JP2004103740A - 露光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ミラー光学系により基板にパターンを転写する露光装置において、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方のずれを補正し、これにより露光精度及びスループット等の性能を改善する。
【解決手段】露光光の光路に配置され該露光光を反射する露光光反射面を有するミラー(7A)と、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方を計測するレーザー干渉計システム(25A〜25C、26A〜26C、27A〜27C)と、計測システムによる計測結果に基づいてミラーの位置及び形状の少なくとも一方を補正するミラー支持アクチュエーター(24A〜24C)と、
【選択図】図7
【解決手段】露光光の光路に配置され該露光光を反射する露光光反射面を有するミラー(7A)と、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方を計測するレーザー干渉計システム(25A〜25C、26A〜26C、27A〜27C)と、計測システムによる計測結果に基づいてミラーの位置及び形状の少なくとも一方を補正するミラー支持アクチュエーター(24A〜24C)と、
【選択図】図7
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に係り、特にミラーを利用して基板にパターンを転写する露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス等のデバイスを製造するための露光装置として、レチクル等の原版のパターンをシリコンウエハ等の基板上に投影して転写する投影露光装置がある。投影露光装置の1つとして、EUV光(Extreme Ultraviolet;極紫外光)である13〜14nm程度の波長の露光光を光源として使用し、真空内に配置されたミラー光学系を通して基板にパターンを投影露光するEUV露光装置がある。
【0003】
図18〜図23を参照しながらEUV露光装置について説明する。励起レーザー101は、光源材料がガス化、液化、噴霧ガス化されて供給されている発光ポイント(光源102A)に向けてレーザー光を照射して、光源材料の原子をプラズマ励起することにより発光させる。励起レーザー101としては、例えばYAG固体レーザー等が使用され得る。
【0004】
光源102Aは、光源発光部102内に形成される。光源発光部102は、内部が真空に維持された構造を有する。図19及び図20に光源発光部102の内部構造が示されている。光源ミラー102Aaは、光源102Aからの全球面光を発光方向に揃えて集光反射する為に、光源102Aを中心とする半球面状のミラーとして配置される。
【0005】
Xe(液化、噴霧、ガス)102Abは、発光元素としての液化Xe、液化Xe噴霧又はXeガスであり、光源102Aを形成すべき発光ポイントにノズル102Aeから噴射される。
【0006】
真空チャンバー103は、露光装置全体を収容しており、その内部は真空ポンプ104により真空状態に維持される。光源発光部102からの露光光は、露光光導入部105により真空チャンバー103内に導入され整形される。露光光導入部105は、ミラー105A〜105Dを含み、これらにより露光光を均質化するとともに整形する。
【0007】
レチクルステージ106は、可動部を有し、該可動部には、露光パターンが形成された反射原版106Aが搭載される。
【0008】
縮小投影ミラー光学系107は、ミラー107A〜107Eを含み、原版106Aで反射された露光パターンをウエハ108Aに縮小投影する。露光パターンは、ミラー107A〜107Eの順に投影反射されて最終的に規定の縮小倍率比でウエハ108Aに縮小投影される。
【0009】
ウエハ108Aは、例えばSi基板であり、ウエハステージ108上に載置される。ウエハステージ108は、原版ウエハ108Aを所定の露光位置に位置決めする為に、X,Y,Z方向、X,Y軸回りのチルト、Z軸回りの回転方向の6軸駆動が可能に構成されている。
【0010】
レチクルステージ支持体109はレチクルステージ106を、投影系本体110は縮小投影ミラー光学系107を、ウエハステージ支持体111はウエハステージ108をそれぞれ装置設置床上に独立して支持する。レチクルステージ106と縮小投影ミラー光学系107との間、及び、縮小投影ミラー光学系108とウエハステージ108との間は、相対位置が計測され所定の相対位置に連続して維持制御される。
【0011】
レチクルステージ支持体109と投影系本体110とウエハステージ支持体111には、装置設置床からの振動を絶縁するマウント(不図示)が設けられている。
【0012】
この構成において、レチクルステージ106により原版106Aを移動させるとともに、ウエハステージ108によりウエハ108Aを移動させながら原版106Aのパターンをウエハ108Aに転写することができる。ここで、レチクルステージ106及びウエハステージ108のいずれか一方のみを移動させながら原版106Aのパターンをウエハ108Aに転写することもできる。
【0013】
レチクルストッカー112は、装置外部から提供される原版(レチクル)を一時的に保管するために使用される。レチクルストッカー112には、種々のパターン及び露光条件についてのレチクルが密閉状態で保管される。露光に使用する原版は、レチクルチェンジャー113によりレチクルストッカー112から選択的に取り出されてレチクルステージ106に搬送される。
【0014】
レチクルアライメントユニット114は、X,Y,Z方向の移動及びZ軸周りの回転が可能なハンドを有し、レチクルチェンジャー113から原版(レチクル)を受け取り、180度回転させてレチクルステージ106の端部に設けられたレチクルアライメントスコープ115に搬送する。レチクルアライメントスコープ115は、縮小投影ミラー光学系107を基準として配置されたアライメントマーク115Aを基準として原版上をX,Y方向及びZ軸周りの回転方向に微動しながらアライメント用の計測をする。
【0015】
アライメント用の計測が終了した原版106Aは、計測結果に応じて位置及び回転が補正されてレチクルステージ106上にチャッキングされる。
【0016】
ウエハストッカー116は、装置外部から提供される複数枚のウエハを一時的に保管する。ウエハ搬送ロボット117は、ウエアストッカー116から露光対象のウエハ108Aを選定的に取り出してウエハメカプリアライメント温調機118に運ぶ。
【0017】
ウエハメカプリアライメント温調機118では、ウエハの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置内部の温調温度に合わせ込む。ウエハ送り込みハンド119は、ウエハメカプリアライメント温調機118でアライメントと温調がされたウエハ108Aをウエハステージ108に送り込む。
【0018】
ゲートバルブ120及び121は、装置外部から装置内部にレチクル及びウエハを搬入するためのゲート開閉機構である。ゲートバルブ122は、装置内部でウエハストッカー116及びウエハメカプリアライメント温調機118の空間と露光空間とを隔壁で分離し、ウエハを露光空間に搬入し露光空間から搬出するときのみ開閉する。このように露光空間を隔壁で分離することにより装置外部からウエハの搬入し装置外部へ出する際に一旦大気開放される空間の容積を最小限にして、速やかに真空平行状態にすることができる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上記の露光装置において、図21及び図22に示すように、ミラー支持ロッド124A〜124Cでミラー107A〜107E及びミラー105A〜105D、ミラー102Aaを支持し位置決めした場合、ミラーの面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸の倒れが発生したり、ミラー自身の自重変形が発生したりする可能性がある。この場合、例えば1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー107A〜107E及び照明系ミラー105A〜105D及び光源ミラー102Aaの精度を補償出来なくなる。また、このようにミラー面精度(光学収差)が悪化すると、投影光学系の場合、ウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招く。
【0020】
さらに、従来の露光装置では、光源発光部102からの露光光を導入し整形する露光光導入部(照明系)105のミラー105A〜105D及び原版106Aから反射した露光パターンを縮小投影する縮小投影ミラー光学系107のミラー107A〜107Eは、例えばMo−Siの多層膜がミラー母材上に蒸着あるいはスパッタされて形成され、個々の反射面で図23に示すように光源からの露光光を反射する。その際、一面あたりの反射率は概ね70%程度で、残りはミラー母材に吸収され熱に変換される。
【0021】
図23に示すように、例えば、露光光反射エリアでは温度が+10〜20℃程度上昇し、これにより熱膨張係数の極めて小さいミラー材料を使用してもミラー周辺部では反射面の変位が50〜100nm程度発生する。結果として、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー及び照明系ミラー及び光源ミラーの精度を補償出来なくなる。
【0022】
このように、ミラー面精度が悪化すると、投影光学系の場合にはウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招き、照明系の場合には原版への目標照度低下及び照度ムラ悪化を招き、光源ミラーの場合には光源の集光不良等の照度悪化を招く。これらは、総じて露光装置の露光精度及びスループット等の基本性能の劣化につながる。
【0023】
本発明は、発明者らによる上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方のずれを補正し、これにより露光精度及びスループット等の性能を改善することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光装置は、露光光で基板を露光する露光装置に係り、該装置は、露光光の光路に配置され該露光光を反射する露光光反射面を有するミラー部材と、前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を計測する計測システムと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正する補正機構とを備えることを特徴とする。
【0025】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ミラー部材は、前記計測システムから照射される計測光を反射する計測用反射面を有することが好ましい。ここで、前記計測用反射面は、例えば、前記ミラー部材の一部に形成されてもよいし、前記ミラー部材に固定された部材に形成されてもよい。
【0026】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材を駆動する複数のアクチュエーターを有することが好ましい。更に、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所の位置を補正する第1アクチュエーターと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所に力を印加する第2アクチュエーターとを含むことが好ましい。更に、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所の位置をそれぞれ補正する複数の第1アクチュエーターと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所にそれぞれ力を印加する複数の第2アクチュエーターとを含むことができる。
【0027】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第1及び/又は第2アクチュエータは、ピエゾ素子又は磁歪素子を含むことができる。
【0028】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ミラー部材は、基板に投影すべきパターンが形成された原版を照明する照明系の一部、及び/又は、原版に形成されたパターンを基板に投影する投影光学系の一部を構成しうる。
【0029】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、前記投影光学系の収差を計測する収差計測システムを更に備え、前記補正機構は、前記収差計測システムによる計測結果に基づいて決定された目標値に応じて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正することが好ましい。
【0030】
本発明のデバイス製造方法は、感光剤が塗布された基板に上記の露光装置を用いてパターンを転写する工程と、前記基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0032】
[第1の実施の形態]
図1〜図13を参照しながら本発明の第1の実施の形態を説明する。励起レーザー1は、光源材料がガス化、液化、噴霧ガス化されて供給されている発光ポイント(光源2A)に向けてレーザー光を照射して、光源材料の原子をプラズマ励起することにより発光させる。励起レーザー1としては、例えばYAG固体レーザー等が使用され得る。
【0033】
光源2Aは、光源発光部2内に形成される。光源発光部2は、内部が真空に維持された構造を有する。図2及び図3に光源発光部2の内部構造が示されている。図2及び図3に光源発光部2の内部構造が示されている。光源から放射される露光光を反射する反射面を有する光源ミラー2Aaは、光源2Aからの全球面光を発光方向に揃えて集光反射する為に、光源2Aを中心とする半球面状のミラーとして配置される。
【0034】
Xe(液化、噴霧、ガス)2Abは、発光元素としての液化Xe、液化Xe噴霧又はXeガスであり、光源2Aを形成すべき発光ポイントにノズル2Aeから噴射される。
【0035】
真空チャンバー3は、露光装置全体を収容しており、その内部は真空ポンプ4により真空状態に維持される。光源発光部2からの露光光は、露光光導入部5により真空チャンバー3内に導入され整形される。露光光導入部(照明系)5は、露光光を反射する反射面を有するミラー5A〜5Dを含み、これらにより露光光を均質化するとともに整形する。
【0036】
レチクルステージ6は、可動部を有し、該可動部には、レチクルステージ上の可動部には、露光パターンが形成された反射原版6Aが搭載される。
【0037】
縮小投影ミラー光学系7は、露光光を反射する反射面を有するミラー7A〜7Eを含み、原版6Aで反射された露光パターンをウエハ8Aに縮小投影する。露光パターンは、ミラー7A〜7Eの順に投影反射されて最終的に規定の縮小倍率比でウエハ8Aに縮小投影される。
【0038】
ウエハ8Aは、例えばSi基板であり、ウエハステージ8上に載置される。ウエハステージ8は、原版ウエハ8Aを所定の露光位置に位置決めする為に、X,Y,Z方向、X,Y軸回りのチルト、Z軸回りの回転方向の6軸駆動が可能に構成されている。
【0039】
レチクルステージ支持体9はレチクルステージ6を、投影系本体19は縮小投影ミラー光学系7を、ウエハステージ支持体11はウエハステージ8をそれぞれ装置設置床に独立して支持する。レチクルステージ6と縮小投影ミラー光学系7との間、及び、縮小投影ミラー光学系8とウエハステージ8との間は、相対位置が計測され所定の相対位置に連続して維持制御される。
【0040】
レチクルステージ支持体9と投影系本体10とウエハステージ支持体11には、装置設置床からの振動を絶縁するマウント(不図示)が設けられている。
【0041】
この構成において、レチクルステージ6により原版6Aを移動させるとともに、ウエハステージ8によりウエハ8Aを移動させながら原版6Aのパターンをウエハ8Aに転写することができる。ここで、レチクルステージ6及びウエハステージ8のいずれか一方のみを移動させながら原版6Aのパターンをウエハ8Aに転写することもできる。
【0042】
レチクルストッカー12は、装置外部から提供される原版(レチクル)を一時的に保管するために使用される。レチクルストッカー12には、種々のパターン及び露光条件についてのレチクルが密閉状態で保管される。露光に使用する原版は、レチクルチェンジャー13によりレチクルストッカー12から選択的に取り出されてレチクルステージ6に搬送される。
【0043】
レチクルアライメントユニット14は、X,Y,Z方向の移動及びZ軸周りの回転が可能なハンドを有し、レチクルチェンジャー13から原版(レチクル)を受け取り、180度回転させてレチクルステージ6の端部に設けられたレチクルアライメントスコープ15に搬送する。レチクルアライメントスコープ15は、縮小投影ミラー光学系7を基準として配置されたアライメントマーク15Aを基準として原版上をX,Y方向及びZ軸周りの回転方向に微動しながらアライメント用の計測をする。
【0044】
アライメント用の計測が終了した原版6Aは、計測結果に応じて位置及び回転が補正されてレチクルステージ6上にチャッキングされる。
【0045】
ウエハストッカー16は、装置外部から提供される複数枚のウエハを一時的に保管する。ウエハ搬送ロボット17は、ウエアストッカー16から露光対象のウエハ8Aを選定的に取り出してウエハメカプリアライメント温調機18に運ぶ。
【0046】
ウエハメカプリアライメント温調機18では、ウエハの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置内部の温調温度に合わせ込む。ウエハ送り込みハンド19は、ウエハメカプリアライメント温調機18でアライメントと温調がされたウエハ8Aをウエハステージ8に送り込む。
【0047】
ゲートバルブ20及び21は、装置外部から装置内部にレチクル及びウエハを搬入するためのゲート開閉機構である。ゲートバルブ22は、装置内部でウエハストッカー16及びウエハメカプリアライメント温調機18の空間と露光空間とを隔壁で分離し、ウエハを露光空間に搬入し露光空間から搬出するときのみ開閉する。このように露光空間を隔壁で分離することにより装置外部からウエハの搬入し装置外部へ出する際に一旦大気開放される空間の容積を最小限にして、速やかに真空平行状態にすることができる。
【0048】
ここで、前述のように、投影系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaをミラー支持部材で支持し位置決めした場合、面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸の倒れが発生したり、ミラー自身の自重変形が発生したりし得る。この場合、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaの精度を補償出来なくなり、またミラー面精度(光学収差)が悪化すると、投影光学系7の場合、ウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招いていた。
【0049】
また、光源発光部2からの露光光を導入し整形する露光光導入部5のミラー5A〜5D及び原版6Aから反射した露光パターンを縮小投影する縮小投影ミラー光学系7のミラー7A〜7Eは、例えばMo−Siの多層膜がミラー母材上に蒸着あるいはスパッタされて形成され、個々の反射面で光源からの露光光を反射する。その際、一面あたりの反射率は概ね70%程度で、残りはミラー母材に吸収され熱に変換される。
【0050】
その際、露光光反射エリアでは温度が+10〜20℃程度上昇し、これにより熱膨張係数の極めて小さいミラー材料を使用してもミラー周辺部では反射面の変位が50〜100nm程度発生する。結果として、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaの精度を補償出来なくなる。
【0051】
このように、ミラー面精度(露光光を反射する面の精度)が悪化すると、投影光学系の場合にはウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招き、照明系の場合には原版への目標照度低下及び照度ムラ悪化を招き、光源ミラーの場合には光源の集光不良等の照度悪化を招く。
【0052】
この実施の形態では、上記のようなミラーの位置及び形状の精度問題及び発熱の問題を解決する為に、ミラー位置及び面精度を補正する。なお、ミラーの形状は、配置される位置に応じて様々であるが、ここでは、円筒凹面ミラーを代表例として説明する。
【0053】
この実施の形態では、図4〜図8に示すように、投影系ミラー7A〜7E、照明系ミラー5A〜5Dの外周をn等分(ここでは3等分)したn箇所(ここでは3個所)に切り欠き部23A〜23Cが設けられており、各切り欠き部は、X軸に垂直な平面及びY軸に垂直な平面を有する。さらに、切り欠き部23A〜23Cの平面(計測用反射面)は、レーザー干渉計による計測の為の反射ミラー面加工がなされ、ミラーの位置計測基準となる。
【0054】
さらに、この実施の形態の露光装置では、投影系ミラー7A〜7Eと照明系ミラー5A〜5Dの反射面(露光光反射面)の裏面(裏側)には、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cが設けられている。
【0055】
ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cは、図5及び図8に示すように、ミラー支持ベース28に対してミラー支持面(結果として、ミラー面)をXYZ方向に移動可能に支持している。
【0056】
ミラー位置計測システムとして、図7に示すように、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XA)25A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XB+ωY)25B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XC)25C、及び、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YA)26A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YB+ωX)26B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YC)26C、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZA)27A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZB)27B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZC)27Cが配置されている。レーザー干渉計から出射され、これらのミラー計測レーザー干渉計光軸を通るレーザー光は、ミラーの各切り欠き部23A〜23Cの計測面に照射され、該計測面で反射されてレーザー干渉計に戻り、これによりミラーの各軸の位置計測が行われる。
【0057】
図8は、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cの内部詳細構造の一例を示す図である。ここで、X軸駆動ピエゾ素子(或いは、磁歪素子)29Aは、XY駆動コマ支持部材31上によって下方から支持されたXY駆動コマ30をX方向に駆動するように配置され、Y軸駆動ピエゾ(或いは、磁歪素子)29Bは、XY駆動コマ30をY方向に駆動するように配置されている。XY駆動コマ30には、XY与圧機構(例えば、バネ等)32によりX方向及びY方向に与圧力が与えられている。XY駆動コマ30上には、Z軸駆動ピエゾ(或いは、磁歪素子)29Cを介して駆動テーブル33が配置されている。このような構造において、駆動テーブル33がX,Y,Z方向に駆動される。駆動テーブル33は、ミラーを支持する。
【0058】
このように、この実施の形態では、前述のレーザー干渉計(計測システム)による各軸の計測結果に基づいて、ミラー面の面内並進シフト方向の微小変位の補正及び回転軸倒れを補正するように(すなわち、露光光反射面の位置及び形状の少なくとも一方を補正するように)、ミラー支持アクチュエーター(補正機構)24A〜Cによりミラーの所定箇所をX,Y,Z方向に微動させる。これにより、ミラー面の面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸倒れの問題を解決することができる。
【0059】
[第2の実施の形態]
この実施の形態は、第1の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明において特に言及しない事項は、第1の実施の形態に従うものとする。
【0060】
図9〜図11は、本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。この実施の形態では、投影系ミラー7A〜7E、照明系ミラー5A〜5Dの外周をn等分(ここでは3等分)したn箇所(ここでは3個所)に切り欠き部23A〜23Cが設けられており、各切り欠き部は、X軸に垂直な平面及びY軸に垂直な平面(計測用反射面)及びZ軸に垂直な平面(力印加面)を有する。さらに、切り欠き部23A〜23CのX軸、Y軸に垂直な各平面(計測用反射面)は、レーザー干渉計による計測の為の反射ミラー面加工がなされ、ミラーの位置計測基準となる。
【0061】
切り欠き部23A〜23Cの各力印加面には、ボール34を介して、力印加アクチュエーター29A〜29CによりZ方向に力が印加される。力印加面と力印加アクチュエーター29A〜29Cとの間にこのようなボール34を介在させることにより、力印加面に対して力印加アクチュエーター29A〜29Cにより力印加面に対して安定してZ方向に力を印加することができる。さらに、切り欠き部23A〜23Cの力印加面の背面に与圧機構35A〜35Cを配置して切り欠き部23A〜23Cを与圧することにより、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cによってガタなく安定してミラーをZ方向に駆動することができる。
【0062】
このように、ミラー外周部の複数の箇所に、Z方向に力を印可するためのアクチュエーターを設けることにより、例えば、ミラー自身の自重変形を補正したり、ミラーの自重方向以外のねじれ変形等を補正したりすることが可能になる。ここで、力印加アクチュエーターは、ミラー計測レーザー干渉計光軸25A〜25C、26A〜26C、27A〜27Cをそれぞれレーザー光の光路とするレーザー干渉計による計測結果に基づいて上記の補正をするように駆動される。
【0063】
[第3の実施の形態]
この実施の形態は、第1の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明として特に言及しない事項は、第1の実施の形態に従うものとする。
【0064】
図12及び図13は、本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。この実施の形態では、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cの他に、ミラー外周部にミラーマウント38A〜28Cを設けている。ミラーマウント38A〜28Cの上下には、球状の接触面が構成されている。さらに、この実施の形態では、ミラーマウント38A〜38Cの上側の接触面に対してZ方向(下方)に力を印加する力印加アクチュエーター36A〜36Cと、ミラーマウント38A〜38Cの下側の接触面に対してZ方向(上方)に力を印加する力印加アクチュエーター37A〜37Cとが設けられている。すなわち、この実施の形態では、各マウントは、一対の力印加アクチュエーターによって挟まれている。このような構成によれば、力印加アクチュエーター36A〜36C、37A〜37Cによってミラーの外周部に対して安定してZ方向に力を印加するとともに、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cによってミラーを安定してZ方向に駆動することが可能になる。
【0065】
このように、ミラー外周部の複数の箇所に、Z方向に力を印可するためのアクチュエーターを設けることにより、例えば、ミラー自身の自重変形を補正したり、ミラーの自重方向以外のねじれ変形等を補正したりすることが可能になる。ここで、力印加アクチュエーターは、ミラー計測レーザー干渉計光軸25A〜25C、26A〜26C、27A〜27Cをそれぞれレーザー光の光路とするレーザー干渉計による計測結果に基づいて上記の補正をするように駆動される。
【0066】
[第4の実施の形態]
この実施の形態は、第1〜第3の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明として特に言及しない事項は、第1〜第3の実施の形態に従うものとする。
【0067】
図14〜図16は、本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。第1〜第3の実施の形態では、ミラー7A〜7E、5A〜5Dの位置を計測するための計測用反射面を該ミラーの母材自身に形成しているが、計測用反射面を有する部材を該ミラーと別個に製作し、これを該ミラーに固定してもよい。この実施の形態では、この一例として、計測用反射面を有するミラーキューブ39A〜39Cを、ミラー7A〜7E、5A〜5Dの外周部等に接合することにより、該ミラーの位置計測を可能にしている。
【0068】
[第5の実施の形態]
この実施の形態は、第1〜第4の実施の形態の適用例に関する。この実施の形態の露光装置は、前述のミラーの所定箇所の位置計測、ミラーの所定箇所の位置駆動(位置補正及び形状補正)、及びミラーへの力印加によるミラー面の自重変形の補正において、補正原点及び目標値を決めるために、投影系ミラー7A〜7Eにおける全体の収差を計測する計測システムを有する。
【0069】
図17は、本発明の第5の実施の形態の露光装置を一部を示す図である。なお、図17は、図1から関連部分を抜き出すとともに計測システムを追加した図であり、ここで言及しない事項は第1の実施の形態に従いものとする。
【0070】
この実施の形態の計測システムは、図17に示すように、波面評価用の光を出射する出射口40、該出射口40に波面評価用の光を供給する光ファイバー40A、波面計測用の受光センサー41を備えている。
【0071】
レチクルステージ6のレチクルステージスライダー6Bを退避させた状態で、図17に示すように、出射口40からの評価用の計測光を出射し、この計測光を投影系ミラー7A〜7Eの全ての反射面で反射させ、波面計測用の受光センサー41に受光させ、受光センサー41の出力に基づいて投影系ミラー7A〜7E全体の光学波面収差が計測される。
【0072】
例えば、初期調整においてミラー7A〜7Eの位置及び形状を調整して収差を適正な量以下に低減したときの収差量を露光装置における目標収差とし、このときのミラー位置及び形状を補正原点とすることができる。
【0073】
このミラーの補正原点に対して、上記の各実施の形態で説明した方法によりミラーの所定箇所の位置を計測し、その計測結果に基づいてミラーの所定箇所を駆動し又は所定箇所に力を印加することにより、ミラーの面内並進シフト方向の微小変位、回転軸の倒れ、ミラー自身の自重変形、熱膨張等による各種の変動要因に拘わらず、ミラーの面精度を補償し収差を目標値に収めることができる。これにより結像性能の悪化及び照度低下を防ぎ、露光精度やスループットを維持することができる。
【0074】
[第6の実施の形態]
上記の各実施の形態は、照明系ミラー5A〜5D、投影系ミラー7A〜7Eに本発明を適用した例であるが、本発明は、光源ミラー2Aaにも適用することができる。
【0075】
[応用例]
次に上記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。図24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図である。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。
【0076】
図25は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方のずれを補正し、これにより露光精度及びスループット等の性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施の形態の露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】本発明の好適な実施の形態の露光装置の光源発光部の詳細を示す図である。
【図3】本発明の好適な実施の形態の露光装置の光源発光部の詳細を示す図である。
【図4】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図5】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構を示す図である。
【図6】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図7】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図8】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図13】本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図15】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図16】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図17】本発明の第5の実施の形態の露光装置を一部を示す図である。
【図18】EUV露光装置の概略構成を示す図である。
【図19】従来の光源発光部の詳細を示す図である。
【図20】従来の光源発光部の詳細を示す図である。
【図21】従来のミラー支持ロッドを示す図である。
【図22】従来のミラー支持ロッドを示す図である。
【図23】温度上昇による反射面の変位を説明する図である。
【図24】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図である。
【図25】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
1:励起レーザー
2:光源発光部
2A:光源
2Aa:光源ミラー
2Ab:Xe(液化、噴霧、ガス)
2Ae:ノズル
3:真空チャンバー
4:真空ポンプ
5:露光光導入部
5A〜5D:ミラー
5E:ミラー鏡筒
5F:ミラー支持体
6:レチクルステージ
6A:原版(レチクル)
7:縮小投影ミラー光学系
7A〜7E:ミラー
7F:ミラー鏡筒
7G:ミラー支持体
8:ウエハステージ
8A:ウエハ
9:レチクルステージ支持体
10:露光装置本体
11:ウエハステージ支持体
12:レチクルストッカー
13:レチクルチェンジャー
14:レチクルアライメントユニット
15:レチクルアライメントスコープ
16:ウエハストッカー
17:ウエハ搬送ロボット
18:ウエハメカプリアライメント温調機
19:ウエハ送り込みハンド
20〜22:ゲートバルブ
23A〜23C:切り欠き
24A〜24C:ミラー支持アクチュエーター
25A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XA)
25B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XB+ωY)
25C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XC)
26A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YA)
26B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YB+ωY)
26C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YC)
27A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZA)
27B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZB)
27C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZC)
28:ミラー支持ベース
29A:X軸駆動ピエゾ
29B:Y軸駆動ピエゾ
29C:Z軸駆動ピエゾ
30:XY駆動コマ
31:XY駆動コマ支持
32:XY与圧機構
33:駆動テーブル
34:ボール
35A〜C:与圧機構
36A〜C:力印可アクチュエーター
37A〜C:力印可アクチュエーター
38A〜C;ミラーマウント
39A〜C:ミラーキューブ
40:波面計測光出射口
40A:波面計測光供給ファイバー
41:波面計測受光センサー
101:励起レーザー
102:光源発光部
102A:光源
102Aa:光源ミラー
102Ab:Xe(液化、噴霧、ガス)
102Ae:ノズル
103:真空チャンバー
104:真空ポンプ
105:露光光導入部
105A〜105C:ミラー
106:レチクルステージ
106A:原版(レチクル)
107:縮小投影ミラー光学系
107A〜107E:ミラー
108:ウエハステージ
108A:ウエハ
109:レチクルステージ支持体
110:露光装置本体
111:ウエハステージ支持体
112:レチクルストッカー
113:レチクルチェンジャー
114:レチクルアライメントユニット
115:レチクルアライメントスコープ
116:ウエハストッカー
117:ウエハ搬送ロボット
118:ウエハメカプリアライメント温調機
119:ウエハ送り込みハンド
120〜122:ゲートバルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、露光装置に係り、特にミラーを利用して基板にパターンを転写する露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス等のデバイスを製造するための露光装置として、レチクル等の原版のパターンをシリコンウエハ等の基板上に投影して転写する投影露光装置がある。投影露光装置の1つとして、EUV光(Extreme Ultraviolet;極紫外光)である13〜14nm程度の波長の露光光を光源として使用し、真空内に配置されたミラー光学系を通して基板にパターンを投影露光するEUV露光装置がある。
【0003】
図18〜図23を参照しながらEUV露光装置について説明する。励起レーザー101は、光源材料がガス化、液化、噴霧ガス化されて供給されている発光ポイント(光源102A)に向けてレーザー光を照射して、光源材料の原子をプラズマ励起することにより発光させる。励起レーザー101としては、例えばYAG固体レーザー等が使用され得る。
【0004】
光源102Aは、光源発光部102内に形成される。光源発光部102は、内部が真空に維持された構造を有する。図19及び図20に光源発光部102の内部構造が示されている。光源ミラー102Aaは、光源102Aからの全球面光を発光方向に揃えて集光反射する為に、光源102Aを中心とする半球面状のミラーとして配置される。
【0005】
Xe(液化、噴霧、ガス)102Abは、発光元素としての液化Xe、液化Xe噴霧又はXeガスであり、光源102Aを形成すべき発光ポイントにノズル102Aeから噴射される。
【0006】
真空チャンバー103は、露光装置全体を収容しており、その内部は真空ポンプ104により真空状態に維持される。光源発光部102からの露光光は、露光光導入部105により真空チャンバー103内に導入され整形される。露光光導入部105は、ミラー105A〜105Dを含み、これらにより露光光を均質化するとともに整形する。
【0007】
レチクルステージ106は、可動部を有し、該可動部には、露光パターンが形成された反射原版106Aが搭載される。
【0008】
縮小投影ミラー光学系107は、ミラー107A〜107Eを含み、原版106Aで反射された露光パターンをウエハ108Aに縮小投影する。露光パターンは、ミラー107A〜107Eの順に投影反射されて最終的に規定の縮小倍率比でウエハ108Aに縮小投影される。
【0009】
ウエハ108Aは、例えばSi基板であり、ウエハステージ108上に載置される。ウエハステージ108は、原版ウエハ108Aを所定の露光位置に位置決めする為に、X,Y,Z方向、X,Y軸回りのチルト、Z軸回りの回転方向の6軸駆動が可能に構成されている。
【0010】
レチクルステージ支持体109はレチクルステージ106を、投影系本体110は縮小投影ミラー光学系107を、ウエハステージ支持体111はウエハステージ108をそれぞれ装置設置床上に独立して支持する。レチクルステージ106と縮小投影ミラー光学系107との間、及び、縮小投影ミラー光学系108とウエハステージ108との間は、相対位置が計測され所定の相対位置に連続して維持制御される。
【0011】
レチクルステージ支持体109と投影系本体110とウエハステージ支持体111には、装置設置床からの振動を絶縁するマウント(不図示)が設けられている。
【0012】
この構成において、レチクルステージ106により原版106Aを移動させるとともに、ウエハステージ108によりウエハ108Aを移動させながら原版106Aのパターンをウエハ108Aに転写することができる。ここで、レチクルステージ106及びウエハステージ108のいずれか一方のみを移動させながら原版106Aのパターンをウエハ108Aに転写することもできる。
【0013】
レチクルストッカー112は、装置外部から提供される原版(レチクル)を一時的に保管するために使用される。レチクルストッカー112には、種々のパターン及び露光条件についてのレチクルが密閉状態で保管される。露光に使用する原版は、レチクルチェンジャー113によりレチクルストッカー112から選択的に取り出されてレチクルステージ106に搬送される。
【0014】
レチクルアライメントユニット114は、X,Y,Z方向の移動及びZ軸周りの回転が可能なハンドを有し、レチクルチェンジャー113から原版(レチクル)を受け取り、180度回転させてレチクルステージ106の端部に設けられたレチクルアライメントスコープ115に搬送する。レチクルアライメントスコープ115は、縮小投影ミラー光学系107を基準として配置されたアライメントマーク115Aを基準として原版上をX,Y方向及びZ軸周りの回転方向に微動しながらアライメント用の計測をする。
【0015】
アライメント用の計測が終了した原版106Aは、計測結果に応じて位置及び回転が補正されてレチクルステージ106上にチャッキングされる。
【0016】
ウエハストッカー116は、装置外部から提供される複数枚のウエハを一時的に保管する。ウエハ搬送ロボット117は、ウエアストッカー116から露光対象のウエハ108Aを選定的に取り出してウエハメカプリアライメント温調機118に運ぶ。
【0017】
ウエハメカプリアライメント温調機118では、ウエハの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置内部の温調温度に合わせ込む。ウエハ送り込みハンド119は、ウエハメカプリアライメント温調機118でアライメントと温調がされたウエハ108Aをウエハステージ108に送り込む。
【0018】
ゲートバルブ120及び121は、装置外部から装置内部にレチクル及びウエハを搬入するためのゲート開閉機構である。ゲートバルブ122は、装置内部でウエハストッカー116及びウエハメカプリアライメント温調機118の空間と露光空間とを隔壁で分離し、ウエハを露光空間に搬入し露光空間から搬出するときのみ開閉する。このように露光空間を隔壁で分離することにより装置外部からウエハの搬入し装置外部へ出する際に一旦大気開放される空間の容積を最小限にして、速やかに真空平行状態にすることができる。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
上記の露光装置において、図21及び図22に示すように、ミラー支持ロッド124A〜124Cでミラー107A〜107E及びミラー105A〜105D、ミラー102Aaを支持し位置決めした場合、ミラーの面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸の倒れが発生したり、ミラー自身の自重変形が発生したりする可能性がある。この場合、例えば1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー107A〜107E及び照明系ミラー105A〜105D及び光源ミラー102Aaの精度を補償出来なくなる。また、このようにミラー面精度(光学収差)が悪化すると、投影光学系の場合、ウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招く。
【0020】
さらに、従来の露光装置では、光源発光部102からの露光光を導入し整形する露光光導入部(照明系)105のミラー105A〜105D及び原版106Aから反射した露光パターンを縮小投影する縮小投影ミラー光学系107のミラー107A〜107Eは、例えばMo−Siの多層膜がミラー母材上に蒸着あるいはスパッタされて形成され、個々の反射面で図23に示すように光源からの露光光を反射する。その際、一面あたりの反射率は概ね70%程度で、残りはミラー母材に吸収され熱に変換される。
【0021】
図23に示すように、例えば、露光光反射エリアでは温度が+10〜20℃程度上昇し、これにより熱膨張係数の極めて小さいミラー材料を使用してもミラー周辺部では反射面の変位が50〜100nm程度発生する。結果として、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー及び照明系ミラー及び光源ミラーの精度を補償出来なくなる。
【0022】
このように、ミラー面精度が悪化すると、投影光学系の場合にはウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招き、照明系の場合には原版への目標照度低下及び照度ムラ悪化を招き、光源ミラーの場合には光源の集光不良等の照度悪化を招く。これらは、総じて露光装置の露光精度及びスループット等の基本性能の劣化につながる。
【0023】
本発明は、発明者らによる上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方のずれを補正し、これにより露光精度及びスループット等の性能を改善することを目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光装置は、露光光で基板を露光する露光装置に係り、該装置は、露光光の光路に配置され該露光光を反射する露光光反射面を有するミラー部材と、前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を計測する計測システムと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正する補正機構とを備えることを特徴とする。
【0025】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ミラー部材は、前記計測システムから照射される計測光を反射する計測用反射面を有することが好ましい。ここで、前記計測用反射面は、例えば、前記ミラー部材の一部に形成されてもよいし、前記ミラー部材に固定された部材に形成されてもよい。
【0026】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材を駆動する複数のアクチュエーターを有することが好ましい。更に、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所の位置を補正する第1アクチュエーターと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所に力を印加する第2アクチュエーターとを含むことが好ましい。更に、前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所の位置をそれぞれ補正する複数の第1アクチュエーターと、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所にそれぞれ力を印加する複数の第2アクチュエーターとを含むことができる。
【0027】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記第1及び/又は第2アクチュエータは、ピエゾ素子又は磁歪素子を含むことができる。
【0028】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ミラー部材は、基板に投影すべきパターンが形成された原版を照明する照明系の一部、及び/又は、原版に形成されたパターンを基板に投影する投影光学系の一部を構成しうる。
【0029】
本発明の好適な実施の形態によれば、該装置は、前記投影光学系の収差を計測する収差計測システムを更に備え、前記補正機構は、前記収差計測システムによる計測結果に基づいて決定された目標値に応じて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正することが好ましい。
【0030】
本発明のデバイス製造方法は、感光剤が塗布された基板に上記の露光装置を用いてパターンを転写する工程と、前記基板を現像する工程とを含むことを特徴とする。
【0031】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【0032】
[第1の実施の形態]
図1〜図13を参照しながら本発明の第1の実施の形態を説明する。励起レーザー1は、光源材料がガス化、液化、噴霧ガス化されて供給されている発光ポイント(光源2A)に向けてレーザー光を照射して、光源材料の原子をプラズマ励起することにより発光させる。励起レーザー1としては、例えばYAG固体レーザー等が使用され得る。
【0033】
光源2Aは、光源発光部2内に形成される。光源発光部2は、内部が真空に維持された構造を有する。図2及び図3に光源発光部2の内部構造が示されている。図2及び図3に光源発光部2の内部構造が示されている。光源から放射される露光光を反射する反射面を有する光源ミラー2Aaは、光源2Aからの全球面光を発光方向に揃えて集光反射する為に、光源2Aを中心とする半球面状のミラーとして配置される。
【0034】
Xe(液化、噴霧、ガス)2Abは、発光元素としての液化Xe、液化Xe噴霧又はXeガスであり、光源2Aを形成すべき発光ポイントにノズル2Aeから噴射される。
【0035】
真空チャンバー3は、露光装置全体を収容しており、その内部は真空ポンプ4により真空状態に維持される。光源発光部2からの露光光は、露光光導入部5により真空チャンバー3内に導入され整形される。露光光導入部(照明系)5は、露光光を反射する反射面を有するミラー5A〜5Dを含み、これらにより露光光を均質化するとともに整形する。
【0036】
レチクルステージ6は、可動部を有し、該可動部には、レチクルステージ上の可動部には、露光パターンが形成された反射原版6Aが搭載される。
【0037】
縮小投影ミラー光学系7は、露光光を反射する反射面を有するミラー7A〜7Eを含み、原版6Aで反射された露光パターンをウエハ8Aに縮小投影する。露光パターンは、ミラー7A〜7Eの順に投影反射されて最終的に規定の縮小倍率比でウエハ8Aに縮小投影される。
【0038】
ウエハ8Aは、例えばSi基板であり、ウエハステージ8上に載置される。ウエハステージ8は、原版ウエハ8Aを所定の露光位置に位置決めする為に、X,Y,Z方向、X,Y軸回りのチルト、Z軸回りの回転方向の6軸駆動が可能に構成されている。
【0039】
レチクルステージ支持体9はレチクルステージ6を、投影系本体19は縮小投影ミラー光学系7を、ウエハステージ支持体11はウエハステージ8をそれぞれ装置設置床に独立して支持する。レチクルステージ6と縮小投影ミラー光学系7との間、及び、縮小投影ミラー光学系8とウエハステージ8との間は、相対位置が計測され所定の相対位置に連続して維持制御される。
【0040】
レチクルステージ支持体9と投影系本体10とウエハステージ支持体11には、装置設置床からの振動を絶縁するマウント(不図示)が設けられている。
【0041】
この構成において、レチクルステージ6により原版6Aを移動させるとともに、ウエハステージ8によりウエハ8Aを移動させながら原版6Aのパターンをウエハ8Aに転写することができる。ここで、レチクルステージ6及びウエハステージ8のいずれか一方のみを移動させながら原版6Aのパターンをウエハ8Aに転写することもできる。
【0042】
レチクルストッカー12は、装置外部から提供される原版(レチクル)を一時的に保管するために使用される。レチクルストッカー12には、種々のパターン及び露光条件についてのレチクルが密閉状態で保管される。露光に使用する原版は、レチクルチェンジャー13によりレチクルストッカー12から選択的に取り出されてレチクルステージ6に搬送される。
【0043】
レチクルアライメントユニット14は、X,Y,Z方向の移動及びZ軸周りの回転が可能なハンドを有し、レチクルチェンジャー13から原版(レチクル)を受け取り、180度回転させてレチクルステージ6の端部に設けられたレチクルアライメントスコープ15に搬送する。レチクルアライメントスコープ15は、縮小投影ミラー光学系7を基準として配置されたアライメントマーク15Aを基準として原版上をX,Y方向及びZ軸周りの回転方向に微動しながらアライメント用の計測をする。
【0044】
アライメント用の計測が終了した原版6Aは、計測結果に応じて位置及び回転が補正されてレチクルステージ6上にチャッキングされる。
【0045】
ウエハストッカー16は、装置外部から提供される複数枚のウエハを一時的に保管する。ウエハ搬送ロボット17は、ウエアストッカー16から露光対象のウエハ8Aを選定的に取り出してウエハメカプリアライメント温調機18に運ぶ。
【0046】
ウエハメカプリアライメント温調機18では、ウエハの回転方向の送り込み粗調整を行うと同時に、ウエハ温度を露光装置内部の温調温度に合わせ込む。ウエハ送り込みハンド19は、ウエハメカプリアライメント温調機18でアライメントと温調がされたウエハ8Aをウエハステージ8に送り込む。
【0047】
ゲートバルブ20及び21は、装置外部から装置内部にレチクル及びウエハを搬入するためのゲート開閉機構である。ゲートバルブ22は、装置内部でウエハストッカー16及びウエハメカプリアライメント温調機18の空間と露光空間とを隔壁で分離し、ウエハを露光空間に搬入し露光空間から搬出するときのみ開閉する。このように露光空間を隔壁で分離することにより装置外部からウエハの搬入し装置外部へ出する際に一旦大気開放される空間の容積を最小限にして、速やかに真空平行状態にすることができる。
【0048】
ここで、前述のように、投影系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaをミラー支持部材で支持し位置決めした場合、面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸の倒れが発生したり、ミラー自身の自重変形が発生したりし得る。この場合、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaの精度を補償出来なくなり、またミラー面精度(光学収差)が悪化すると、投影光学系7の場合、ウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招いていた。
【0049】
また、光源発光部2からの露光光を導入し整形する露光光導入部5のミラー5A〜5D及び原版6Aから反射した露光パターンを縮小投影する縮小投影ミラー光学系7のミラー7A〜7Eは、例えばMo−Siの多層膜がミラー母材上に蒸着あるいはスパッタされて形成され、個々の反射面で光源からの露光光を反射する。その際、一面あたりの反射率は概ね70%程度で、残りはミラー母材に吸収され熱に変換される。
【0050】
その際、露光光反射エリアでは温度が+10〜20℃程度上昇し、これにより熱膨張係数の極めて小さいミラー材料を使用してもミラー周辺部では反射面の変位が50〜100nm程度発生する。結果として、1nm以下程度のような極めて厳しいミラー面精度が要求される投影光学系ミラー7A〜7E及び照明系ミラー5A〜5D及び光源ミラー2Aaの精度を補償出来なくなる。
【0051】
このように、ミラー面精度(露光光を反射する面の精度)が悪化すると、投影光学系の場合にはウエハへの結像性能の悪化及び照度低下を招き、照明系の場合には原版への目標照度低下及び照度ムラ悪化を招き、光源ミラーの場合には光源の集光不良等の照度悪化を招く。
【0052】
この実施の形態では、上記のようなミラーの位置及び形状の精度問題及び発熱の問題を解決する為に、ミラー位置及び面精度を補正する。なお、ミラーの形状は、配置される位置に応じて様々であるが、ここでは、円筒凹面ミラーを代表例として説明する。
【0053】
この実施の形態では、図4〜図8に示すように、投影系ミラー7A〜7E、照明系ミラー5A〜5Dの外周をn等分(ここでは3等分)したn箇所(ここでは3個所)に切り欠き部23A〜23Cが設けられており、各切り欠き部は、X軸に垂直な平面及びY軸に垂直な平面を有する。さらに、切り欠き部23A〜23Cの平面(計測用反射面)は、レーザー干渉計による計測の為の反射ミラー面加工がなされ、ミラーの位置計測基準となる。
【0054】
さらに、この実施の形態の露光装置では、投影系ミラー7A〜7Eと照明系ミラー5A〜5Dの反射面(露光光反射面)の裏面(裏側)には、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cが設けられている。
【0055】
ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cは、図5及び図8に示すように、ミラー支持ベース28に対してミラー支持面(結果として、ミラー面)をXYZ方向に移動可能に支持している。
【0056】
ミラー位置計測システムとして、図7に示すように、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XA)25A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XB+ωY)25B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(XC)25C、及び、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YA)26A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YB+ωX)26B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(YC)26C、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZA)27A、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZB)27B、ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZC)27Cが配置されている。レーザー干渉計から出射され、これらのミラー計測レーザー干渉計光軸を通るレーザー光は、ミラーの各切り欠き部23A〜23Cの計測面に照射され、該計測面で反射されてレーザー干渉計に戻り、これによりミラーの各軸の位置計測が行われる。
【0057】
図8は、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cの内部詳細構造の一例を示す図である。ここで、X軸駆動ピエゾ素子(或いは、磁歪素子)29Aは、XY駆動コマ支持部材31上によって下方から支持されたXY駆動コマ30をX方向に駆動するように配置され、Y軸駆動ピエゾ(或いは、磁歪素子)29Bは、XY駆動コマ30をY方向に駆動するように配置されている。XY駆動コマ30には、XY与圧機構(例えば、バネ等)32によりX方向及びY方向に与圧力が与えられている。XY駆動コマ30上には、Z軸駆動ピエゾ(或いは、磁歪素子)29Cを介して駆動テーブル33が配置されている。このような構造において、駆動テーブル33がX,Y,Z方向に駆動される。駆動テーブル33は、ミラーを支持する。
【0058】
このように、この実施の形態では、前述のレーザー干渉計(計測システム)による各軸の計測結果に基づいて、ミラー面の面内並進シフト方向の微小変位の補正及び回転軸倒れを補正するように(すなわち、露光光反射面の位置及び形状の少なくとも一方を補正するように)、ミラー支持アクチュエーター(補正機構)24A〜Cによりミラーの所定箇所をX,Y,Z方向に微動させる。これにより、ミラー面の面内並進シフト方向の微小変位及び回転軸倒れの問題を解決することができる。
【0059】
[第2の実施の形態]
この実施の形態は、第1の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明において特に言及しない事項は、第1の実施の形態に従うものとする。
【0060】
図9〜図11は、本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。この実施の形態では、投影系ミラー7A〜7E、照明系ミラー5A〜5Dの外周をn等分(ここでは3等分)したn箇所(ここでは3個所)に切り欠き部23A〜23Cが設けられており、各切り欠き部は、X軸に垂直な平面及びY軸に垂直な平面(計測用反射面)及びZ軸に垂直な平面(力印加面)を有する。さらに、切り欠き部23A〜23CのX軸、Y軸に垂直な各平面(計測用反射面)は、レーザー干渉計による計測の為の反射ミラー面加工がなされ、ミラーの位置計測基準となる。
【0061】
切り欠き部23A〜23Cの各力印加面には、ボール34を介して、力印加アクチュエーター29A〜29CによりZ方向に力が印加される。力印加面と力印加アクチュエーター29A〜29Cとの間にこのようなボール34を介在させることにより、力印加面に対して力印加アクチュエーター29A〜29Cにより力印加面に対して安定してZ方向に力を印加することができる。さらに、切り欠き部23A〜23Cの力印加面の背面に与圧機構35A〜35Cを配置して切り欠き部23A〜23Cを与圧することにより、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cによってガタなく安定してミラーをZ方向に駆動することができる。
【0062】
このように、ミラー外周部の複数の箇所に、Z方向に力を印可するためのアクチュエーターを設けることにより、例えば、ミラー自身の自重変形を補正したり、ミラーの自重方向以外のねじれ変形等を補正したりすることが可能になる。ここで、力印加アクチュエーターは、ミラー計測レーザー干渉計光軸25A〜25C、26A〜26C、27A〜27Cをそれぞれレーザー光の光路とするレーザー干渉計による計測結果に基づいて上記の補正をするように駆動される。
【0063】
[第3の実施の形態]
この実施の形態は、第1の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明として特に言及しない事項は、第1の実施の形態に従うものとする。
【0064】
図12及び図13は、本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。この実施の形態では、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cの他に、ミラー外周部にミラーマウント38A〜28Cを設けている。ミラーマウント38A〜28Cの上下には、球状の接触面が構成されている。さらに、この実施の形態では、ミラーマウント38A〜38Cの上側の接触面に対してZ方向(下方)に力を印加する力印加アクチュエーター36A〜36Cと、ミラーマウント38A〜38Cの下側の接触面に対してZ方向(上方)に力を印加する力印加アクチュエーター37A〜37Cとが設けられている。すなわち、この実施の形態では、各マウントは、一対の力印加アクチュエーターによって挟まれている。このような構成によれば、力印加アクチュエーター36A〜36C、37A〜37Cによってミラーの外周部に対して安定してZ方向に力を印加するとともに、ミラー支持アクチュエーター24A〜24Cによってミラーを安定してZ方向に駆動することが可能になる。
【0065】
このように、ミラー外周部の複数の箇所に、Z方向に力を印可するためのアクチュエーターを設けることにより、例えば、ミラー自身の自重変形を補正したり、ミラーの自重方向以外のねじれ変形等を補正したりすることが可能になる。ここで、力印加アクチュエーターは、ミラー計測レーザー干渉計光軸25A〜25C、26A〜26C、27A〜27Cをそれぞれレーザー光の光路とするレーザー干渉計による計測結果に基づいて上記の補正をするように駆動される。
【0066】
[第4の実施の形態]
この実施の形態は、第1〜第3の実施の形態の変形例を提供する。なお、この実施の形態の説明として特に言及しない事項は、第1〜第3の実施の形態に従うものとする。
【0067】
図14〜図16は、本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。第1〜第3の実施の形態では、ミラー7A〜7E、5A〜5Dの位置を計測するための計測用反射面を該ミラーの母材自身に形成しているが、計測用反射面を有する部材を該ミラーと別個に製作し、これを該ミラーに固定してもよい。この実施の形態では、この一例として、計測用反射面を有するミラーキューブ39A〜39Cを、ミラー7A〜7E、5A〜5Dの外周部等に接合することにより、該ミラーの位置計測を可能にしている。
【0068】
[第5の実施の形態]
この実施の形態は、第1〜第4の実施の形態の適用例に関する。この実施の形態の露光装置は、前述のミラーの所定箇所の位置計測、ミラーの所定箇所の位置駆動(位置補正及び形状補正)、及びミラーへの力印加によるミラー面の自重変形の補正において、補正原点及び目標値を決めるために、投影系ミラー7A〜7Eにおける全体の収差を計測する計測システムを有する。
【0069】
図17は、本発明の第5の実施の形態の露光装置を一部を示す図である。なお、図17は、図1から関連部分を抜き出すとともに計測システムを追加した図であり、ここで言及しない事項は第1の実施の形態に従いものとする。
【0070】
この実施の形態の計測システムは、図17に示すように、波面評価用の光を出射する出射口40、該出射口40に波面評価用の光を供給する光ファイバー40A、波面計測用の受光センサー41を備えている。
【0071】
レチクルステージ6のレチクルステージスライダー6Bを退避させた状態で、図17に示すように、出射口40からの評価用の計測光を出射し、この計測光を投影系ミラー7A〜7Eの全ての反射面で反射させ、波面計測用の受光センサー41に受光させ、受光センサー41の出力に基づいて投影系ミラー7A〜7E全体の光学波面収差が計測される。
【0072】
例えば、初期調整においてミラー7A〜7Eの位置及び形状を調整して収差を適正な量以下に低減したときの収差量を露光装置における目標収差とし、このときのミラー位置及び形状を補正原点とすることができる。
【0073】
このミラーの補正原点に対して、上記の各実施の形態で説明した方法によりミラーの所定箇所の位置を計測し、その計測結果に基づいてミラーの所定箇所を駆動し又は所定箇所に力を印加することにより、ミラーの面内並進シフト方向の微小変位、回転軸の倒れ、ミラー自身の自重変形、熱膨張等による各種の変動要因に拘わらず、ミラーの面精度を補償し収差を目標値に収めることができる。これにより結像性能の悪化及び照度低下を防ぎ、露光精度やスループットを維持することができる。
【0074】
[第6の実施の形態]
上記の各実施の形態は、照明系ミラー5A〜5D、投影系ミラー7A〜7Eに本発明を適用した例であるが、本発明は、光源ミラー2Aaにも適用することができる。
【0075】
[応用例]
次に上記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。図24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図である。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。
【0076】
図25は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。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。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、例えば、ミラーの位置及び形状の少なくとも一方のずれを補正し、これにより露光精度及びスループット等の性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適な実施の形態の露光装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図2】本発明の好適な実施の形態の露光装置の光源発光部の詳細を示す図である。
【図3】本発明の好適な実施の形態の露光装置の光源発光部の詳細を示す図である。
【図4】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図5】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構を示す図である。
【図6】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図7】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構及び計測軸を示す図である。
【図8】投影系ミラー及び照明系ミラーの支持機構を示す図である。
【図9】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図11】本発明の第2の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図12】本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図13】本発明の第3の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図14】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図15】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図16】本発明の第4の実施の形態の露光装置のミラー及びその周辺の構造を示す図である。
【図17】本発明の第5の実施の形態の露光装置を一部を示す図である。
【図18】EUV露光装置の概略構成を示す図である。
【図19】従来の光源発光部の詳細を示す図である。
【図20】従来の光源発光部の詳細を示す図である。
【図21】従来のミラー支持ロッドを示す図である。
【図22】従来のミラー支持ロッドを示す図である。
【図23】温度上昇による反射面の変位を説明する図である。
【図24】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図である。
【図25】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
1:励起レーザー
2:光源発光部
2A:光源
2Aa:光源ミラー
2Ab:Xe(液化、噴霧、ガス)
2Ae:ノズル
3:真空チャンバー
4:真空ポンプ
5:露光光導入部
5A〜5D:ミラー
5E:ミラー鏡筒
5F:ミラー支持体
6:レチクルステージ
6A:原版(レチクル)
7:縮小投影ミラー光学系
7A〜7E:ミラー
7F:ミラー鏡筒
7G:ミラー支持体
8:ウエハステージ
8A:ウエハ
9:レチクルステージ支持体
10:露光装置本体
11:ウエハステージ支持体
12:レチクルストッカー
13:レチクルチェンジャー
14:レチクルアライメントユニット
15:レチクルアライメントスコープ
16:ウエハストッカー
17:ウエハ搬送ロボット
18:ウエハメカプリアライメント温調機
19:ウエハ送り込みハンド
20〜22:ゲートバルブ
23A〜23C:切り欠き
24A〜24C:ミラー支持アクチュエーター
25A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XA)
25B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XB+ωY)
25C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(XC)
26A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YA)
26B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YB+ωY)
26C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(YC)
27A:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZA)
27B:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZB)
27C:ミラー計測レーザー干渉計光軸(ZC)
28:ミラー支持ベース
29A:X軸駆動ピエゾ
29B:Y軸駆動ピエゾ
29C:Z軸駆動ピエゾ
30:XY駆動コマ
31:XY駆動コマ支持
32:XY与圧機構
33:駆動テーブル
34:ボール
35A〜C:与圧機構
36A〜C:力印可アクチュエーター
37A〜C:力印可アクチュエーター
38A〜C;ミラーマウント
39A〜C:ミラーキューブ
40:波面計測光出射口
40A:波面計測光供給ファイバー
41:波面計測受光センサー
101:励起レーザー
102:光源発光部
102A:光源
102Aa:光源ミラー
102Ab:Xe(液化、噴霧、ガス)
102Ae:ノズル
103:真空チャンバー
104:真空ポンプ
105:露光光導入部
105A〜105C:ミラー
106:レチクルステージ
106A:原版(レチクル)
107:縮小投影ミラー光学系
107A〜107E:ミラー
108:ウエハステージ
108A:ウエハ
109:レチクルステージ支持体
110:露光装置本体
111:ウエハステージ支持体
112:レチクルストッカー
113:レチクルチェンジャー
114:レチクルアライメントユニット
115:レチクルアライメントスコープ
116:ウエハストッカー
117:ウエハ搬送ロボット
118:ウエハメカプリアライメント温調機
119:ウエハ送り込みハンド
120〜122:ゲートバルブ
Claims (13)
- 露光光で基板を露光する露光装置であって、
露光光の光路に配置され該露光光を反射する露光光反射面を有するミラー部材と、
前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を計測する計測システムと、
前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正する補正機構と、
を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記ミラー部材は、前記計測システムから照射される計測光を反射する計測用反射面を有することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記計測用反射面は、前記ミラー部材の一部に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
- 前記計測用反射面は、前記ミラー部材に固定された部材に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
- 前記補正機構は、前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材を駆動する複数のアクチュエーターを有す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項に記載の露光装置。
- 前記補正機構は、
前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所の位置を補正する第1アクチュエーターと、
前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の所定箇所に力を印加する第2アクチュエーターと、
を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の露光装置。 - 前記補正機構は、
前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所の位置をそれぞれ補正する複数の第1アクチュエーターと、
前記計測システムによる計測結果に基づいて前記ミラー部材の複数箇所にそれぞれ力を印加する複数の第2アクチュエーターと、
を含むことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の露光装置。 - 前記第1アクチュエータは、ピエゾ素子又は磁歪素子を含むことを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の露光装置。
- 前記第2アクチュエータは、ピエゾ素子又は磁歪素子を含むことを特徴とする請求項6乃至請求項8のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記ミラー部材は、基板に投影すべきパターンが形成された原版を照明する照明系の一部を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記ミラー部材は、原版に形成されたパターンを基板に投影する投影光学系の一部を構成することを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記投影光学系の収差を計測する収差計測システムを更に備え、
前記補正機構は、前記収差計測システムによる計測結果に基づいて決定された目標値に応じて前記ミラー部材の位置及び形状の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項11に記載の露光装置。 - デバイス製造方法であって、
感光剤が塗布された基板に請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載の露光装置を用いてパターンを転写する工程と、
前記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製造方法。
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JP2006295023A (ja) * | 2005-04-14 | 2006-10-26 | Canon Inc | 光学装置及びそれを備えた露光装置 |
-
2002
- 2002-09-06 JP JP2002261978A patent/JP2004103740A/ja not_active Withdrawn
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060110 |