JP2009192569A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
冷媒の振動が露光に与える影響を低減、または非露光時の冷却能力を向上させることを目的とする。
【解決手段】
鏡筒の内部に配置される光学部品と、冷媒を用いて前記光学部品を冷却する冷却手段と、前記冷媒の流量を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、露光時の冷媒の流量が非露光時よりも小さくなるように制御することを特徴とする。反射ミラー７の上部を分割面１３で分割し、そこに溝を有し、溝には流路１６を有するチューブ１５が接続される。チューブ１５の先には、恒温循環槽１４が接続される。恒温循環槽１４は、温度制御された冷媒を循環させる手段である。冷媒は、恒温循環槽１４から出て、チューブ１５を通り、反射ミラー７内の流路１６を通り、チューブ１５を経て、恒温循環槽１４に戻る。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学部品を囲む鏡筒を有し、液晶パネルなどを製造するための露光装置に関するものである。

露光装置において、鏡筒内部に配置された光学部品を冷却する機構として特開２００４−９５９９３号公報(特許文献１)に記載されたものがある。
図９に示されるこの従来例において、ミラーである光学部品１０１の熱膨張対策として、光学部品であるミラー１０１に接している冷却部材１０２に冷媒を流している。
また、この従来例は、冷却部材１０２中の冷媒流路１０３に開放孔を有する弾性部材１０４を配して冷媒の振動を吸収することが記載されている。
特開２００４−９５９９３号公報

しかしながら、上述のように弾性部材を配置しようとすると、構成が複雑化してしまい、コストアップや装置の大型化を招いてしまうおそれがあった。
本発明は、上述の点を考慮してなされたものであり、冷媒の振動が露光に与える影響を低減、または非露光時の冷却能力を向上させることを例示的な目的としている。

上記課題を解決するための本発明の露光装置は、鏡筒の内部に配置される光学部品と、
冷媒を用いて前記光学部品を冷却する冷却手段と、前記冷媒の流量を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、露光時の冷媒の流量が非露光時よりも小さくなるように制御することを特徴とする。

本発明によれば、冷媒の振動が露光に与える影響を低減、または非露光時の冷却能力を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
図１、図６を参照して、本発明の実施例の走査型露光装置の全体構成を説明する。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ矢視図である。
照明系１は、スリット状に成形された照明先を照射する手段である。アライメントスコープ２は、マスク３と基板であるプレート４のアライメントマークを検出する手段である。
鏡筒１１の内部にミラー光学系５が配置され、ミラー光学系５は、光学部品である光学薄体６、６、反射ミラー７、凹面鏡８、凸面鏡９から成る。反射ミラー７、凹面鏡８、凸面鏡９の材質としては、線膨張係数の小さい、ショット製のゼロデュア等が使用される。
ここで、ミラー光学系５は、照明系１により照明されるマスク３上のパターンの像をプレート４上に投影する手段である。光学薄体６は、ミラー光学系５内の入口側および出口側の光路上に配置される。鏡筒１１、その他の露光装置の構成部品は、その性能を保証するために、不図示の温調チャンバ内に設置される。
照明系１によって照明されるマスク３上のパターンの像は、ミラー光学系５の反射ミラー７、凹面鏡８、凸面鏡９、再び凹面鏡８、反射ミラー７、そして光学薄体６を経てプレート４に結像する。
この状態において、プレート４をＹ方向に走査し、マスク３上のパターンを露光する。

露光装置を用いて液晶パネルをフォトリソグラフィー法により製造する際、プロセスによって液晶プレートに大きい熱負荷が掛かる場合がある。
高ＤＯＳＥ露光プロセスと称されるプロセスにより、照明系の照度を上げ、液晶プレートのステージ速度を下げることで、単位時間あたりに大きいエネルギーを液晶プレートに与え、液晶プレートに大きい熱負荷が掛かる。このような高ＤＯＳＥ露光プロセスにおいて液晶プレートに大きい熱負荷が掛かる場合、通常のプロセスとは違い、投影光学系の光学部品が搭載される鏡筒内部の温度状態が大きく上昇する
この理由は、ミラー光学系５内に含まれる各々の光学部品に入射する光のエネルギーが大きくなり、暖められた光学部品が、その周りの空気を暖めるからであり、特に、暖かい空気は上部に移動するため、鏡筒１１の内部の上方の空気温度は高くなる。さらに、高ＤＯＳＥ露光プロセスでは、各光学部品に大きい熱負荷が掛かるので、光学部品に蓄熱され、その熱が再び鏡筒内に二次放射される
このような状態では、温度上昇した空気の屈折率が変化し、その影響で通常ＤＯＳＥプロセス時と比較して、高ＤＯＳＥ露光のプロセスにおいては、結像性能が劣化する場合がある。

そこで、本実施例においては、反射ミラー７などの光学部品を冷却する冷却手段は、反射ミラー７の内部に冷媒を流す。
冷却手段は恒温循環槽１４、チューブ１５、流路１６を備える。具体的には、反射ミラー７の上部を分割面１３で分割し、そこに溝を有し、溝には流路１６を有するチューブ１５が接続される。チューブ１５の先には、恒温循環槽１４が接続される。
反射ミラー７は、上部で分割されているが、鏡筒１１の内部に配置する際は、その分割面１３を、接着もしくは溶着等の方法で一体化させている。
恒温循環槽１４は、温度制御された冷媒を循環させる手段である。
冷媒は、恒温循環槽１４から出て、チューブ１５を通り、反射ミラー７内の流路１６を通り、チューブ１５を経て、恒温循環槽１４に戻る。
冷媒としては、純水にエチレングリコール等を混ぜたものを使用するのが好適である。
コントローラ３１（制御手段）は恒温循環槽１４に接続され、冷媒の流量を制御する。また、コントローラ３１は露光装置全体を制御するメインコントローラ３０に接続され、メインコントローラ３０から露光時と非露光時を判断するための信号が送られる。このような構成により、露光時と非露光時に冷媒の流量を変化させることができる。具体的には、コントローラ３０は露光時の冷媒の流量が非露光時よりも小さくなるように制御する。好適には、露光プロセス中の非露光時のみに、反射ミラー７などの光学部品の内部に冷媒が流れるように流れを制御することが望ましい。
これにより、露光時に鏡筒１１の内部に蓄えられた熱を非露光時に排出させて、鏡筒１１の内部の温度を一定に保ち、反射ミラー７などの光学部品の結像性能を安定させることができる。
以上説明したように、高ＤＯＳＥプロセスで温度上昇した反射ミラー７内部に上記冷媒を流すことにより、反射ミラー７及びその周辺の空気温度を下げることができる。
冷媒を流すタイミングは、高ＤＯＳＥプロセス中の例えば、プレート４の交換時などの非露光時である。
非露光時に冷媒を流す理由は、露光時では恒温循環槽１４の駆動時の振動、及び反射ミラー７の流路１６を冷媒が流れる際の脈動による振動があり、露光時の光学性能に影響を及ぼす場合があるからである。
また、本実施例では、反射ミラー７に流路１６を設けているが、ミラー光学系５内の他の光学部品の内部に流路を設け、そこに冷媒を流しても良い。

次に、図２を用いて、本実施例１において非露光時に反射ミラー７内に冷媒を流した場合の温度に関して説明する。
図２は、露光プロセスを時間軸で考えた場合の、鏡筒１１の内部の温度を模式的に示したものである。
高ＤＯＳＥ露光プロセスを行った場合、鏡筒１１の内部の温度は、次第に上昇していき、反射ミラー７の内部に冷媒を流さない場合、結像性能に影響を及ぼす異常温度範囲になる。
それと比較し、反射ミラー７の冷却を行った場合は、結像性能において正常である、正常温度範囲に留める。
本実施例１によれば、鏡筒内に配置される反射ミラー７などの光学部品の内部に、非露光時に冷媒を流すことにより、鏡筒１１の内部の熱排気を行う。
このため、光学部品に大きいエネルギーが入射し、それがすぐに鏡筒１１の内部の温度を上昇させても、鏡筒１１の内部が、正常な露光が可能である温度範囲に留まり、露光装置の結像性能が安定し、液晶プレートなどの基板を所定の品質に露光する。

次に、図３を参照して、本発明の実施例２を説明する。
上記の実施例１と構成は共通するが、本実施例２においては、冷却手段は、反射ミラー７を保持する部品である保持部１７の内部に冷媒を流す。
図３に示されるように反射ミラー７には保持部１７が必要であり、保持部１７が不図示の構造体を経て、図１に示される鏡筒１１に連結されている。
本実施例２は、反射ミラー７の保持部１７の内部に流路１８を掘り、その中に冷媒を流している。保持部１７の材質に関しては、熱伝導率の大きいほうが好適である。
反射ミラー７に高ＤＯＳＥの露光エネルギーが入射されると、反射ミラー７及び、その周りの空気の温度が上昇するが、保持部１７に冷媒を流すことにより、熱伝導で反射ミラー７が冷却される。
それに伴って反射ミラー７周辺の空気温度も下がり、反射ミラー７の温度上昇を防ぐ。
また、本実施例２では、反射ミラー７の保持部１７の内部に冷媒を流しているが、他の光学部品の保持部の内部に冷媒を流しても良い。

次に、図４を参照して、本発明の実施例３を説明する。
上記の実施例１と構成は共通するが、本実施例３においては、冷却手段は、反射ミラー７に取り付けられた冷却ジャケット２０、２１の内部に冷媒を流す。
図４に示されるように反射ミラー７の反射面を外付けの冷却ジャケット２０、２１で覆い、冷却ジャケット２０、２１の内部に冷媒を流す。
本実施例３では、反射ミラー７の上部、露光光照射面１９以外の部分に冷却ジャケット２０、２１を配置しているが、反射ミラー７及び、その他の光学部品の別面を覆っても良い。
その際には、光束１２もしくはその他構成物が干渉しない位置に配置することが必要である。
冷却ジャケット２０、２１の材質に関しては、熱伝導率の大きいほうが好適である。
反射ミラー７に高ＤＯＳＥの露光エネルギーが入射すると、反射ミラー７及び、その周りの空気の温度が上昇するが、冷却ジャケット２０、２１に冷媒を流すことにより、熱伝導で反射ミラー７が冷却される。
これにより、反射ミラー７周辺の空気温度も下がり、反射ミラー７の温度上昇を防ぐ。

次に、図５を参照して、本発明の実施例４を説明する。
上記の実施例１と構成は共通するが、本実施例４においては、冷却手段は、鏡筒１１の壁１１ａの内部に冷媒を流す。
鏡筒１１の壁１１ａの内部に流路２４を掘り、その中に冷媒を流す。
鏡筒１１の壁１１ａの内部の流路２４には、チューブ１５が連結されており、その先には恒温循環槽１４が構成されている。鏡筒１１の、冷媒を流す壁は、上方にあるものが望ましい。冷媒を流すタイミングその他は、実施例１と同じであるため省略する。
反射ミラー７に高ＤＯＳＥの露光エネルギーが入射すると、反射ミラー７及び、その周りの空気の温度が上昇するが、鏡筒１１の壁１１ａの内部に冷媒を流すことで、鏡筒１１の内部上方の空気温度を下げ、反射ミラー７の周辺空気の温度上昇を防ぐ。

次に、図７及び図８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７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。
露光装置を用いて基板である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８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１の構成図である。 本発明の実施例１の鏡筒の内部の温度の説明図である。 本発明の実施例２の構成図である。 本発明の実施例３の構成図である。 本発明の実施例４の構成図である。 本発明の実施例の露光装置の全体構成図である。 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７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。 従来例の説明図である。

符号の説明

１：照明系 ２：アライメントスコープ
３：マスク ４：プレート
５：ミラー光学系 ６：光学薄体
７：反射ミラー ８：凹面鏡
９：凸面鏡 １１：鏡筒
１２：光束 １３：反射ミラー分割面
１４：恒温循環槽 １５：チューブ
１６、１８、２２、２３、２４：流路
１７：反射ミラー保持部 １９：露光光照射面
２０、２１：冷却ジャケット

Claims (3)

1. 鏡筒の内部に配置される光学部品と、
   冷媒を用いて前記光学部品を冷却する冷却手段と、
   前記冷媒の流量を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、露光時の冷媒の流量が非露光時よりも小さくなるように制御することを特徴とする露光装置。
2. 前記冷媒は、前記冷却手段により温度が制御をされることを特徴とする請求項１記載の露光方法及び露光装置。
3. 請求項１または２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