１０内の処理室１４と循環部１３の間に設けられている。つまり、前記実施の形態１と同様に、外気取り込み部１８に光触媒フィルタ１９ａを設けることにより、クリーンルームから露光装置１０に空気を取り込む際に、空気中に含まれる二酸化硫黄および硫化水素を低減することができる。さらに、空気が露光装置１０内に供給された後は、前記実施の形態２と同様に、処理室１４と循環部１３との間に設けられた光触媒フィルタ１９ａにより、二酸化硫黄および硫化水素が低減される。
【０１３６】
本実施の形態３によれば、複数の光触媒フィルタ１９ａを設けることにより、さらに、露光装置１０内の処理室１４に供給される空気中の二酸化硫黄および硫化水素の含有率を低減することができる。そして、光触媒フィルタ１９ａで新たに発生する有機酸、アンモニアおよび有機物は、光触媒フィルタ１９ａの後段に設けられている有機物除去フィルタ１９ｂ、無機物除去フィルタ１９ｃ、外気化学フィルタ１１ａおよび循環化学フィルタ１１ｂによって充分に低減することができる。
【０１３７】
以上のことから、本実施の形態３においても、処理室１４に供給される空気には、ヘイズの主要な原因物質である二酸化硫黄や硫化水素が低減されている。このため、紫外線が照射されているレチクルＲやレンズ１７ｃにおいても、ヘイズの発生が低減される。したがって、本実施の形態３によれば、レチクルＲやレンズ１７ｃに発生するヘイズを抑制することができるので、半導体基板Ｗに転写されるパターンのパターン不良を低減することができる。つまり、本実施の形態３によれば、半導体装置の製造工程で実施されるフォトリソグラフィ工程の信頼性を向上するという顕著な効果を得ることができる。
【０１３８】
（実施の形態４）
前記実施の形態１では、半導体製造装置の一例として露光装置を例に挙げて説明したが、本実施の形態４では、レチクルを保存するレチクルストッカに本発明を適用する例について説明する。
【０１３９】
回路パターンが形成されているレチクルは、露光装置における露光処理で使用されるが、露光装置で使用される前はレチクルストッカと呼ばれる半導体製造装置に保管されている。すなわち、通常、複数のレチクルは、レチクルストッカに保存されており、使用する際、露光装置にレチクルストッカから使用するレチクルを搬出するようになっている。
【０１４０】
レチクルストッカもクリーンルーム内に配置されており、通常、クリーンルームの空気にレチクルストッカはさらされている。クリーンルーム内の空気には、二酸化硫黄や硫化水素が含まれているので、レチクルストッカの内部に二酸化硫黄や硫化水素も混入する。特に、レチクルは、レチクルストッカに保管されている時間が長いので、レチクルストッカに保管されているレチクルのマスク基板とペリクルの間の空間に、二酸化硫黄や硫化水素が侵入しやすい。しかし、この状態では、レチクルに紫外線が照射される環境ではないので、直ちに、レチクルのマスク基板とペリクルの間に侵入した二酸化硫黄や硫化水素が紫外線照射のもとで硫酸イオンに変化し、最終的に、硫酸アンモニウムとなることは少ないと考えられる。ところが、レチクルストッカに保管されているレチクルは、露光装置に運ばれて露光処理に使用される。このとき、レチクルのマスク基板とペリクルの間に、多量の二酸化硫黄や硫化水素が存在すると、露光処理の際、レチクルに照射される紫外線によって、二酸化硫黄や硫化水素が化学反応し、最終的に、硫酸アンモニウムが生成されてレチクルにヘイズが発生する。したがって、レチクルストッカにレチクルを保管している段階から、レチクルのマスク基板とペリクルの間の空間に二酸化硫黄や硫化水素がなるべく侵入しないように管理することが必要であることがわかる。つまり、ヘイズを抑制する観点からは、レチクルストッカでもレチクルに二酸化硫黄や硫化水素がなるべく侵入しないように管理することが必要である。
【０１４１】
そこで、本実施の形態４では、レチクルストッカをクリーンルーム内に配置してクリーンルームの空気にレチクルストッカをさらすのではなく、レチクルストッカの内部を密閉して、レチクルストッカに清浄化した空気を供給するように構成している点に特徴の１つがある。すなわち、本実施の形態４では、レチクルストッカに、二酸化硫黄や硫化水素を低減した清浄な空気を供給するに構成している。
【０１４２】
図３７は、本実施の形態４におけるレチクルストッカ５０の構成を示す図である。図３７において、レチクルストッカ５０には外気取り込み部１８が接続されている。この外気取り込み部１８に光触媒フィルタ１９ａ、光触媒フィルタ１９ａの後段に有機物除去フィルタ１９ｂと無機物除去フィルタ１９ｃが設けられている。
【０１４３】
外気取り込み部１８を介してクリーンルームからレチクルストッカ５０の内部には空気が供給されている。そして、レチクルストッカ５０の内部に供給された空気は、ＵＬＰＡ１５を介して複数のレチクルＲを保存している保存室に供給されている。レチクルストッカ５０には、複数のレチクルＲが保存されており、必要に応じて、ＲＳＰ（Reticle Smif（Standard Mechanical Interface） Pod）により、露光装置へ搬出されるように構成されている。
【０１４４】
本実施の形態４におけるレチクルストッカの特徴の１つは、外気取り込み部１８に、光触媒フィルタ１９ａを設けるとともに、光触媒フィルタ１９ａの後段に化学フィルタを設けている点である。このように構成することにより、レチクルストッカ５０内に供給される空気中の二酸化硫黄および硫化水素の含有率を低減することができる。そして、光触媒フィルタ１９ａで新たに発生する有機酸、アンモニアおよび有機物は、光触媒フィルタ１９ａの後段に設けられている有機物除去フィルタ１９ｂ、無機物除去フィルタ１９ｃによって充分に低減することができる。
【０１４５】
したがって、本実施の形態４によれば、レチクルストッカ５０に供給される空気の清浄化を実現することができ、レチクルＲにヘイズが発生することを抑制することができる。
【０１４６】
（実施の形態５）
本実施の形態５では有機物除去フィルタに自己再生式フィルタを使用する例について説明する。
【０１４７】
図３８は、本実施の形態５におけるフィルタ構成を示す図である。図３８において、クリーンルーム内の空気は、まず、光触媒フィルタ５３を通過し、その後、有機物フィルタを通過する。そして、有機物フィルタを通過した後、無機物フィルタ５５を通過して半導体製造装置５２の内部に供給される。
【０１４８】
ここで、半導体製造装置５２は、例えば、露光装置やレチクルストッカである。有機物フィルタは、有機物フィルタ５４ａと有機物フィルタ５４ｂから構成されている。有機物フィルタ５４ａ、５４ｂは、例えば、活性炭から構成されており、主に有機物を除去するように構成されている。一方、無機物フィルタ５５は、例えば、酸性物質除去フィルタやアルカリ物質除去フィルタから構成されており、主に酸性物質やアルカリ性物質を除去するように構成されている。
【０１４９】
有機物フィルタ５４ａ、５４ｂは、物理吸着によって有機物を除去している。したがって、物理吸着する有機物が多くなると飽和して有機物の除去効率が低下する。そこで、本実施の形態５では、有機物フィルタとして自己再生式フィルタを構成している。
【０１５０】
具体的に自己再生式フィルタは、有機物フィルタ５４ａと有機物フィルタ５４ｂから構成されている。このように構成されている自己再生式フィルタの動作について説明する。まず、前提として、図３８に示す有機物フィルタ５４ｂは物理吸着が飽和しており、使用できない状態にあるとする。この場合、有機物フィルタとして有機物フィルタ５４ａが使用される。
【０１５１】
まず、クリーンルーム内に空気は、光触媒フィルタ５３を通過する。これにより、空気中の二酸化硫黄および硫化水素が低減される。そして、光触媒フィルタ５３を通過した空気は、切替弁５６ａによって有機物フィルタ５４ａに流入する。このため、有機物フィルタ５４ａに有機物が物理吸着し、空気中の有機物が低減される。続いて、有機物フィルタ５４ａを通過した空気は切替弁５６ｂにより無機物フィルタ５５に流入する。この空気が無機物フィルタ５５を通過することにより、空気中の酸性物質やアルカリ性物質などの無機物が低減される。そして、無機物フィルタ５５を通過した空気が半導体製造装置５２に供給される。
【０１５２】
このようにして、空気中の二酸化硫黄および硫化水素の含有率を低減することができる。そして、光触媒フィルタ５３で新たに発生する有機酸、アンモニアおよび有機物は、光触媒フィルタ５３の後段に設けられている有機物フィルタ５４ａおよび無機物フィルタ５５によって充分に低減することができる。
【０１５３】
ここで、有機物フィルタのうち、有機物フィルタ５４ｂは吸着率が飽和して使用できない状態にあるので、この有機物フィルタ５４ｂを再生する動作について説明する。まず、切替弁５６ｂを切り替えることにより、ヒータで暖められた空気を有機物フィルタ５４ｂに供給する。すると、有機物フィルタ５４ｂでは、ヒータで暖められた空気によって有機物フィルタ５４ｂに吸着している有機物が離脱する。これにより、有機物フィルタ５４ｂの吸着率が低下して再びフィルタとしての機能が回復する。このとき、有機物フィルタ５４ｂから離脱した有機物は空気とともに外部に放出される。これは、切替弁５６ａを切り替えることにより実現できる。以上のようにして、有機物フィルタ５４ｂを再生することができる。
【０１５４】
そして、現在使用している有機物フィルタ５４ａの吸着率が飽和した場合、切替弁５６ａと切替弁５６ｂとを切り替えることにより、再生した有機物フィルタ５４ｂを使用する。吸着率が飽和した有機物フィルタ５４ａは、切替弁５６ａと切替弁５６ｂを切り替えて上述した再生動作を実施する。２つの有機物フィルタで使用状態と再生状態を繰り返すことにより、フィルタの交換を不要にすることができる。
【０１５５】
本実施の形態５によれば、光触媒フィルタと自己再生式フィルタとを組み合わせることによっても本発明を実現することができることがわかる。
【０１５６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１５７】
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１５８】
【図１】ラマン分光分析の結果を示す図である。
【図２】レチクルを示す側面図である。
【図３】ヘイズの主要な原因物質である硫酸アンモニウムの生成メカニズムを示す図である。
【図４】二酸化硫黄や硫化水素から硫酸イオンが生成されるかを実験するための装置構成を示す図である。
【図５】図４に示す装置構成での実験結果を示すグラフである。
【図６】従来の露光装置の構成を示す図である。
【図７】化学フィルタの種類と機能を示す図である。
【図８】化学フィルタの使用日数と硫化水素の除去率との関係を示すグラフである。
【図９】化学フィルタの使用日数と二酸化硫黄の除去率との関係を示すグラフである。
【図１０】クリーンルーム内の空気中に含まれる二酸化硫黄の濃度と化学フィルタを通した空気中に含まれる二酸化硫黄の濃度とをプロットしたグラフである。
【図１１】光触媒フィルタのメカニズムを示す図である。
【図１２】光触媒フィルタを通過する前後の物質量を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態１における露光装置の構成を示す図である。
【図１４】実施の形態１における半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１５】図１４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１７】図１６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１８】図１７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図１９】図１８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２０】図１９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２１】図２０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２２】図２１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２３】図２２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２４】図２３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２５】図２４に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２６】図２５に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２７】図２６に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２８】図２７に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図２９】図２８に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３０】図２９に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３１】図３０に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３２】図３１に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３３】図３２に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３４】図３３に続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図３５】実施の形態２における露光装置の構成を示す図である。
【図３６】実施の形態３における露光装置の構成を示す図である。
【図３７】実施の形態４におけるレチクルストッカの構成を示す図である。
【図３８】実施の形態５におけるフィルタ構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１５９】
１  ガラス基板
２  マスクパターン
３  ペリクル
４  容器
５  紫外線ランプ
１０  露光装置
１１ａ  外気化学フィルタ
１１ｂ  循環化学フィルタ
１２  循環ファン
１３  循環部
１４  処理室
１５  ＵＬＰＡ
１６  ウェハ搬送系
１７ａ  投光部
１７ｂ  レチクルスキャンステージ
１７ｃ  レンズ
１７ｄ  ウェハステージ
１８  外気取り込み部
１９ａ  光触媒フィルタ
１９ｂ  有機物除去フィルタ
１９ｃ  無機物除去フィルタ
２０  半導体基板
２１  酸化シリコン膜
２２  窒化シリコン膜
２２ａ  レジスト膜
２３  素子分離溝
２４  酸化シリコン膜
２５  酸化シリコン膜
２９  素子分離領域
３０  ｐ型ウェル
３１  ｎ型ウェル
３２  ゲート絶縁膜
３３  ポリシリコン膜
３４  酸化シリコン膜
３４ａ  酸化シリコン膜
３４ｂ  酸化シリコン膜
３５ａ  レジスト膜
３５ｂ  レジスト膜
３６ａ  ゲート電極
３６ｂ  ゲート電極
３７  浅いｎ型不純物拡散領域
３８  浅いｐ型不純物拡散領域
３９  酸化シリコン膜
４０  サイドウォール
４１  深いｎ型不純物拡散領域
４２  深いｐ型不純物拡散領域
４３  コバルトシリサイド膜
４４  酸化シリコン膜
４５  コンタクトホール
４６ａ  チタン／窒化チタン膜
４６ｂ  タングステン膜
４７  プラグ
４８ａ  チタン／窒化チタン膜
４８ｂ  銅を含有するアルミニウム膜
４８ｃ  チタン／窒化チタン膜
４９  配線
５０  レチクルストッカ
５１  ＲＳＰ
５２  半導体製造装置
５３  光触媒フィルタ
５４ａ  有機物フィルタ
５４ｂ  有機物フィルタ
５５  無機物フィルタ
５６ａ  切替弁
５６ｂ  切替弁
Ｒ  レチクル
Ｗ  半導体基板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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