JP2009054784A - 補助板およびそれを有する露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コストの低い、または、着脱する際に凹凸（撥液構造）が壊れる可能性の低い補助板を有する露光装置を提供すること。
【解決手段】 液体を介して基板を露光する露光装置において、原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記基板を保持する基板ステージと、を備え、前記基板ステージは、前記基板の外周の周辺に配置され前記基板とともに前記液体を支持する補助板を有し、前記補助板は、前記液体に対して撥液性の凹凸が表面に形成された撥液構造部と、前記液体に対して撥液性の膜が表面に形成された平坦部と、を持つことを特徴とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体を介して基板を露光する露光装置の補助板および、それを有する露光装置に関する。

半導体デバイスや液晶デバイス等のデバイスの製造には、レチクルのパターンでウエハを露光する露光装置が用いられている。

デバイスの微細化に伴って、露光装置の投影光学系の解像力の向上が要求されており、その解像力向上の手段の一つとして、液浸露光技術が注目されている。液浸露光技術は、投影光学系の最終レンズとウエハとの間を液体で満たし、液体を介してウエハを露光する手法のことである。液浸露光技術を用いる露光装置を液浸露光装置と呼ぶ。

液浸露光装置においては、ウエハ表面の全体を液体で浸すのではなく、露光している部分を含むウエハ表面の一部だけを液体で浸す、所謂ローカルフィル方式を用いることが主流となっている。

ローカルフィル方式を用いる液浸露光装置においては、ウエハの中央部を露光している際は液体がウエハで支持されるが、ウエハの周辺部を露光している際にはウエハ外の液体が支持されない。そのため、液浸露光装置のウエハステージに、ウエハの外周の周辺に配置されてウエハ外の液体を支持する補助板を設けることが提案されている（特許文献１）。補助板の表面に凹凸（撥液構造）を形成し、補助板の表面を撥液性にすることも提案されている（特許文献２）。
国際公開第０５／０５５２９６号パンフレット 特開２００６−３１９０６５号公報

補助板の表面を撥液性にするためには、ピッチが５００μｍ以下の微細な凹凸を形成しなければならない。このような凹凸を形成するには、多くの製作工程が必要であるため、表面の全面に凹凸が形成された補助板のコストは高くなる。

また、補助板がウエハステージに着脱自在に設けられている場合には、補助板を着脱する際に補助板の表面の凹凸を壊れる可能性が高い。

そこで、本発明は、コストの低い、または、着脱する際に凹凸（撥液構造）が壊れる可能性の低い補助板を有する露光装置を提供することを、例示的な目的とする。

本発明の一側面としての露光装置は、液体を介して基板を露光する露光装置であって、原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、前記基板を保持する基板ステージと、を備え、前記基板ステージは、前記基板の外周の周辺に配置され前記基板とともに前記液体を支持する補助板を有し、前記補助板は、前記液体に対して撥液性の凹凸が表面に形成された撥液構造部と、前記液体に対して撥液性の膜が表面に形成された平坦部と、を持つことを特徴とする。

本発明の更なる目的またはその他の側面は、以下、添付の図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされる。

本発明によれば、コストの低い、または、着脱する際に凹凸（撥液構造）が壊れる可能性の低い補助板を有する露光装置を提供することが可能となる。

以下に、本発明の実施の形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図６は本実施形態の露光装置の概略図である。

本実施形態の露光装置は、液体１５を介してウエハ１を露光する液浸露光装置である。
液浸露光装置は、照明光学系５、視野絞り１２、投影光学系１４、ウエハステージ（基板ステージ）６を備える。照明光学系は、不図示の露光光源からの露光光で原版としてのレチクル（マスク）１１を照明する。視野絞り１２は、レチクル１１の直上に配置されており、レチクル１１の照明領域を規定する。なお、視野絞り１２をレチクル１１と光学的に共役な位置に配置してもよい。投影光学系１４は、レチクル１１に描画された回路パターンをウエハ１上に投影する。投影光学系としては、屈折系や反射屈折系を使用することができる。ウエハステージ６はウエハを保持し駆動する。ウエハステージ６は、補助板２を有する。

この液浸露光装置は、ステップ＆スキャン方式の露光装置である。ウエハ１を投影光学系１４に対して相対的に移動することにより、ウエハ１を露光光でスキャン方向（走査方向）にスキャンする。ウエハ１をスキャンすることで、レチクル１１のパターン全体がウエハ１上の露光領域に露光される。

露光光源としてＡｒＦエキシマレーザ、液体１５として純水を使用している。液体１５としては、純水よりも屈折率の大きい有機系の液体を使用しても良い。

本実施形態では、感光基板としてウエハ１を使用しているが、ガラスプレート等の他の基板を使用しても良い。ウエハ１には、感光材料としてのレジストが塗布されている。

次に、本実施形態の補助板２について説明する。図１は本実施形態の補助板の上面図である。

補助板２は、図示したようにウエハ１の外周の周辺に配置され、ウエハ１とともに液体１５を支持する。補助板２は、ウエハステージ６に着脱自在に取り付けられている。

補助板２の表面に液残りが生じないようにするために、その表面は、撥液性（撥水性）を有することが望ましい。具体的には、液体１５に対する後退接触角が７０度以上、かつ液体１５の５０μｌ（マイクロリットル）の液滴に対する転落角が２０度以下であることが好ましい。

そのため、補助板２には、液体１５に対して撥液性の凹凸が表面に形成された凹凸部（撥液構造部）３と、液体１５に対して撥液性の膜が表面に形成された平坦部４が設けられている。

凹凸部３は、図８に示すように、複数の円錐状の突起１０２で構成されている。複数の突起１０２の間に気体を保持することにより、凹凸部３の表面は撥液性になっている。したがって、凹凸部３の表面に露光光が照射されても、その撥液性はあまり低下しない。突起１０２の幅ｘおよび配置間隔（ピッチ）ｙは、５０ｎｍ以上５００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。突起１０２の高さｈは、５０ｎｍ以上２００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。突起１０２の高さｈを配置間隔ｙで除した値（アスペクト比の値）は、２以上であることが好ましい。なお、本実施形態では、円錐状の突起１０２を有する凹凸部３を使用したが、突起の形状は円錐状でなくても良い。例えば、直方体状の突起１０２Ａを有する凹凸部３Ａを使用することもできる。

平坦部４には、撥液性のフッ素系材料の膜を形成した。膜の材料としては、フッ素系以外の材料も使用できる。しかし、いずれにしても、それらの材料にエネルギーの強い紫外線が照射されると、それらの材料から成る膜の撥液性が低下してしまう。

平坦部４は、露光光が照射されない部分、すなわち、ウエハ１の外周のうちスキャン方向と垂直な部分の周辺にのみ配置されており、凹凸部３は、露光光が照射されるそれ以外の部分に配置されている。撥液性の材料に露光光が照射されると、その材料の撥液性が落ちてしまう場合がある。しかし、本実施形態では、補助板２の露光光が照射される部分には、凹凸構造に基づく撥液性を持つ凹凸部３を設けているため、撥液性の低下を低減することが可能となる。また、補助板２の表面の全面に凹凸を形成するのではなく、その表面の一部に平坦部を形成したので、補助板を低コストで作成することが可能となる。

次に、図２と図３に基づいて、平坦部４に露光光を照射しない方法について説明する。図２は、ウエハ１のエッジ７を跨いで設定された露光領域９を露光している際の、ウエハ１および補助板２の上面図である。その際、図示したように露光領域９は、ウエハ１上だけでなく、補助板２上も含んでいる。図示していないが、液体１５もウエハ１上および補助板２上に存在している。図３は視野絞り１２の上面図である。

前述したように、ウエハ１上の露光領域９は、露光スリット８をスキャン方向に向かって移動させることにより、レチクル１１のパターンで露光される。ここでは、露光スリット８は、スキャン方向に存在する平坦部４に向かって移動させられる。

平坦部４に露光光を照射しないためには、露光スリット８がエッジ７まで移動してきて、露光スリット８’になって、露光スリット８’を露光スリット８が過ぎたところで、液浸露光装置の露光光源の発光を停めれば良い。平坦部４のうち、エッジ７の近傍の部分は露光されてしまうが、平坦部４がウエハ１の外周のうちスキャン方向と垂直な部分の周辺に存在するため、その露光されてしまう部分の面積は小さい。なお、平坦部４は、図１に示すように補助板２を半径方向に完全に覆う必要はなく、図９に示すようにエッジ７の近傍の部分に凹凸部３を形成しても良い。このように構成することで、平坦部４のうち露光光に照射される部分の面積をより小さくすることが可能となる。

図３に示す視野絞り１２を使用することでも、平坦部４に露光光を照射しないようにすることができる。視野絞り１２は、４枚のブレードを有し、その開口の大きさや形状が可変である。視野絞り１２は、レチクル１１上の照明領域を規定しており、したがって、露光スリット８も規定している。

平坦部４に露光光を照射しないようにするためには、図２に示した露光領域９を露光している際に、露光スリット８’以降の露光領域９が露光されないように開口の大きさや形状を視野絞り１２で規定すればよい。このように視野絞り１２を使用することで、平坦部４のうち露光光に照射される部分の面積をより小さくすることが可能となる。

次に、図４および図５に基づいて補助板２の交換方法について説明する。図４は補助板２を交換している際の側面図であり、図５は補助板２を交換している際の上面図である。

補助板２をウエハステージ６に取り付けたり、取り外したりする際には、交換ハンド１３を使用する。交換ハンド１３は、補助板２と２箇所で接触するように構成されており、補助板２を吸着（真空吸着または静電吸着）する。図５に示したように、交換ハンド１３の吸着部と補助板２が接触する２箇所は、いずれも平坦部４である。

この交換方法によれば、補助板２の交換の際に、交換ハンド１３の吸着部を凹凸部３に接触させなくても良いので、補助板２の凹凸部を壊してしまう可能性が低くなる。なお、図１０や図１１に示すような露光光が照射されない外周部に平坦部が形成された補助板を用い、更に、補助板２の交換の際に、その平坦部と交換ハンド１３の吸着部とを接触させるようにしても良い。

最後に、図７に基づいて、補助板２の製造方法について説明する。図７は補助板の製造方法を説明するための図である。

凹凸部３は、Ｓｉ（シリコン）を加工することで製作した。Ｓｉに微細構造を形成する技術が確立されていることや、ＳｉはＡｒＦエキシマレーザ光等の紫外線に対して不透明であることなどが理由である。不透明であれば、後述するように、補助板本体に凹凸部を固定する際に使用する接着剤に露光光が照射されることを防ぐことができる。なお、Ｓｉ以外の材料で凹凸部を製造することもできる。例えば、ＳｉＯ_２（石英）を使用することができる。ただし、ＳｉＯ_２は紫外線を透過するため、接着剤の保護のために、別途ＳｉＯ_２と接着剤の間に遮光部材（遮光膜）を設ける等の工夫が必要となる。

凹凸部３は、４つの部分に分けて加工した。図７（ａ）では、その４つの部分のうち一つだけがフレーム（補助板本体）１８に接着された状態を図示している。図７（ｂ）および図７（ｃ）は、その断面図である。

図７に示したように、補助板２は、凹凸部３が加工された加工品１６をフレーム１８に接着剤で接着することで製造する。平坦部４は、その接着後に、加工品１６の表面のうち凹凸加工されていない点線で示した領域に膜を形成することにより、形成される。したがって、複数の凹凸部３および複数の平坦部４は補助板２上に一体的に構成されている。

加工品１６の外形をフレーム１８の幅よりも大きくしているため、図７（ｃ）に示したように、加工品１６とフレーム１８の接着後はレーザ加工機により加工品１６の必要な部分１６Ａだけを残し、余分な部分１６Ｂを切断除去した。

なお、凹凸部３の４つの部分の組み立てに際しては、凹凸部どうしが接続する部分に隙間ができないように、凹凸部どうしが接続する部分をできるだけ詰めてそれぞれの部分を配置すると良い。これにより、公差分の隙間は、平坦部どうしが接続する部分に発生することとなる。しかし、平坦部は、その後に形成されるのであまり問題にはならない。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

本発明の一側面としての補助板の上面図である。 平坦部に露光光を照射しない方法を説明するための図である。 本発明の一側面としての露光装置の視野絞りの上面図である。 補助板の交換方法を説明するための図である。 補助板の交換方法を説明するための図である。 本発明の一側面としての露光装置の概略図である。 補助板の製造方法を説明するための図である。 凹凸部の斜視図である。 本発明の一側面としての補助板の上面図である。 本発明の一側面としての補助板の上面図である。 本発明の一側面としての補助板の上面図である。

符号の説明

１ ウエハ（基板）
２ 補助板
３ 凹凸部（撥液構造部）
４ 平坦部
６ ウエハステージ（基板ステージ）
１１ レチクル（原版）
１４ 投影光学系
１５ 液体

Claims (8)

1. 液体を介して基板を露光する露光装置であって、
   原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   前記基板を保持する基板ステージと、を備え、
   前記基板ステージは、前記基板の外周の周辺に配置され前記基板とともに前記液体を支持する補助板を有し、
   前記補助板は、前記液体に対して撥液性の凹凸が表面に形成された撥液構造部と、前記液体に対して撥液性の膜が表面に形成された平坦部と、を持つことを特徴とする露光装置。
2. 前記基板は、走査方向に走査されることにより前記パターンで露光され、
   前記平坦部は、前記基板の外周のうち前記走査方向と垂直な部分の周辺に配置されることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記補助板は、前記基板ステージに着脱自在であることを特徴とする請求項１または２記載の露光装置。
4. 前記補助板は、前記平坦部が吸着ハンドで吸着されることにより、前記基板ステージに取り付けられる、または、前記基板ステージから取り外されることを特徴とする請求項３記載の露光装置。
5. 前記補助板は、複数の前記撥液構造部および複数の前記平坦部を有し、その複数の撥液構造部および複数の平坦部は一体的に構成されていることを特徴とする請求項３または４記載の露光装置。
6. 前記撥液構造部の前記凹凸のアスペクト比の値は、２以上であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記撥液構造部または前記平坦部の表面は、前記液体に対する後退接触角が７０度以上、かつ前記液体の５０μｌの液滴に対する転落角が２０度以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 液体を介して基板を露光する露光装置の前記基板の外周の周辺に配置され、前記基板とともに前記液体を支持する補助板であって、
   前記液体に対して撥液性の凹凸が表面に形成された撥液構造部と、
   前記液体に対して撥液性の膜が表面に形成された平坦部と、
   を備えることを特徴とする補助板。

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