JP2005183656A

JP2005183656A - 露光装置

Info

Publication number: JP2005183656A
Application number: JP2003422085A
Authority: JP
Inventors: Giichi Miyajima; 義一宮島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【課題】基板吸着保持手段への液浸液の進入リークに伴う基板吸着保持不良あるいは液浸液面低下に伴う液浸露光不良等の問題を解決する。
【解決手段】投影光学系と基板との間の液体層を介して原版のパターンを基板に露光する液浸露光装置を、基板保持部材を回動または移動させることにより、基板上に付着した、または基板上に満たされた液浸液を除去する手段を備えたものとする。
【選択図】図５

Description

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、なかでも基板上に微細な回路パターンを露光する為の液浸式露光装置に関する。

従来例を図９〜図１２に示す。
ここで、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ウエハに対して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、は露光装置本体で前記１０２、レチクルステージ及び１０３、投影レンズを支持する。

１０５、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。
105B、はスライダーで、ウエハを所定位置に移動位置決めする。
105C、はウエハチャックで、ウエハを支持固定すると同時に液浸液を保持する形状になっている。

１０６、はアライメントスコープで、ウエハ上のアライメントマーク及びステージ上のアライメント用基準マークを計測し、ウエハ内アライメント及びレチクルとウエハ間のアライメントを行う際の計測を行う顕微鏡。

１０７、はフォーカススコープで、ウエハ面形状及び光軸方向フォーカス計測を行う。

１０８、はXバーミラーで、105B、スライダーの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。

109、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。

110、は105B、スライダー上面に設けられ、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。

111、は105B、スライダー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。

112、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、はウエハを供給回収する、ウエハ搬送ロボット。

114、は液浸液タンクで、ここに液浸液を貯蔵し、115、液浸液滴下回収手段を介して液浸液を、105C、ウエハチャックに対して供給あるいは回収する。

以上の構成で、液浸露光を行う際、ウエハ処理の流れを図１０に示す。
まず、図１０（１）に示すように、105、露光ステージに搬送された112、ウエハに対して、アライメント計測及びフォーカス計測を行う為に、105、露光ステージにてアライメント動作を行う。この状態では、ウエハと投影光学系の間には液浸液は存在しない。アライメント計測顕微鏡及びフォーカス計測の際に、液浸液があるとレジストと液浸液間の屈折率差及び液浸液面とレジスト面との反射率差が少ないことからフォーカス計測検出が困難になる、そこで液浸露光の際にも液浸液を滴下せずにアライメント計測及びフォーカス計測をおこなう。

次に、図１０（２）に示すように、アライメント動作が終了した後、105、露光ステージにより、112、ウエハが115、液浸液滴下回収手段の直下位置まで移動する。

移動終了後、115、液浸液滴下回収手段に、114、液浸液タンクより屈折率が１以上の液浸液を供給し、105C、ウエハチャックに液浸液を滴下することにより、112、ウエハ表面に液浸液が一定の厚みをもって満たされる。

このように、空気に比べて屈折率の大きな液体で、投影光学系の103、縮小投影レンズと112、ウエハ間の空間を満たすことにより、見かけ上の投影光学系のNAが拡大し、解像度が向上する効果が得られる。

次に、図１０（３）に示すように、液浸液を満たした状態で、露光ポジションまで戻り、次に図１０（４）に示すように、露光動作を行う。

露光が終了した後は、図１０（５）に示すように、112、ウエハ搬送ロボットの回収位置までステージを移動させ、ウエハをウエハチャックごと回収する。

回収後、図１０（６）に示すように、回収ウエハ及びウエハチャックを露光装置外に取り出し、次工程に進める。

次のウエハ及びウエハチャックを、図１０（７）に示すように、112、ウエハ搬送ロボットにより105、露光ステージに搭載し、図１０（８）〜（９）に示すように、アライメント計測動作に進む。
以上のように、ウエハに対して液浸露光を行う。

図１１に液浸液除去方法を従来例に示す。
ここで、１０５C、ウエハチャックの１１２、ウエハ上面周辺に満たされた１１６、液浸液を除去する際は、図１１（１）に示す水平状態から図１１（２）に示す要に、１０５C、ウエハチャック自身を傾け駆動することにより、１１５、液浸液を流し落とし除去する。

あるいは、他の従来例を図１２を示す。
ここで、１０５C、ウエハチャックの１１２、ウエハ上面周辺に満たされた１１５、液浸液を除去する際は、図１２（２）及び（３）に示すように、１１５、液浸液滴下回収手段のノズル位置を図示位置に移動させ、１１６、液浸液を吸引排出する。

以上、従来の除去方法では、以下の問題点が発生していた。
１０５C、ウエハチャック自身を傾け駆動することにより、１１５、液浸液を流し落とし除去する方法では、液浸液が完全に除去させる角度までウエハを傾ける必要があり、駆動空間が大きく必要であり、駆動手段及び駆動空間が大きくなる欠点があった。

また、１１５、液浸液滴下回収手段のノズル位置を図示位置に移動させ、１１６、液浸液を吸引排出する方法では、吸引速度に制約があり除去時間が多く必要になり、装置のスループットを悪化させる欠点があった。

従来の液浸方式の露光装置に関しては、例えば、特許文献１において、ウエハ搬送手段と液曹を設けた液浸露光装置が示されている。また、特許文献２には、ウエハを液浸カセットに入れ、カセットを搬送する内容が示されている。
特開平６−１２４８７３号公報特開平６−１６８８６６号公報

本発明では、上記従来例の構成で問題になっていた基板吸着保持手段への液浸液の進入リークに伴う基板吸着保持不良あるいは液浸液面低下に伴う液浸露光不良等の問題を解決する。

上記課題を解決するために、本発明では液浸液を高速回転手段で液浸液に働く遠心力により短時間に除去する。あるいは、基板保持部材に高周波振動素子を設け、最後の表面部に残った微量水分を高周波振動により微粒子拡散させ除去する。

本発明では、アライメント及び露光空間から遮蔽隔離した空間で、液浸液の除去乾燥を効率よく行うことが可能になり、液浸露光装置の生産性及び信頼性を向上させる効果がある。

以下に本発明の実施例を説明する。
図１〜図８に、本実施例及び他の実施例を示す。

ここで、１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。

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。

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は露光装置本体で前記２、レチクルステージ及び３、投影レンズ等を支持する。

５は露光ステージで、露光エリア内のウエハに対して、露光位置決めを行うステージ。

６はアライメントステージで、アライメント計測エリア内のウエハに対して、位置決めを行うステージ。

７はアライメントスコープで、ウエハ上のアライメントマーク及びステージ上のアライメント用基準マークを計測し、ウエハ内アライメント及びレチクルとウエハ間のアライメント計測を行う顕微鏡。

８はフォーカススコープで、ウエハ面形状及び光軸方向フォーカス計測を行う。

９は液浸液タンクで、ここに液浸液を貯蔵し、10は液浸液滴下手段を介して液浸液を、5C、ウエハチャックに対して供給あるいは回収する。

11はウエハを載せたチャックを、６、アライメントステージに供給するチャック搬送ロボットA。12はアライメント計測エリアと露光エリア間に位置し、5C、ウエハチャックを両エリアステージ間で移動搬送するチャック搬送ロボットB。

13は５、露光ステージでの露光動作が終了したウエハを載せたウエハチャックを回収搬送するチャック搬送ロボットC。

14は基準マークで、は5B、スライダー及び6B、スライダー上面に設けられ、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。

15は5B、スライダー及び6B、スライダー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。

16はXバーミラーで、6B、スライダーの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。

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。

18はXバーミラーで、5B、スライダーの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。

19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。

20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。

以上のツインステーション露光装置の構成で、液浸露光を行う際のウエハ処理の流れを図３〜図７に示す。

まず、図３（１）に示すように、６、アライメントステージに搬送されたウエハに対して、アライメント計測及びフォーカス計測を行う為に、６、アライメントステージにてアライメント動作を行う。

このアライメント計測エリアの計測時には、ウエハと投影光学系の間には液浸液は存在しない。アライメント計測顕微鏡及びフォーカス計測の際に、液浸液があるとレジストと液浸液間の屈折率差及び液浸液面とレジスト面との反射率差が少ないことからフォーカス計測検出が困難になることから、液浸露光の際にも液浸液を滴下せずにアライメント計測及びフォーカス計測をおこなう。

次に、図３（２）〜（３）に示すように、アライメント動作が終了した後、６、アライメントステージにより、20、ウエハを12、チャック搬送ロボットBの回収位置まで移動させる。

ここで、12、チャック搬送ロボットBが、20、ウエハの搭載された6C、ウエハチャックを10、液浸液滴下手段の直下位置まで移動させる。

この時、他の11、チャック搬送ロボットA、及び13、チャック搬送ロボットCは、平行して次のウエハ及びチャックの供給と、露光ステーションで露光が終了したウエハ及びチャックの回収を行っている。

図３（４）に示す状態で、10、液浸液滴下手段から6C、ウエハチャックに液浸液を滴下する様子を、図４（１）〜（３）に示す。

図４（１）に示すように、12、チャック搬送ロボットBにより、6C、ウエハチャックが10、液浸液滴下手段の直下に搬送される。

図４（２）に示すように、10、液浸液滴下手段から6C、ウエハチャックに液浸液を滴下し、20、ウエハ上面に９、液浸液タンクより屈折率が１以上の液浸液を供給し20、ウエハ表面に液浸液が一定の厚みをもって満たされる。

次に、図４（３）に示すように、12、チャック搬送ロボットBにより、液浸液が満たされた6C、ウエハチャックが、露光ステーション側に搬送され、５、露光ステージ上にセットされる。

次に、図４（４）に示すように、３、縮小投影レンズと6Ｃ、ウエハチャック上の20、ウエハとの間の空間が液浸液で満たされる。

このように、空気に比べて屈折率の大きな液体で、投影光学系の3、縮小投影レンズと20、ウエハ間の空間を満たすことにより、見かけ上の投影光学系のNAが拡大し、解像度が向上する効果が得られる。

次に図３（５）（６）に示すように、液浸液を満たした状態で、露光ポジションまで戻り露光動作を行う。また、６、アライメントステージ側ではアライメント計測動作を平行して行う。

露光が終了した後は、図３（２）（３）（４）に示すように、12、チャック搬送ロボット及び13、チャック搬送ロボットの回収位置までステージを移動させ回収し、チャックを移動あるいは回収搬出する。回収搬出後、回収ウエハを露光装置外に取り出し、次工程に進める。

次に、液浸液除去及び乾燥手段の実施例を、図５〜図７に示す。

液浸露光工程が終了し、５C、ウエハチャックを１２、チャック搬送ロボットにより搬送する状態を、図５（１）（２）に示す。ここで、６、アライメントステージにてアライメント計測が終了した６C、ウエハチャックは１３、チャック搬送ロボットCにより搬送され、１０、液浸液滴下手段の位置に移動され、液浸液を滴下する。一方、露光動作が終了した、５、露光ステージ側の５C、ウエハチャックは、１２、チャック搬送ロボットBにより搬出移動する。このとき、アライメント及び露光動作空間の温調及びコンタミコントロールは、２２、温調チャンバーにより行なわれる。また、２２、温調チャンバーに隣接し分離遮蔽された、２３、液浸液回収乾燥チャンバーが設けられ、液浸液露光動作が終了した後の５C,ウエハチャックが、２３、液浸液回収乾燥チャンバー内に搬送される。

ここで、２２、温調チャンバーと２３、液浸液回収乾燥チャンバー間には、５C、ウエハチャックの移動時のみ開口する２３A、ゲートバルブが設けられている。

２３、液浸液回収乾燥チャンバーには、液浸液除去手段である、２４、液浸液回収スピナーが設けられている。

ここで、図５（３）に示すように、２３、液浸液回収乾燥チャンバーに搬送された、５C,ウエハチャックは、２４、液浸液回収スピナーに搭載され、高速スピン動作工程に進む。

図６に高速スピン動作工程を示す。ここで、図６（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に図５（２）に示すように、５C、ウエハチャックを高速回転動作させる、ここで、５C、ウエハチャック外周下面には、図に示すように、５E、テーパー部が設けられ、図６（２）に示すように、回転時に２１、液浸液が５C、ウエハチャックの最外周部から外に排出され易い構造となっている。液浸液回収後に、図５（３）及び図６（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。

図７に、他の実施例１)の高速スピン動作工程を示す。
ここで、図７（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に図７（２）に示すように、５C、ウエハチャックを高速回転動作させる、ここで、５C、ウエハチャック外周下面には、図に示すように、５E、テーパー部が設けられ、図６（２）に示すように、回転時に２１、液浸液が５C、ウエハチャックの最外周部から外に排出され易い構造となっている。さらに、液浸液の外周部への自動を高速で行う為に、２７液浸液回収後に、２５、液浸液乾燥手段に隣接して、ウエハ中央部に２７、高圧エアーブロー手段を設け、１２、ウエハ中心部から外周部に向けてエアーを流すことにより、２１、液浸液を早く除去することが可能になる。さらに、実施例に示したように、図７（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。

図８に、他の実施例２)の液浸乾燥去手段を示す。
ここで、図８（１）に示すように、５C、ウエハチャックには、２１液浸液が満たされた状態で、搬入搭載される。次に実施例及び他の実施例に示した方法で、液浸液を除去した後に、液浸液を乾燥する手段として、図８（２）に示すように、５C、ウエハチャック内部に、２８、ピエゾ素子が埋め込まれたウエハチャックで、表面に微量に残っている液浸液を、図８（２）に示すように、２８、ピエゾ素子を高周波で微振動させることにより、１２、ウエハ及び５C,ウエハチャックに微量に残る液浸液を、超音波微粒子化し、空気中に高速で拡散除去することができる。さらに、実施例に示したように、図８（３）に示すように、２４、液浸回収スピナーの上方部位に２５、液浸液乾燥手段が設けられ、２６、液浸液乾燥エアーが下方に吹き降ろされ、１２、ウエハ表面及び５C、ウエハチャック表面に微量に残った液浸液を完全に乾燥除去する。

本実施例に示す露光装置全体図本実施例に示すステージ装置の斜視図本実施例に示す液浸露光説明図本実施例に示す液浸露光説明図本実施例に示す液浸液回収乾燥説明図本実施例に示す液浸液回収乾燥説明図他の意実施例１に示す液浸液回収乾燥説明図他の意実施例１に示す液浸液回収乾燥説明図従来例に示す露光装置全体図従来例に示す液浸露光説明図従来例に示す液浸液回収説明図従来例に示す液浸液回収説明図

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露光装置本体
５露光ステージ
５B スライダー
５C ウエハチャック
５D テーパー部
６アライメントステージ
６B スライダー
６C ウエハチャック
７アライメントスコープ
８フォーカススコープ
９液浸液タンク
10 液浸液滴下手段
11 チャック搬送ロボットA
12 チャック搬送ロボットB
13 チャック搬送ロボットC
14 基準マーク
15 照度センサー
16 Xバーミラー
17 Yバーミラー
18 Xバーミラー
19 Yバーミラー
20 ウエハ
21 液浸液
22 温調チャンバー
23液浸液回収乾燥チャンバー
24 液浸液回収スピナー
25 液浸液乾燥手段
26 液浸液乾燥エアー
27 高圧エアーブロー手段
28 ピエゾ
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 露光装置本体
105 ウエハステージ
105B スライダー
105C ウエハチャック
105D 真空チャック
106 アライメントスコープ
107 フォーカススコープ
108 Xバーミラー
109 Yバーミラー
110 基準マーク
111 照度センサー
112 ウエハ
113 ウエハ搬送ロボット
114 液浸液タンク
115 液浸液滴下回収手段
116 液浸液

Claims

原版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版と基板の両方、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、原版のパターンを基板に繰り返し露光し、投影光学系と基板間の露光光透過空間の少なくとも一部を液体層を介して露光する液浸露光装置において、
該基板保持部材を回転あるいは移動駆動する手段を設け、該基板保持部材に回転あるいは移動動作を与えることにより、基板上に付着もしくは満たされた液浸液を、回転除去あるいは移動除去することを特徴とする露光装置。
原版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版と基板の両方、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、原版のパターンを基板に繰り返し露光し、投影光学系と基板間の露光光透過空間の少なくとも一部を液体層を介して露光する液浸露光装置において、
該基板保持部材を連続的に高周波で振動変位させる手段を設け、該基板保持部材に与えられる高周波振動変位により、基板上に付着もしくは満たされた液浸液を、微粒子化分散除去することを特徴とする露光装置。
請求項１）２）に記載の露光装置において、該基板保持部材を回転あるいは移動駆動する手段あるいは、該基板保持部材を連続的に高周波で振動変位させる手段に併設して液浸液に対して気体流を印加する空圧発生手段を設け、それらの複合動作により基板上の液浸液を除去することを特徴とする露光装置。
請求項１）〜３）に記載の露光装置において、該液浸液除去後に該液浸液の乾燥手段が動作することを特徴とする露光装置。
請求項１）〜４）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段は、露光空間あるいはアライメント空間から略隔離あるいは略遮蔽された空間に設けられたことを特徴とする露光装置。
請求項５）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段が設けられた略隔離あるいは遮蔽された空間は、排気手段が設けられていることを特徴とする露光装置。
請求項１）〜６）に記載の露光装置において、該液浸液除去手段あるいは乾燥手段により液浸液を除去乾燥したことを確認する手段を設けたことを特徴とする露光装置。