JP2009021340A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レチクルステージを支持する構造体のうち、支持部材によって支持されていない隅部が梁状となって振動してしまう。この振動によって、露光時の重ね合わせ精度に悪影響を及ぼすおそれがある。
【解決手段】 レチクルステージを支持する構造体のうち、第１支持部材によって支持されていない隅部に、振動を減衰させる手段を備えた第２支持部材を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は感応基板上にエネルギ線を照射してパターン形成する露光装置に関するものである。

従来から、平面と平面とを固定する際において、３箇所で固定する方法が用いられている（特許文献１）。このように３箇所拘束が用いられる理由は、平面と平面を固定するのに４箇所以上で拘束すると過拘束となり、平面に曲げ応力が発生してしまうからである。露光装置においても、レチクルステージを支持する構造体が例えば架台の上に３箇所で支持されるものが知られている（特許文献２）。また、図１１、１２に示すように、レチクルステージを支持する構造体が、例えば投影光学系を支持する構造体の上に３箇所で支持されるものが知られている。
特開平０８−１１４２５０号公報 特開２００１−４４２６４号公報

しかし、図１２に示すように、特にレチクルステージを支持する構造体は一般的に矩形形状であることが多い。そのため、図１２のように３つの支持部材が配置される露光装置の構造では、レチクルステージ５０５を支持する定盤５０４の４つの隅部のうち、２つの隅部は支持点からの距離が遠くなってしまう。支持部材５０３によって支持されている隅部と比べ、支持されていない隅部は片持ち梁の状態になるため、振動振幅が大きくなる。ここでの振動は、レチクルステージの移動によっても引き起こされるし、床やウエハステージ等の振動によっても引き起こされ得る。投影光学系５０１を支持する構造体５０２に取り付けられているミラーや干渉計といった計測基準（不図示）が振動することにより、ステージの位置計測に誤差が生じ、露光時の重ね合わせ精度の悪化につながる。

こういった振動は、装置の重量が大きくなるほど顕著になる。そのため、レチクルステージの巨大化やレチクルステージを支持する構造体のサイズの巨大化によって、こういった振動の影響はますます大きくなってきている。

そこで本発明は、レチクルステージを支持する構造体の隅部が片持ち梁のようになって起こる振動を低減することを目的とする。

本発明の露光装置は、レチクルステージと、レチクルステージを支持する構造体と、前記構造体を支持する第１支持部材と第２支持部材とを備え、前記第２支持部材は、前記構造体の振動を減衰させる手段を備えることを特徴とする。

振動低減による重ね合わせ精度の向上を図ることで、露光精度の向上が可能な露光装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を図１と、図１を視点Ａから見た図２とを参照して説明する。図１に示すように、大きくは、レチクルステージ１と、レチクルステージ１を支持する構造体２と、第１支持部材３（以下、支持部材３）と第２支持部材４（以下、支持部材４）とから構成されている。支持部材４は、振動を減衰させる手段５を備えている。また、支持部材３と支持部材４とは、面６上に配置されている。面６は、例えば投影光学系を支持する構造体の上面や床等であって特に限定されない。

ここで、レチクルステージ１を支持する構造体２の形状は長方形であるが、特にこの形状に限定する必要はない。長方形や正方形に限らず、六角形や八角形等でも良い。なるべくなら、少なくとも左右線対称な形状であることが好ましい。その理由としては、レチクルステージ１を駆動したときに、レチクルステージ１を支持する構造体２が対称な形状をしていないとレチクルステージ１の駆動に伴いモーメントが発生するおそれがあるからである。

また、図２に示すように、支持部材３の配置としては、特に設ける数に限定はないが、過拘束を避けるという意味で３箇所支持が好ましい。さらには、特開２００４−０７８２０９号公報や特開平１１−１５３８５５号公報に記載の公知のキネマティックマウントが好ましい。

支持部材４の配置としては、レチクルステージ１を支持する構造体２の隅部のうち支持部材３が支持していない隅部７、８を支持するように配置するのが好ましい。このように、全ての隅部に設ける必要はなく、レチクルステージ１を支持する構造体２の隅部のうち、片持ち梁状となり、その振幅が露光精度に悪影響を与えると判断する隅部のみに設けるだけでもよい。例えば、３箇所支持した場合に、３つの支持部材３から構造体２の角のうちそれぞれ最近い角までの距離を比べたとき、少なくとも１つの支持部材３が、残りの２つの支持部材３よりも構造体２の角からの距離が遠くなる場合がある。そういった場合には、この最も構造体２の角から距離のある支持部材３から見て、この支持部材３から最も近い角に近い方に支持部材４を配置するのが好ましい。また、図２中の隅部７、８は隅部とはどういう領域かを例示的に示したものであり、厳密にこの部分のみに限定されるわけではない。

支持部材３を結んだ領域の外側であって、ｎ角形のｎ箇所の角の内側に支持部材４を設けることで、レチクルステージ１を支持する構造体２の振動を低減できれば特にその設け方には限定はないということである。

（実施例１）
まず以下に、本実施例の露光装置の大まかな説明する。図８に示すように、露光装置１０５は、照明装置１０１、レチクルを搭載したレチクルステージ１０２、投影光学系１０３、ウエハを搭載したウエハステージ１０４とを有する。露光装置１０５は、レチクルに形成された回路パターンをウエハに投影露光するものであり、ステップアンドリピート投影露光方式またはステップアンドスキャン投影露光方式であってもよい。

照明装置１０１は回路パターンが形成されたレチクルを照明し、光源部と照明光学系とを有する。光源部は、例えば、光源としてレーザを使用する。レーザは、波長約１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザ、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシマレーザ、波長約１５７ｎｍのＦ２エキシマレーザなどを使用することができる。しかし、レーザの種類はエキシマレーザに限定されるものではなく、例えば、ＹＡＧレーザを使用してもよいし、そのレーザの個数も限定されない。光源にレーザが使用される場合、レーザ光源からの平行光束を所望のビーム形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光学系を使用することが好ましい。また、光源部に使用可能な光源はレーザに限定されるものではなく、一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプも使用可能である。

照明光学系はレチクルを照明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、絞り等を含む。

投影光学系１０３は、以下の光学系を使用することが可能である。複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレンズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カタディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少なくとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有する光学系、全ミラー型の光学系等。

レチクルステージ１０２およびウエハステージ１０４は、たとえばリニアモータによって移動可能である。ステップアンドスキャン投影露光方式の場合には、それぞれのステージは同期して移動する。また、レチクルのパターンをウエハ上に位置合わせするためにウエハステージおよびレチクルステージの少なくともいずれかに別途アクチュエータを備える。

また、露光装置の構成は特に上記のものに限定される必要はなく、ウエハステージを複数備えるものでもよいし、液浸露光装置等でもよい。

このような露光装置は、半導体集積回路等の半導体デバイスや、マイクロマシン、薄膜磁気ヘッド等の微細なパターンが形成されたデバイスの製造に利用されうる。

次に、図３、４に本発明の実施例の詳細な説明を行う。図４は、図３中の視点Ｂから見た図である。

この露光装置は、レチクルステージ１１が図３の矢印の方向に走査を行う走査型露光装置である。投影光学系１７は構造体１６に支持されている。レチクルステージ１１は構造体１２に支持されている。レチクルステージ１１を支持する構造体１２は、レチクルステージ１１の走査方向に対して平行である辺を長辺とする矩形形状である。ここではレチクルステージ１１を支持する構造体１２の形状を矩形形状としているが、特に限定されない。

投影光学系１７を支持する構造体１６には、投影光学系１７を支持する構造体１６とレチクルステージ１１を支持する構造体１２を連結する第１支持部材１３（以下、支持部材１３）が、図４に示すように投影光学系１７の光軸を中心に１２０°間隔で同一円上の３箇所に配置される。支持部材１３は、特開２００４−０７８２０９号公報や特開平１１−１５３８５５号公報で開示されているようなキネマティックマウントでも良いし、単に柱状の部材であっても良い。支持部材１３の配置は、３つのうちの２つはレチクルステージ１１の４つの隅部のうちの２つを支持する位置にある。ここで、隅部とはある程度の面積を持った多角形の角を含む領域をさす言葉である。

図３に示されている支持部材１３は、Ｖ字形状の溝に球面形状の部材を落としこむものを一例としてあげている。これにより、レチクルステージ１１を支持する構造体１２と投影光学系１７を支持する構造体１６との間で変形伝達が起こりにくくなっている。

図４からわかるように、レチクルステージ１１を支持する構造体１２の右後ろ側の隅部および左後ろ側の隅部は、支持部材１３からの距離が大きくなるため片持ち梁の状態になり、この部分の振動振幅が大きくなる。この構造では、レチクルステージ１１を支持する構造体１２、投影光学系１７を支持する構造体１６ともに、振動の方向はｚ方向が主成分となる。

そこで、この振動を減衰させるために、振動を減衰させる機構１５を備えた第２支持部材１４（以下、支持部材１４）を取り付ける。振動を減衰させる機構１５の詳細を図５に示す。振動を減衰させる機構１５は、ピストン１８とシリンダ１９とシリンダ内部に封入された粘性流体２０により構成され、ピストン１８とシリンダ１９の間を通過する粘性流体２０の抵抗を利用するものである。粘性流体２０の材料としては、シリコンオイルが粘性が高く好ましい。半導体露光装置においては、レンズ曇りの原因となる脱ガスの少ないフッ素オイルを用いるのが好ましい。振動を減衰させる機構１５はピストン、シリンダの軸方向に減衰力を発生する。これにより、投影光学系１７を支持する構造体１６とレチクルステージ１１を支持する構造体１２との間の振動を効果的に減衰させることができる。支持部材１４を設置する箇所は、構造体間の振動振幅が最大となる装置左後ろの隅部、装置右後ろの隅部の２箇所の位置に設置するのが良い。つまり、支持部材１３で支持されていない２つの隅部に支持部材１４を設置するのが好ましい。

支持部材１４を隅部に設ける趣旨は、支持部材１３で支持されていない隅部が大きく振動してしまうことを抑制することである。そのことを考慮すると、隅部の範囲をむやみに狭めて解釈をすることは適当ではない。なぜなら、支持部材１４を設けるにあたり、支持部材１３やレチクルステージ１１を支持する構造体１２等の材料や大きさ等によって、より効果的に振動を抑制できうる位置は異なるからである。

振動を減衰させる機構１５を備えた支持部材１４を、投影光学系１７を支持する構造体１６およびレチクルステージ１１を支持する構造体１２へ締結する方法としては、はマグネット又はボルト締結を用いる。

振動を減衰させる機構１５の別の実施例として、粘弾性部材２１を用いるものを図６に示す。この実施例では粘弾性体をせん断方向に変形させることで発生する力を振動の減衰力として利用する。

具体的な構造は以下の通りである。支持部材２３、粘弾性部材２１、支持部材２４、粘弾性部材２２、保持板２５を図６に示すように交互に配置する。粘弾性部材２１と粘弾性部材２２は同形状である。粘弾性部材２１、２２、支持部材２４には穴が開いている。この穴には隙間管理部材２６が挿入される。隙間管理部材２６は筒形状をしており、中にねじ２７が通るようになっている。隙間管理部材２６のｘ方向の寸法は粘弾性部材２１、支持部材２４、粘弾性部材２２のｘ方向寸法の合計値よりもわずかに小さくする。この状態でねじ２７を支持部材２３に締結することで、粘弾性部材２１、粘弾性部材２２がわずかに圧縮された状態になり、非圧縮状態よりも粘性力を上げて使用することができる。

投影光学系１７を支持する構造体１６とレチクルステージ１１を支持する構造体１２の間でｚ方向の相対距離を変化させる振動が発生すると、粘弾性部材２１と粘弾性部材２２がｘｚ平面内でのせん断方向に変形して減衰力を発生する。

投影光学系１７を支持する構造体１６とレチクルステージ１１を支持する構造体１２とは、粘弾性部材２１，２２を介してしか接触していないので、投影光学系１７を支持する構造体１６とレチクルステージ１１を支持する構造体１２の間での変形伝達は軽微である。

粘弾性部材２１、粘弾性部材２２の材料としては、シリコンゴム、フッ素ゴム、ハネナイトゴム等がある。半導体露光装置においては、レンズ曇りの原因となる脱ガスの少ないフッ素ゴムや、ハネナイトゴム等が好ましい。

上記のように、支持部材１３にキネマティックな支持部材を用いた場合には、さらに以下のような効果も期待できる。

本実施例のように、キネマティックな支持方法としてＶ字形状の溝に球面形状の部材を挟んだ構造では、結合部が球面と平面の接触になるため、接触面積が極端に小さくなる。このことから、支持部材の接触部のバネ定数ｋは小さくなり、固有振動数ｆが下がることで振動発生の原因になる。また、結合される２つの構造体の質量ｍ_１、ｍ_２が大きくなることによっても振動の発生量が大きくなる。つまり、単純化して２質点をバネでつないだモデルで考える場合、数１で示すように、この系の固有振動数ｆが小さくなる。

そこで、振動を減衰させる機構１５を備えた支持部材１４を設けることで、支持部材１３にキネマティックな支持部材を用いた際、上記のような理由から発生する振動を、より低減することが可能となり得る。

（実施例２）
本発明の別の実施形態としては、実施例１に記載の露光装置において、振動を減衰させる機構１５を、図７に示すアクティブダンパーにしたものがある。このアクティブダンパーは、主に、計測手段２９とアクチュエータ２８によって構成される。計測手段２９は、レチクルステージ１１を支持する構造体１２と投影光学系１７を支持する構造体１６との間の相対距離を計測するものである。

アクチュエータ２８は、計測手段２９の出力信号に基づいて、レチクルステージ１１を支持する構造体１２と投影光学系１７を支持する構造体１６との間の振動を抑制する向きに力を発生することができる。アクティブダンパーは、実施例１に記載の粘性流体、粘弾性体を用いたパッシブダンパーよりも特定の周波数の振動に対して減衰率を上げられる利点がある。

ここで、アクチュエータ２８は非接触であるリニアモータであることが好ましい。なぜなら、接触式のアクチュエータを用いると、その部分から変形伝達が起こり、３箇所で支持部材により支持することで変形伝達を防止するというこの構造の利点を損なうためである。

また、計測手段２９は、レーザ変位計のような位置を直接計測する手段を用いることができる。また、速度計または加速度計をレチクルステージ１１を支持する構造体１２と投影光学系１７を支持する構造体１６の両側に取り付け、差分を計算する事で相対位置変化を検出する手段を用いることもできる。

実施例１および実施例２において、レチクルステージ１１を支持する構造体１２は投影光学系１７を支持する構造体１６に支持部材１３と支持部材１４とを介して支持されている。しかし、特にこの構造に限られない。露光装置としての機能を果たし、本発明の思想に沿うことができれば、レチクルステージ１１を支持する構造体１２は、支持部材１３と支持部材１４とを介して何に支持されていてもよい。

（実施例３）
次に、図９及び図１０を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。

図９は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップＳ２（レチクル製作）では設計した回路パターンに基づいてレチクルを製作する。ステップＳ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、レチクルとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが作製され、それが出荷（ステップＳ７）される。

図１０は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップＳ１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってレチクルの回路パターンをウエハに露光する。ステップＳ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行うことによってウエハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明の最良の形態を表した図 図１中の視点Ａから見た図 本発明の一実施例 図３の視点Ｂから見た図 振動を減衰させる機構の一実施例であるオイルダンパーの断面図 振動を減衰させる機構の一実施例である粘弾性ダンパーの断面図 振動を減衰させる機構の一実施例であるアクティブダンパーの断面図 露光装置を説明するための図 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのをフローチャート 図９に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャート 従来の、投影光学系を支持する構造体と、レチクルステージを支持する構造体と、それらを連結する支持部材の構成の一実施例 図１１の視点Ｃから見た図

符号の説明

１ レチクルステージ
２ レチクルステージを支持する構造体
３ 第１支持部材
４ 第２支持部材
５ 振動を減衰させる手段
６ 面
１１ レチクルステージ
１２ レチクルステージを支持する構造体
１３ 第１支持部材
１４ 第２支持部材
１５ 振動を減衰させる機構
１６ 投影光学系を支持する構造体
１７ 投影光学系

Claims (6)

1. レチクルのパターンで基板を露光する露光装置において、
   前記レチクルを保持するレチクルステージと、
   前記レチクルステージを支持するｎ（ｎ≧４）角形の構造体と、
   前記構造体を３箇所で支持する３つの第１支持部材と、
   前記３つの第１支持部材の少なくとも一つよりも前記構造体の角に近い位置で前記構造体を支持する第２支持部材とを有し、
   前記第２支持部材は前記構造体の振動を減衰させる手段を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記第２支持部材は、前記レチクルステージを支持する構造体のｎ箇所の隅部のうち、前記第１支持部材で支持されていない隅部を支持することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１支持部材は、キネマティックマウントであることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記振動を減衰させる手段は、シリンダとピストンとシリンダ内部に封入された粘性流体とを備え、
   前記シリンダと前記ピストンとの間を通過する粘性流体の抵抗を利用することを特徴とする請求項１〜３に記載の露光装置。
5. 前記振動を減衰させる機構は、前記レチクルステージを支持する構造体と、前記第１支持部材と前記第２支持部材とが設置される面との間の距離を計測する計測手段と、
   前記計測手段の出力信号にもとづいて、前記構造体と前記面との間の振動を抑制する向きに力を発生させるアクチュエータとを備えることを特徴とする請求項１〜３に記載の露光装置。
6. 請求項１〜５の露光装置を用いてウエハを露光する工程と、
   前記ウエハを現像する工程とを備えることを特徴とするデバイス製造方法。

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