JP2008270436A

JP2008270436A - 露光装置

Info

Publication number: JP2008270436A
Application number: JP2007109786A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2007-04-18
Filing date: 2007-04-18
Publication date: 2008-11-06

Abstract

【課題】本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに使用される露光装置に関し、エンコーダ等の位置検出手段を設けることなくブレードの位置を検出することを目的とする。
【解決手段】レチクルが配置されるレチクルステージと感応基板が配置される感応基板ステージとを同期して走査し、前記レチクルからの露光光により前記レチクルのパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、前記露光光の露光領域をブレードの移動により規定可能な可変ブラインド手段と、前記可変ブラインド手段を通過した前記露光光を撮像し前記ブレードの位置を検出する位置検出手段とを有することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、半導体集積回路等のリソグラフィーに使用される露光装置に関する。

ＥＵＶ光を露光光として使用するＥＵＶ露光装置では、レチクルが配置されるレチクルステージとウエハが配置されるウエハステージとを同期して走査し、レチクルで反射した露光光のレチクルのパターンをウエハ上に転写露光することが行われている。

そして、レチクルブラインドと呼ばれる遮光部材を配置することで様々な露光領域の設定が可能になる。ＥＵＶ露光装置では、遮光部材として、露光光の露光領域を規定する固定ブラインド、レチクルの走査方向の露光領域を制限する走査方向遮光部材、レチクルの非走査方向の露光領域を制限する非走査方向遮光部材が、レチクルと投影光学系との間に配置されている。
特開平６−２３２０３１号公報

しかしながら、従来のＥＵＶ露光装置では、露光光の露光領域を規定する固定ブラインドを、単なるスリットにより形成しているため、露光光の照度分布を補正することが困難であるという問題があった。

そこで、固定ブラインドにブレードを移動可能に配置し、ブレードの移動により露光光の照度分布を補正することが検討されている。しかしながら、ブレードの位置を検出するため、固定ブラインドにエンコーダ等の位置検出手段を設けると、固定ブラインドが大型化し、露光装置の所定位置に固定ブラインドを配置することが困難になる。

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、エンコーダ等の位置検出手段を設けることなくブレードの位置を検出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。

第１の発明の露光装置は、レチクルが配置されるレチクルステージと感応基板が配置される感応基板ステージとを同期して走査し、前記レチクルからの露光光により前記レチクルのパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、前記露光光の露光領域をブレードの移動により規定可能な可変ブラインド手段と、前記可変ブラインド手段を通過した前記露光光を撮像し前記ブレードの位置を検出する位置検出手段とを有することを特徴とする。

第２の発明の露光装置は、第１の発明の露光装置において、前記可変ブラインド手段は、走査方向に移動される複数の前記ブレードを有していることを特徴とする。

第３の発明の露光装置は、第１または第２の発明の露光装置において、前記可変ブラインド手段は、前記ブレードを移動する超音波リニアアクチュエータを有していることを特徴とする。

第４の発明の露光装置は、第１ないし第３のいずれか１の発明の露光装置において、前記露光光は前記レチクルのパターン面で反射した露光光であり、前記可変ブラインド手段は、前記レチクルのパターン面の近傍に配置されていることを特徴とする。

第５の発明の露光装置は、第１ないし第４のいずれか１の発明の露光装置において、前記露光領域は、円弧状をしていることを特徴とする。

第６の発明の露光装置は、第１ないし第５のいずれか１の発明の露光装置において、前記露光光の波面収差を測定するための波面分割素子および撮像素子を備えた波面収差測定手段を有し、前記位置検出手段は、前記撮像素子により前記可変ブラインド手段を通過した前記露光光を撮像することを特徴とする。

第７の発明の露光装置は、第６の発明の露光装置において、前記感応基板ステージは、走査方向に移動する粗動テーブルと、前記粗動テーブルに微動可能に配置される微動テーブルとを有し、前記微動テーブルに前記波面分割素子を配置し、前記粗動テーブルに前記撮像素子を配置してなることを特徴とする。

本発明の露光装置では、エンコーダ等の位置検出手段を設けることなくブレードの位置を検出することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の露光装置の一実施形態を示している。

この露光装置は、光源部１１、照明光学系１３、レチクルステージ１５、投影光学系１７およびウエハステージ１９を有している。

光源部１１はターゲット材料をプラズマ化しＥＵＶ光からなるパルス光を発生させる。

光源部１１では、ノズル２１の先端から、ガスあるいは液体状のターゲット材料が発光部２３に間歇的に噴出される。レーザ装置２５から射出したレーザ光２７は、レンズ２９を介してターゲット材料上に集光し、ターゲット材料をプラズマ化する。これにより、パルス光からなるＥＵＶ光３１が発生する。

照明光学系１３は、レチクルステージ１５の下側に配置されるレチクル３３の下面に照明光を導く。

照明光学系１３では、光源部１１からのＥＵＶ光３１が、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３５を介して略平行光束となり、第１のフライアイミラー３７および第２のフライアイミラー３９からなるオプティカルインテグレータ４１に入射する。これにより、第２のフライアイミラー３９の反射面の近傍に、所定の形状(本例では円弧状であるがこの形状に限られるものではない)を有する実質的な面光源が形成される。実質的な面光源からのＥＵＶ光３１は、反射鏡４３，４５により反射された後、平面反射鏡４７により偏向される。

レチクルステージ１５は、粗動テーブル４８、微動テーブル４９を有している。粗動テーブル４８は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能とされ、微動テーブル４９を介してレチクル３３を走査方向に移動する。微動テーブル４９は、粗動テーブル４８に微動可能に配置されている。

微動テーブル４９の下側には静電チャック５１が固定され、静電チャック５１の下面にレチクル３３が吸着保持されている。レチクル３３の下方には、走査方向遮光部材５３，５４、固定ブラインド５５、非走査方向遮光部材５７が配置されている。遮光部材５３，５４，５５，５７の詳細は後述する。

平面反射鏡４７により偏向されたＥＵＶ光３１は、非走査方向遮光部材５７、固定ブラインド５５および走査方向遮光部材５３，５４の開口部を通り、レチクル３３の下面に細長い円弧状の照明領域を形成する。なお、説明の便宜上、非走査方向遮光部材５７、固定ブラインド５５および走査方向遮光部材５３，５４はレチクル３３に入射する照明光を遮光しているが、レチクル３３から反射してきた光束を遮光する構成としても良い。また、入射側、反射側の両方で光束を遮光する構成にしても良い。つまり、最終的にウエハ上における露光領域の形状が規定できるように配置されていれば良い。

レチクル３３は、ＥＵＶ光３１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３３でＥＵＶ光３１が反射されることによりＥＵＶ光３１はパターン化される。

投影光学系１７は、４つの反射ミラーを有しており、各ミラー１７ａ〜１７ｄにはＥＵＶ光３１を反射する多層膜が備えられている。レチクル３３により反射されパターン化されたＥＵＶ光３１は第１ミラー１７ａから第４ミラー１７ｄまで順次反射されて、レチクルパターンの縮小された像をウエハ６１上に形成する。

ウエハステージ１９は、粗動テーブル６０、微動テーブル６２を有している。粗動テーブル６０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能とされ、微動テーブル６２を介してウエハ６１を走査方向に移動する。微動テーブル６２は、粗動テーブル６０に微動可能に配置されている。微動テーブル６２の上側には静電チャック５９が固定され、静電チャック５９の上面にウエハ６１が吸着保持されている。ウエハ６１上のダイを露光するときには、ＥＵＶ光３１がレチクル３３の所定の領域に照射され、レチクル３３とウエハ６１は投影光学系１７に対して投影光学系１７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３３のパターンはウエハ６１上の所定の露光範囲（ダイに対して）に露光される。

図２は、レチクルステージ１５およびウエハステージ１９の詳細を示している。

レチクルステージ１５の微動テーブル４９は、粗動テーブル４８の下側に姿勢制御用アクチュエータ６４を介して保持されており、姿勢制御用アクチュエータ６４により微動可能とされている。

微動テーブル４９の下側には静電チャック５１が固定されている。静電チャック５１の下面の吸着面５１ａには、レチクル３３が吸着保持されている。レチクル３３の下方には、投影光学系１７が配置され、レチクル３３と投影光学系１７の間に、走査方向遮光部材５３，５４、固定ブラインド５５、非走査方向遮光部材５７が順に配置されている。走査方向遮光部材５３，５４をレチクル３３の近傍に配置することにより、走査方向遮光部材５３，５４による遮光精度を向上することができる。

走査方向遮光部材５３，５４は、微動テーブル４９に配置される案内部材６３に沿って、微動テーブル４９の走査方向(Ｙ方向)に移動可能とされている。微動テーブル４９の下面には、図３に示すように、レチクル３３(静電チャック５１)の両側となる位置に、一対の案内部材６３が配置されている。一対の案内部材６３は微動テーブル４９の走査方向(Ｙ方向)に延在されている。そして、一対の案内部材６３に、走査方向遮光部材５３，５４が配置されている。走査方向遮光部材５３，５４は、一対の案内部材６３を跨いで配置され、その両端を案内部材６３により案内されている。案内部材６３には、走査方向遮光部材５３，５４を走査方向に移動する移動機構(不図示)が配置されている。

案内部材６３上の走査方向遮光部材５３，５４の位置は、リニアエンコーダ(不図示)により測定可能とされている。そして、レチクル３３の交換時、フィデューシャルマークのオートフォーカス時には、図３に示すように、レチクル３３の走査方向の外側に走査方向遮光部材５３，５４が位置される。

図３において符号Ｓは、レチクル３３のパターン面３３ａに照射される円弧状の照明領域を示している。この円弧状の照明領域Ｓの中心を径方向に通る直線の方向がレチクル３３の走査方向とされている。そして、照明領域Ｓの走査方向の両側となる位置にレチクル３３の走査方向を制限する一対の走査方向遮光部材５３，５４が配置されている。この走査方向遮光部材５３，５４は、走査前後での露光エリアのはみ出しを防止するもので、マスクブラインド、同期ブラインドと呼ばれることもある。なお、レチクル３３のパターン面３３ａの外側には、パターン面３３ａを囲んでパターンの形成されない非パターン部３３ｂが形成されている。

そして、露光時には、図４および図５に示すように、走査方向遮光部材５３，５４の内側端が、レチクル３３のパターン面３３ａと非パターン部３３ｂとの境界に位置される。この状態は露光中維持され走査方向遮光部材５３，５４の移動は行われない。露光動作の開始時には、図４の(ａ)に示すように、走査方向遮光部材５４が照明領域Ｓを覆う位置に位置しレチクル３３の走査方向の露光領域が制限される。また、露光動作の終了時には、図４の(ｂ)に示すように、走査方向遮光部材５３が照明領域Ｓを覆う位置に位置しレチクル３３の走査方向の露光領域が制限される。これにより、不要な照明光がウエハ６１に照射されることが防止される。

非走査方向遮光部材５７は、図３に示すように、円弧状の照明領域Ｓの走査方向に垂直な方向の両側に配置されている。非走査方向遮光部材５７は、照明領域Ｓの非走査方向を制限して走査幅を決定する。非走査方向遮光部材５７は図示しない駆動装置により走査方向に垂直な方向に移動可能とされている。

固定ブラインド５５は、レチクル３３に照射される円弧形状の照明領域Ｓの形状を定めている。固定ブラインド５５は投影光学系１７の投影領域を決めるためのスリットでありレチクルステージ１５を走査させない静止露光の場合の最大露光領域を規定する。固定ブラインド５５は光学設計上、レチクル３３のパターン面３３ａに近づけて設置することが望ましいため、図２に示すように、走査方向遮光部材５３，５４の下側に近接して設置されている。

図６および図７は固定ブラインド５５の詳細を示している。

固定ブラインド５５は、ブラインド本体６５、第１の遮光部６７、第２の遮光部６９を有している。ブラインド本体６５には、図７に示すように貫通穴６５ａが形成されている。貫通穴６５ａは、レチクル３３側(上側)に向けて幅が小さくなるテーパ状に形成されている。貫通穴６５ａの上端には、第１の遮光部６７および第２の遮光部６９が配置されている。第１の遮光部６７、第２の遮光部６９により露光光の露光領域を規定するスリット７１が形成される。スリット７１は、図６に示すように略円弧状をしており幅方向(Ｙ方向)に対して充分に長い長尺状をしている。スリット７１の長手方向(Ｘ方向)は、レチクル３３の走査方向(Ｙ方向)に対して直交する方向に形成されている。

第１の遮光部６７は、図７に示すようにスリット７１の長手方向の一方の辺を規定する遮光部材７３を有している。遮光部材７３は、ブラインド本体６５の上面に形成される凹部６５ｂに固定されている。遮光部材７３のスリット７１側には、円弧状の縁部７３ａが形成されている。縁部７３ａは貫通穴６５ａと同一方向に傾斜するテーパ状に形成されている。

第２の遮光部６９は、ブレード７５、移動機構７７を有している。ブレード７５は、スリット７１の長手方向の他方の辺を規定する。ブレード７５は、スリット７１の長手方向に沿って隣接して多数配置されている。ブレード７５のスリット７１側には、直線状の縁部７５ａが形成されている。縁部７５ａは、図７に示すように貫通穴６５ａと同一方向に傾斜するテーパ状に形成されている。ブレード７５の後部には、Ｌ字状の取付部７５ｂが形成されている。

移動機構７７は、ブレード７５をレチクル３３の走査方向に移動する。移動機構７７は、超音波リニアアクチュエータ７９、リニアガイド８１を有している。ブラインド本体６５の貫通穴６５ａのブレード７５側には矩形状の凹部６５ｃが形成されている。凹部６５ｃには、ブレード７５の取付部７５ｂを挟んで超音波リニアアクチュエータ７９およびリニアガイド８１が配置されている。リニアガイド８１は、ブレード７５の取付部７５ｂを案内する。超音波リニアアクチュエータ７９は、圧電素子(不図示)の駆動によりブレード７５を移動する。超音波リニアアクチュエータ７９を用いることにより、移動機構７７を小型化することができる。なお、超音波リニアアクチュエータ７９は周知であるため詳細な説明を省略する。

ウエハステージ１９は、図２に示すように、投影光学系１７からの露光光の波面収差を測定するための波面収差測定装置８３を有している。波面収差測定装置８３は、波面分割素子８５、撮像部８７、画像処理部８９、演算部９１、制御部９３を有している。波面分割素子８５は微動テーブル６２に配置されている。波面分割素子８５には、矩形状の微小なグリッドが多数形成されている。撮像部８７は粗動テーブル６０に配置されている。撮像部８７は、例えばＣＣＤカメラからなり撮像素子９５を有している。

この波面収差測定装置８３には、周知のシャック−ハルトマン方式の波面収差測定技術が使用されている。すなわち、投影光学系１７の瞳面における波面を、波面分割素子８５により複数の矩形領域に分割し、分割された分割波面を撮像部８７により撮像して画像処理部８９により画像処理し、演算部９１により分割波面の傾きを演算することにより、全体の波面収差を求めることができる。そして、制御部９３は、求められた波面収差に基づいて、投影光学系の各ミラー１７ａ〜１７ｄの調整を行う。

上述した露光装置では、ウエハ６１に照射される露光光に照度むらがあると、積算露光量が不均一となり、ウエハ６１上に形成されるパターンの線幅が不均一になる露光むらが生じる。そこで、露光むらを低減するため、固定ブラインド５５を通過する露光光の照度分布の補正が行われる。この補正は固定ブラインド５５のブレード７５を移動することにより行われる。以下、固定ブラインド５５を通過する露光光の照度分布の補正について説明する。

先ず、ウエハステージ１９の粗動ステージ６０を、投影光学系１７からの露光光が波面分割素子８５に入射する位置まで移動する。波面分割素子８５に入射した露光光は、波面分割素子８５により多数の矩形領域に分割される。分割された露光光は、撮像部８７の撮像素子９５により撮像される。図８は、撮像素子９５に撮像された像を示しており、固定ブラインド５５のスリット７１に対応する位置が撮像領域９７とされている。なお、図８において点線は、遮光部材７３およびブレード７５の位置を示している。

撮像領域９７の像は、画像処理部８９に出力され画像処理される。画像処理された画像は演算部９１に出力され、演算部９１において露光量分布が求められる。また、演算部９１は、各ブレード７５の端部の位置をエッジ検出により検出してブレード７５の位置を求める。各ブレード７５の位置は、例えば図８に示すように、ブレード７５の縁部７５ａの幅方向(Ｘ方向)の中心から第１の遮光部６７の縁部７３ａまでの距離(Ｙ方向の距離)Ｌとして求められる。そして、演算部９１は、露光量分布に基づいて、露光量分布が均一になるような各ブレード７５の移動量を演算する。この移動量は、制御部９３に出力され、制御部９３により超音波リニアアクチュエータ７９を駆動することにより各ブレード７５が演算された移動量だけ移動される。

上述した露光装置では、波面収差測定装置８３の撮像素子９５により固定ブラインド５５のスリット７１を通過した露光光を撮像して、ブレード７５の位置を検出するようにしたので、固定ブラインド５５にエンコーダ等の位置検出手段を設けることなくブレード７５の位置を検出することができる。従って、固定ブラインド５５を小型化することができる。また、ブレード７５の位置を検出する撮像素子９５を備えたカメラをウエハステージ１９に別途設ける必要がなくなるため、露光装置を簡略化することができる。

(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、波面収差測定装置８３の撮像素子９５により固定ブラインド５５のスリット７１を通過した露光光を撮像してブレード７５の位置を検出するようにした例について説明したが、例えば、ブレードの位置を検出する撮像素子を備えたカメラをウエハステージに別途設けても良い。また、可能であれば露光装置に他の目的で配置される撮像素子を備えたカメラを用いても良い。

(２)上述した実施形態では、波面収差測定装置８３により露光量分布を測定した例について説明したが、例えば、ウエハステージに露光計を別途設け露光量分布を測定するようにしても良い。

(３)上述した実施形態では、ブレード７５を超音波リニアアクチュエータ７９により駆動した例について説明したが、例えば、ボイスコイルモータ等により駆動しても良い。

(４)上述した実施形態では、波面収差測定装置８３の波面分割素子８５を通過した露光光を撮像素子９５により撮像した例について説明したが、例えば、波面分割素子を微動テーブルに移動可能に配置し、波面分割素子を通過しない露光光を撮像素子により撮像するようにしても良い。

(５)上述した実施形態では、ＥＵＶ光露光装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はレチクルからの露光光により感応基板の露光を行う露光装置に広く適用することができる。

本発明の露光装置の一実施形態を示す説明図である。図１のレチクルステージおよびウエハステージの詳細を示す説明図である。図２のレチクルステージを下側から見た状態を示す説明図である。走査方向遮光部材の露光時の位置を下側から見て示す説明図である。走査方向遮光部材の露光時の位置を側方から見て示す説明図である。図１の固定ブラインドの詳細を示す上面図である。図６の固定ブラインドを示す断面図である。撮像素子に撮像される像を示す説明図である。

符号の説明

１５…レチクルステージ、１９…ウエハステージ、３３…レチクル、５５…固定ブラインド、６０…粗動テーブル、６１…ウエハ、６２…微動テーブル、７５…ブレード、７９…超音波リニアアクチュエータ、８３…波面収差測定装置、８５…波面分割素子、９５…撮像素子。

Claims

レチクルが配置されるレチクルステージと感応基板が配置される感応基板ステージとを同期して走査し、前記レチクルからの露光光により前記レチクルのパターンを前記感応基板上に転写する露光装置において、
前記露光光の露光領域をブレードの移動により規定可能な可変ブラインド手段と、
前記可変ブラインド手段を通過した前記露光光を撮像し前記ブレードの位置を検出する位置検出手段と、
を有す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、
前記可変ブラインド手段は、走査方向に移動される複数の前記ブレードを有してい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、
前記可変ブラインド手段は、前記ブレードを移動する超音波リニアアクチュエータを有してい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、
前記露光光は前記レチクルのパターン面で反射した露光光であり、前記可変ブラインド手段は、前記レチクルのパターン面の近傍に配置されていることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の露光装置において、
前記露光領域は、円弧状をしていることを特徴とする露光装置。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の露光装置において、
前記露光光の波面収差を測定するための波面分割素子および撮像素子を備えた波面収差測定手段を有し、前記位置検出手段は、前記撮像素子により前記可変ブラインド手段を通過した前記露光光を撮像す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、
前記感応基板ステージは、走査方向に移動する粗動テーブルと、前記粗動テーブルに微動可能に配置される微動テーブルとを有し、前記微動テーブルに前記波面分割素子を配置し、前記粗動テーブルに前記撮像素子を配置してなることを特徴とする露光装置。