JP2003203847A

JP2003203847A - 露光装置

Info

Publication number: JP2003203847A
Application number: JP2002001600A
Authority: JP
Inventors: Giichi Miyajima; 義一宮島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハ又はレチクルの外周近傍部での露光時の
パージ圧力低下及び置換不良の発生による酸素濃度の上
昇を防ぐ。【解決手段】移動可能なステージ４と、ステージ上に配
置され基板１５を保持するチャック装置１４と、基板の
露光される位置に気体を供給するための気体供給装置
と、基板の外周部に隣接して、基板の表面と同一又は略
同一の高さの平面上に配置され、チャック装置と一体化
された平面状部材とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて用いられる露光装置で、特にレチクルパターンを
シリコンウエハ上に投影して転写する投影露光装置に関
するものであり、なかでもレチクルパターンをウエハ上
に投影露光する際、レチクル及びシリコンウエハを投影
露光系に対して順次移動させるレチクルステージ及びウ
エハステージを用いた露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体製造工程においては、
レチクルパターンをシリコンウエハ上に投影して転写す
る投影露光装置が用いられている。

【０００３】従来のこのような投影露光装置を図８乃至
図１２に示す。

【０００４】図８乃至図１２において、１０１は照明系
ユニットで、露光光源と露光光をレチクルに対して整形
照射する機能をもつ。１０２は露光パターン原版である
レチクルを搭載したレチクルステージで、所定の縮小露
光倍率比でウエハに対してレチクルスキャン動作させ
る。１０３は縮小投影レンズで、原版パターンをウエハ
（基板）に縮小投影する。１０４はウエハステージで基
板（ウエハ）を露光毎に順次連続移動させるステージで
ある。１０５は露光装置本体で、レチクルステージ１０
２、縮小投影レンズ１０３、ウエハステージ１０４を支
持する。

【０００５】１０６はウエハステージパージ隔壁、１０
７はレチクルステージ空間パージ隔壁で、ウエハステー
ジ及びレチクルステージ空間を、ヘリウムあるいは窒素
で置換するための隔壁である。目的は、一般の空気中の
場合、露光光であり真空紫外光（VUV）であるF2レーザ
ー（λ＝157nm）が、空気中の酸素に吸収されオゾンの
発生を招いたり、空気中のシリコンに吸収され酸化シリ
コンが生成されたり、シロキサン及びシラザン等の有機
ガスと空気中水分による加水分解により、アンモニアや
シラノールが発生し、レンズ硝材に付着し露光光の透過
率を下げたりすることを防止することである。

【０００６】言い換えれば、露光光の透過率を上げるた
めに供給される、ヘリウムあるいは窒素により効率良く
置換パージするために、ウエハステージ空間を閉じた空
間とし、内部の酸素及び水分濃度を１００〜１０００ｐ
ｐｍまで落とす。

【０００７】１０８はウエハパージノズルで、ウエハ上
面の露光部を局所的に、高純度の窒素ガスで置換するた
めに配置されており、ウエハステージパージ隔壁１０６
及びレチクルステージパージ隔壁１０７内の酸素濃度
（100〜1000ppm）よりもさらに低い10ppm以下の酸素、
水分濃度にする。

【０００８】ウエハステージパージ配管１０９、レチク
ルステージパージ配管１１０、ウエハパージ配管１１１
は、パージ気体供給ユニット１１２から、前記それぞれ
の隔壁内部及びパージノズルにパージ気体（ヘリウムあ
るいは窒素等）を供給する配管である。

【０００９】図９において、１１５はレチクル基板に描
かれたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写
するために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗ら
れたウエハ、１１３はウエハ１１５を縮小露光系の光軸
方向及びチルト方向及び光軸を中心とした回転方向に微
動調整する微動ステージ、１１４はウエハ１１５を微動
ステージ１１３に支持固定するウエハチャック、１１６
はＸバーミラーで、微動ステージ１１３のＸ方向の位置
をレーザー干渉計により計測するターゲット、１１７は
Ｙバーミラーで同じくＹ方向の位置を計測するターゲッ
ト、１１８は微動ステージ１１３上面に設けられた照度
センサーで、露光光の照度を露光前にキャリブレーショ
ン計測し、露光量補正に用いる。

【００１０】１１９は微動ステージ１１３上面に設けら
れ、ステージアライメント計測用のターゲットが設けら
れたステージ基準マーク、１２０は微動ステージ１１３
をＸ方向に移動駆動するＸリニアモーター、１２１は微
動ステージ１１３のＸ軸方向の移動を案内するＸガイ
ド、１２２はＸガイド１２１及び微動ステージ１１３を
Ｙ方向に移動案内するＹガイド、１２３，１２４は微動
ステージ１１３をＹ方向に移動駆動するＹリニアモータ
ー、１２５は微動ステージ１１３を平面ガイドするステ
ージ定盤である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ここで、図１０
（ａ）、（ｂ）に示すように、露光光軸中心にスリット
露光光１２６が照射され、その上部にウエハパージノズ
ル１０８が設けられ、そこから噴出されたパージ気体
（窒素等）にて、ウエハ１１５の上面が置換されること
により、ウエハ１１５の中心付近では、酸素濃度が10pp
mとなることを達成している。しかし、図１１（ａ）、
（ｂ）、及び図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ウエ
ハ１１５の外周部近傍のショットをスリット露光光１２
６で露光する場合、ウエハパージノズル１０８とウエハ
１１５の間には高さ方向で、〜１mm程度の隙間が設けら
れ、またウエハチャック１１４の間には高さ方向で、〜
２mm程度の隙間が設けられている。さらに、従来ウエハ
チャック１１４の外周部は、ウエハパージノズル１０８
からのパージ気体の流れを近傍で遮る部材は無かったの
で、結果としてウエハの外周部近傍の露光時にウエハパ
ージノズル１０８からのパージ気体が、ウエハチャック
１１４の外周部から大きく漏れ出て、パージ空間の圧力
が低下し、パージ気体以外の気体が外部から乱流し、酸
素濃度が100〜1000ppm程度まで上がってしまい、規定値
以下（10ppm以下）の低酸素濃度を維持できなくなる。

【００１２】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、ウエハ又はレチクルの
外周近傍部での露光時のパージ圧力低下及び置換不良の
発生による酸素濃度の上昇を防ぐことである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わる露光装置は、移
動可能なステージと、該ステージ上に配置され基板を保
持するチャック装置と、前記基板の露光される位置に気
体を供給するための気体供給装置と、前記基板の外周部
に隣接して、該基板の表面と同一又は略同一の高さの平
面上に配置され、前記チャック装置と一体化された平面
状部材と、を具備することを特徴としている。

【００１４】また、この発明に係わる露光装置におい
て、前記基板は、ウエハ又はレチクルであることを特徴
としている。

【００１５】また、この発明に係わる露光装置におい
て、前記平面状部材は、前記チャック装置と同一部品で
構成されることにより前記チャック装置と一体化されて
いることを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わる露光装置におい
て、前記平面状部材は、前記チャック装置とは別部品で
構成され、前記チャック装置と結合され一体化されてい
ることを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わる露光装置におい
て、前記気体供給装置は、クリーンドライエアー又は不
活性ガスを供給することを特徴としている。

【００１８】また、本発明に係わるデバイスの製造方法
は、デバイスの製造方法であって、基板に感光材を塗布
する工程と、感光材が塗布された基板の該感光材に請求
項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置によりパタ
ーンを転写する工程と、パターンが転写された基板を現
像する工程と、を含むことを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】（第１の実施形態）図１乃至図９は、本発
明の第１の実施形態に係わる露光装置の構成を示す図で
ある。

【００２１】なお、以下の説明では、「基板」という言
葉を使用するが、この「基板」とはウエハ又はレチクル
を指すものである。

【００２２】図１乃至図９において、１は照明系ユニッ
トで、露光光源と露光光をレチクル（基板）に対して、
整形照射する機能をもつ。２は露光パターン原版である
レチクルを搭載したレチクルステージで、ウエハに対し
てレチクルをスキャン動作させる。３は縮小投影レンズ
で、原版パターンをウエハ（基板）に縮小投影する。４
はウエハステージで基板（ウエハ）を露光毎に順次連続
移動させるステージである。５は露光装置本体でレチク
ルステージ２及び投影レンズ３、ウエハステージ４を支
持する。

【００２３】６はウエハステージパージ隔壁、７はレチ
クルステージ空間パージ隔壁であり、ウエハステージ４
及びレチクルステージ２の周囲の空間を、ヘリウムある
いは窒素で置換するための隔壁である。

【００２４】目的は、一般の空気中の場合、露光光であ
り真空紫外光（VUV）であるF2レーザー（波長λ＝157n
m）が、空気中の酸素に吸収されオゾンの発生を招いた
り、空気中のシリコン系不純物に吸収され酸化シリコン
が生成されたり、各種酸,溶剤等から揮発するシロキサ
ン、シラザン等の有機ガスと空気中水分による加水分解
により、アンモニアやシラノールが発生し、それらがレ
ンズ硝材に付着し露光光の透過率を下げたりすることを
防止することである。

【００２５】言い換えれば、ウエハステージパージ隔壁
６及びレチクルステージ空間パージ隔壁７を設け、露光
光の透過率を上げるために供給されるパージ気体である
ヘリウムあるいは窒素を効率良く置換パージできるよう
に、ウエハステージ空間を閉じた空間とし、内部の酸素
及び水分濃度を１００〜１０００ｐｐｍまで落とす。

【００２６】８はウエハパージノズルで、ウエハ上面の
露光部を局所的に高純度の窒素ガスで置換するために配
置され、ウエハステージパージ隔壁６及びレチクルステ
ージパージ隔壁７内の酸素濃度（100〜1000ppm）よりも
さらに低い10ppm以下の酸素、水分濃度にする。

【００２７】ウエハステージパージ配管９、レチクルス
テージパージ配管１０、ウエハパージ配管１１は、パー
ジ気体供給ユニット１２から、前記それぞれの隔壁内部
及びパージノズルにパージ気体（ヘリウムあるいは窒素
等）を供給する配管である。

【００２８】図２において、１５はレチクル基板に描か
れたレチクルパターンを縮小露光系を通して投影転写す
るために、単結晶シリコン基板表面にレジストが塗られ
たウエハ、１３はウエハ１５を縮小露光系の光軸方向及
びチルト方向及び光軸を中心とする回転方向に微動調整
する微動ステージ、１４はウエハ１５を微動ステージ１
３に支持固定するパージ板一体型ウエハチャックであ
る。パージ板一体型ウエハチャック１４は、図３に示す
ように、通常の円盤状ウエハチャックの外周部に、ウエ
ハ１５と略同一平面を持つパージ板を一体的にセラミッ
ク等で形成して構成されている。１６はＸバーミラー
で、微動ステージのＸ方向の位置を、不図示のレーザー
干渉計により計測するターゲットミラーである。１７は
Ｙバーミラーで同じくＹ方向の位置を計測するターゲッ
トミラーである。

【００２９】１８は微動ステージ１３の上面に設けられ
た照度センサーで、露光光の照度を露光前にキャリブレ
ーション計測し、露光量補正に用いる。

【００３０】１９は微動ステージ１３の上面に設けら
れ、ステージアライメント計測用のターゲットが設けら
れたステージ基準マークで、不図示のアライメント計測
装置により原版とウエハステージとのアライメント等が
行われる。

【００３１】２０は微動ステージ１３をＸ方向に移動駆
動するＸリニアモーターで、２１は微動ステージ１３の
Ｘ軸方向の移動を案内するＸガイドである。２２はＸガ
イド２１及び微動ステージ１３をＹ方向に移動案内する
Ｙガイド、２３，２４は微動ステージ１３をＹ方向に移
動駆動するＹリニアモーター、２６は微動ステージ１３
を平面ガイドするステージ定盤である。

【００３２】また、照度センサー１８の外周部にも同じ
く、照度センサーパージ板１８ａが設けられ、ウエハ１
５の表面と略同一平面上にあり、ウエハチャック１４の
外周部にパージ空間を形成している。

【００３３】また、ステージ基準マーク１９の外周部に
も同じく、ステージ基準マークパージ板１９ａが設けら
れ、ウエハ１５の表面と略同一平面上にあり、ウエハチ
ャック１４の外周部にパージ空間を形成している。

【００３４】ここで、図４（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、露光光軸中心にスキャン露光方式のスリット露光光
２７が照射され、その上部にウエハパージノズル８が設
けられ、そこから噴出されたパージ気体（窒素等）に
て、ウエハ１５の上面が窒素に置換されることにより、
ウエハ１５の中心付近では、酸素濃度が10ppm以下を達
成している。

【００３５】また、パージ板一体ウエハチャック１４で
は、パージ板がウエハ１５の外周部に設けられているた
め、ウエハ１５の外周周辺部位での露光時においても、
図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すよう
に、パージ気体がパージ板一体型ウエハチャック１４の
外周部から漏れ出て、パージ空間の圧力が低下すること
なく、パージ気体以外の気体が外部から乱流せず、ウエ
ハパージノズル８からのパージ気体である窒素による置
換を安定して行うことが出来る。

【００３６】よって、スリット露光光２７が照射される
領域の全域において、酸素濃度を10ppm以下に維持する
ことが出来る。

【００３７】また、図７に示すように、パージ板一体型
ウエハチャック１４を設けることにより、ウエハチャッ
クを交換あるいはクリーニングする際に、ウエハチャッ
クをパージ板と一体で脱着することが可能になる。

【００３８】脱着は、図７に示す、チャック交換ユニッ
ト２９により行われ、２本のフォークを持つロボットに
より、図示のようにパージ板一体ウエハチャック１４が
脱着交換される。つまり、ウエハチャックの周囲のパー
ジ板が、ウエハチャックごと上部に退避して脱着される
構造にしたことにより、ウエハチャック周辺のパージ板
をいちいち外すことなく、自動でウエハチャックの交換
が可能になる。

【００３９】（第２の実施形態）上記の第１の実施形態
では、ウエハチャックとパージ板を同一部品で一体化す
る方法を示したが、図１３に第２の実施形態を示す。

【００４０】この第２の実施形態では、従来のウエハチ
ャックの外周部に密着する別部品の形でパージ板１４ａ
を設け、ウエハチャックとの密着面全周を結合部１４ｂ
として接着等で結合することにより、第１の実施形態と
同じくウエハチャックとパージ板を隙間なく一体化する
ことが出来る。

【００４１】次に上記第１及び第２の実施形態の露光装
置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明す
る。

【００４２】図１４は半導体デバイスの全体的な製造プ
ロセスのフローを示す。ステップ1（回路設計）では半
導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ2（マスク
作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作
製する。一方、ステップ3（ウエハ製造）ではシリコン
等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ4（ウエ
ハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハ
を用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の
回路を形成する。次のステップ5（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用い
て半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程
（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程
（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ6（検
査）ではステップ5で作製された半導体デバイスの動作
確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした
工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステ
ップ7）する。

【００４３】図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ11（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ12（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜
を成膜する。ステップ13（電極形成）ではウエハ上に電
極を蒸着によって形成する。ステップ14（イオン打込
み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15（レジ
スト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ16
（露光）では上記の露光装置によって回路パターンをウ
エハに転写する。ステップ17（現像）では露光したウエ
ハを現像する。ステップ18（エッチング）では現像した
レジスト像以外の部分を削り取る。ステップ19（レジス
ト剥離）ではエッチングが済んで不要となったレジスト
を取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことに
よって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

【００４４】以上説明したように、上記の第１及び第２
の実施形態によれば、ウエハ外周部にウエハの表面と略
同平面に位置する平面板部材を隣接して設けることによ
り、ウエハ外周部での露光時のパージ不良の発生による
酸素濃度の上昇を防ぎ、ウエハ空間の全域で安定して窒
素パージを行うことが可能となる。これにより、真空紫
外光（F2レーザー等）を使用した露光装置の露光効率を
向上させ、硝材の汚染を防ぎ、露光安定性の高い露光装
置を実現することができる。

【００４５】また、パージ板をウエハチャックと一体構
造にすることにより、ウエハ周囲のパージ板との隙間を
無くし、精度の良いパージ気体による置換を可能にする
ことができる。

【００４６】また、パージ板をウエハチャックと一体構
造にすることにより、ウエハチャックの交換を容易にす
ることができる。

【００４７】また、ウエハチャックとパージ板を一体化
することにより、パージ板の剛性を上げることができ、
ステージ制御精度を向上させることができる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハの外周近傍部での露光時のパージ圧力低下及び置
換不良の発生による酸素濃度の上昇を防ぐことが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係わる露光装置の全
体図である。

【図２】図１におけるステージ装置の斜視図である。

【図３】微動ステージ及びパージ板の拡大斜視図であ
る。

【図４】パージ板の平面図及び側面図である。

【図５】パージ装置の平面図及び側面図である。

【図６】パージ装置の平面図である。

【図７】チャック交換方法の説明図である。

【図８】従来の露光装置の全体図である。

【図９】従来のステージ装置の全体斜視図である。

【図１０】従来のパージ板の平面図及び側面図である。

【図１１】従来のパージ装置の平面図及び側面図であ
る。

【図１２】従来のパージ板の平面図である。

【図１３】本発明の第２の実施形態を示す図である。

【図１４】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフ
ローチャートである。

【図１５】図１４のウエハプロセスの詳細なフローチャ
ートである。

【符号の説明】

１照明系ユニット２レチクルステージ３縮小投影レンズ４ウエハステージ５露光装置本体６ウエハステージパージ隔壁７レチクルステージパージ隔壁８ウエハパージノズル９ウエハステージパージ配管１０レチクルステージパージ配管１１ウエハパージ配管１２パージ（高純度窒素）供給ユニット１３微動ステージ１４パージ板一体型ウエハチャック１５ウエハ１６Ｘバーミラー１６ａＸバーミラーパージ板１７Ｙバーミラー１７ａＹバーミラーパージ板１８照度センサー１８ａ照度センサーパージ板１８ｂ照度センサーパージノズル１９ステージ基準マーク１９ａステージ基準マークパージ板１９ｂステージ基準マークパージノズル２０Ｘリニアモーター２１Ｘガイド２２Ｙガイド２３Ｙリニアモーター２４Ｙリニアモーター２６ステージ定盤２７スリット露光光２８パージ板一体ウエハチャック２９チャック交換ユニット３０パージ板一体ウエハチャック１０１照明系ユニット１０２レチクルステージ１０３縮小投影レンズ１０４ウエハステージ１０５露光装置本体１０６ウエハステージパージ隔壁１０７レチクルステージパージ隔壁１０８ウエハパージノズル１０９ウエハステージパージ配管１１０レチクルステージパージ配管１１１ウエハパージ配管１１２パージ（高純度窒素）供給ユニット１１３微動ステージ１１４ウエハチャック１１５ウエハ１１６Ｘバーミラー１１７Ｙバーミラー１１８照度センサー１１９ステージ基準マーク１２０Ｘリニアモーター１２１Ｘガイド１２２Ｙガイド１２３Ｙリニアモーター１２４Ｙリニアモーター１２５ステージ定盤１２６スリット露光光

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動可能なステージと、該ステージ上に配置され基板を保持するチャック装置
と、前記基板の露光される位置に気体を供給するための気体
供給装置と、前記基板の外周部に隣接して、該基板の表面と同一又は
略同一の高さの平面上に配置され、前記チャック装置と
一体化された平面状部材と、を具備することを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記基板は、ウエハ又はレチクルである
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記平面状部材は、前記チャック装置と
同一部品で構成されることにより前記チャック装置と一
体化されていることを特徴とする請求項１に記載の露光
装置。
【請求項４】前記平面状部材は、前記チャック装置と
は別部品で構成され、前記チャック装置と結合され一体
化されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装
置。
【請求項５】前記気体供給装置は、クリーンドライエ
アー又は不活性ガスを供給することを特徴とする請求項
１に記載の露光装置。
【請求項６】デバイスの製造方法であって、基板に感光材を塗布する工程と、感光材が塗布された基板の該感光材に請求項１乃至５の
いずれか１項に記載の露光装置によりパターンを転写す
る工程と、パターンが転写された基板を現像する工程と、を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。