JP2009164494A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
装置内部の実装密度が高くても、メンテナンスのための空間を確保し、大規模な外部の重機を使用しないでメンテナンスの作業を行うことができ、作業効率を向上させる露光装置を提供する。
【解決手段】
原板のパターンを基板に投影露光する露光装置であって、光源からの照明光で前記原板のパターンを照明する照明光学系を支持する第１支持構造体と、前記原板を保持する原板ステージ及び前記第１支持構造体を支持する第２支持構造体と、前記第１支持構造体を前記第２支持構造体から鉛直方向に昇降する第１昇降装置と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、原版のパターンを基板に露光する露光装置に関する。

昨今、原版のパターンを基板に露光する露光装置の露光精度向上、スループットの向上要求が益々高くなり、投影光学系の大型化や原版ステージ、基板ステージの高速化等により向上が図られている。
これに伴い投影光学系や原版ステージ、それらを支持する構造体等が大型化する傾向にある。
また、露光装置の設置エリアによっては、既存装置の跡地に新たに装置を設置することもあるため、装置全体の大型化は極力抑える必要がある。
特開２００２−１９８２９２号公報（特許文献１）にて、照明光学系を２部分で構成し、両者を蛇腹状部材で接続することによって相対移動を可能にする構成が開示されている。
特開２００２−１９８２９２号公報

しかしながら、ユニットあるいはユニットを支持する構造体等が大型化する一方、装置全体の大型化を避けるためには、装置内部の実装密度を上げる必要があり、メンテナンスのための空間を十分に確保できなかった。
また、大型化したユニットを支持する構造体は重量が増しているため、メンテナンス作業で構造体を持上げる際には、クリーンルーム内に外部からクレーンやリフター等の重機を持ち込まねばならず、メンテナンスの作業効率が低下した。
そこで、本発明は、装置内部の実装密度が高くても、メンテナンスのための空間を確保し、大規模な外部の重機を使用しないでメンテナンスの作業を行うことができ、作業効率を向上させる露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原板のパターンを基板に投影露光する露光装置であって、光源からの照明光により前記原板のパターンを照明する照明光学系を支持する第１支持構造体と、前記原板を保持する原板ステージ及び前記第１支持構造体を支持する第２支持構造体と、前記第１支持構造体を前記第２支持構造体から鉛直方向に昇降する第１昇降装置と、を有することを特徴とする。
さらに、本発明の露光装置は、原板のパターンを基板に投影露光する露光装置であって、光源からの照明光により前記原板のパターンを照明する照明光学系を支持する第１支持構造体と、前記原板を保持する原板ステージ及び前記第１支持構造体を支持する第２支持構造体と、前記第１支持構造体を前記第２支持構造体から離れる方向に移動させる移動装置と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、装置内部の実装密度が高くても、メンテナンスのための空間を確保し、大規模な外部の重機を使用しないでメンテナンスの作業を行うことができ、作業効率を向上させる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施例を説明する。

図１、図２および図３を参照して、本発明の実施例の露光装置を説明する。
図１は、本発明の実施例に係る露光装置の側面断面図、図２は平面断面図である。
図３は、本実施例の第１昇降装置及び第２昇降装置により、図１の本実施例の状態からユニットを持上げた状態を示す。
本実施例の露光装置は、原板のパターンを基板に投影露光する装置で、照明光学系３１は、光源１からの照明光により原板のパターンを照明する光学系である。
第１支持構造体３は、照明光学系３１を支持する構造体で、原板ステージ２１は、原板であるレチクル２１ａを保持するステージである。
第２支持構造体２は、原板ステージ２１と照明光学系３１及び第１支持構造体３と原板ステージ２１を支持する構造体である。
投影光学系７１は、レチクル２１ａを透過した照射光を基板であるウェハ４ａ上に投影する光学系である。ウェハステージ４は、ウェハ４ａを保持するステージである。
投影光学系フレーム７２は、投影光学系７１を除振支持するフレームである。
第２支持構造体２は、第２支持構造体２の位置を調整する位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃ、第２支持構造体フレーム２３を介してベース構造体５に支持される。
位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃは、第２支持構造体２及び原板ステージ２１を投影光学系７１に対し所定の位置に保つように第２支持構造体２の位置を精度良く調整する装置である。
ベース構造体５は、投影光学系フレーム７２および位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃを支持する。
第１昇降装置３２ａ,３２ｂは、第１支持構造体３を第２支持構造体２から鉛直方向であるＺ方向に昇降させる手段で、第１支持構造体３を第２支持構造体２から離れる方向に移動させる移動装置である。
本実施例では、第１昇降装置３２ａ,３２ｂは２箇所に配置されるが、３箇所以上に配置してもよい。
第１昇降装置３２ａ,３２ｂ・・・を３箇所以上に配置することにより、第１支持構造体３の支持点を増やし、固有振動数を高くし、昇降中の振動による第１支持構造体３及び第１昇降装置３２ａ,３２ｂ・・・の破損を防ぎ、安全且つ安定した昇降ができる。
位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃは、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃを有し、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃは、第２支持構造体２を上下方向である鉛直方向に昇降させる手段である。

照明光学系３１は、光源部１からの照射光を照射形状に成形するマスキングユニット（不図示）と、このマスキングユニットにより成形された光を折り曲げて原板ステージ２１へ投影する結像光学系（不図示）を備える。
ベース構造体５は、成形部支持構造体３３を備え、成形部支持構造体３３の上面には成形部３４を備える。
成形部３４は、照明光学系３１との位置ズレをモニタする図示されないポジションセンサを備える。
第１支持構造体３は、照明光学系３１と、原板２１ａを原板ステージ２１に搬送するための原板搬送ユニット（不図示）と、を有する。
第１支持構造体３は、さらに、原板２１ａを原板ステージ２１へ保持した後に高精度なアライメントを行う光検出ユニット７５に用いられる照明光源部（不図示）を有する。
第１支持構造体３は、さらに、原板ステージ２１に保持された原板２１ａとウェハステージ４に保持されたウェハ４ａの高精度なアライメント等を行うアライメントスコープを第１支持構造体３に連結する機構（不図示）を備える。
本実施例の露光装置の稼動時には、前記アライメントスコープは、投影光学系フレーム７２の上面に、図示されない支持脚を介して設置されるため、第１支持構造体３とは独立して構成される。

図４は、第１支持構造体３をＺ方向へ昇降させる第１昇降装置３２ａ及び第１支持構造体３の断面、図５は、図４の状態からＺ方向へ第１支持構造体３を持上げ支持している断面を示す。
ここで、第１昇降装置３２ａと第１昇降装置３２ｂとは、同じ構成である。
第１昇降装置３２ａは、第１支持構造体３の支持脚３ａの内部に設けられ、第１昇降装置３２ａの昇降機構としては、公知のボールネジ、モータの組み合わせでもよいし、油圧でもよいし、また手動で昇降してもよい。
但し、油圧ジャッキを使用するときは、本実施例の露光装置内のケミカル汚染を防止するため、フッ素系のオイルを作動油として使用することが好ましい。
第１支持構造体３の支持脚３ａは、第１支持構造体３と第２支持構造体と２の間の距離を測定する距離測定手段である距離検出センサ３２２と、距離検出センサ３２２を保持する保持部材３２１を備え、第２支持構造体２には、ターゲット３２３を備える。
第１昇降装置３２ａ，３２ｂにより上昇し、分離した第１支持構造体３を第２支持構造体２に戻す際、第２支持構造体２と第１支持構造体３の距離を、隙間検出センサ３２２及びターゲット３２３で測定する。
このため、第１支持構造体３の昇降スピードを調整し、第１支持構造体３と第２支持構造体２の衝突を防止し、安全に作業が行うことができる。
隙間検出センサ３２２には、干渉計システムなど、距離を測定できるものであればよく、ターゲット３２３は使用するセンサに適したものであれば特に限定されない。
さらに、隙間検出方法以外には、位置制御方法をとってもよく、この場合第１昇降装置３２ａ,３２ｂにリニアエンコーダを組み合わせて制御することも可能である。

第１昇降装置３２ａ,３２ｂにより、第１支持構造体３を上昇させ、第２支持構造体２から分離することで、原板ステージ２１への十分なメンテナンス空間を確保でき、作業性を向上させることができる。
アライメントスコープ（不図示）は、第１支持構造体３に連結させることにより、第１支持構造体３と同時に第１昇降装置３２ａ,３２ｂで昇降させることができる。
また、アライメントスコープ（不図示）を連結させない場合も有り、アライメントスコープ（不図示）のメンテナンスにおいても第１昇降装置３２ａ,３２ｂを使用することができる。
第２支持構造体２は、原板ステージ２１と、第１支持構造体３と、原板２１ａを原板搬送ユニット（不図示）に保持する前にアライメントを行う原板アライメントユニット（不図示）を備える。

図６は、第２支持構造体２をＺ方向へ昇降させる第２昇降装置２４ｂ、位置調整装置２２ｂ及び第２支持構造体フレーム２３の断面図で、図７は、図６の状態から第２支持構造体２をＺ方向へ上昇させ、持上げ支持している断面図である。
第２昇降装置２４ｂと、第２昇降装置２４ａ，２４ｃとは、同じ構成で、位置調整装置２２ｂと、位置調整装置２２ａ，２２ｂは同じ構成である。
図２、図６、図７に示されるように第２支持構造体フレーム２３は、位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃおよび第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃを有する。
位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃは、調整用部品であるエアーバッグ２２ｄ、図示されないエアー供給部材、図示されない電気ケーブル類とを有する。
第２昇降装置２４ａ，２４ｂ、２４ｃと第２支持構造体２とは、互いの位置合わせをする位置合わせ手段である第２昇降装置２４ｂの受け部材２５の凹部２５ａと第２昇降装置２４ｂの上端部２４ｄとを有する。
第２支持構造体２の脚部２ａには、第２昇降装置２４ｂの受け部材２５が備えられている。
第２昇降装置２４ｂの上端部２４ｄは、受け部材２５の凹部２５ａとの位置合わせが可能な凸形状で、その形状は図６、図７に示すようなテーパー形状以外でも良い。
受け部材２５の凹部２５ａも図６、図７に示す以外でもよく、位置決めができるのであれば凹凸形状以外でも良い。
このため、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃを昇降させることにより、自動的に第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃと第２支持構造体２との位置合わせができ、さらに昇降中の第２支持構造体２の位置ずれを防ぐことができる。
メンテナンス作業時に位置合わせ作業を行う必要がなく、さらに位置合わせ用の専用工具を用意する必要もないため、メンテナンス作業時間の短縮にも繋がる。

第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃの昇降機構としては、公知のボールネジ、モータの組み合わせでもよいし、油圧でもよく、また手動で昇降させてもよい。
但し、油圧ジャッキを使用するときは、本実施例の露光装置内のケミカル汚染を防止するため、フッ素系のオイルを作動油として使用することが好ましい。
第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃにより、第２支持構造体２を上昇させ、位置調整装置２２ａ,２２ｂ,２２ｃと分離させることができる。
これによれば、投影光学系７１への十分なメンテナンス空間を確保でき、作業性を向上させることができる。
尚、投影光学系７１は、ベース構造体５と分離支持されている投影光学系フレーム７２に支持されている。
投影光学系フレーム７２は、除振マウント７４を介して独立支持脚７により支持されている。
除振マウント７４は、原板ステージ２１、ウェハステージ４、さらには床Ｆからの振動を投影光学系フレーム７２へ伝え難くする。
この構造によれば、第１昇降装置３２ａ,３２ｂ及び第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃの稼動中の振動も投影光学系フレーム７２へ伝え難くできる。

投影光学系フレーム７２の上面には、投影光学系７１の他に、原板ステージ２１の干渉計システム７３と、原板２１ａを原板ステージ２１へ保持した後に高精度なアライメントを行う光検出ユニット（不図示）と、を有する。
投影光学系フレーム７２の上面には、さらに、前記アライメントスコープの支持脚（不図示）を備える。
干渉計システム７３は、本実施例の露光装置の使用時には、投影光学系フレーム７２上面に固定されているが、連結部材を使用すれば、第２支持構造体２に連結することができる。
このため、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃにより第２支持構造体２と同時に昇降可能となる。
これにより、干渉計システム７３及び干渉計システム７３の周囲のユニットへの十分なメンテナンス空間を確保でき、作業性が向上できる。
尚、当然ながら、干渉計システム７３を連結しなくても、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃにより、第２支持構造体２を昇降させることができる。
また、第２昇降装置２４ａ,２４ｂ,２４ｃにより、第２支持構造体２と投影光学系フレーム７２を上昇し、分離することで、光検出ユニット７５への十分なメンテナンス空間を確保でき、作業性が向上する。
第２支持構造体フレーム２３は、ベース構造体５に備えられ、ベース構造体５は、ベース構造体５のレベリング調整ブロック５１上に備えられ、レベリング調整ブロック５１は、床の所望の位置に配置される。
独立支持脚７は、除振マウント７４を介して投影光学系フレーム７２を支持し、ベース構造体５に対して位置調整を行い、床に固定される。

次に、図８及び図９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８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。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
ステップ１（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２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウェ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６（検査）では、ステップ５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完成し、それが出荷（ステップ７）される。

図９は、ステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
ステップ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップ１４（イオン打込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップ１８（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１９（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ェハ上に多重に回路パターンが形成される。

本発明の実施例の露光装置の側面断面図である。 本発明の実施例の露光装置の平面断面図である。 本発明の実施例の図１の状態から、第１昇降装置及び第２昇降装置によりユニットを上昇し、持上げた状態の説明図である。 本発明の実施例の第１支持構造体と第１昇降装置の側面断面図である。 本発明の実施例の図４の状態から、第１昇降装置によりユニットを上昇し、持上げた状態の説明図である。 本発明の実施例の第２支持構造体と第２昇降装置の側面断面図である。 図本発明の実施例の６の状態から、第２昇降装置によりユニットを持上げた図である。 露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。 図８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である。

符号の説明

１ 光源部 ２ 第２支持構造体 ３ 第１支持構造体
４ ウェハステージ ４ａ ウェハ ５ ベース構造体
７ 独立支持脚 ２１ 原板ステージ ２１ａ 原版
２２ａ,２２ｂ,２２ｃ 位置調整装置 ２３ 第２支持構造体フレーム
２４ａ,２４ｂ,２４ｃ 第２昇降装置 ２５ 受け部材
３１ 照明光学系 ３２ａ,３２ｂ 第１昇降装置
３２１ 保持部材 ３２２ 隙間検出センサ ３２３ ターゲット
３３ 成形部支持構造体 ３４ 成形部
５１ レベリング調整ブロック ７１ 投影光学系
７２ 投影光学系フレーム ７３ 干渉計システム
７４ 除振マウント ７５ 光検出ユニット

Claims (9)

1. 原板のパターンを基板に投影露光する露光装置であって、
   光源からの照明光により前記原板のパターンを照明する照明光学系を支持する第１支持構造体と、
   前記原板を保持する原板ステージ及び前記第１支持構造体を支持する第２支持構造体と、
   前記第１支持構造体を前記第２支持構造体から鉛直方向に昇降する第１昇降装置と、を有することを特徴とする露光装置。
2. 原板のパターンを基板に投影露光する露光装置であって、
   光源からの照明光により前記原板のパターンを照明する照明光学系を支持する第１支持構造体と、
   前記原板を保持する原板ステージ及び前記第１支持構造体を支持する第２支持構造体と、
   前記第１支持構造体を前記第２支持構造体から離れる方向に移動させる移動装置と、を有することを特徴とする露光装置。
3. 前記第１昇降装置および前記移動装置は、前記第１支持構造体と前記第２支持構造体との間に設けられ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. 前記第２支持構造体は、前記パターンを基板に投影する投影光学系を支持する投影光学系フレームを介してベース構造体に支持され、
   前記第２支持構造体を前記ベース構造体から鉛直方向に昇降させる第２昇降装置を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の露光装置。
5. 前記第２支持構造体は、前記第２支持構造体及び前記原板ステージを前記投影光学系に対し所定の位置に保つ位置調整装置を介して前記ベース構造体に支持されることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記第１昇降装置は、前記第１支持構造体と前記第２支持構造体との間の距離を測定する距離測定手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の露光装置。
7. 前記第２昇降装置と前記第２支持構造体とは、互いの位置合わせをする位置合わせ手段を有することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の露光装置。
8. 前記第１昇降装置の昇降手段、前記移動装置の昇降手段及び前記第２昇降装置の昇降手段は、油圧ジャッキから成ることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の露光装置。
9. 請求項１から８のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記基板を現像する工程と、を備えることを特徴とするデバイス製造方法。
   
   

Images