JP2006261212A

JP2006261212A - 露光装置

Info

Publication number: JP2006261212A
Application number: JP2005073118A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Shimoda; 敏正下田; Shigeta Fukagawa; 重太深川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2005-03-15
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる露光装置に関し、真空チャンバの中間部に生じる変形を低減することを目的とする。
【解決手段】真空チャンバ内に照明光学系、レチクルステージ、投影光学系および感応基板ステージを収容してなる露光装置において、真空チャンバは、下面が開口されレチクルステージが位置する第１のチャンバと、第１のチャンバの下側に隣接して配置され上面および下面が開口され投影光学系が位置する第２のチャンバと、第２のチャンバの下側に隣接して配置され上面が開口され感応基板ステージが位置する第３のチャンバとを備え、第２のチャンバの壁部の上端および下端に、第１のチャンバの壁部の下端および第３のチャンバの壁部の上端を重ね合わせ、隣接するチャンバ間の接合面に垂直な方向における、夫々のチャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィに用いられる露光装置に関する。

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、１３ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ光を使用したＥＵＶ露光装置が開発されている。このようなＥＵＶ光露光装置では、ミラーを用いた照明光学系によりレチクルに照明光を照射し、レチクルで反射した照明光をミラーを用いた投影光学系により感応基板に投影するため、各構成部材の相対位置精度により高い精度が要望される。

そして、このようなＥＵＶ露光装置では、照明光学系、レチクルステージ、投影光学系、感応基板ステージ等の各構成部材は、空気によるＥＵＶ光の吸収を防止するため真空チャンバ内に収容されている。
特許第３２００２８２号公報

しかしながら、このように各構成部材を真空チャンバ内に収容すると、真空チャンバ内を真空状態にした時に、大気圧により真空チャンバが比較的大きく変形し、真空チャンバに支持される構成部材の相対位置が変動する。また、特に、真空チャンバの上面に作用する大気圧の影響により真空チャンバの上部の変形が大きくなる。
そして、ＥＵＶ露光装置では、真空チャンバの上部にレチクルステージを配置し、この下方に投影光学系を配置しているため、レチクルステージと投影光学系との相対位置の変動が大きくなる。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされたもので、真空チャンバの中間部に生じる変形を低減することができる露光装置を提供することを目的とする。

請求項１の露光装置は、真空チャンバ内に照明光学系、レチクルステージ、投影光学系および感応基板ステージを収容してなる露光装置において、前記真空チャンバは、下面が開口され前記レチクルステージが位置する第１のチャンバと、前記第１のチャンバの下側に隣接して配置され上面および下面が開口され前記投影光学系が位置する第２のチャンバと、前記第２のチャンバの下側に隣接して配置され上面が開口され前記感応基板ステージが位置する第３のチャンバとを備え、前記第２のチャンバの壁部の上端および下端に、前記第１のチャンバの壁部の下端および前記第３のチャンバの壁部の上端を重ね合わせ、隣接するチャンバ間の接合面に垂直な方向における、夫々のチャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする。

請求項２の露光装置は、請求項１記載の露光装置において、前記第２のチャンバに前記レチクルステージおよび前記投影光学系を支持してなることを特徴とする。
請求項３の露光装置は、請求項１または請求項２記載の露光装置において、前記第２のチャンバに前記照明光学系を支持してなることを特徴とする。
請求項４の露光装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、前記第２のチャンバに前記感応基板ステージを支持してなることを特徴とする。

請求項５の露光装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、前記第３のチャンバの下面を開口して前記第３のチャンバに前記感応基板ステージを支持するとともに、前記第３のチャンバの下側に隣接して上面が開口される第４のチャンバを配置し、前記第３のチャンバの壁部の下端に、前記第４のチャンバの壁部の上端を重ね合わせ、前記第３のチャンバと前記第４のチャンバ間の接合面に垂直な方向における、前記第３のチャンバと前記第４のチャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする。

請求項６の露光装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、前記第３のチャンバの下側に隣接して第２の真空チャンバを配置し、前記第３のチャンバの壁部の下端に、前記第２の真空チャンバの壁部の上端を重ね合わせ、前記第３のチャンバと前記第２の真空チャンバ間の接合面に垂直な方向における、前記第３のチャンバと前記第２の真空チャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする。

請求項７の露光装置は、請求項６記載の露光装置において、前記第２の真空チャンバは、前記第３のチャンバ内の真空度より低い真空度とされていることを特徴とする。

本発明の露光装置では、第２のチャンバの壁部の上端および下端に、第１のチャンバの壁部の下端および第３のチャンバの壁部の上端を重ね合わせるようにしたので、真空チャンバ内を真空にした時に第２のチャンバに偏荷重が作用することがなくなり真空チャンバの中間部に生じる変形を低減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
(第１の実施形態)
図１および図２は本発明の露光装置の第１の実施形態を模式的に示している。この実施形態では、本発明がＥＵＶ光を使用したＥＵＶ露光装置に適用される。
この露光装置は、底部にベースプレート１１を有している。ベースプレート１１は、除振装置１３を介して床１５上に保持されている。ベースプレート１１の上には真空チャンバ１７が配置されている。

真空チャンバ１７は、第１のチャンバ１９、第２のチャンバ２１、第３のチャンバ２３を有している。第１のチャンバ１９は下面が開口され、開口部には内側フランジ１９ａが形成されている。第２のチャンバ２１は、第１のチャンバ１９の下側に隣接して配置され上面および下面が開口されている。上下の開口部には内側フランジ２１ａ，２１ｂが形成されている。第３のチャンバ２３は、第２のチャンバ２１の下側に隣接して配置され上面および下面が開口されている。開口部には内側フランジ２３ａ，２３ｂが形成されている。第１のチャンバ１９、第２のチャンバ２１および第３のチャンバ２３には、真空チャンバ１７内を例えば１０^-5Ｐａ程度の高真空に真空引きするターボ分子ポンプ２５がそれぞれ配置されている。

第１のチャンバ１９、第２のチャンバ２１および第３のチャンバ２３は、それぞれ矩形状の同一の横断面形状(大きさも同一)を有している。そして、第２のチャンバ２１の壁部２１ｃの上端および下端に、第１のチャンバ１９の壁部１９ｃの下端および第３のチャンバ２３の壁部２３ｃの上端が重ね合わせられている。そして、隣接するチャンバ１９，２１，２３間の接合面に垂直な方向における、夫々のチャンバ１９，２１，２３の投影形状が略同一とされている。

真空チャンバ１７内には架台２７が水平に配置されている。この架台２７は除振装置２９を介して第２のチャンバ２１に保持されている。除振装置２９は、図２に示すように架台２７の下面の３箇所に配置されている。それぞれの除振装置２９は第２のチャンバ２１の壁部２１ｃから内側に伸びた梁３１，３３，３５と架台２７との間に配置されている。
架台２７には、図１に示すように照明光学系３７および投影光学系３９が配置されている。照明光学系３７および投影光学系３９は架台２７を上下方向に貫通して配置され架台２７に固定されている。照明光学系３７の下部３７ａは第２のチャンバ２１および第３のチャンバ２３の壁部２１ｃ，２３ｃを気密に貫通して真空チャンバ１７の外部に延存されている。

投影光学系３９の下方にはウエハステージ４１が配置されている。ウエハステージ４１はベース部材４３を介してベースプレート１１上に配置されている。ウエハステージ４１の上側にはウエハ４５を吸着固定する静電チャック４７が固定されている。
投影光学系３９の上方にはレチクルステージ４９が配置されている。レチクルステージ４９は第２のチャンバ２１の壁部２１ｃから内側に向かって張り出した梁５１，５３によって支持されている。レチクルステージ４９の下側にはレチクル５５を吸着固定する静電チャック５７が固定されている。

上述した露光装置では、真空チャンバ１７の外側に配置される図示しない光源部においてターゲット材料をプラズマ化してＥＵＶ光を発生させる。発生したＥＵＶ光は照明光学系３７に導かれ、複数の反射鏡(不図示)により反射されレチクルステージ４９の下側に配置されるレチクル５５の下面に導かれる。レチクル５５は、ＥＵＶ光を反射する多層膜とパターンを形成するための吸収体パターン層を有しており、レチクル５５でＥＵＶ光が反射されることによりＥＵＶ光はパターン化される。パターン化されたＥＵＶ光は、投影光学系３９の複数のミラー(不図示)により順次反射されて、レチクルパターンの縮小された像をウエハ４５上に形成する。ウエハ４５上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光がレチクル５５の所定の領域に照射され、レチクル５５とウエハ４５は投影光学系３９に対して投影光学系３９の縮小率に従った所定の速度で動く。このようにして、レチクルパターンはウエハ４５上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

上述した露光装置では、第２のチャンバ２１の壁部２１ｃの上端および下端に、第１のチャンバ１９の壁部１９ｃの下端および第３のチャンバ２３の壁部２３ｃの上端を重ね合わせるようにしたので、真空チャンバ１７内を真空にした時に第２のチャンバ２１に偏荷重が作用することがなくなり第２のチャンバ２１に生じる変形が少なくなる。
すなわち、図３に示すように、第１のチャンバ１９Ａ、第２のチャンバ２１Ａおよび第３のチャンバ２３Ａの横断面形状を異ならせて(大きさも異なる)重ね合わせる場合には、真空チャンバ１７Ａ内を真空にした時に、第１のチャンバ１９Ａの上面に作用する大気圧Ｐが第１のチャンバ１９Ａの重量とともに第２のチャンバ２１Ａに偏荷重として作用し、第２のチャンバ２１Ａの上部が点線Ｓ１で示すように大きく変形する。また、第１のチャンバ１９Ａおよび第２のチャンバ２１Ａの荷重が、第３のチャンバ２３Ａに偏荷重として作用するため第２のチャンバ２１Ａの下部が点線Ｓ２で示すように大きく変形する。そして、これに伴い第２のチャンバ２１Ａの全体に変形が生じる。

一方、図１に示したように、第２のチャンバ２１の壁部２１ｃの上端および下端に、第１のチャンバ１９の壁部１９ｃの下端および第３のチャンバ２３の壁部２３ｃの上端を重ね合わせるようにする場合には、真空チャンバ１７内を真空にした時に、第１のチャンバ１９の上面に作用する大気圧Ｐにより第１のチャンバ１９の上部は点線Ｓ３で示すように変形するが、第２のチャンバ２１には偏荷重が作用しないため第２のチャンバ２１の変形が非常に小さなものになる。

そして、変形の少ない第２のチャンバ２１にレチクルステージ４９および投影光学系３９を支持したので、レチクルステージ４９と投影光学系３９との相対位置を高い精度で維持することができる。
また、第２のチャンバ２１に架台２７を介して照明光学系３７を支持するようにしたので、レチクルステージ４９、投影光学系３９および照明光学系３７の相対位置を高い精度で維持することができる。
(第２の実施形態)
図４は本発明の露光装置の第２の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、ウエハステージ４１が、ウエハステージ４１の両側に配置される支持部材５９により第２のチャンバ２１の壁部２１ｃに支持されている。支持部材５９は垂直部５９ａと水平部５９ｂとを有するＬ字状をしている。そして、垂直部５９ａの上部が第２のチャンバ２１の壁部２１ｃに固定されている。また、水平部５９ｂの上面にウエハステージ４１が載置されている。

この実施形態では、ウエハステージ４１を、レチクルステージ４９および投影光学系３９が支持される第２のチャンバ２１に支持したので、レチクルステージ４９、投影光学系３９およびウエハステージ４１の相対位置を高い精度で維持することができる。
なお、この実施形態においてウエハステージ４１を架台２７に支持するようにしても良い。
(第３の実施形態)
図５は本発明の露光装置の第３の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、ウエハステージ４１が第３のチャンバ２３の壁部２３ｃに固定される梁６１，６３により支持されている。そして、第３のチャンバ２３の下側に隣接して上面が開口される第４のチャンバ６５が配置されている。この第４のチャンバ６５は第３のチャンバ２３と同一の横断面形状(大きさも同一)を有している。そして、第３のチャンバ２３の壁部２３ｃの下端に、第４のチャンバ６５の壁部６５ｃの上端が重ね合わせられている。そして、第３のチャンバ２３と第４のチャンバ６５間の接合面に垂直な方向における、第３のチャンバ２３と第４のチャンバ６５の投影形状が略同一とされている。

この実施形態では、ウエハステージ４１を支持する第３のチャンバ２３の下側に隣接して第４のチャンバ６５を配置したので、真空チャンバ１７内を真空にした時の第３のチャンバ２３の変形量が非常に小さくなる。すなわち、真空チャンバ１７内を真空にすると、大気圧により第４のチャンバ６５の底面６５ｄが、図５に点線Ｓ４で示すように変形するが、第４のチャンバ６５の上部にはこの変形の影響は殆ど及ばない。従って、真空引きにより第３のチャンバ２３が殆ど変形することがなくなり、第３のチャンバ２３に支持されるウエハステージ４１の位置変動を小さくすることができる。これにより、レチクルステージ４９、投影光学系３９およびウエハステージ４１の相対位置を高い精度で維持することができる。
(第４の実施形態)
図６は本発明の露光装置の第４の実施形態を示している。

なお、この実施形態において第１の実施形態と同一の部材には、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この実施形態では、第３のチャンバ２３の下側に隣接して第２の真空チャンバ６７が配置されている。この第２の真空チャンバ６７は第３のチャンバ２３と同一の横断面形状(大きさも同じ)を有している。そして、第３のチャンバ２３の壁部２３ｃの下端に、第２の真空チャンバ６７の壁部６７ｃの上端が重ね合わせられている。そして、第３のチャンバ２３と第２の真空チャンバ６７間の接合面に垂直な方向における、第３のチャンバ２３と第２の真空チャンバ６７の投影形状が略同一とされている。また、第２の真空チャンバ６７の上面６７ａにベース部材６９を介してウエハステージ４１が載置されている。

第２の真空チャンバ６７は、第３のチャンバ２３内の真空度より低い真空度とされている。すなわち、真空チャンバ１７内は、ターボ分子ポンプ２５により例えば１０^-5Ｐａ程度の高真空に真空引きされるが、第２の真空チャンバ６７内はドライポンプ７１により例えば１０Ｐａ程度の真空度とされる。
この実施形態では、第３のチャンバ２３の下側に隣接して第２の真空チャンバ６７を配置したので、真空チャンバ１７内を真空にした時の第２の真空チャンバ６７の上面６７ａの変形量が非常に小さくなる。すなわち、真空チャンバ１７および第２の真空チャンバ６７内を真空にすると、大気圧により第２の真空チャンバ６７の底面６７ｄが、図６に点線Ｓ５で示すように変形するが、第２の真空チャンバ６７の上面６７ａの上側および下側は真空であるため第２の真空チャンバ６７の上面６７ａは殆ど変形しない。従って、第２の真空チャンバ６７の上面６７ａに載置されるウエハステージ４１の位置変動を小さくすることができる。これにより、レチクルステージ４９、投影光学系３９およびウエハステージ４１の相対位置を高い精度で維持することができる。

また、第２の真空チャンバ６７内には、露光用の構成部材が収容されないため、第２の真空チャンバ６７内の真空度を真空チャンバ１７内の真空度より低い真空度にすることで、第２の真空チャンバ６７内の真空引きを容易なものにすることができる。すなわち、真空チャンバ１７内を例えば１０^-5Ｐａ程度の高真空の真空度とし、第２の真空チャンバ６７内を例えば１０Ｐａ程度の真空度にしても、第２の真空チャンバ６７の上面６７ａの変形に及ぼす影響を殆ど無視することができる。
(実施形態の補足事項)
以上、本発明を上述した実施形態によって説明してきたが、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。

(１)上述した実施形態では、真空チャンバ１７の横断面形状を矩形状にした例について説明したが、例えば、円形状、三角形状、６角形，８角形等の多角形形状あるいは任意の形状にしても良い。
(２)上述した実施形態では、ＥＵＶ光を用いた露光装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明は、真空チャンバ内にレチクルステージおよび投影光学系を収容した露光装置に広く適用することができる。

本発明の露光装置の第１の実施形態を側面から見た説明図である。図１の露光装置をＡＡ方向から見た説明図である。横断面形状の異なるチャンバを重ねた時の変形を示す説明図である。本発明の露光装置の第２の実施形態を側面から見た説明図である。本発明の露光装置の第３の実施形態を側面から見た説明図である。本発明の露光装置の第４の実施形態を側面から見た説明図である。

符号の説明

１７真空チャンバ
１９第１のチャンバ
１９ｃ，２１ｃ，２３ｃ壁部
２１第２のチャンバ
２３第３のチャンバ
３７照明光学系
３９投影光学系
４１ウエハステージ
４９レチクルステージ
６５第４のチャンバ
６７第２の真空チャンバ

Claims

真空チャンバ内に照明光学系、レチクルステージ、投影光学系および感応基板ステージを収容してなる露光装置において、
前記真空チャンバは、
下面が開口され前記レチクルステージが位置する第１のチャンバと、
前記第１のチャンバの下側に隣接して配置され上面および下面が開口され前記投影光学系が位置する第２のチャンバと、
前記第２のチャンバの下側に隣接して配置され上面が開口され前記感応基板ステージが位置する第３のチャンバとを備え、
前記第２のチャンバの壁部の上端および下端に、前記第１のチャンバの壁部の下端および前記第３のチャンバの壁部の上端を重ね合わせ、
隣接するチャンバ間の接合面に垂直な方向における、夫々のチャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする露光装置。
請求項１記載の露光装置において、
前記第２のチャンバに前記レチクルステージおよび前記投影光学系を支持してなることを特徴とする露光装置。
請求項１または請求項２記載の露光装置において、
前記第２のチャンバに前記照明光学系を支持してなることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、
前記第２のチャンバに前記感応基板ステージを支持してなることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、
前記第３のチャンバの下面を開口して前記第３のチャンバに前記感応基板ステージを支持するとともに、前記第３のチャンバの下側に隣接して上面が開口される第４のチャンバを配置し、前記第３のチャンバの壁部の下端に、前記第４のチャンバの壁部の上端を重ね合わせ、前記第３のチャンバと前記第４のチャンバ間の接合面に垂直な方向における、前記第３のチャンバと前記第４のチャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の露光装置において、
前記第３のチャンバの下側に隣接して第２の真空チャンバを配置し、前記第３のチャンバの壁部の下端に、前記第２の真空チャンバの壁部の上端を重ね合わせ、前記第３のチャンバと前記第２の真空チャンバ間の接合面に垂直な方向における、前記第３のチャンバと前記第２の真空チャンバの投影形状が略同一であることを特徴とする露光装置。
請求項６記載の露光装置において、
前記第２の真空チャンバは、前記第３のチャンバ内の真空度より低い真空度とされていることを特徴とする露光装置。