JP2007088328A - 液浸型露光装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる液浸型露光装置の洗浄方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板２上方に投影レンズ４を有し、半導体基板２と投影レンズ４との間に液浸液５が満たされた液浸型露光装置１の洗浄方法において、洗浄剤１２が塗布された半導体基板２上に液浸液５を満たし、半導体基板２上に投影レンズ４を走査させることにより、液浸液５に洗浄剤１２が溶け出し、投影レンズ４を取り外すことなく、液浸型露光装置１を洗浄することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液浸型露光装置の洗浄方法に関する。

液浸型露光装置は、投影レンズの下面と基板表面との間の少なくとも一部を液浸液で満たし、マスクパターンの像を液浸液を介して基板上に転写する装置である。この液浸型露光装置は、液浸液中の露光光の波長が空気の１／ｎになることを利用して、ｎ＞１の液浸液を用いることで、解像度を上げることができる。近年、半導体デバイスの高性能化に伴い、微細化が著しく、更なる微細化を行うために、液浸型露光装置は現在注目を浴びている。

従来、液浸型露光装置は、投影レンズの下面と基板表面との間に液浸液を満たすため、液浸型露光装置の動作において、基板表面のレジストが液浸液中に溶け出すことにより、投影レンズの液浸液と接する面が汚染されてしまうという問題点がある。この投影レンズの汚染は、基板表面に照射される露光光の強度を減少させ、高い精度で露光が行えないことになってしまう。

そこで、この問題を解決するための投影レンズの洗浄方法の一つとして、例えば、液浸型露光装置の液浸液を取り除き、投影レンズを直接洗浄液とブラシを用いて、洗浄するものがある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この洗浄方法では、複雑な工程を踏まなければならず、また、様々な洗浄機器を用いて投影レンズの洗浄を行わなければならない。
特開２００５−７２４０４号公報（第８頁、図１）

本発明は、容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる液浸型露光装置の洗浄方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様の半導体装置は、半導体基板上方に投影レンズを有し、前記半導体基板と前記投影レンズとの間に液浸液が満たされた液浸型露光装置の洗浄方法において、洗浄剤が塗布された前記半導体基板上に液浸液を満たす工程と、前記半導体基板上に前記投影レンズを走査させる工程と、を備え、前記液浸液に前記洗浄剤が溶け出すことを特徴としている。

本発明によれば、容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すために、液浸型露光装置を簡略化した液浸型露光装置の断面図である。

図１に示すように、液浸型露光装置１は、半導体ウェハ２を載置するためのウェハステージ３と、このウェハステージ３上方に位置し、露光光を半導体ウェハ２に照射する投影レンズ４を備えている。この投影レンズ４とウェハステージ３の間には、液浸液５が満たされており、この投影レンズ４の右方から液浸供給装置６によって、ノズル７を介して投影レンズ４とウェハステージ３間に液浸液５が供給される。そして、投影レンズ４とウェハステージ３間の液浸液５は、投影レンズ４の左方の液浸排出装置８によって、ノズル９を介して排出される。この投影レンズ４とウェハステージ３間の液浸液５は、供給と平行して排出も同時に行われている。

この投影レンズ４の上方には、半導体ウェハ２にマスクパターンを転写するためのレチクルが設けられ、このレチクル上に露光光を照射することにより、半導体ウェハ２上にマスクパターンが転写される。

本発明の実施例１では、液浸型露光装置１の投影レンズ４を洗浄するために、半導体ウェハ２上に洗浄液１２が塗布されている。ここで、洗浄液１２として、酸性水溶液若しくは塩基性水溶液を用いることができる。例えば、酸性水溶液として、フッ酸、フッ化アンモニウム、硫酸、過酸化水素などを用いることができる。また、塩基性水溶液としては、水酸化アンモニウムなどのアルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムハイドライドなどの有機アルカリ水溶液などを用いることができる。また、この洗浄液の濃度も様々に変化させることができる。

以上より構成される液浸型露光装置１の洗浄方法について、図１を参照にしながら説明する。図２は、その本発明の実施例１に係る液浸型露光装置１の洗浄方法を示す一連の工程を表したフローチャートである。

まず、本実施例の液浸型露光装置１の投影レンズ４を洗浄するために必要な洗浄剤１２を半導体ウェハ２上に塗布する（Ｓ１０１）。ここで、半導体ウェハ２上に洗浄剤１２は、例えば、スピンコータなどの塗布処理装置を用いて、回転塗布することができる。また、洗浄剤１２として、上記したような酸性水溶液や塩基性水溶液を用いることができる。

次に、この洗浄剤１２を塗布した半導体ウェハ２を液浸型露光装置１のウェハステージ３上に搬送し、投影レンズ４下方のウェハステージ３上に半導体ウェハ２を載置する（Ｓ１０２）。

次に、液浸型露光装置１の露光動作を開始する（Ｓ１０３）。まず、投影レンズ４と半導体ウェハ２間に液浸液供給装置により液浸液５を供給する（Ｓ１０４）。このとき、液浸液５の供給で半導体ウェハ２上の洗浄液が液浸液５中に溶け出す。この液浸液５中に溶け出した洗浄液によって、液浸型露光装置１の投影レンズ４が洗浄される。また、供給された液浸液５は、供給動作と平行して排出が行われ、液浸液５は循環している。

次に、半導体ウェハ２上にマスクパターンを転写するときのように半導体ウェハ２の露光を行う（Ｓ１０５）。このとき、投影レンズ４には、露光光は照射させず、擬似的に露光を行い、半導体ウェハ２全体を液浸型露光装置１で走査させる。これにより、洗浄剤１２が塗布された半導体ウェハ２上を液浸型露光装置１により走査させることができ、常に洗浄剤１２が溶け出した液浸液５により、投影レンズ４の汚れを洗浄することが可能になる。

以上より、露光動作が終了する（Ｓ１０６）。このとき、再度、他の洗浄剤１２を塗布した半導体ウェハ２を用いて、さらに投影レンズ４の洗浄を行う場合は、上記したＳ１０１からＳ１０６のステップを行うことにより、別の洗浄液を用いて投影レンズ４を洗浄することができる。ここで、再度、他の洗浄液を用いて投影レンズ４の洗浄を行う場合、最初に用いた洗浄液をそのまま用いてもいいし、濃度を変化させた同じ種類の洗浄液を用いてよい。また、異なる種類の洗浄液も様々な濃度で用いることができる。

ここで、本実施例の露光において、露光光を投影レンズ４に照射させずに半導体ウェハ２全体を走査させていたが、露光光を照射させながら、露光を行ってもかまわない。その場合、照射された露光光の高い光エネルギーにより、投影レンズに付着した汚染物をさらに効果的に除去することができ、投影レンズの洗浄効果を上げることができる。

さらに、投影レンズと半導体基板間に液浸液を供給したあと、露光処理として、半導体基板上に投影レンズを走査させていたが、投影レンズを走査させなくても、半導体基板上の洗浄液は、液浸液供給により、液浸液中に溶け出して、投影レンズを洗浄することができる。

以上より投影レンズを液浸型露光装置から取り外すことなく、投影レンズを洗浄することができるので、従来よりも容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる。そのため、液浸型露光装置の投影レンズを効率的に洗浄できることから、投影レンズの汚染によるレンズ透過率の低下や不均一を防ぐことができる。さらに、本実施例では、液浸液に溶け出した洗浄剤によって、投影レンズだけでなく、液浸液中にある液浸液の供給、排出を行うノズルも洗浄することができる。

図３は、その本発明の実施例２に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示す一連の工程を表したフローチャートである。この図３の本発明の実施例２に係る液浸型露光装置の洗浄方法について、図１を参照にしながら説明する。

本実施例は、上記した実施例１をさらに具体化したものである。つまり、本実施例は、複数の洗浄剤１２である酸性水溶液と塩基性水溶液を塗布した半導体ウェハ２を用いて、投影レンズ４の洗浄を行っている。

まず、投影レンズ４を洗浄するために必要な洗浄剤１２である酸性水溶液を半導体ウェハ２上に塗布する（Ｓ２０１）。

次に、実施例1と同様、この酸性水溶液１２を塗布した半導体ウェハ２を液浸型露光装置１のウェハステージ３上に搬送（Ｓ２０２）し、露光動作を開始する（Ｓ２０３）。

この露光動作は、実施例１と同様、液浸液５の供給（Ｓ２０４）、続いて、露光を行い（Ｓ２０５）、露光動作は終了する（Ｓ２０６）。このとき、液浸液５の供給において、半導体ウェハ２上に塗布した酸性水溶液１２が液浸液５中に溶け出し、投影レンズ４に付着した汚れを洗浄することができる。そして、液浸液５を供給しながら、Ｓ２０５において、露光を行い、半導体ウェハ２全体を走査することにより、随時、半導体ウェハ上の酸性水溶液１２が液浸液５に溶け出し、投影レンズ４の洗浄を行うことができる。

Ｓ２０６において露光動作が終了し、他の酸性水溶液１２で投影レンズ４の洗浄を行う場合は、Ｓ２０１へ戻り、Ｓ２０１からＳ２０６のステップを行えばよい。そして、次の塩基性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄が必要でない場合は、そのまま投影レンズ４の洗浄工程は終了する。

次に、酸性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄が終了したら、続いて、塩基性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄を行う。まず、実施例１と同様、塩基性水溶液１２を半導体ウェハ２上に塗布する（Ｓ２０７）。

次に、上記した酸性水溶液１２を塗布した半導体ウェハ２と同様、半導体ウェハ２の搬送を行い（Ｓ２０８）、露光動作を開始する（Ｓ２０９）。そして、上記した酸性水溶液１２と同様、液浸液５の供給（Ｓ２１０）、露光を行い（Ｓ２１１）、露光動作は終了する（Ｓ２１２）。このとき、酸性水溶液１２と同様、半導体ウェハ２上に塗布された塩基性水溶液１２も液浸液５中に溶け出し、投影レンズ４に付着した汚れを洗浄することができる。そして、液浸液５を供給しながら、Ｓ２１１において、露光を行い、半導体ウェハ２全体を走査することにより、随時、半導体ウェハ上の塩基水溶液が液浸液５に溶け出し、投影レンズ４の洗浄を行うことができる。

Ｓ２１２において露光動作が終了し、次の塩基性水溶液１２で投影レンズ４の洗浄を行う場合は、Ｓ２０７へ戻り、Ｓ２０７からＳ２１２のステップを行えばよい。また、再度、酸性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄を行いたい場合は、Ｓ２０１へ戻り、Ｓ２０１からＳ２０６のステップを行えばよい。そして、全ての酸性水溶液１２及び塩基性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄が終了すれば、全工程が終了する。

ここで、洗浄剤１２に用いた酸性水溶液及び塩基性水溶液として、例えば、酸性水溶液１２には、フッ酸、フッ化アンモニウム、硫酸、過酸化水素などを用いることができ、塩基性水溶液１２としては、水酸化アンモニウムなどのアルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムハイドライドなどの有機アルカリ水溶液などを用いることができる。また、これらの酸性水溶液および塩基性水溶液は、同じ種類だけを用いる必要はなく、異なる種類の酸性水溶液及び塩基性水溶液を用いることができ、様々な濃度でも投影レンズの洗浄を行うことができる。

以上より実施例１と同様、投影レンズを液浸型露光装置から取り外すことなく、投影レンズを洗浄することができるので、従来よりも容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる。そのため、液浸型露光装置の投影レンズを効率的に洗浄できることから、投影レンズの汚染によるレンズ透過率の低下や不均一を防ぐことができる。また、本実施例では、液浸液に溶け出した洗浄剤によって、投影レンズだけでなく、液浸液中にある液浸液の供給、排出を行うノズルも洗浄することができる。さらに、本実施例では、酸性水溶液及び塩基性水溶液のｐＨ値の異なる複数の洗浄剤を用いるので、酸性水溶液により酸性となった投影レンズ及び液浸液を塩基性水溶液によって中和することができる。

図４は、本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すために、液浸型露光装置を簡略化した液浸型露光装置の断面図である。図５は、その本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示す一連の工程を表したフローチャートである。

本実施例の上記各実施例との違いは、実施例１及び実施例２では、投影レンズ４と半導体ウェハ２の間に供給される液浸液５をそのまま排出していたが、本実施例では、図４に示すように、ノズル９から排出された液浸液５のｐＨ値を測定するためのｐＨ測定装置１３が設けられている。これにより、投影レンズ４洗浄後及び洗浄中の液浸液５のｐＨ値を知ることができる。尚、その他の図１及び図２と同一の構成については、同一の符号を附して説明を省略する。

以上より構成される図５の本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法について、図４を参照にしながら説明する。

まず、洗浄剤１２の塗布（Ｓ１０１）から露光動作終了（Ｓ１０６）までの動作は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。

露光動作が終了すると、液浸型露光装置１から排出される液浸液５のｐＨ値をｐＨ測定装置１３を用いて測定する（Ｓ１０７）。このとき、ｐＨ値が中性の値を示している場合は、そのまま工程は終了する。また、ｐＨ値が若干酸性若しくはアルカリ性であったとして、そのまま液浸液５を供給し続ければ、中性になる値であれば、同様に工程を終了することができる。

次に、ｐＨ値が液浸液５の供給だけでは液浸液５中を中性にできない場合は、このｐＨ値に応じて、液浸液を中和できるような洗浄剤１２の種類、濃度を決定して、その洗浄剤１２を用いて、Ｓ１０１からＳ１０６までの工程を行えばよい。そして、Ｓ１０７において、再度、ｐＨ値を測定して、上記した条件を満たしていれば、工程は終了となる。

ここで、洗浄液１２として、酸性水溶液若しくは塩基性水溶液を用いることができる。例えば、酸性水溶液として、フッ酸、フッ化アンモニウム、硫酸、過酸化水素などを用いることができる。また、塩基性水溶液としては、水酸化アンモニウムなどのアルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムハイドライドなどの有機アルカリ水溶液などを用いることができる。

以上より実施例１と同様、投影レンズを液浸型露光装置から取り外すことなく、投影レンズを洗浄することができるので、従来よりも容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる。そのため、液浸型露光装置の投影レンズを効率的に洗浄できることから、投影レンズの汚染によるレンズ透過率の低下や不均一を防ぐことができる。また、実施例１と同様、液浸液に溶け出した洗浄剤によって、投影レンズだけでなく、液浸液中にある液浸液の供給、排出を行うノズルも洗浄することができる。さらに、本実施例では、投影レンズの洗浄後、ｐＨ測定装置によりｐＨ値を測定することができるので、液浸液を中和するのに必要な洗浄剤を容易に選択することができ、適切に液浸液を中和することができる。

図６は、その本発明の実施例４に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示す一連の工程を表したフローチャートである。

本実施例は、上記した実施例３をさらに具体化したもので、複数の洗浄剤１２である酸性水溶液と塩基性水溶液を塗布した半導体ウェハ２を用いて、投影レンズ４の洗浄を行っている。つまり、実施例２の酸性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄後、及び、塩基性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄後にそれぞれ液浸液５のｐＨ値の測定を行っている。

以下に本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法について、図４を参照にしながら説明する。

まず、酸性水溶液１２を用いて投影レンズ４の洗浄を行う（Ｓ２０１〜Ｓ２０６）。尚、Ｓ２０１〜Ｓ２０６までの工程は、実施例２の図３と同様の工程であるので、同一符号を附して説明は省略する。

次に、酸性水溶液１２による投影レンズ４の洗浄が終了すると、液浸液５のｐＨ値をｐＨ測定装置１３を用いて測定する（Ｓ２１３）。このとき、ｐＨ値が中性、若しくは若干酸性、アルカリ性である場合は、そのまま投影レンズ４の洗浄工程は終了する。また、ｐＨ値がアルカリ性若しくは再度酸性水溶液１２で投影レンズ４の洗浄を行う場合は、Ｓ２０１に戻り、Ｓ２０１からＳ２０６までの工程を行えばよい。

次に、ｐＨ値が酸性を示している場合は、このｐＨ値に応じた液浸液を中和できる塩基性水溶液１２の種類、濃度を決定し、塩基性水溶液１２を用いて投影レンズ４の洗浄を行う（Ｓ２０７〜Ｓ２１２）。尚、Ｓ２０７〜Ｓ２１２までの工程は、実施例２の図３と同様の工程であるので、同一符号を附して説明は省略する。

次に、ｐＨ測定装置１３を用いて、再度、液浸液５のｐH値の測定を行う（Ｓ２１４）。このとき、ｐＨ値が中性、若しくは若干酸性、アルカリ性である場合は、そのまま投影レンズ４の洗浄工程は終了する。また、ｐＨ値が酸性若しくは再度塩基性水溶液１２で投影レンズ４の洗浄を行う場合は、Ｓ２０７に戻り、Ｓ２０７からＳ２１２までの工程を行えばよい。また、ｐＨ値がアルカリ性を示す場合は、Ｓ２０１に戻り、上記した同様の工程を行うことができる。

ここで、再度、酸性水溶液１２若しくは塩基性水溶液１２により投影レンズ４の洗浄を行う場合は、液浸液５のｐＨ値に応じた液浸液を中和できる酸性水溶液１２若しくは塩基性水溶液１２の種類、濃度を決定してから、再度、投影レンズ４の洗浄を行う。つまり、再度の投影レンズ４の洗浄により、液浸液５のｐＨ値が中性を示すような酸性水溶液１２若しくは塩基性水溶液１２の種類、濃度を決定するのがよい。

ここで、洗浄剤１２に用いた酸性水溶液及び塩基性水溶液として、例えば、酸性水溶液１２には、フッ酸、フッ化アンモニウム、硫酸、過酸化水素などを用いることができ、塩基性水溶液１２としては、水酸化アンモニウムなどのアルカリ水溶液やテトラメチルアンモニウムハイドライドなどの有機アルカリ水溶液などを用いることができる。

以上より実施例１と同様、投影レンズを液浸型露光装置から取り外すことなく、投影レンズを洗浄することができるので、従来よりも容易に液浸型露光装置の投影レンズを洗浄することができる。そのため、液浸型露光装置の投影レンズを効率的に洗浄できることから、投影レンズの汚染によるレンズ透過率の低下や不均一を防ぐことができる。また、実施例１と同様、液浸液に溶け出した洗浄剤によって、投影レンズだけでなく、液浸液中にある液浸液の供給、排出を行うノズルも洗浄することができる。さらに、実施例３と同様、投影レンズの洗浄後、ｐＨ測定装置によりｐＨ値を測定することができるので、液浸液を中和するのに必要な洗浄剤を選択することができ、適切に液浸液を中和することができる。

なお、本発明は、上述したような実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。

本発明の実施例１に係る液浸型露光装置の洗浄方法を説明するために簡略化した液浸型露光装置の構造を示す断面図。 本発明の実施例１に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すフローチャート。 本発明の実施例２に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すフローチャート。 本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法を説明するために簡略化した液浸型露光装置の構造を示す断面図。 本発明の実施例３に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すフローチャート。 本発明の実施例４に係る液浸型露光装置の洗浄方法を示すフローチャート。

符号の説明

１ 液浸型露光装置
２ 半導体ウェハ
３ ウェハステージ
４ 投影レンズ
５ 液浸液
６ 液浸供給装置
７、９ ノズル
８ 液浸排出装置
１２ 洗浄剤（酸性水溶液、塩基性水溶液）
１３ ｐＨ測定装置

Claims (7)

1. 半導体基板上方に投影レンズを有し、前記半導体基板と前記投影レンズとの間に液浸液が満たされた液浸型露光装置の洗浄方法において、
   第１の洗浄剤が塗布された前記半導体基板に露光処理を行う工程を備え、
   前記露光処理を行う工程により、前記液浸液に前記第１の洗浄剤が溶け出すことを特徴とする液浸型露光装置の洗浄方法。
2. 半導体基板上方に投影レンズを有し、前記半導体基板と前記投影レンズとの間に液浸液が満たされた液浸型露光装置の洗浄方法において、
   第１の洗浄剤が塗布された前記半導体基板に露光処理を行う工程と、
   前記露光処理を行ったあと、前記液浸液のｐＨ値を測定する工程と、
   を備え、前記露光処理を行う工程により、前記液浸液に前記第１の洗浄剤が溶け出すことを特徴とする液浸型露光装置の洗浄方法。
3. 前記液浸液を中和する第２の洗浄剤が塗布された半導体基板に露光処理を行う工程を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液浸型露光装置の洗浄方法。
4. 前記液浸液を中和する第２の洗浄剤が塗布された半導体基板に露光処理を行う工程と、
   前記露光処理を行ったあと、前記液浸液のpH値を測定する工程と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の液浸型露光装置の洗浄方法。
5. 前記第１の洗浄剤及び前記第２の洗浄剤は、酸性水溶液若しくは塩基性水溶液であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の液浸型露光装置の洗浄方法。
6. 前記酸性水溶液として、フッ酸、フッ化アンモニウム、硫酸、過酸化水素のうち、少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項５記載の液浸型露光装置の洗浄方法。
7. 前記塩基性水溶液として、水酸化アンモニウム、テトラメチルアンモニウムハイドライドのうち、少なくとも一つを用いることを特徴とする請求項５記載の液浸型露光装置の洗浄方法。

Images