JP2008160028A - 移動鏡の調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ステージ装置等に配置される移動鏡の傾きを調整する移動鏡の調整方法に関し、真空雰囲気内に配置される移動鏡の調整を高精度に行うことを目的とする。
【解決手段】 密閉空間を大気雰囲気にした状態で移動鏡をレーザービームに対して垂直になるように調整した時と、移動鏡をレーザー干渉計の信号が最大になるように調整した時の移動鏡の傾き差を求める工程と、密閉空間を真空雰囲気にした状態でレーザー干渉計の信号が最大になるように移動鏡を調整する工程と、密閉空間を真空雰囲気にした状態で移動鏡を傾き差に対応する傾きだけ傾け移動鏡をレーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整する工程とを有することを特徴とする。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステージ装置等に配置される移動鏡の傾きを調整する移動鏡の調整方法に関する。

露光装置では、ウエハステージ、レチクルステージ等のステージ装置に移動鏡が配置され、レーザー干渉計により移動鏡までの距離を測定することにより、ステージ装置の位置決めが行われている。
そして、レーザー干渉計の測定精度を良好にするため、オートコリメータを用いて移動鏡をレーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整することが行われている。
特開２００６−２１４９４６号公報

しかしながら、荷電粒子線露光装置、ＥＵＶ露光装置等のように真空雰囲気中で露光を行う露光装置では、オートコリメータを用いて大気雰囲気中において移動鏡の垂直調整を行っても、真空排気による装置の変形により移動鏡とレーザー干渉計との相対位置が変動し、移動鏡とレーザービームとの垂直関係に誤差が生じるという問題があった。
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、真空雰囲気内に配置される移動鏡の調整を高精度に行うことができる移動鏡の調整方法を提供することを目的とする。

第１の発明の移動鏡の調整方法は、真空雰囲気とされる密閉空間内に配置される移動鏡を、前記密閉空間内に配置されるレーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整する移動鏡の調整方法において、前記密閉空間を大気雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記レーザービームに対して垂直になるように調整する工程と、前記密閉空間を大気雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記レーザー干渉計の信号が最大になるように調整する工程と、前記移動鏡を前記レーザービームに対して垂直になるように調整した時と、前記移動鏡を前記レーザー干渉計の信号が最大になるように調整した時の前記移動鏡の傾き差を求める工程と、前記密閉空間を真空雰囲気にした状態で前記レーザー干渉計の信号が最大になるように前記移動鏡を調整する工程と、前記密閉空間を真空雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記傾き差に対応する傾きだけ傾け前記移動鏡を前記レーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整する工程とを有することを特徴とする。

第２の発明の移動鏡の調整方法は、第１の発明の移動鏡の調整方法において、前記密閉空間は、真空雰囲気内において露光を行う露光装置内に形成されていることを特徴とする。
第３の発明の移動鏡の調整方法は、第２の発明の移動鏡の調整方法において、前記移動鏡は、前記密閉空間内に収容されるステージ装置に配置されていることを特徴とする。

本発明では、真空雰囲気内に配置される移動鏡の調整を高精度に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の移動鏡の調整方法の一実施形態が適用されるＥＵＶ露光装置を模式的に示している。
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の上にはチャンバ１７が配置されている。チャンバ１７は直方体状をしており上面部１７ａと側面部１７ｂとを有している。チャンバ１７の内部は真空ポンプ(不図示)により真空引きされ真空に保たれている。

チャンバ１７内には架台１９が水平に配置されている。架台１９は除振装置２１を介してチャンバ１７に保持されている。除振装置２１はチャンバ１７の側面部１７ｂから内側に伸びた梁２３と架台１９との間に配置されている。
架台１９には照明光学系２５および投影光学系２７が配置されている。照明光学系２５および投影光学系２７は架台１９を上下方向に貫通して配置され架台１９に固定されている。照明光学系２５の下部２５ａはチャンバ１７の側面部１７ｂを貫通してチャンバ１７の外部に延存されている。

投影光学系２７の下方にはウエハステージ２９が配置されている。ウエハステージ２９はベース部材３１を介してベースプレート１１上に配置されている。投影光学系２７の上方にはレチクルステージ３３が配置されている。レチクルステージ３３はチャンバ１７の側面部１７ｂから内側に向かって張り出した梁３５によって支持されている。
図２は、架台１９の近傍の詳細を模式的に示している。

架台１９の上面には、レチクルステージ３３側に突出してレチクル側干渉計台座３７が固定されている。架台１９の下面には、ウエハステージ２９側に突出してウエハ側干渉計台座３９が固定されている。
架台１９の上面に固定されるレチクル側干渉計台座３７には、レーザー干渉計４１が配置されている。レーザー干渉計４１は、レチクルステージ３３に固定される移動鏡４３にレーザービームを反射させレーザービームの干渉によりレチクルステージ３３までの距離を測定する。レチクルステージ３３には、レチクルＲを吸着保持する静電チャック４５が配置されている。レチクルステージ３３は、図示しない駆動機構により立体座標系Ｘ、Ｙ、Ｚおよび回転座標系θｘ、θｙ、θｚの６軸方向に微動可能とされている。

架台１９の下面に固定されるウエハ側干渉計台座３９には、レーザー干渉計４７が配置されている。レーザー干渉計４７は、ウエハステージ２９に固定される移動鏡４９にレーザービームを反射させレーザービームの干渉によりウエハステージ２９までの距離を測定する。ウエハステージ２９には、ウエハＷを吸着保持する静電チャック５１が配置されている。ウエハステージ２９は、図示しない駆動機構により立体座標系Ｘ、Ｙ、Ｚおよび回転座標系θｘ、θｙ、θｚの６軸方向に微動可能とされている。

図３は、レーザー干渉計４７による移動鏡４９までの距離測定の原理を示している。なお、レーザー干渉計４１による移動鏡４３までの距離測定の原理は同様であるので詳細な説明を省略する。図３では、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整されている。
レーザー干渉計４７には、ダブルパス干渉計が用いられている。レーザー干渉計４７の干渉計光学系５３は、偏向ビームスプリッター(以下ＰＢＳという)５５、コーナーキューブ５７、リファレンスミラー５９、１／４波長板６１を有している。

光源(不図示)からのレーザービームＬを干渉計光学系５３に入射させると、ＰＢＳ５５のａ点において計測用レーザービームＬ１と参照用レーザービームＬ２とに分離される。計測用レーザービームＬ１は、ｂ点−ａ点−ｃ点−ｄ点−ｅ点−ｆ点−ｅ点を通り受光点ｇで受光される。一方、参照用レーザービームＬ２は、ｈ点−ａ点−ｃ点−ｄ点−ｅ点−ｉ点−ｅ点を通り受光点ｇで受光される。そして、干渉計の原理により計測用レーザービームＬ１と参照用レーザービームＬ２の光路差を計測することにより移動鏡４９までの距離が計測される。図３では、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整されているため、計測用レーザービームＬ１と参照用レーザービームＬ２の受光点ｇが同一位置になり高精度の測定が可能になる。

一方、図４に示すように、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直でなくθだけ傾いている場合には、計測用レーザービームＬ１と参照用レーザービームＬ２の受光点ｇ'，ｇが異なる位置になり測定精度が低下する。すなわち、移動鏡４９の傾きにより、計測用レーザービームＬ１は、ａ点−ｂ点−ａ'点−ｃ'点−ｄ'点−ｅ'点−ｆ'点−ｅ"点を通り参照用レーザービームＬ２の受光点ｇと異なる位置の受光点ｇ'で受光される。そして、所謂コサイン誤差によりレーザー干渉計４７による測定値が移動鏡４９の位置に対して誤差を持つことになる。従って、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように高い精度で調整する必要がある。

以下、上述したウエハステージ２９に配置される移動鏡４９の調整方法について詳細に説明する。なお、レチクルステージ３３に配置される移動鏡４３の調整方法は、移動鏡４９の調整方法と同様であるので詳細な説明を省略する。
図５は、ウエハステージ２９に配置される移動鏡４９の調整方法を示す工程図である。
ステップＳ１：チャンバ１７内を大気雰囲気にした状態で移動鏡４９をレーザー干渉計４７の計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整する。

この調整は、図６に示すように、レーザー干渉計４７と移動鏡４９との間に直交度計測用工具６３を配置して行われる。直交度計測用工具６３は、ビームスプリッター６５とリファレンスミラー６７を有している。ビームスプリッター６５とリファレンスミラー６７は、精度を非常に厳しく管理して製造されている。別に、オートコリメータ６８を設置する。

図６に示すように、レーザー干渉計４７からの計測用レーザービームＬ１を直交度計測用工具６３に入射させると、ビームスプリッター６５のｊ点において計測用レーザービームＬ１'と参照用レーザービームＬ２'とに分離される。図６に示すように計測用レーザービームＬ１'に対して移動鏡４９が傾いていると計測用レーザービームＬ１'は、ｂ点−ｊ'点を通りオートコリメータ６８のＣＣＤセンサの受光点ｍ'で受光される。一方、参照用レーザービームＬ２'は、ｊ点−ｋ点−ｊ点を通りＣＣＤセンサの受光点ｍで受光される。そして、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直な時には、計測用レーザービームＬ１'と参照用レーザービームＬ２'の受光点ｍ'，ｍが同一位置になる。従って、ウエハステージ２９をθｘ、θｙ、θｚの方向に微動回転して受光点ｍ'，ｍが同一位置になる位置を求めることにより、移動鏡４９を計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整する。そして、この時のウエハステージ２９の状態(姿勢)を求める。

ステップＳ２：チャンバ１７を大気雰囲気にした状態で移動鏡４９をレーザー干渉計４７の信号が最大になるように調整する。
レーザー干渉計４７が製造誤差を有していない場合には、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直になっている時に、レーザー干渉計４７の信号が最大になる。しかしながら、一般に、レーザー干渉計４７は製造誤差を有している。

図７は、リファレンスミラー５９が傾き誤差を有している場合を示している。このように傾き誤差を有していると、図７に示すように移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して垂直になっていても、計測用レーザービームＬ１と参照用レーザービームＬ２の受光点ｎ'，ｎが異なる位置になりレーザー干渉計４７の信号は最大にならない。そして、レーザー干渉計４７の信号が最大になっている時には、移動鏡４９が計測用レーザービームＬ１に対して傾いていることになる。

ステップＳ２では、ウエハステージ２９をθｘ、θｙ、θｚの方向に微動回転してレーザー干渉計４７の信号が最大になる位置を求める。そして、この時のウエハステージ２９の状態(姿勢)を求める。
ステップＳ３：移動鏡４９を計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整した時と、移動鏡４９をレーザー干渉計４７の信号が最大になるように調整した時の移動鏡４９の傾き差を求める。

すなわち、ステップＳ１で求められた、移動鏡４９を計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整した時のウエハステージ２９の状態(姿勢)と、ステップＳ２で求められた、レーザー干渉計４７の信号が最大になるように調整した時のウエハステージ２９の状態(姿勢)から、移動鏡４９の傾き差を求める。
ステップＳ４：チャンバ１７を真空雰囲気にした状態でレーザー干渉計４７の信号が最大になるように移動鏡４９を調整する。

ステップＳ１において、チャンバ１７内を大気雰囲気にした状態で移動鏡４９をレーザー干渉計４７の計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように垂直調整している。しかしながら、チャンバ１７内を真空排気して真空雰囲気にするとチャンバ１７が変形する。これにより移動鏡４９およびレーザー干渉計４７の姿勢が変形し、移動鏡４９の垂直調整をやり直す必要が生じる。しかしながら、チャンバ１７内は真空雰囲気であるため、オートコリメータ６８を用いての垂直調整は困難である。そこで、ステップＳ４では、ウエハステージ２９をθｘ、θｙ、θｚの方向に微動回転してレーザー干渉計４７の信号が最大になる位置を求める。そして、この時のウエハステージ２９の状態(姿勢)を求める。

ステップＳ５：チャンバ１７を真空雰囲気にした状態で移動鏡４９を傾き差に対応する傾きだけ傾け移動鏡４９をレーザー干渉計４７の計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整する。
ステップＳ４では、チャンバ１７を真空雰囲気にした状態でレーザー干渉計４７の信号が最大になるように移動鏡４９を調整している。そして、レーザー干渉計４７の信号が最大になる移動鏡４９の傾き(姿勢)と、計測用レーザービームＬ１に対して移動鏡４９が垂直になる移動鏡４９の傾き(姿勢)との傾き差(姿勢差)は、大気雰囲気と真空雰囲気とで殆ど変化しない。従って、移動鏡４９を、ステップＳ３で求められた傾き差に対応する傾きだけ傾けることにより、移動鏡４９をレーザー干渉計４７の計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整することができる。この調整は、ウエハステージ２９をθｘ、θｙ、θｚの方向に微動回転して、移動鏡４９を傾き差に対応する傾きだけ傾けることにより行われる。

上述した実施形態では、大気雰囲気において、移動鏡４９を計測用レーザービームＬ１に対して垂直になるように調整した時と移動鏡４９をレーザー干渉計４７の信号が最大になるように調整した時の移動鏡４９の傾き差を求め、真空雰囲気において、レーザー干渉計４７の信号が最大になるように移動鏡４９を調整した後に、大気雰囲気で求められた傾き差に対応する傾きだけ移動鏡４９を傾けるようにしたので、真空雰囲気内に配置される移動鏡４９の調整を高精度に行うことができる。

すなわち、真空雰囲気においては、直交度計測用工具６３とオートコリメータ６８を用いての移動鏡４９の垂直調整は困難であるが、オートコリメータ６８を用いることなく移動鏡４９の垂直調整を行うことが可能になる。また、レーザー干渉計４７が製造誤差を有していても、高精度な測定を行うことが可能になる。
(露光装置の実施形態)
図８は、図１のＥＵＶ露光装置のＥＵＶ光リソグラフィシステムを模式化して示している。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いる。

この実施形態では、露光の照明光としてＥＵＶ光が用いられる。ＥＵＶ光は０．１〜４００ｎｍの間の波長を持つもので、この実施形態では特に１〜５０ｎｍ程度の波長が好ましい。投影像は像光学系システム１０１を用いたもので、ウエハＷ上にレチクルＲによるパターンの縮小像を形成するものである。
ウエハＷ上に照射されるパターンは、レチクルステージ３３の下側に静電チャック４５を介して配置されている反射型のレチクルＲにより決められる。また、ウエハＷはウエハステージ２９の上に載せられている。典型的には、露光はステップ・スキャンによりなされる。

露光時の照明光として使用するＥＵＶ光は大気に対する透過性が低いので、ＥＵＶ光が通過する光経路は、適当な真空ポンプ７３を用いて真空に保たれたチャンバ１７に囲まれている。またＥＵＶ光はレーザプラズマＸ線源によって生成される。レーザプラズマＸ線源はレーザ源１０８（励起光源として作用）とキセノンガス供給装置１０９からなっている。レーザプラズマＸ線源は真空チャンバ１１０によって取り囲まれている。レーザプラズマＸ線源によって生成されたＥＵＶ光は真空チャンバ１１０の窓１１１を通過する。

放物面ミラー１１３は、キセノンガス放出部の近傍に配置されている。放物面ミラー１１３はプラズマによって生成されたＥＵＶ光を集光する。放物面ミラー１１３は集光光学系を構成し、ノズル１１２からのキセノンガスが放出される位置の近傍に焦点位置がくるように配置されている。ＥＵＶ光は放物面ミラー１１３の多層膜で反射し、真空チャンバ１１０の窓１１１を通じて集光ミラー１１４へと達する。集光ミラー１１４は反射型のレチクルＲへとＥＵＶ光を集光、反射させる。ＥＵＶ光は集光ミラー１１４で反射され、レチクルＲの所定の部分を照明する。すなわち、放物面ミラー１１３と集光ミラー１１４はこの装置の照明システムを構成する。

レチクルＲ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持っている。レチクルＲ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光は投影システム１０１を通じてウエハＷに達する。
この実施形態の像光学システム１０１は、凹面第１ミラー１１５ａ、凸面第２ミラー１１５ｂ、凸面第３ミラー１１５ｃ、凹面第４ミラー１１５ｄの４つの反射ミラーからなっている。各ミラー１１５ａ〜１１５ｄにはＥＵＶ光を反射する多層膜が備えられている。

レチクルＲにより反射されたＥＵＶ光は第１ミラー１１５ａから第４ミラー１１５ｄまで順次反射されて、レチクルパターンの縮小（例えば、１／４、１／５、１／６）された像を形成する。像光学系システム１０１は、像の側（ウエハＷの側）でテレセントリックになるようになっている。
レチクルＲは可動のレチクルステージ３３によって少なくともＸ−Ｙ平面内で支持されている。ウエハＷは、好ましくはＸ，Ｙ，Ｚ方向に可動なウエハステージ２９によって支持されている。ウエハＷ上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光が照明システムによりレチクルＲの所定の領域に照射され、レチクルＲとウエハＷは像光学系システム１０１に対して像光学システム１０１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Ｗ上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

露光の際には、ウエハＷ上のレジストから生じるガスが像光学システム１０１のミラー１１５ａ〜１１５ｄに影響を与えないように、ウエハＷはパーティション１１６の後ろに配置されることが望ましい。パーティション１１６は開口１１６ａを持っており、それを通じてＥＵＶ光がミラー１１５ｄからウエハＷへと照射される。パーティション１１６内の空間は真空ポンプ１１７により真空排気されている。このように、レジストに照射することにより生じるガス状のゴミがミラー１１５ａ〜１１５ｄあるいはレチクルＲに付着するのを防ぐ。それゆえ、これらの光学性能の悪化を防いでいる。

この実施形態の露光装置では、真空雰囲気内に配置される移動鏡４３，４９(図２に示す)の調整を高精度に行うことができるため、レチクルステージ３３およびウエハステージ２９の位置決め精度を向上することができる。
(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く、例えば以下のような形態でも良い。

(１)上述した実施形態では、ステップＳ１の工程の後にステップＳ２の工程を行った例について説明したが、ステップＳ２の工程の後にステップＳ１の工程を行うようにしても良い。
(２)上述した実施形態では、露光装置のウエハステージ２９およびレチクルステージ３３に配置される移動鏡４９，４３に本発明を適用した例について説明したが、例えば、検査装置のステージ装置等の移動鏡に広く適用することができる。

(３)上述した実施形態では、本発明をＥＵＶ露光装置に適用した例について説明したが、荷電粒子線露光装置等のように真空雰囲気内で露光を行う露光装置に広く適用することができる。

本発明の一実施形態が適用されるＥＵＶ露光装置を示す説明図である。 図１の架台の近傍の詳細を示す説明図である。 レーザー干渉計による測定原理を示す説明図である。 図４において移動鏡が傾いた時の計測用レーザービームの光路を示す説明図である。 本発明の移動鏡の調整方法の一実施形態の作業工程を示す説明図である。 オートコリメータによる移動鏡の垂直調整を示す説明図である。 レーザー干渉計の製造誤差を示す説明図である。 図１のＥＵＶ露光装置の詳細を示す説明図である。

符号の説明

１７…チャンバ、２９…ウエハステージ、３３…レチクルステージ、４１，４７…レーザー干渉計、４３，４９…移動鏡、６３…直交度計測用工具、６８…オートコリメータ、Ｌ１…計測用レーザービーム、Ｌ２…参照用レーザービーム。

Claims (3)

1. 真空雰囲気とされる密閉空間内に配置される移動鏡を、前記密閉空間内に配置されるレーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整する移動鏡の調整方法において、
   前記密閉空間を大気雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記レーザービームに対して垂直になるように調整する工程と、
   前記密閉空間を大気雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記レーザー干渉計の信号が最大になるように調整する工程と、
   前記移動鏡を前記レーザービームに対して垂直になるように調整した時と、前記移動鏡を前記レーザー干渉計の信号が最大になるように調整した時の前記移動鏡の傾き差を求める工程と、
   前記密閉空間を真空雰囲気にした状態で前記レーザー干渉計の信号が最大になるように前記移動鏡を調整する工程と、
   前記密閉空間を真空雰囲気にした状態で前記移動鏡を前記傾き差に対応する傾きだけ傾け前記移動鏡を前記レーザー干渉計のレーザービームに対して垂直になるように調整する工程と、
   を有することを特徴とする移動鏡の調整方法。
2. 請求項１記載の移動鏡の調整方法において、
   前記密閉空間は、真空雰囲気内において露光を行う露光装置内に形成されていることを特徴とする移動鏡の調整方法。
3. 請求項２記載の移動鏡の調整方法において、
   前記移動鏡は、前記密閉空間内に収容されるステージ装置に配置されていることを特徴とする移動鏡の調整方法。
   

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