JP2005026264A

JP2005026264A - 露光装置

Info

Publication number: JP2005026264A
Application number: JP2003186888A
Authority: JP
Inventors: Hideo Tanaka; 英雄田中; Toshihiko Nishida; 敏彦西田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】従来の定盤の技術を転用し、アウトガスの低減及びチャンバーの小型化を実現する。
【解決手段】真空環境下のＥＵＶ露光装置において、真空チャンバーと露光装置本体の構成要素を力学的に別の構造体とすることで、真空チャンバーからの振動外乱や変形の影響が露光装置本体に及ばないようにする。また、反射投影光学系を真空環境内、その支持部材であるＰＯ定番を大気中に構成することで、従来の大気中露光装置と同じ材料，製法で定盤を作成することが可能となり、かつ、真空チャンバー容積を小さくできる。よって、軽量化，アウトガスの減少を達成することが可能となる。さらに、ステージのガイド面を真空内、それ以外の支持要素を真空外に構成することで、アウトガス発生要素を減らすことが可能となる。
【選択図】図１

Description

【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、レチクルパターンをシリコンウェハー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、その中でも、特にＥＵＶ光（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ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、真空内をミラー光学系より投影露光するＥＵＶ露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例を図５に示す。
【０００３】
１０１はミラー縮小投影光学系（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃｓ，ＰＯ）である。ＰＯ１０１の内部には、複数枚の反射ミラーが高精度に支持されている。１０２はマスク（原盤）ステージで、マスク（原盤）１０３をチャッキングし、繰り返しスキャン露光するため不図示のアクチュエータで駆動する。１０４はＰＯ定盤（ＰＯ支持定盤）を計測の基準としたマスクステージ計測光の一部で、レーザーを用いた干渉計で多軸計測し、ステージ位置決めを行うのが一般的である。照明系より入射したＥＵＶ光は、マスク原盤上露光パターン面で反射して、ＰＯ１０１内の不図示の光路を反射して、基盤となるシリコンウェハー１０５に投影される。ＰＯ１０１はＰＯ定盤１０６に支持されており、ＰＯ定盤１０６ごと真空チャンバー１０７内部に構成されている。１０８は支持機構で、定盤へ入力される外部振動を抑制しながら自重を支持するための除振台と、不図示の金属ベローズで構成されている。チャンバー１０７外部から構造体の荷重を支えた際、チャンバー１０７の真空度を維持しつつ、チャンバー１０７と内部の支持される構造体との位置ずれを弾性的に吸収する機構であるが、磁気を利用した直線導入機や、磁性流体を用いたシールを用いることも、到達真空度と、支持荷重によっては可能である。
【０００４】
１０９はウェハーステージで前記ウェハー１０５をチャッキングしマスク原盤とステージとウェハーステージ１０９を同期させてスキャンさせるか、または、一方を停止させた状態で逐次露光を行う。ウェハーステージ１０９の位置決め基準は、ウェハーステージ計測光１１０に示すように、マスクステージ１０２と同様ＰＯ定盤１０６基準で行う。ウェハーステージ計測光１１０は計測軸を模式的に描いたもので、マスクステージ１０２と同様、不図示の多軸を同時計測する構成をとる。
【０００５】
１１１はウェハーステージのガイドで、多軸に移動可能なようにウェハーステージ１０９を案内している。案内方法には真空対応の静圧を用いることも出来る。１１２のウェハーステージダンパ定盤は除振台もしくは、装置設置床から支持されており、ウェハーステージガイド１１１のガイド面の平面度を高精度に支持する。
【０００６】
１１３はマスクステージのガイドでウェハーステージガイド１１１と同様に、多軸に移動可能なようにマスクステージ１０２を案内している。マスクステージガイド１１３は１１４のマスクステージダンパ定盤に支持されている。
【０００７】
また、特許文献１には、各種定盤の少なくとも一部が真空チャンバー内に配置されている露光装置が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２５２１６６号公報（図１４）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＯ（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃｓ）を支持するＰＯ定盤は、高精度に光学系を支持し、かつ各ステージの計測基準の精度を維持するため、熱的安定性が極めて高いことが必要である。
【００１０】
また、ＰＯ定盤は装置構成上、直下に構成されるウェハーステージと同等、もしくは大きな構造体となるのが一般的である。さらにＰＯの荷重に耐え、光学系を高精度に支持するためには、定盤に高い剛性が必要である。高い剛性を保つためには、定盤の厚みが必要で、縦横寸法、厚み共に巨大で高精度な定盤の製造方法、重量等も問題となる。
【００１１】
従来、大気環境下での露光装置においては、このような巨大で低熱膨張性を有する構造体は、低熱膨張材を鋳物の技術で加工することによって製作可能であった。しかし、鋳物材の使用に関しては、ＥＵＶ露光装置のように真空環境内での露光を必要とする装置においては、ポーラスに入り込んだ不純物のアウトガスの発生が非常に問題となる。よって真空環境下での鋳物材の使用については、特殊な表面処理を施す以外はほぼ不可能と考えられている。
【００１２】
一方、低熱膨張材の圧延材等の溶接構造においても、残留応力の問題や、真空状態で溶接部のアウトガス発生が問題となり、真空露光装置への使用は難しいと考えられている。よって、真空環境内にこのような巨大で高精度な構造体を構成するためには、構造体の製法に従来に無い技術が必要となるため問題となっている。
【００１３】
また、巨大なＰＯ定盤構造体全体を覆う真空チャンバーもさらに巨大なものとなり、チャンバーの重量の増加、また巨大な定盤からのアウトガスの増加が問題となる。加えて、各ステージは、様々な樹脂製のパーツや、リニアモータ等に使用される接着剤によってアウトガスが放出される量が多いユニットであり問題となっている。
【００１４】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであって、ＥＵＶ等真空露光装置において、ＰＯ鏡筒を高精度に支持する定盤を、真空チャンバー外部の大気中に構成することで、従来の定盤の技術を転用、チャンバーの小型化を可能とし、また、各ステージの粗動ステージ，微動微動ステージ，ガイド面以外を大気中に構成することで、アウトガスの低減、チャンバーの小型化が可能な露光装置の提供を目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下（１）〜（６）の構成を備える。
【００１６】
（１）真空環境下で原盤面に描かれたパターンを投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し原盤と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原盤のパターンを基板に繰り返し露光する露光装置において、真空環境を維持するチャンバーが、原盤ステージ装置，基板ステージ装置，反射投影光学系，反射照明光学系の少なくとも一つの構成要素とは力学的に別の構造体となっている事を特徴とする露光装置。
【００１７】
（２）上記（１）に記載の露光装置において、該反射投影光学系、あるいは反射照明光学系を真空環境内に構成し、該支持部材を真空環境外に構成することを特徴とした露光装置。
【００１８】
（３）上記（１）に記載の露光装置において、該反射投影光学系、あるいは反射照明光学系と該光学系の支持部材共に真空環境内に構成することを特徴とする露光装置。
【００１９】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の露光装置において、真空中の基板ステージ移動体のガイドとなる構造体を真空環境外から支持することを特徴とする露光装置。
【００２０】
（５）上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の露光装置において、真空中の原盤ステージ移動体のガイドとなる構造体を真空環境外から支持することを特徴とする露光装置。
【００２１】
（６）上記（２）に記載の露光装置において、基板ステージ、または原盤ステージのフォーカス，アライメント計測用の固定部材を真空内に構成し、該固定部材を真空外に構成された該反射投影光学系の支持部材より支持することを特徴とする露光装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を、実施例に基づいて図面を参照しながら説明する。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を説明する。
【００２４】
第１，２図に、本実施例を示す。
【００２５】
図１において、１はミラー縮小投影光学系（ＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎＯｐｔｉｃｓ，ＰＯ）である。ＰＯ１の内部には、複数枚の反射ミラーが高精度に支持されている。２はマスク（原盤）ステージで、マスク（原盤）３をチャッキングし、繰り返しスキャン露光するため不図示のアクチュエータで駆動する。４はＰＯ定盤６を計測の基準としたマスクステージ計測光の一部で、レーザーを用いた干渉計でフォーカス，アライメントともに計測し、ステージ位置決めを行う。計測の基準は、真空外のＰＯ定盤６によって真空内に支持されたマスクステージ計測定盤１１より行う。
【００２６】
照明系より入射したＥＵＶ光は、マスク原盤上露光パターン面で反射して、ＰＯ１内の不図示の光路を反射して、基盤となるシリコンウェハー５に投影される。ＰＯ１は大気中に構成されているＰＯ定盤６に支持されているが、金属ベローズ等の弾性的な金属隔壁によって真空チャンバー７内部に構成されている。８は支持機構（除振台）で真空チャンバー７外の大気中に構成されている。従来機と同様の大気中での空気圧を利用したベローズダンパーが使用可能である。
【００２７】
９はウェハーステージで前記ウェハー５をチャッキングしマスク原盤とステージとウェハーステージ９を同期させてスキャンさせるか、または、一方を停止させた状態で逐次露光を行う。ウェハーステージ９のフォーカス，アライメント計測は１０のウェハーステージ計測光にて示したように、１２のウェハーステージ計測基準定盤から行う。計測定盤は真空外のＰＯ定盤６下面から支持されており、真空チャンバー７内に構成されている。
【００２８】
１３はウェハーステージ９のガイドで、真空内に構成されており、ウェハーステージ９が多軸に移動可能なように案内している。案内方法には真空対応の静圧を用いることも出来る。１４のウェハーステージダンパ定盤は除振台もしくは、装置設置床から支持されており、ウェハーステージガイド１３のガイド面の平面度を高精度に支持する。ウェハーステージダンパ定盤１４は真空外に構成されており、真空チャンバー７とウェハーステージガイド支持部材とのギャップを不図示の弾性体で連結している。弾性体には真空隔壁を兼ねつつ振動的にチャンバーと構造体を絶縁するために、金属ベローズ，溶接ベローズを使用するのが一般的である。支持部材は振動的に真空チャンバー７とは絶縁されながら、真空チャンバー７内に導入され、チャンバー７内のウェハーステージガイド１３を支持する構成となっている。
【００２９】
１５はマスクステージガイドであり、ウェハーステージガイド１３と同様に、多軸に移動可能なようにマスクステージ２を案内している。マスクステージガイド１５は１６のマスクステージダンパ定盤に大気中から支持されている。
【００３０】
図２は、支持機構８の詳細図であり、装置内のその他の支持機構にも同様の構成を取ることが可能である。１７はダンパで、ダンパ支持構造体２２より支持されている。ダンパ１７はエアーで自重補償を行い、高周波数帯域の制御をリニアモータで行う大気露光装置で使用されているダンパと同等のものが使用可能である。
【００３１】
真空チャンバー７はチャンバー支持部材２０によって支持されている。チャンバー支持部材２０，真空チャンバー７と１９の構造体は振動的に絶縁されている。構造体１９は２１のダンパ脚によって支持されており、ダンパ脚２１の対向面はダンパ１７と締結されている。ダンパ１７上面と真空チャンバー１７間は溶接ベローズ１８で弾性的に連結されている。振動的にはチャンバー７と構造体１９は絶縁されながら、チャンバー７内の真空環境を維持している。また、ダンパ脚２１を長くすることで溶接ベローズ１８の横方向の剛性も十分に弱くすることが可能で、チャンバー７の振動や変形の影響が本体構造体に影響を及ぼさない構造をとることが出来る。
【００３２】
（他の実施例）
図３に第２の実施例を示す。図３において図１〜２と同じ符号は同一の構成要素を示す。第２の実施例においては、マスクステージ定盤も真空内に構成している。第２の実施例によれば、真空内に入る要素は増えるが、定盤支持部の弾性体のかわし機構が装置の外部に配置できるため、リークチェックや、メンテナンス性は向上する。
【００３３】
図４に第３の実施例を示す。図３において図１〜３と同じ符号は同一の構成要素を示す。第３の実施例においては、ウェハーステージガイド１３を支持するウェハーステージダンパ定盤１４もガイドと同様真空内に構成している。
【００３４】
その他の実施例以外で示した２例以外にも、ウェハーダンパ定盤を真空外に、マスクステージダンパ定盤を真空外にする構成も可能である。
【００３５】
【発明の効果】
ＰＯ定盤を大気中に構成することができるため、従来の技術を用いた製法が可能となる。
【００３６】
また、真空中に構成するステージ要素が減るため、アウトガスが低減できる。同じ排気能力における到達真空度をより低くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る露光装置を示す図
【図２】本発明の実施例に係る露光装置の支持機構８の詳細を示す図
【図３】他の実施例に係る露光装置を示す図
【図４】他の実施例に係る露光装置を示す図
【図５】従来例に係る露光装置を示す図
【符号の説明】
１ＰＯ（投影光学系）
２マスクステージ
３マスク（原盤）
４マスクステージ計測光
５ウェハー（シリコンウェハー）
６ＰＯ定盤
７真空チャンバー
８支持機構
９ウェハーステージ
１０ウェハーステージ計測光
１１マスクステージ計測基準定盤
１２ウェハーステージ計測基準定盤
１３ウェハーステージガイド
１４ウェハーステージダンパ定盤
１５マスクステージガイド
１６マスクステージダンパ定盤
１７ダンパ
１８溶接ベローズ
１９構造体
２０チャンバー支持部材
２１ダンパ脚
２２ダンパ支持構造体
１０１ＰＯ（投影光学系）
１０２マスクステージ
１０３マスク（原盤）
１０４マスクステージ計測光
１０５ウェハー（シリコンウェハー）
１０６ＰＯ定盤
１０７真空チャンバー
１０８支持機構
１０９ウェハーステージ
１１０ウェハーステージ計測光
１１１ウェハーステージガイド
１１２ウェハーステージダンパ定盤
１１３マスクステージガイド
１１４マスクステージダンパ定盤

Claims

真空環境下で原盤面に描かれたパターンを投影光学系を介して基板に投影し、該投影光学系に対し原盤と基板の両方、もしくは基板のみをステージ装置により相対的に移動させることにより、原盤のパターンを基板に繰り返し露光する露光装置において、真空環境を維持するチャンバーが、原盤ステージ装置，基板ステージ装置，反射投影光学系，反射照明光学系の少なくとも一つの構成要素とは力学的に別の構造体となっている事を特徴とする露光装置。
請求項１に記載の露光装置において、該反射投影光学系、あるいは反射照明光学系を真空環境内に構成し、該支持部材を真空環境外に構成することを特徴とした露光装置。
請求項１に記載の露光装置において、該反射投影光学系、あるいは反射照明光学系と該光学系の支持部材共に真空環境内に構成することを特徴とする露光装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置において、真空中の基板ステージ移動体のガイドとなる構造体を真空環境外から支持することを特徴とする露光装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置において、真空中の原盤ステージ移動体のガイドとなる構造体を真空環境外から支持することを特徴とする露光装置。
請求項２に記載の露光装置において、基板ステージ、または原盤ステージのフォーカス，アライメント計測用の固定部材を真空内に構成し、該固定部材を真空外に構成された該反射投影光学系の支持部材より支持することを特徴とする露光装置。