JP2004039905A - Aligner, method for cooling mirror, method for cooling reflection mask, and exposing method - Google Patents

Aligner, method for cooling mirror, method for cooling reflection mask, and exposing method Download PDF

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太田　和哉
Hiroyuki Kondo
近藤　洋行
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aligner and a method for cooling a mirror by which the thermal expansion of the mirror can be suppressed to prevent the deformation of planary shape of the mirror. <P>SOLUTION: The aligner is provided with a lighting system to lead an EUV light to a reflection mask and a projecting optical system to lead the EUV light from the reflection mask to a photosensitive substrate, and it transfers a pattern of the reflection mask to the photosensitive substrate. In addition, the aligner is provided with a cooling mechanism to cool a mirror 21 for reflecting the EUV light, and the cooling mechanism is provided with a jetting nozzle 17 to jet a cooling medium such as a gas or the like to at least either of the front surface or rear surface of the mirror 21. Furthermore, the aligner is provided with a control unit to control a timing for cooling the mirror 21 by the cooling mechanism, and the control unit preferably controls the jetting nozzle 17 in a manner that the cooling medium is jetted from the jetting nozzle 17 when exposing is not conducted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置、ミラーの冷却方法、反射マスクの冷却方法及び露光方法に関するものである。特には、ミラーの熱膨張を抑制することによりミラーの面形状の変形を抑制できる露光装置及びミラーの冷却方法、反射マスクの熱膨張を抑制することにより反射マスクの面形状の変形を抑制できる露光装置、反射マスクの冷却方法及び露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体集積回路の微細化に伴い、光の回折限界によって制限される光学系の解像力を向上させるために、従来の紫外線に代えてこれより波長の短いＸ線を使用した投影リソグラフィー技術が開発されている。これに用いるＥＵＶ露光機では、ＥＵＶ光（一般に波長５〜２０ｎｍ、具体的には１３ｎｍや１１ｎｍの波長が用いられる）が使用される。
【０００３】
波長５〜２０ｎｍ帯のＥＵＶ光は常圧の気体では大きな吸収を受けるため、光路はほぼ真空環境でなければならない。投影光学系を構成する４〜１０枚のミラーも真空環境下に置かれる。各ミラーの表面にはＥＵＶ光を反射するための多層膜コートが施されている。例えば、波長１３ｎｍのＥＵＶ光を用いる場合、ＭｏとＳｉを波長の約半分の周期で４０〜５０層対積層させた多層膜により、約７０％の垂直反射率が得られることが分かっている。しかし、残りの３０％は吸収され、熱となってミラーの温度を上昇させる。ミラーは、温度上昇による熱膨張が発生するが、できる限りこの影響を低減する目的で、ミラー基板には線膨張係数が１０ｐｐｂオーダーの低膨張ガラス（ショット社製のゼロデュア、コーニング社製のＵＬＥなど）を用いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、たとえ低膨張ガラスを用いたとしても、ミラー基板の熱膨張を完全に避けることはできない。所望の結像性能を得るためには、投影光学系に許される波面収差は１〜０．５ｎｍ以下であり、例えば６枚投影系の場合、各ミラーに許される形状誤差は０．２〜０．１ｎｍ以下である。ミラー加工、組立誤差等により、この許容値の大部分は消費され、ミラー熱変形に許されるのはごくわずかしかなく、上述した１０ｐｐｂオーダーの低膨張ガラスを用いた場合に推測される熱変形は、この許容量を超えてしまう。
【０００５】
ミラーが変形するメカニズムは、ミラー表面が熱せられ、その熱が表面からは輻射によって、裏面方向にはガラス内を熱伝導によって移動する。ミラー裏面から効率的に熱を逃がすため、何らかの温度コントロールが必要と言われている。しかし、低膨張ガラスの熱伝導率は金属などと比較すればとても低く、ミラーの表面と裏面の間に大きな温度勾配が発生する。また、横方向の熱移動も不十分であるため、ミラー面内の温度分布が不均一になる。このようなミラーの表裏温度勾配と、面内温度不均一により、ミラーの熱膨張は非等方的となり、面形状の変形が生じる。
【０００６】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ミラーの熱膨張を抑制することによりミラーの面形状の変形を抑制できる露光装置及びミラーの冷却方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、反射マスクの熱膨張を抑制することにより反射マスクの面形状の変形を抑制できる露光装置、反射マスクの冷却方法及び露光方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る露光装置は、ＥＵＶ光を反射マスクに導く照明系と、反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導く投影光学系とを有し、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光装置において、ＥＵＶ光を反射するミラーを冷却する冷却機構を備え、この冷却機構はミラーの表面及び裏面の少なくとも一方に冷却媒体を噴出する噴出ノズルを有することを特徴とする。
【０００８】
上記露光装置によれば、ＥＵＶ光を反射するミラーの表面又は裏面に冷却媒体を噴射することにより、熱伝導や気化熱によってミラー表面の熱を奪う。その結果、ミラーの熱膨張変形を許容量に抑えることができる。
【０００９】
また、本発明に係る露光装置においては、前記冷却機構によりミラーを冷却するタイミングを制御する制御部をさらに含み、この制御部は露光動作を行っていないときに冷却媒体を噴出ノズルから噴射するように制御することが好ましい。
【００１０】
また、本発明に係る露光装置においては、前記ミラーが投影光学系を構成するミラーであることも可能である。
【００１１】
また、本発明に係る露光装置においては、前記ミラーが照明光学系を構成するミラーであることも可能である。
【００１２】
本発明に係る露光装置においては、ＥＵＶ光を反射マスクに導く照明系と、反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導く投影光学系とを有し、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光装置において、前記反射マスクを冷却する冷却機構を備え、この冷却機構は反射マスクの表面に冷却媒体を噴出する噴出ノズルを有することを特徴とする。
【００１３】
上記露光装置によれば、反射マスクの表面に冷却媒体を噴射することにより、熱伝導や気化熱によって反射マスク表面の熱を奪う。その結果、反射マスクの熱膨張変形を許容量に抑えることができる。
【００１４】
また、本発明に係る露光装置においては、前記冷却機構による反射マスクの冷却を制御する制御部をさらに含み、この制御部は、ＥＵＶ光を遮らない位置に噴出ノズルを配置し、この位置から冷却媒体を噴射するように制御することが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る露光装置においては、前記噴出ノズルから噴出した冷却媒体を排気する排気手段をさらに含むことが好ましい。これにより、噴出ノズルから噴出された冷却媒体を効率良く排気することが可能となる。
【００１６】
また、本発明に係る露光装置においては、前記冷却媒体が気体又は液体であることも可能である。
【００１７】
また、本発明に係る露光装置においては、前記気体がヘリウム又は窒素であることも可能である。
【００１８】
また、本発明に係る露光装置においては、前記液体が液体窒素、液体ヘリウム又はエタノールであることも可能である。
【００１９】
本発明に係るミラーの冷却方法は、ＥＵＶ光を反射するミラーを冷却する冷却方法であって、ミラーの表面及び裏面の少なくとも一方に冷却媒体を接触させることによりミラーを冷却することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る反射マスクの冷却方法は、ＥＵＶ光を反射マスクに導き、この反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導くことにより、パタンを感光性基板へ転写するための反射マスクを冷却する方法であって、反射マスクの表面に冷却媒体を接触させることで該反射マスクを冷却することを特徴とする。
【００２１】
本発明に係る露光方法は、ＥＵＶ光を照明系によって反射マスクに導き、この反射マスクからのＥＵＶ光を投影光学系によって感光性基板に導くことにより、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光方法であって、ＥＵＶ光を遮らない位置に噴出ノズルを配置し、この位置から冷却媒体を反射マスクの表面に噴射することで該反射マスクを冷却しながら露光することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係る第１の実施の形態によるＥＵＶ露光装置の概略を示す構成図である。
【００２３】
図１に示すように、ＥＵＶ露光装置は光源を含む照明系ＩＬを備えている。照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光（一般に波長５〜２０ｎｍが用いられ、具体的には１３ｎｍや１１ｎｍの波長が用いられる）は、折り返しミラー１によって反射マスク２に照射される。反射マスク２は反射マスクステージ３に保持されている。反射マスクステージ３は、走査方向（Ｙ軸）に１００ｍｍ以上のストロークを持ち、反射マスク面内の走査方向と直交する方向（Ｘ軸）に微小ストロークを持ち、光軸方向（Ｚ軸）にも微小ストロークを持っている。ＸＹ方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされ、Ｚ方向は反射マスクフォーカス送光系４と反射マスクフォーカス受光系５からなる反射マスクフォーカスセンサによってモニタされている。
【００２４】
反射マスク２によって反射されたＥＵＶ光は、反射マスクに描かれた回路パタンの情報を含んでいる。反射マスク２にはＥＵＶ光を反射する多層膜（例えばＭｏ／ＳｉやＭｏ／Ｂｅ）が形成されており、この多層膜の上に吸収層（例えばＮｉやＡｌ）の有無でパタニングされている。ＥＵＶ光は、鏡筒１４内に入射され、第一ミラー６によって反射され、順次第二ミラー７、第三ミラー８、第四ミラー９と反射されて最終的にはウェハ１０に対して垂直に入射する。投影系の縮小倍率は例えば１／４や１／５である。この図では、ミラーは４枚であるが、Ｎ．Ａ．をより大きくするためには、ミラーを６枚あるいは８枚にすると効果的である。鏡筒１４の近傍にはオフアクシス顕微鏡が配置されている。
【００２５】
ウェハ１０はウェハステージ１１上に載せられている。ウェハステージ１１は光軸と直交する面内（ＸＹ平面）を自由に移動することができ、ストロークは例えば３００〜４００ｍｍである。光軸方向（Ｚ軸）にも微小ストロークの上下が可能で、Ｚ方向の位置はウェハオートフォーカス送光系１２とウェハオートフォーカス受光系１３から構成されたウェハフォーカスセンサによってモニタされている。ＸＹ方向の位置は図示せぬレーザ干渉計によって高精度にモニタされている。露光動作において、反射マスクステージ３とウェハステージ１１は、投影系の縮小倍率と同じ速度比、すなわち４：１あるいは５：１で同期走査する。
【００２６】
図２及び図３は、図１に示す４枚のミラー６〜９のいずれか一枚を拡大した図であってミラー冷却機構を説明する構成断面図である。
【００２７】
図２に示すように、照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光１６がミラー２１に照射され、その照射されたミラー２１の領域Ａが加熱される。次いで、ウェハの露光が終了し、露光動作を行っていないタイミング、例えばウェハアライメントやウェハ交換を行っている最中、又は特別にミラー２１を冷却するために設けた休止中に、図３に示すように噴出ノズル１７をミラー２１上に移動させ、噴出ノズル１７の先端からＨｅガス又はＮ２ガスをミラー２１の領域Ａに噴射する。これにより、Ｈｅガス又はＮ２ガスがミラー２１の領域Ａから熱を奪い、ミラー２１が所望の温度まで冷却される。ミラー表面の温度を赤外線カメラ２０により観測し、所望の温度まで冷却したところでＨｅガス又はＮ２ガスの噴出を停止するようになっている。その後、噴出ノズル１７は図２に示す位置まで引き込まれ、再び露光動作が再開される。このように噴出ノズルを制御する制御部（図示せず）をＥＵＶ露光装置は備えている。
【００２８】
また、ミラー２１を冷却した際に噴出ノズル１７から噴出されたガスを効率良く排気するため、ミラー２１の表面近傍は積極的に真空排気することが望ましい。従って、ＥＵＶ露光装置は排気手段（図示せず）を有することが好ましく、この排気手段は、ミラー２１の表面近傍に排気口を備えた排気経路と、この排気経路に接続された真空ポンプと、を有している。この排気手段によって噴出ノズル１７から噴出されたガスを効率良く排気することが可能となる。
【００２９】
ミラー２１の冷却を実行するのは、露光時の各ウェハ間でも良いし、露光するウェハを数枚毎でも良い。また、ミラーの温度上昇による形状変形によって悪化する投影光学系の波面収差の値が許容値以下になるように、ミラー２１の冷却を行えば良い。例えば、前述の赤外線カメラ２０による観測によってミラー表面温度を測定することにより、ミラーの温度上昇を把握しながらミラーを冷却する。更に、赤外線カメラ２０によってミラー表面での温度分布も知ることができるため、ミラーの温度上昇部分を把握し、ミラーの冷却する部位を特定し、その特定した部位にＨｅガス又はＮ２ガスを噴射して冷却する。つまり、ミラー温度の高い部位に噴射されるＨｅガス又はＮ２ガスの量を多くし、ミラーの温度上昇があまり顕著でない部位には小量のガスを噴射するか、全く噴射しないことにより、ミラー表面での温度分布に応じて冷却を行う。
【００３０】
上記第１の実施の形態によれば、ＥＵＶ光露光装置の投影光学系を構成するミラーの表面に冷却用の気体を噴射することにより、熱伝導や気化熱によってミラー表面の熱を奪う。その結果、ミラーの熱膨張変形を許容量に抑えることができる。また、ミラーの温度を単に下げるだけではなく、ミラーの表面と裏面の温度差を小さくすることができる。また、ミラー表面内の温度分布を均一にする効果が期待できる。更に、本冷却方法がミラーに与える力は極めて弱く、ミラーを変形することがない利点もある。
【００３１】
尚、上記第１の実施の形態では、噴出ノズル１７から冷却用のガスをミラー２１の表面に噴射してミラー２１の温度を制御しているが、ミラーの裏面に冷却用のガスを噴射してミラーの温度を制御することも可能である。
【００３２】
また、上記第１の実施の形態では、鏡筒１４内の４枚のミラー６〜９を噴出ノズル１７で冷却しているが、照明系ＩＬ内のミラー（図示せず）を前記噴出ノズル１７と同様の構成の噴出ノズルで冷却することも可能である。
【００３３】
図４は、本発明に係る第２の実施の形態によるミラー冷却機構を説明する構成断面図であり、図２及び図３と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３４】
噴出ノズル１８から噴出する冷却媒体を気体ではなく霧状の液体としたものである。霧状の液体は、例えば液体窒素、液体ヘリウム及びエタノールなどが好ましい。液体窒素及び液体ヘリウムは常温で気化するので、液体窒素がミラー２１の表面に残留して汚染源となることはない。また、エタノールも真空中では瞬時に気化するため、ミラー表面に残留して汚染源となることはない。また、エタノールは、ハイドロカーボンなどのカーボンコンタミがミラー２１に付着するのを抑制する作用効果を持つものであるため、冷却媒体として特に好ましい。
【００３５】
上記第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
図５は、本発明に係る第３の実施の形態によるミラー冷却機構を説明する構成断面図であり、図４と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
噴出ノズル１９から噴出する冷却媒体を液体としたものである。この液体は、例えば液体窒素、液体ヘリウム及びエタノールなどが好ましい。
【００３８】
上記第３の実施の形態においても第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
図６は、本発明に係る第４の実施の形態によるＥＵＶ露光装置の概略を示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００４０】
照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光が反射マスク２に照射され、その照射された反射マスク２が加熱される。この加熱された反射マスク２を冷却する冷却機構をＥＵＶ露光装置が備えている。この冷却機構は、反射マスク２の表面に気体又は液体の冷却媒体を噴出する噴出ノズル２２を有する。ＥＵＶ光を遮らない位置に噴出ノズル２２を配置し、この位置から冷却媒体を反射マスク２の表面に噴射することにより、加熱された反射マスク２を冷却する。これにより、反射マスクから熱を奪い、露光中でも反射マスク２を所望の温度まで冷却することができる。反射マスク２の表面の温度を赤外線カメラ（図示せず）により観測し、所望の温度まで冷却したところで冷却媒体を停止するようになっている。このように噴出ノズル２２を動作させて冷却媒体が噴出されるように制御部がＥＵＶ露光装置を制御している。
【００４１】
また、反射マスク２を冷却した際に噴出ノズル２２から噴出された冷却媒体を効率良く排気するため、反射マスク２の表面近傍は積極的に真空排気することが望ましい。従って、ＥＵＶ露光装置は排気手段（図示せず）を有することが好ましく、この排気手段は、反射マスク２の表面近傍に排気口を備えた排気経路と、この排気経路に接続された真空ポンプと、を有している。この排気手段によって噴出ノズル２２から噴出された冷却媒体を効率良く排気することが可能となる。
【００４２】
反射マスク２の冷却を実行するのは、露光時の各ウェハ間でも良いし、露光中でも良い。また、反射マスク２の温度上昇による形状変形が許容量以下になるように、反射マスク２の冷却を行えば良い。例えば、前述の赤外線カメラによる観測によって反射マスク２の表面温度を測定することにより、反射マスク２の温度上昇を把握しながら反射マスクを冷却する。更に、赤外線カメラによって反射マスク２の表面での温度分布も知ることができるため、反射マスク２の温度上昇部分を把握し、反射マスク２の冷却する部位を特定し、その特定した部位に冷却媒体を噴射して冷却する。つまり、反射マスク２の温度の高い部位に噴射される冷却媒体の量を多くし、反射マスク２の温度上昇があまり顕著でない部位には小量の冷却媒体を噴射するか、全く噴射しないことにより、反射マスク２表面での温度分布に応じて冷却を行う。
【００４３】
上記第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、ＥＵＶ光露光装置の反射マスク２の表面に冷却媒体を噴射することにより、熱伝導や気化熱によって反射マスク表面の熱を奪う。その結果、反射マスクの熱膨張変形を許容量に抑えることができる。
【００４４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しな範囲内で種々変更して実施することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ミラーの熱膨張を抑制することができ、それによりミラーの面形状の変形を抑制できる露光装置及びミラーの冷却方法を提供することができる。また、他の本発明によれば、反射マスクの熱膨張を抑制することができ、それにより反射マスクの面形状の変形を抑制できる露光装置、反射マスクの冷却方法及び露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態によるＥＵＶ露光装置の概略を示す構成図である。
【図２】図１に示す４枚のミラーのいずれか一枚を拡大した図であってミラー冷却機構を説明する構成断面図である。
【図３】図１に示す４枚のミラーのいずれか一枚を拡大した図であってミラー冷却機構を説明する構成断面図である。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態によるミラー冷却機構を説明する構成断面図である。
【図５】本発明に係る第３の実施の形態によるミラー冷却機構を説明する構成断面図である。
【図６】本発明に係る第４の実施の形態によるＥＵＶ露光装置の概略を示す構成図である。
【符号の説明】
ＩＬ…照明系　　　　　　　　　　　１…折り返しミラー
２…反射マスク　　　　　　　　　　３…反射マスクステージ
４…反射マスクフォーカス送光系　　５…反射マスクフォーカス受光系
６…第一ミラー　　　　　　　　　　７…第二ミラー
８…第三ミラー　　　　　　　　　　９…第四ミラー
１０…ウェハ　　　　　　　　　　　１１…ウェハステージ
１２…ウェハフォーカス送光系　　　１３…ウェハフォーカス受光系
１４…鏡筒　　　　　　　　　　　　１５…オフアクシス顕微鏡
１６…ＥＵＶ光　　　　　　　　　　１７，１８，１９，２２…噴出ノズル
２０…赤外線カメラ　　　　　　　　２１…ミラー[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, a mirror cooling method, a reflection mask cooling method, and an exposure method. In particular, an exposure apparatus and a cooling method of a mirror that can suppress the deformation of the surface shape of the mirror by suppressing the thermal expansion of the mirror, and an exposure method that can suppress the deformation of the surface shape of the reflection mask by suppressing the thermal expansion of the reflection mask The present invention relates to an apparatus, a method for cooling a reflection mask, and an exposure method.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuits, projection lithography technology using X-rays with shorter wavelengths instead of conventional ultraviolet light has been developed to improve the resolution of optical systems limited by the diffraction limit of light. Have been. The EUV exposure apparatus used here uses EUV light (generally, a wavelength of 5 to 20 nm, specifically, a wavelength of 13 nm or 11 nm is used).
[0003]
Since EUV light in the wavelength band of 5 to 20 nm is greatly absorbed by gas at normal pressure, the optical path must be substantially in a vacuum environment. Four to ten mirrors constituting the projection optical system are also placed in a vacuum environment. The surface of each mirror is coated with a multilayer film for reflecting EUV light. For example, when EUV light having a wavelength of 13 nm is used, it has been found that a multilayer film in which Mo and Si are stacked in 40 to 50 layers at a cycle of about half the wavelength can provide a vertical reflectance of about 70%. However, the remaining 30% is absorbed and becomes heat, raising the temperature of the mirror. Mirrors cause thermal expansion due to temperature rise. To reduce this effect as much as possible, low expansion glass having a linear expansion coefficient of the order of 10 ppb (such as Zerodur manufactured by Shot, ULE manufactured by Corning, etc.) is used on the mirror substrate. ) Is used.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if low expansion glass is used, thermal expansion of the mirror substrate cannot be completely avoided. In order to obtain a desired imaging performance, the wavefront aberration allowed for the projection optical system is 1 to 0.5 nm or less. For example, in the case of a six-projection system, the shape error allowed for each mirror is 0.2 to 0 nm. .1 nm or less. Most of this tolerance is consumed due to mirror processing, assembly errors, etc., and only a very small amount is allowed for mirror thermal deformation. The thermal deformation estimated when using the low expansion glass of the order of 10 ppb described above is Would exceed this allowance.
[0005]
The mechanism by which the mirror is deformed is that the surface of the mirror is heated, and the heat moves by radiation from the surface and moves in the glass toward the back by heat conduction. It is said that some kind of temperature control is required to efficiently release heat from the back of the mirror. However, the thermal conductivity of low expansion glass is much lower than that of metal or the like, and a large temperature gradient is generated between the front and back surfaces of the mirror. Further, since the heat transfer in the lateral direction is insufficient, the temperature distribution in the mirror surface becomes uneven. Due to the temperature gradient between the front and back surfaces of the mirror and the in-plane temperature unevenness, the thermal expansion of the mirror becomes anisotropic, and the surface shape is deformed.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an exposure apparatus and a mirror cooling method that can suppress deformation of a mirror surface shape by suppressing thermal expansion of the mirror. It is in.
It is another object of the present invention to provide an exposure apparatus, a cooling method of a reflection mask, and an exposure method that can suppress deformation of the surface shape of the reflection mask by suppressing thermal expansion of the reflection mask.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to the present invention includes an illumination system that guides EUV light to a reflective mask, and a projection optical system that guides EUV light from the reflective mask to a photosensitive substrate. An exposure apparatus for transferring an image onto a photosensitive substrate, comprising a cooling mechanism for cooling a mirror that reflects EUV light, wherein the cooling mechanism has an ejection nozzle for ejecting a cooling medium to at least one of a front surface and a back surface of the mirror. And
[0008]
According to the above exposure apparatus, by injecting a cooling medium onto the front surface or the back surface of the mirror that reflects the EUV light, heat from the mirror surface is taken away by heat conduction or heat of vaporization. As a result, the thermal expansion deformation of the mirror can be suppressed to an allowable amount.
[0009]
The exposure apparatus according to the present invention may further include a control unit for controlling a timing of cooling the mirror by the cooling mechanism, and the control unit may inject the cooling medium from the ejection nozzle when the exposure operation is not performed. Is preferably controlled.
[0010]
In the exposure apparatus according to the present invention, the mirror may be a mirror constituting a projection optical system.
[0011]
Further, in the exposure apparatus according to the present invention, the mirror may be a mirror constituting an illumination optical system.
[0012]
The exposure apparatus according to the present invention includes an illumination system that guides EUV light to the reflective mask, and a projection optical system that guides EUV light from the reflective mask to the photosensitive substrate, and transfers the pattern of the reflective mask to the photosensitive substrate. The exposure apparatus includes a cooling mechanism for cooling the reflection mask, and the cooling mechanism has a jet nozzle for jetting a cooling medium on the surface of the reflection mask.
[0013]
According to the above exposure apparatus, by injecting a cooling medium onto the surface of the reflective mask, the heat on the reflective mask surface is removed by heat conduction and heat of vaporization. As a result, the thermal expansion deformation of the reflection mask can be suppressed to an allowable amount.
[0014]
Further, the exposure apparatus according to the present invention further includes a control unit for controlling cooling of the reflection mask by the cooling mechanism, wherein the control unit arranges the ejection nozzle at a position that does not block EUV light, and cools from this position. It is preferable to control to eject the medium.
[0015]
Further, the exposure apparatus according to the present invention preferably further includes an exhaust unit that exhausts the cooling medium ejected from the ejection nozzle. This makes it possible to efficiently exhaust the cooling medium ejected from the ejection nozzle.
[0016]
Further, in the exposure apparatus according to the present invention, the cooling medium may be a gas or a liquid.
[0017]
In the exposure apparatus according to the present invention, the gas may be helium or nitrogen.
[0018]
Further, in the exposure apparatus according to the present invention, the liquid may be liquid nitrogen, liquid helium, or ethanol.
[0019]
A mirror cooling method according to the present invention is a cooling method for cooling a mirror that reflects EUV light, wherein the mirror is cooled by bringing a cooling medium into contact with at least one of the front surface and the back surface of the mirror. .
[0020]
The method for cooling a reflection mask according to the present invention cools a reflection mask for transferring a pattern to a photosensitive substrate by guiding EUV light to the reflection mask and guiding EUV light from the reflection mask to the photosensitive substrate. The method is characterized in that the reflective mask is cooled by bringing a cooling medium into contact with the surface of the reflective mask.
[0021]
In the exposure method according to the present invention, the pattern of the reflection mask is transferred to the photosensitive substrate by guiding the EUV light to the reflection mask by the illumination system, and guiding the EUV light from the reflection mask to the photosensitive substrate by the projection optical system. The exposure method is characterized in that an ejection nozzle is arranged at a position where EUV light is not blocked, and a cooling medium is ejected from this position onto the surface of the reflection mask to perform exposure while cooling the reflection mask.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an EUV exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[0023]
As shown in FIG. 1, the EUV exposure apparatus includes an illumination system IL including a light source. EUV light (generally, a wavelength of 5 to 20 nm, specifically, a wavelength of 13 nm or 11 nm is used) emitted from the illumination system IL is applied to the reflection mask 2 by the return mirror 1. The reflection mask 2 is held on a reflection mask stage 3. The reflection mask stage 3 has a stroke of 100 mm or more in the scanning direction (Y axis), has a minute stroke in the direction (X axis) orthogonal to the scanning direction in the reflection mask plane, and also has a small stroke in the optical axis direction (Z axis). Has a small stroke. The position in the X and Y directions is monitored with high accuracy by a laser interferometer (not shown), and the position in the Z direction is monitored by a reflection mask focus sensor including a reflection mask focus light transmitting system 4 and a reflection mask focus light receiving system 5.
[0024]
The EUV light reflected by the reflection mask 2 includes information of a circuit pattern drawn on the reflection mask. A multilayer film (for example, Mo / Si or Mo / Be) that reflects EUV light is formed on the reflection mask 2, and patterning is performed on this multilayer film with or without an absorption layer (for example, Ni or Al). The EUV light enters the lens barrel 14, is reflected by the first mirror 6, is sequentially reflected by the second mirror 7, the third mirror 8, and the fourth mirror 9, and finally is perpendicular to the wafer 10. Incident. The reduction ratio of the projection system is, for example, 1/4 or 1/5. In this figure, there are four mirrors. A. It is effective to increase the number of mirrors to six or eight in order to further increase. An off-axis microscope is arranged near the lens barrel 14.
[0025]
The wafer 10 is placed on a wafer stage 11. The wafer stage 11 can freely move in a plane (XY plane) orthogonal to the optical axis, and has a stroke of, for example, 300 to 400 mm. A minute stroke can be moved up and down in the optical axis direction (Z axis), and the position in the Z direction is monitored by a wafer focus sensor including a wafer autofocus light transmission system 12 and a wafer autofocus light reception system 13. The position in the XY directions is monitored with high precision by a laser interferometer (not shown). In the exposure operation, the reflection mask stage 3 and the wafer stage 11 perform synchronous scanning at the same speed ratio as the reduction ratio of the projection system, that is, 4: 1 or 5: 1.
[0026]
2 and 3 are enlarged views of any one of the four mirrors 6 to 9 shown in FIG. 1, and are cross-sectional views illustrating the configuration of the mirror cooling mechanism.
[0027]
As shown in FIG. 2, EUV light 16 emitted from the illumination system IL is applied to the mirror 21, and the irradiated area A of the mirror 21 is heated. Next, as shown in FIG. 3, when the exposure of the wafer is completed and the exposure operation is not performed, for example, during the wafer alignment or the wafer exchange, or during the pause provided for cooling the mirror 21 in particular. The ejection nozzle 17 is moved onto the mirror 21 as described above, and He gas or N 2 gas is ejected from the tip of the ejection nozzle 17 to the area A of the mirror 21. As a result, the He gas or the N 2 gas removes heat from the region A of the mirror 21, and the mirror 21 is cooled to a desired temperature. The temperature of the mirror surface is observed by the infrared camera 20, and when the mirror surface is cooled to a desired temperature, the ejection of He gas or N 2 gas is stopped. Thereafter, the ejection nozzle 17 is retracted to the position shown in FIG. 2, and the exposure operation is restarted again. The EUV exposure apparatus includes a control unit (not shown) for controlling the ejection nozzle as described above.
[0028]
In addition, in order to efficiently exhaust the gas ejected from the ejection nozzle 17 when the mirror 21 is cooled, it is desirable that the vicinity of the surface of the mirror 21 be actively evacuated. Therefore, the EUV exposure apparatus preferably has an exhaust unit (not shown). The exhaust unit includes an exhaust path provided with an exhaust port near the surface of the mirror 21, a vacuum pump connected to the exhaust path, have. This exhaust means makes it possible to efficiently exhaust the gas ejected from the ejection nozzle 17.
[0029]
The cooling of the mirror 21 may be performed between each wafer at the time of exposure, or may be performed every several wafers to be exposed. Further, the mirror 21 may be cooled so that the value of the wavefront aberration of the projection optical system, which is deteriorated by the shape deformation due to the temperature rise of the mirror, becomes equal to or less than an allowable value. For example, by measuring the mirror surface temperature by observation with the infrared camera 20, the mirror is cooled while grasping the temperature rise of the mirror. Further, since the temperature distribution on the mirror surface can be known by the infrared camera 20, the temperature rising portion of the mirror is grasped, the portion to be cooled of the mirror is specified, and He gas or N 2 gas is injected into the specified portion. And cool. In other words, by increasing the amount of He gas or N 2 gas injected to a portion where the mirror temperature is high, and injecting a small amount of gas or not at all to a portion where the temperature rise of the mirror is not so remarkable, Cooling is performed according to the temperature distribution on the surface.
[0030]
According to the first embodiment, by injecting a cooling gas onto the surface of the mirror constituting the projection optical system of the EUV light exposure apparatus, heat on the mirror surface is deprived by heat conduction and heat of vaporization. As a result, the thermal expansion deformation of the mirror can be suppressed to an allowable amount. Further, it is possible to not only lower the temperature of the mirror but also reduce the temperature difference between the front and back surfaces of the mirror. Further, an effect of making the temperature distribution in the mirror surface uniform can be expected. Furthermore, the present cooling method has an advantage that the force applied to the mirror is extremely weak and does not deform the mirror.
[0031]
In the first embodiment, the temperature of the mirror 21 is controlled by injecting a cooling gas from the ejection nozzle 17 to the front surface of the mirror 21. However, the cooling gas is injected to the back surface of the mirror 21. It is also possible to control the temperature of the mirror.
[0032]
In the first embodiment, the four mirrors 6 to 9 in the lens barrel 14 are cooled by the ejection nozzle 17. However, the mirrors (not shown) in the illumination system IL are cooled by the ejection nozzle 17. It is also possible to perform cooling with an ejection nozzle having the same configuration as that described above.
[0033]
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mirror cooling mechanism according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIGS. 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
[0034]
The cooling medium ejected from the ejection nozzle 18 is not a gas but a mist-like liquid. As the atomized liquid, for example, liquid nitrogen, liquid helium, ethanol and the like are preferable. Since liquid nitrogen and liquid helium are vaporized at room temperature, liquid nitrogen does not remain on the surface of the mirror 21 to become a contamination source. In addition, since ethanol also evaporates instantaneously in a vacuum, it does not remain on the mirror surface and become a contamination source. Ethanol is particularly preferable as a cooling medium because it has an effect of suppressing carbon contamination such as hydrocarbons from adhering to the mirror 21.
[0035]
In the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
[0036]
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mirror cooling mechanism according to a third embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
[0037]
The cooling medium ejected from the ejection nozzle 19 is liquid. This liquid is preferably, for example, liquid nitrogen, liquid helium, ethanol or the like.
[0038]
Also in the third embodiment, the same effects as in the second embodiment can be obtained.
[0039]
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing an EUV exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.
[0040]
EUV light emitted from the illumination system IL is applied to the reflection mask 2, and the irradiated reflection mask 2 is heated. The EUV exposure apparatus has a cooling mechanism for cooling the heated reflection mask 2. This cooling mechanism has a jet nozzle 22 for jetting a gas or liquid cooling medium on the surface of the reflection mask 2. The ejection nozzle 22 is arranged at a position where the EUV light is not blocked, and a cooling medium is ejected from this position onto the surface of the reflection mask 2 to cool the heated reflection mask 2. Thereby, heat is removed from the reflection mask, and the reflection mask 2 can be cooled to a desired temperature even during exposure. The temperature of the surface of the reflection mask 2 is observed by an infrared camera (not shown), and the cooling medium is stopped when the temperature is cooled to a desired temperature. The control unit controls the EUV exposure apparatus such that the ejection nozzle 22 is operated to eject the cooling medium in this manner.
[0041]
Further, in order to efficiently exhaust the cooling medium ejected from the ejection nozzle 22 when the reflection mask 2 is cooled, it is desirable to actively evacuate the vicinity of the surface of the reflection mask 2. Therefore, it is preferable that the EUV exposure apparatus has an exhaust unit (not shown). The exhaust unit includes an exhaust path having an exhaust port near the surface of the reflection mask 2 and a vacuum pump connected to the exhaust path. ,have. With this exhaust means, the cooling medium ejected from the ejection nozzle 22 can be efficiently exhausted.
[0042]
The cooling of the reflection mask 2 may be performed between each wafer at the time of exposure or during the exposure. Further, the reflection mask 2 may be cooled so that the shape deformation due to the temperature rise of the reflection mask 2 becomes equal to or less than an allowable amount. For example, by measuring the surface temperature of the reflection mask 2 by observation using the infrared camera described above, the reflection mask is cooled while grasping the temperature rise of the reflection mask 2. Further, since the temperature distribution on the surface of the reflection mask 2 can be known by the infrared camera, the temperature rising portion of the reflection mask 2 is grasped, the part to be cooled of the reflection mask 2 is specified, and the cooling medium is provided to the specified part. And cool it. In other words, by increasing the amount of the cooling medium injected to the high-temperature portion of the reflection mask 2 and injecting a small amount of the cooling medium or not at all to the portion of the reflection mask 2 where the temperature rise is not so noticeable. Then, cooling is performed according to the temperature distribution on the surface of the reflection mask 2.
[0043]
In the fourth embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained. That is, by injecting a cooling medium onto the surface of the reflection mask 2 of the EUV light exposure apparatus, the heat of the reflection mask surface is removed by heat conduction or heat of vaporization. As a result, the thermal expansion deformation of the reflection mask can be suppressed to an allowable amount.
[0044]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented with various modifications without departing from the gist of the present invention.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus and a mirror cooling method that can suppress thermal expansion of a mirror and thereby suppress deformation of the mirror surface shape. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide an exposure apparatus, a reflection mask cooling method, and an exposure method that can suppress thermal expansion of a reflection mask and thereby suppress deformation of a surface shape of the reflection mask. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an EUV exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of any one of the four mirrors shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mirror cooling mechanism.
FIG. 3 is an enlarged view of any one of the four mirrors shown in FIG. 1, and is a cross-sectional view illustrating a configuration of a mirror cooling mechanism.
FIG. 4 is a configuration sectional view illustrating a mirror cooling mechanism according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration sectional view illustrating a mirror cooling mechanism according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing an EUV exposure apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
IL ... Illumination system 1 ... Reflection mirror 2 ... Reflection mask 3 ... Reflection mask stage 4 ... Reflection mask focus light transmission system 5 ... Reflection mask focus light reception system 6 ... First mirror 7 ... Second mirror 8 ... Third mirror 9 ... Second Four mirrors 10 Wafer 11 Wafer stage 12 Wafer focus light transmission system 13 Wafer focus light receiving system 14 Lens barrel 15 Off-axis microscope 16 EUV light 17, 18, 19, 22 Spout nozzle 20 Infrared camera 21 …mirror

Claims (13)

ＥＵＶ光を反射マスクに導く照明系と、反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導く投影光学系とを有し、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光装置において、
ＥＵＶ光を反射するミラーを冷却する冷却機構を備え、この冷却機構はミラーの表面及び裏面の少なくとも一方に冷却媒体を噴出する噴出ノズルを有することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus that has an illumination system that guides EUV light to a reflective mask, and a projection optical system that guides EUV light from the reflective mask to a photosensitive substrate, and transfers a pattern of the reflective mask to the photosensitive substrate.
An exposure apparatus comprising: a cooling mechanism that cools a mirror that reflects EUV light; and the cooling mechanism includes an ejection nozzle that ejects a cooling medium to at least one of a front surface and a back surface of the mirror. 前記冷却機構によりミラーを冷却するタイミングを制御する制御部をさらに含み、この制御部は露光動作を行っていないときに冷却媒体を噴出ノズルから噴射するように制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。2. The control device according to claim 1, further comprising a controller configured to control a timing of cooling the mirror by the cooling mechanism, wherein the controller controls the cooling medium to be ejected from the ejection nozzle when the exposure operation is not performed. Exposure apparatus according to 1. 前記ミラーが投影光学系を構成するミラーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the mirror is a mirror constituting a projection optical system. 前記ミラーが照明光学系を構成するミラーであることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the mirror is a mirror constituting an illumination optical system. ＥＵＶ光を反射マスクに導く照明系と、反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導く投影光学系とを有し、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光装置において、
前記反射マスクを冷却する冷却機構を備え、この冷却機構は反射マスクの表面に冷却媒体を噴出する噴出ノズルを有することを特徴とする露光装置。An exposure apparatus that has an illumination system that guides EUV light to a reflective mask, and a projection optical system that guides EUV light from the reflective mask to a photosensitive substrate, and transfers a pattern of the reflective mask to the photosensitive substrate.
An exposure apparatus, comprising: a cooling mechanism for cooling the reflection mask, wherein the cooling mechanism has a jet nozzle for jetting a cooling medium onto a surface of the reflection mask. 前記冷却機構による反射マスクの冷却を制御する制御部をさらに含み、この制御部は、ＥＵＶ光を遮らない位置に噴出ノズルを配置し、この位置から冷却媒体を噴射するように制御することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。The apparatus further includes a control unit that controls cooling of the reflection mask by the cooling mechanism, wherein the control unit arranges an ejection nozzle at a position that does not block EUV light, and controls so as to eject a cooling medium from this position. The exposure apparatus according to claim 5, wherein 前記噴出ノズルから噴出した冷却媒体を排気する排気手段をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust unit configured to exhaust a cooling medium ejected from the ejection nozzle. 前記冷却媒体が気体又は液体であることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the cooling medium is a gas or a liquid. 前記気体がヘリウム又は窒素であることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 8, wherein the gas is helium or nitrogen. 前記液体が液体窒素、液体ヘリウム又はエタノールであることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 8, wherein the liquid is liquid nitrogen, liquid helium, or ethanol. ＥＵＶ光を反射するミラーを冷却する冷却方法であって、ミラーの表面及び裏面の少なくとも一方に冷却媒体を接触させることによりミラーを冷却することを特徴とするミラーの冷却方法。A cooling method for cooling a mirror that reflects EUV light, wherein the mirror is cooled by bringing a cooling medium into contact with at least one of the front surface and the back surface of the mirror. ＥＵＶ光を反射マスクに導き、この反射マスクからのＥＵＶ光を感光性基板に導くことにより、パタンを感光性基板へ転写するための反射マスクを冷却する方法であって、反射マスクの表面に冷却媒体を接触させることで該反射マスクを冷却することを特徴とする反射マスクの冷却方法。A method of cooling a reflective mask for transferring a pattern to a photosensitive substrate by guiding EUV light to a reflective mask and guiding EUV light from the reflective mask to a photosensitive substrate, wherein the surface of the reflective mask is cooled. A method for cooling a reflection mask, comprising cooling the reflection mask by contacting a medium. ＥＵＶ光を照明系によって反射マスクに導き、この反射マスクからのＥＵＶ光を投影光学系によって感光性基板に導くことにより、反射マスクのパタンを感光性基板へ転写する露光方法であって、
ＥＵＶ光を遮らない位置に噴出ノズルを配置し、この位置から冷却媒体を反射マスクの表面に噴射することで該反射マスクを冷却しながら露光することを特徴とする露光方法。An exposure method for transferring EUV light to a reflective mask by an illumination system and guiding EUV light from the reflective mask to a photosensitive substrate by a projection optical system to transfer a pattern of the reflective mask to the photosensitive substrate.
An exposure method, comprising: arranging an ejection nozzle at a position where EUV light is not blocked; and exposing a cooling medium to the surface of the reflection mask while cooling the reflection mask by exposing a cooling medium from this position.
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