JP2010016376A - 遮光ユニット、可変スリット装置、及び露光装置 - Google Patents

遮光ユニット、可変スリット装置、及び露光装置 Download PDF

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Abstract

【課題】照明光の照明領域を設定する際に、駆動機構から発生する異物及び/又は熱の影響を軽減する照明技術を提供する。
【解決手段】露光光の一部を遮光部材39aで遮光する遮光ユニット38は、遮光部材39aの変位を検出するセンサ43と、センサ43の検出結果に基づいて遮光部材39aを駆動する駆動装置44と、センサ43及び駆動装置44を収納する容器40と、遮光部材に対する容器40を気密化するベローズ機構41とを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、照明光を制御するための遮光ユニット、照明光の形状をスリット状等に形成するための可変スリット装置、この可変スリット装置を用いる露光技術、及びこの露光技術を用いるデバイス製造技術に関する。
例えば半導体デバイス等を製造する際に、レチクル(又はフォトマスク等)に形成されたパターンをレジストが塗布されたウエハ(又はガラスプレート等)上に転写露光するために、従来より露光光として水銀ランプの輝線又はエキシマレーザ光等の遠紫外域から真空紫外域にかけての光を用いる露光装置が使用されている。最近では、露光波長を短波長化して解像度を高めるために、露光光として波長が例えば100nm程度以下の極端紫外光(Extreme Ultraviolet Light:以下、EUV光という)を用いる露光装置(以下、EUV露光装置という。)も開発されている。
これらの露光装置のうちで、レチクルとウエハとを投影光学系に対して同期して移動してウエハを露光する走査型の露光装置(スキャニングステッパ等)においては、レチクルを照明する照明領域は走査方向に直交する方向に細長い長方形又は円弧状等のスリット状に設定される。従来より、そのスリット状の照明領域を設定するために、例えば照明領域の一方の長辺の形状を規定する複数の可動のブレードを有する第1のブラインドと、照明領域の他方の形状を規定するほぼ直線又は円弧状等のエッジ部を有する第2のブラインドとを有する可変ブラインドが使用されている(例えば、特許文献1参照)。
国際公開第2005/48326号パンフレット
従来の可変ブラインドにおいて、照明領域の形状を制御するためにブレードを駆動すると、ブレードの駆動機構から塵等の微小な異物が発生することがある。この場合、その異物が照明光学系及び投影光学系中の光学部材に付着すると、その光学部材の透過率又は反射率が次第に低下して、露光光の利用効率が低下する。
露光光として水銀ランプの輝線又はエキシマレーザ光等の遠紫外域から真空紫外域にかけての光を用いる露光装置では、レチクルのパターン面にパーティクルなどが付着していると、パーティクルもウエハ上に転写されてしまう。そこで、レチクルのパターン面には、フレームを介して、パターン面から僅かに離した位置にペリクルと呼ばれる透明な薄膜が取り付けられている。
しかし、現在のところ、EUV露光装置では、EUV光を透過する最適なペリクルが存在しないため、レチクルにペリクルを取り付けられない。
そうすると、ブレードの駆動機構から発生した異物がレチクルのパターン面に付着すると、本来のパターン以外のパターンがウエハ上に露光される。従って、特にEUV露光装置のように高解像度の装置において解像度低下の一つの要因となる。
また、例えばレチクルの高さの変動によって、可変ブラインドによって設定される照明領域のエッジ部の状態(例えばブレードのエッジ部の像のデフォーカス量)が変化する場合にも、解像度等の特性が劣化する恐れがある。
さらに、そのブレードの駆動機構からの発熱の影響によってレチクル及び投影光学系等の中の光学部材の形状が僅かに変形する恐れもある。この場合、露光光の光路に気体がある装置では、気体の対流によってその駆動機構から発生する熱は拡散されて、その影響は軽減される。しかしながら、真空紫外域程度以下の短い波長の露光光(EUV光等)を使用する装置では、露光光の光路が真空であるため、駆動機構から発生する熱が放射によって直接光学部材に達して、その光学部材に熱変形等の影響を与える恐れがある。
本発明は、かかる事情に鑑み、照明光の照明領域を設定する際に、駆動機構から発生する異物及び/又は熱の影響を軽減できる照明技術を提供することを第1の目的とする。
また、本発明は、照明光の照明領域のエッジ部の状態(例えば、デフォーカス量)を調整できる照明技術を提供することを第2の目的とする。
本発明の第1の態様に従えば、遮光ユニットであって、照明光の一部を遮光する遮光部材と、その照明光の光量(遮光量)を制御するために、その遮光部材を駆動する駆動機構と、その遮光部材の駆動量を検出する検出器と、その駆動機構及びその検出器を収納する容器と、その遮光部材に対して容器を気密化するベローズ機構とを備える遮光ユニットが提供される。
本発明の第2の態様に従えば、所定形状の照明光を形成する可変スリット装置であって、本発明の遮光ユニットを複数個備え、その複数の遮光ユニットの遮光部材を同一面内に配置した可変スリット装置が提供される。
本発明の第3の態様に従えば、所定形状の照明光を形成する可変スリット装置であって、その照明光の一部を遮光する遮光部材をそれぞれ含む複数の遮光ユニットと、その複数の遮光ユニットにおけるその遮光部材のその照明光の光軸方向の位置を制御するために、その複数の遮光ユニット又はその遮光部材の傾斜角を制御するチルト機構とを備える可変スリット装置が提供される。
本発明の第4の態様に従えば、露光光でパターンを照明し、その露光光でそのパターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、本発明の可変スリット装置を備え、その可変スリット装置の遮光部材でその露光光の一部を遮光する露光装置が提供される。
本発明の第5の態様に従えば、照明光でパターンを介して基板を露光する露光装置であって、前記照明光の一部を遮光し且つ同一平面上に配置される複数の遮光部材及び該遮光部材を駆動する駆動装置を有する可変スリットと、前記可変スリットを通った照明光を基板に導く光学系とを備え、前記駆動装置が、前記遮光部材が存在する空間及び前記光学系が存在する空間とは独立した空間に存在する露光装置が提供される。
本発明の第6の態様に従えば、本発明の露光装置を用いて感光性基板を露光することと、その露光された感光性基板を処理することとを含むデバイス製造方法が提供される。
本発明によれば、遮光部材の駆動機構が容器内に収納され、その遮光部材とその容器との間が気密化されているため、駆動機構から発生する異物及び/又は熱の影響が軽減される。
本発明によれば、照明光の照明領域のエッジ部の状態(例えば、デフォーカス量)を調整することができ、高精度な露光を行える。
本発明の実施形態の一例の露光装置の概略構成を示す断面図である。 (A)は図1中の可変ブラインド35を示す一部を切り欠いた平面図、(B)は照明領域が長方形の場合の可変ブラインド35を示す平面図である。 (A)は図1中の複数のブラインドユニット38の回転機構の要部を示す斜視図、(B)は図3(A)の回転機構を示す側面図である。 図3(A)のブラインドユニット38の構成を示す断面図である。 第1変形例のブラインドユニット38Aの構成を示す断面図である。 (A)は第2変形例のブラインドユニット38Bの構成を示す断面図、(B)は図6(A)のブレード39を回転した状態を示す要部の図である。 第3変形例のブラインドユニット38Cの構成を示す断面図である。 デバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施形態の一例につき図1〜図4を参照して説明する。
図1は、本実施形態の露光光EL(照明光)として波長が3〜50nm程度の範囲内で例えば11nm又は13nm等のEUV光を用いる露光装置(EUV露光装置)100の全体構成を概略的に示す断面図である。図1において、露光装置100は、露光光(照明光)ELを発生するレーザプラズマ光源10と、露光光ELでレチクルR(マスク)を照明する照明光学系ILSと、レチクルRを保持して移動するレチクルステージRSTと、レチクルRのパターン面(レチクル面)に形成されたパターンを、レジスト(感光材料)が塗布されたウエハW(感光性基板)上に投影する投影光学系POとを備えている。さらに、露光装置100は、ウエハWを保持して移動するウエハステージWSTと、装置全体の動作を統括的に制御するコンピュータを含む主制御系31等とを備えている。
本実施形態では、露光光ELとしてEUV光が使用されているため、照明光学系ILS及び投影光学系POは、特定のフィルタ等(不図示)を除いて複数の反射光学部材より構成され、レチクルRも反射型である。これらの反射光学部材の反射面及びレチクル面には、EUV光を反射する多層の反射膜が形成されている。レチクル面上の反射膜上には、吸収層によって回路パターンが形成されている。また、露光光ELの気体による吸収を防止するため、露光装置100はほぼ全体として箱状の真空チャンバ1内(真空チャンバ1により区画される空間)に収容され、真空チャンバ1内の空間を排気管32Aa,32Ba等を介して真空排気するための大型の真空ポンプ32A,32B等が備えられている。さらに、真空チャンバ1内で露光光ELの光路上の真空度をより高めるために複数のサブチャンバ(不図示)も設けられている。一例として、真空チャンバ1内の気圧は10-5Pa程度、真空チャンバ1内で投影光学系POを収納するサブチャンバ(不図示)内の気圧は10-5〜10-6Pa程度である。
以下、図1において、ウエハステージWSTが載置される面(真空チャンバ1の底面)の法線方向にZ軸を取り、Z軸に垂直な平面内で図1の紙面に垂直にX軸を、図1の紙面に平行にY軸を取って説明する。本実施形態では、照明光学系ILは、レチクル面上にX方向に伸びる細長い円弧状の照明領域を形成し、露光時にレチクルR及びウエハWは投影光学系POに対してY方向(走査方向)に同期して走査される。
先ず、レーザプラズマ光源10は、高出力のレーザ光源(不図示)と、このレーザ光源から真空チャンバ1の窓部材15を介して供給されるレーザ光を集光する集光レンズ12と、キセノン又はクリプトン等のターゲットガスを噴出するノズル14と、回転楕円面状の反射面を持つ集光ミラー13とを備えた、ガスジェットクラスタ方式の光源である。レーザプラズマ光源10から放射された露光光ELは、集光ミラー13の第2焦点に集光する。その第2焦点に集光した露光光ELは、凹面ミラー21を介してほぼ平行光束となり、露光光ELの照度分布を均一化するための一対のフライアイ光学系22及び23からなるオプティカル・インテグレータに導かれる。フライアイ光学系22及び23のより具体的な構成及び作用については、例えば米国特許第6,452,661号明細書に開示されており、指定国または選択国の法令が許す範囲において米国特許第6,452,661号の開示を援用して本文の記載の一部とする。
図1において、フライアイ光学系23の反射面の近傍の面は、照明光学系ILSの瞳面であり、この瞳面又はこの近傍の位置に開口絞りASが配置されている。開口絞りASは、種々の形状の開口を有する複数の開口絞りを代表的に表している。主制御系31の制御のもとで、開口絞りASを交換することによって、照明条件を通常照明、輪帯照明、2極照明、又は4極照明等に切り換えることができる。
開口絞りASを通過した露光光ELは、一度集光した後に曲面ミラー24に入射し、曲面ミラー24で反射された露光光ELは、凹面ミラー25で反射された後、−Y方向の端部が、X方向に細長いブラインド板26のほぼ円弧状のエッジ部を通過して、円弧状に形成される。円弧状に形成された露光光ELは、レチクルRのパターン面を下方から斜めに均一な照度分布で照明する。したがって、レチクルRのパターン面には、円弧状の照明領域27Rが形成される。曲面ミラー24と凹面ミラー25とからコンデンサ光学系が構成されている。コンデンサ光学系によって、第2フライアイ光学系23の多数の反射ミラー要素からの光がレチクル面の照明領域27Rを重畳的に照明する。なお、図1の例では、曲面ミラー24は凸面ミラーであるが、曲面ミラー24を凹面ミラーより構成し、その分だけ凹面ミラー25の曲率を小さくするようにしてもよい。凹面ミラー21、フライアイ光学系22,23、開口絞りAS、曲面ミラー24、及び凹面ミラー25を含んで照明光学系ILSが構成されている。なお、照明光学系ILSの構成は任意であり、例えば露光光ELのレチクル面に対する入射角をさらに小さくするために、例えば凹面ミラー25とレチクルRとの間にミラーを配置してもよい。
また、レチクル面で反射した露光光ELは、X方向に配列された複数のブラインドユニット38のブレード39の先端部で一部が遮光されて投影光学系POに入射する。投影光学系POを通過した露光光ELは、ウエハW上の露光領域(照明領域27Rと共役な領域)27Wに投影される。この場合、ブラインド板26及び多数のブラインドユニット38を含んで、照明領域27Rの形状、ひいては露光領域27Wの形状を規定する可変ブラインド(可変視野絞り)35が構成されている(詳細後述)。なお、レチクル面とフライアイ光学系22の配置面とは共役であり、照明領域27Rのおおまかな形状は、フライアイ光学系22を構成する個々のミラー要素の形状によっても規定される。
また、ウエハW上の各ショット領域(ダイ)の走査露光の開始時及び終了時に露光領域27WをY方向(走査方向)に閉じるとともに、露光領域27W(照明領域27R)のX方向の幅を規定するための開閉用のブラインドを、例えばブラインド板26の近傍、又はレチクル面との共役面に配置してもよい。
レチクルRは、レチクルステージRSTの底面に静電チャックRHを介して吸着保持されている。レチクルステージRSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値及び主制御系31の制御情報に基づいて、真空チャンバ1の外面のXY平面に平行なガイド面に沿って駆動系(不図示)によってY方向に所定ストロークで駆動されるとともに、X方向及びθz方向(Z軸回りの回転方向)等にも微小量駆動される。レチクルステージRSTを真空チャンバ1側に覆うようにパーティション8が設けられ、パーティション8内は不図示の真空ポンプによって大気圧と真空チャンバ1内の気圧との間の気圧に維持されている。
レチクル面側には、照明領域27R内の複数位置に対して斜めに(例えば−X方向から)計測光を照射する照射系と、レチクルRで斜めに(例えば+X方向に)反射された計測光を受光する受光系とを含むオートフォーカスセンサ(以下、レチクルAF系という)28が配置されている。レチクルAF系28は、レチクル面内の照明領域27Rにおける複数個所でZ方向の位置を計測し、計測値を主制御系31に供給する。主制御系31は、走査露光中にレチクルAF系28の計測値に基づいて、例えばレチクルステージRST内のZ駆動機構(不図示)を用いてレチクル面のZ方向の位置(Z位置)を許容範囲内に設定する。さらに、例えばレチクル面と可変ブラインド35のブレード39の先端とのZ方向の間隔が所定範囲内に維持されるように、主制御系31はブラインド制御系33を介してブラインドユニット38の回転角を制御する(詳細後述)。
投影光学系POは、一例として、6枚のミラーM1〜M6を不図示の鏡筒で保持することによって構成され、物体(レチクルR)側に非テレセントリックで、像(ウエハW)側にテレセントリックの反射系であり、投影倍率は1/4倍等の縮小倍率である。レチクルRの照明領域27Rで反射された露光光ELが、投影光学系POを介してウエハW上の露光領域27Wに、レチクルRのパターンの一部の縮小像を形成する。
投影光学系POにおいて、レチクル面で反射した露光光ELは、ミラーM1で上方(+Z方向)に反射され、続いてミラーM2で下方に反射された後、ミラーM3で上方に反射され、ミラーM4で下方に反射される。次にミラーM5で上方に反射された露光光ELは、ミラーM6で下方に反射されて、ウエハW上にレチクルRのパターンの一部の像を形成する。一例として、ミラーM1,M2,M4,M6は凹面鏡であり、他のミラーM3,M5は凸面鏡である。なお、投影光学系POは、図1の構成には限定されず、反射光学部材の枚数も6枚以外の何枚であってもよい。
一方、ウエハWは、静電チャック(不図示)を介してウエハステージWST上に吸着保持されている。ウエハステージWSTは、XY平面に沿って配置されたガイド面上に配置されている。ウエハステージWSTは、レーザ干渉計(不図示)の計測値及び主制御系31の制御情報に基づいて、駆動機構(不図示)によってX方向及びY方向に所定ストロ−クで駆動され、必要に応じてθz方向等にも駆動される。
ウエハステージWST上のウエハWの近傍には、例えばX方向に配列された複数の光電センサを含む照射量モニタ29が設置され、照射量モニタ29の検出信号が主制御系31に供給されている。ウエハステージWSTを駆動して露光領域27Wに照射量モニタ29の受光面を移動することによって、露光領域27W(照明領域27R)のX方向の各計測位置の露光光ELの照度(又はパルスエネルギー)を計測できる。この計測結果に基づいて、主制御系31はブラインド制御系33を介して、露光領域27Wに対して走査されるウエハW上の各点の積算露光量が均一になるように、可変ブラインド35によって照明領域27RのX方向の各位置のY方向の幅(スリット幅)を制御する。また、この計測結果に基づいて、主制御系31はブラインド制御系33を介して、レチクル面に対する各ブレード39の位置(レチクル面と各ブレードの間隔)が所定の関係になるように、レチクル面に対する各ブレードの位置を調整する。可変ブラインド35の制御については、後述する。
露光の際には、ウエハW上のレジストから生じるガスが投影光学系POのミラーM1〜M6に悪影響を与えないように、ウエハWはパーティション7の内部に配置される。パーティション7には露光光ELを通過させる開口が形成され、パーティション7内の空間は、真空ポンプ(不図示)により真空排気されている。
ウエハW上の1つのショット領域(ダイ)を露光するときには、円弧状に形成された露光光ELが照明光学系ILSによりレチクル面に照射され、レチクル面の照明領域27Rで反射した露光光ELが投影光学系POに入射する。その間、レチクルRとウエハWとは投影光学系POに対して投影光学系POの縮小倍率に従った所定の速度比でY方向に同期して移動する(同期走査される)。このようにして、レチクルRのパターンはウエハW上の一つのショット領域に露光される。その後、ウエハステージWSTを駆動してウエハWをステップ移動した後、ウエハW上の次のショット領域に対してレチクルRのパターンが走査露光される。このようにステップ・アンド・スキャン方式でウエハW上の複数のショット領域に対して順次レチクルRのパターンの像が露光される。
次に、本実施形態の露光装置100の可変ブラインド35につき説明する。
図2(A)は、図1の可変ブラインド35をレチクルR側から見た一部を切り欠いた平面図である。図2(A)において、レチクルR上の円弧状の照明領域27Rの−Y方向のエッジ部27Rbの形状は、図1のブラインド板26によって規定される。また、断面形状がL字型の回転部材37上の位置Pi(i=1,2,…)にX方向に密着して複数のブラインドユニット38が固定され、これらのブラインドユニット38はそれぞれY方向に変位可能なブレード39を備え、これらのブレード39が照明領域27Rから反射される露光光の+Y方向のエッジ部27Raを遮光している。ブラインドユニット38(ブレード39)の個数が多いほど、高精度に照明領域27Rの形状を制御できる。ブラインドユニット38の個数は例えば10個程度から数10個である。
この場合、エッジ部27Raが円弧状であるため、複数のブラインドユニット38のブレード39は、Y方向の長さが、両端(例えば位置P1)のブレード39で最も短く、中央のブレード39ほど長く設定されている。位置Piのブラインドユニット38のブレード39のY方向の位置を制御することによって、その位置Piにおける照明領域27RのY方向の幅(スリット幅)hiを個別に制御できる。例えば初期状態では、全部のブラインドユニット38のブレード39による露光光のY方向の遮光幅はほぼ同じで、照明領域27Rのスリット幅hiもほぼ同じになるように設定されている。
なお、図2(A)において、回転部材37上の−X方向側の複数のブラインドユニット38は図示省略されている。また、回転部材37上にはそれぞれブラインドユニット38の底面を位置決めするための複数の位置決め溝36aが形成され、各ブラインドユニット38は、対応する位置決め溝36a上に載置された後、開口36bを通してボルト50(図3(A)参照)によって固定される。従って、例えばメンテナンス時等に回転部材37上の各ブラインドユニット38は、容易に他のブラインドユニットと交換することができる。
また、回転部材37はX軸に平行な回転軸37aの周りに回転可能にフレーム36によって支持され、回転軸37aの一方の端部は、フレーム36に固定された回転モータ49によって回転可能である。フレーム36は、図1の真空チャンバ1の側壁等に連結部材(不図示)を介して支持され、回転モータ49はブラインド制御系33によって制御される。
なお、例えば、照明光学系ILSは、図2(B)に示すように、レチクル面上にX方向に延びる矩形(長方形)状の照明領域27ARを形成してもよい。この場合、回転部材37上の各位置Qi(i=1,2,…)におけるブラインドユニット38のY方向のブレード39の長さは全部同じでよい。すなわち、照明領域の形状に応じて、複数のブラインドユニット38のブレード39の先端形状を変化させてもよい。この場合にも、位置Qiのブレード39のY方向の位置を制御することによって、照明領域27ARのY方向のスリット幅hiが個別に制御される。
図3(A)は、図2(A)の可変ブラインド35における複数のブラインドユニット38の支持機構を示す要部の斜視図、図3(B)は、図3(A)を+X方向に見た側面図である。説明の便宜上、図3(A)ではブラインドユニット38のブレード39の形状は同じ形状とされているが、実際には図2(A)から分かるようにブレード39の形状は互いに異なっている。また、図3(A)では図3(B)のフレーム36が図示省略されている。
図3(A)において、各ブラインドユニット38のブレード39のY方向の位置は互いに独立に制御可能であり、各ブラインドユニット38は信号ケーブルCAを介して図1のブラインド制御系33に接続されている。また、回転モータ49を介して回転部材37を回転することによって、図3(B)に示すように、各ブラインドユニット38を一体的に回転モータ49の回転軸を中心にして回転することができる。これによって、ブラインドユニット38が元の姿勢から傾斜して、点線の位置39Bで示すように、各ブラインドユニット38のブレード39の先端部のZ位置をdZだけ調整することができる。このような動作は、例えば図1のレチクルAF系28によって計測されるレチクル面のZ位置がdZだけ変動したときに、レチクル面とブレード39の先端部との間隔を一定に維持するために行われる。この動作は、例えば主制御系31からブラインド制御系33にブレード39の先端のZ位置をdZだけ駆動するようにとの制御情報が供給されたときに行われる。これによって、ウエハW上の露光領域27Wのエッジ部の状態(デフォーカス量)が均一に維持されて、高精度に露光を行うことがきる。
ただし、回転部材37の回転軸37aの中心からブレード39の先端までの距離をLとして、ブレード39の先端のZ位置をdZだけ変化させると、ブレード39の先端のY方向の位置はほぼ次式のdYだけ変化する。
dY=(L2+dZ21/2−L …(1)
そこで、ブレード39の先端のZ位置をdZ(傾斜角に換算してほぼdZ/L(rad))だけ変化させた場合には、ブレード39の先端のY方向の位置をそれまでの状態に維持するために、ブラインド制御系33は、ブラインドユニット38を介して各ブレード39のY方向の位置を式(1)のdYだけ移動させている。これによって、ブレード39を移動前の姿勢(あるいは照明光の光軸)に対して傾斜した場合でも、照明領域27Rのスリット幅を一定に維持できる。
図3(A)の可変ブラインド35の複数のブラインドユニット38はブレード39の形状以外の構成は共通である。そこで、代表的に一つのブラインドユニット38の構成につき説明する。
図4は、図3(A)のブラインドユニット38の構成を示す拡大断面図である。図4において、ブラインドユニット38は、耐圧性の高い箱状部材40と、箱状部材40の前面に取り付けられてY方向に或る程度(ブレード39のY方向の移動ストロークを含む範囲)の可撓性を持つダイアフラム41と、ダイアフラム41の中央に固定されたブレード39と、箱状部材40内(箱状部材40の内部空間)に設置されてブレード39の端部(一端部)39cとのY方向のギャップgを検出する静電容量センサ43と、箱状部材40内に固定されてブレード39をY方向に変位させる回転モータ44とを備えている。箱状部材40及びダイアフラム41は例えばステンレスのような脱ガスの少ない金属製である。さらに、箱状部材40内に、回転モータ44側にブレード39を付勢する案内ローラ45及びプリロード用の板ばね46が設けられ、摩擦力によってブレード39を保持している。
静電容量センサ43及び回転モータ44は信号ケーブルCAを介して、ブラインド制御系33に接続されている。ブラインド制御系33は静電容量センサ43によって検出されるギャップgからブレード39の先端(他端部)のY方向の位置を求め、このY方向の位置が主制御系31から設定された値になるように回転モータ44を介してブレード39のY方向の位置を制御する。
ブレード39は、回転モータ44によって駆動されるロッド状の軸部39aと、軸部39aの+Y方向の端部に固定された端部39cと、ダイアフラム41から軸部39aに安定に+Y方向への付勢力を伝えるための段差部39dと、軸部39aの先端に固定された平板部39bとを含んでいる。段差部39dは、端部39cと先端との間で、軸部39aの周方向に突出するように形成されている。遮光部材として機能する平板部39bは直接EUV光が照射されるため、ジルコニア等の高耐熱性のセラミックス、又はベリリウム(Be)若しくはクロム−モリブデン鋼等の高耐熱性の金属から形成されている。ブレード39の軸部39a及び段差部39dは熱伝導率の高い金属製であり、端部39cは例えば静電容量センサ43の電極としてもよい。
また、箱状部材40とダイアフラム41との間は溶接部41aによって封止され、ダイアフラム41とブレード39との間は溶接部41bによって封止され、箱状部材40の内部は気密化されている。本実施形態では、箱状部材40の外部はEUV光を通すために高真空とされ、箱状部材40の内部はほぼ大気圧である。箱状部材40の底面には給気口42A及び排気口42Bが設けられている。また、図1の真空チャンバ1の外部に、冷却された空気等の気体(冷媒)を送風する送風部47Aと、気体を吸引(回収)する吸引部47Bとが配置され、送風部47Aからの冷却された気体が配管48A及び給気口42Aを介して箱状部材40内に供給され、箱状部材40内を流れた気体が排気口42B及び配管48Bを介して吸引部47Bで回収される。送風部47A及び吸引部47Bはブラインド制御系33によって制御される。
このブラインドユニット38によれば、回転モータ44の駆動力が軸部39aに伝達されて平板部39bを移動する。すなわち、ブレード39は、回転モータ44及び案内ローラ45によってY方向に直進運動するため、回転モータ44によって安定にブレード39のY方向の位置を高精度に制御できる。また、回転モータ44は、駆動時に塵等の微小な異物を殆ど発生しない。仮に、異物が箱状部材40内で発生したとしても吸引部47Bを通じて回収されることになる。
本実施形態の作用効果は以下の通りである。
(1)本実施形態の図4のブラインドユニット38は、露光光の光量を調整するためのユニットであって、露光光の一部を遮光するブレード39と、ウエハ上での露光光の光量を制御するために、ブレード39をY方向に駆動するブラインド制御系33及び回転モータ44と、ブレード39のY方向の変位を検出する静電容量センサ43と、静電容量センサ43及び回転モータ44を収納する箱状部材40と、ブレード39の平板部39bと箱状部材40との間を気密化する(ブレード39の平板部39bに対して箱状部材40を気密化する)ダイアフラム41とを備えている。
従って、箱状部材40が気密化されているため、仮に回転モータ44から塵等の微小な異物が発生しても、その異物が箱状部材40の外部に出ることがなく、その異物が図1のレチクル面、及び照明光学系ILS、投影光学系POを構成する光学部材に付着することがない。換言すれば、ブレード39を駆動する回転モータ44が収容された空間とレチクル面、照明光学系ILS及び投影光学系POを収容する空間から分離されているので、仮に回転モータ44から塵等の微小な異物が発生しても、それが後者の空間に侵入することがない。従って、ウエハW上に不要なパターンが転写されることがないとともに、光学部材の反射率が高く維持されるため、露光工程のスループットが高く維持される。
また、回転モータ44から発生する熱は、箱状部材40に遮られて直接レチクル面及び他の光学部材に放射されないため、その熱の影響が軽減される。すなわち、回転モータ44が収容された空間とその他の空間との間での伝熱が抑制されている。
(2)ダイアフラム41は可撓性であるために、箱状部材40の気密性を保ちつつ、ブレード39の箱状部材40(あるいは照明光)に対する相対移動(変位)を可能にする。また、図4のブラインドユニット38では、ダイアフラム41がブレード39の位置を例えば初期状態の位置(中立位置)に復元する機能を有するため、別途ブレード39を付勢するためのバネ機構等を設ける必要がない。さらに、回転モータ44と案内ローラ45とでブレード39をY方向に案内しているため、ブレード39のY方向の位置を高精度に設定できる。
(3)また、箱状部材40は給気口42Aを備えており、外部の送風部47Aから配管48A及び給気口42Aを介して箱状部材40内に冷却用の気体を供給している。従って、回転モータ44から発生する熱及び露光光からブレード39に与えられる照射熱は、冷却用の気体によって排熱されるため、箱状部材40からの放射熱がさらに低減される。
(4)また、図3(A)の可変ブラインド35は、複数のブラインドユニット38のブレード39を同一面に配置している。従って、それらのブレード39を露光装置のレチクルRの近傍等の視野絞り面に配置することができ、ブレード39のY方向の位置制御によって、レチクルR上のスリット状の照明領域27R(ひいてはウエハW上の露光領域27W)の幅、ひいては対応するウエハW上での露光光の光量を高精度に制御できる。
(5)また、図3(A)の可変ブラインド35は、複数のブレード39をそれぞれ含むブラインドユニット38と、ブレード39の先端部(平板部39bの先端部)のZ方向の位置(露光光の光軸方向の位置)を制御するために、複数のブラインドユニット38の傾斜角を制御する回転部材37及び回転モータ49を備えている。
従って、例えばレチクル面のZ位置の変化に応じて複数のブラインドユニット38のブレード39の先端のZ位置を一体的に容易に調整できる。
(6)また、そのブラインドユニット38の傾斜角(回転モータ44の回転角)によって式(1)のようにブレード39のY方向の位置が変化する場合には、その変化を相殺するように回転モータ44によってブレード39のY方向の位置を調整している。従って、ブラインドユニット38の傾斜角が変化しても、照明領域27RのY方向の幅を一定に維持できる。
(7)また、図1の露光装置100は、露光光ELでレチクルRのパターンを照明し、露光光ELでそのパターン及び投影光学系POを介してウエハWを露光する露光装置において、可変ブラインド35の複数のブラインドユニット38のブレード39で露光光ELの一部を遮光している。従って、そのブレード39の位置を制御してその遮光量を制御することで、レチクルR上の照明領域の形状、ひいてはウエハW上の露光領域の形状を所望の形状に容易に設定でき、走査露光後のウエハW上の各点での積算露光量を高精度に制御できる。この際に、各ブラインドユニット38の回転モータ44の発塵及び発熱の影響が軽減されているため、レチクルRのパターンを高精度に、かつ高いスループットでウエハW上に露光できる。
(8)この場合、例えば予めウエハステージWST上の照射量モニタ29によって、露光領域27WのX方向の照度分布を計測しておき、この計測結果からブラインド制御系33によって、例えばその照度分布が一様になるように各ブラインドユニット38のブレード39の位置を制御することで、ウエハW上での積算露光量の均一性が向上する。
次に、図4のブラインドユニット38の変形例につき図5〜図7を参照して説明する。図5〜図7において図4に対応する部分には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図5は、第1変形例のブラインドユニット38Aを示す一部を切り欠いた図である。図5において、箱状部材40内でブレード39の軸部39aが軸受け51によってY方向に案内され、段差部39dが磁性体から厚く形成されている。また、ブレード39の下端部39cに磁性体のコア部材39e(駆動力伝達部)が固定され、コア部材39eは引っ張りコイルばね55によって箱状部材40の底面側に付勢されている。さらに、箱状部材40内に、軸部39aを囲むようにコア部材53が配置され、コア部材53にコイル52が巻回され、コイル52にはブラインド制御系33から駆動電流が供給される。その他の構成は図4の実施形態と同一である。
この第1変形例では、EIコア方式と同様に、コイル52に電流を供給することで、コア部材39e及び53内に閉じた磁気回路54が形成される。その電流を制御することによって、コア部材53側(−Y方向)に対するコア部材39e(ひいてはブレード39)の吸引力を制御でき、これによってブレード39をY方向に移動できる。この構成では、コア部材53からブレード39に非接触で駆動力を与えて、ブレード39をY方向に駆動(移動)できるため、駆動部での発塵がさらに低減する。
図6(A)は、第2変形例のブラインドユニット38Bを示す一部を切り欠いた図である。図6(A)において、箱状部材40内でブレード39の軸部39aの端部に磁性体のコア部材39e(駆動力伝達部)が固定され、軸部39aをZ方向に挟むように第1及び第2のコア部材53A及び53Bが配置され、コア部材53A,53Bにコイル52A,52Bが巻回され、コイル52A,52Bにはブラインド制御系33から個別に駆動電流が供給される。また、コア部材53A,53Bに対向するようにコア部材39eの底面に下端部39f及び39cが固定され、箱状部材40の底面に下端部39f及び39cとの間のギャップを個別に計測するための静電容量センサ43A及び43Bが固定されている。さらに、コア部材53A,53Bに対向するように箱状部材40の底面に固定された引っ張りコイルばね55A,55Bによって、コア部材39eは箱状部材40の底面側に付勢されている。その他の構成は図4の実施形態と同様である。
この第2変形例では、コイル52A,52Bに供給する電流を制御することで、コア部材53A,53Bとコア部材39eとの間の吸引力を独立に制御できる。従って、その2つの吸引力を共通に制御することによって、ブレード39のY方向の位置を制御できる。さらに、その2つの吸引力を異ならせることによって、例えば図6(B)の点線の位置B6で示すように、ブレード39をダイアフラム41の中央の支点B7を中心として回転させることができる。これによって、ブレード39の先端のZ位置を制御できるため、図3(A)に示す複数のブラインドユニット38を全体として回転する機構を省くことができる。ブレード39の先端のZ位置は、個別に制御することも可能である。
ただし、ブレード39を回転することによって、ブレード39の先端のY方向の位置が変化した時には、その位置の変化を相殺するようにブレード39のY方向の位置を調整してもよい。
図7は、第3変形例のブラインドユニット38Cを示す一部を切り欠いた図である。図7において、箱状部材40の内部でブレード39の軸部39aは軸受け51によってY方向に案内され、軸部39aに対向する箱状部材40の側面に、積層ピエゾ素子(圧電素子)よりなりY方向に伸縮する駆動素子61が固定されている。また、駆動素子61と軸部39aとの間にY方向に細長いロッド62A,62B,62Cが配置され、駆動素子61の先端とロッド62Aの一端、ロッド62Aの他端とロッド62Bの一端、ロッド62Bの他端とロッド62Cの一端、及びロッド62Cの他端と軸部39aの端部とは、それぞれピボット63A,63B,63C,63Dの周りに回転可能なリンク部材64A,64B,64C,64Dによって連結されている。リンク部材64A〜64Dの端部はそれぞれ圧縮コイルばね56等(1箇所のみ図示)によって駆動素子61又はロッド62A〜62C側に付勢されている。これらのリンク部材64A〜64D、ロッド62A〜62C及びピボット63A〜63Dがリンク機構(または駆動力伝達部)を構成する。
また、ブレード39の下端部39cと対向する位置に静電容量センサ43が固定され、ブラインド制御系33は静電容量センサ43の検出結果から求められるブレード39のY方向の位置に基づいて駆動素子61の伸縮量を制御する。この他の構成は図4の実施形態と同様である。
この第3変形例において、駆動素子61とピボット63Aとの間隔をa、ピボット63Aとロッド62Aとの間隔をbとして、間隔a及びbを例えば以下のように設定すると、駆動素子61の伸縮量はロッド62Aで4倍に拡大される。
a:b=1:4 …(2)
また、他のリンク部材64B〜64Dでもそれぞれ変位を4倍に拡大するものとすると、駆動素子61のY方向の伸縮量δyは、次のようにほぼ256倍に拡大されてブレード39のY方向への移動量ΔYとなる。
ΔY=4×4×4×4×δy=256・δy …(3)
従って、例えば駆動素子61の駆動量δyを4μmとすると、ブレード39を1024μm、即ちほぼ1mmのストロークでY方向に駆動可能である。なお、リンク部材64A〜64Dの倍率(b/a)及び段数は、必要な移動量ΔY及び駆動素子61の駆動量δyに応じて任意に設定可能である。
この第3変形例によれば、駆動素子61の駆動量をリンク機構で拡大しているため、駆動素子61自体の駆動量を小さくでき、発熱量を低減できる。
なお、上記の実施形態ではブレード39の変位を検出するために静電容量センサ43を使用しているが、その変位検出用には光学式の近接センサ、小型のリニアエンコーダ、又は回転モータに組み込んだロータリエンコーダ等の他のセンサも使用できる。
なお、上記の実施形態では、図1の可変ブラインド35は、レチクル面の近傍に配置されているが、ブラインド板26及び/又は多数のブラインドユニット38を照明光学系ILS内のレチクル面との共役面の近傍に配置してもよい。
また、上記の実施形態では、ブラインドユニット38の箱状部材40内に冷却された気体を供給しているが、その代わりに、例えば箱状部材40の側面に密着させた配管内に冷却された液体(冷媒)を流してもよい。さらに、箱状部材40の側面にペルチェ素子(吸熱素子)を固定し、このペルチェ素子の発熱を冷媒で排熱するようにしてもよい。
なお、上述の実施形態では、レチクルAF系28の計測値に基づいて、ブラインドユニット38の回転角、あるいはブレード39の先端のZ位置を制御する構成について、説明した。しかしながら、この構成に限定されない。例えば、予めY方向にレチクルRが移動した際に変化するレチクル面のZ方向の位置を計測し、その結果をマップ情報として記憶する。この記憶されたマップ情報に基づいて、ブラインドユニット38の回転角、あるいはブレード39の先端のZ位置を制御してもよい。このような構成にした場合、レチクルAF系を省略することができる。
また、上述の実施形態では、箱状部材40の内部を大気圧にしていたが、箱状部材40の内部を真空排気してもよい。例えば、箱状部材40の気圧は、真空チャンバ1内と同じ気圧にすることができる。この場合、前述したように、箱状部材40側面にペルチェ素子を固定して、箱状部材40の温度を調整してもよい。
また、上述の実施形態では、可変ブラインド35をレチクルRのパターン面近傍に配置したが、投影光学系POとウエハWとの間に配置してもよい。
また、上述の実施形態では、露光光源としてレーザプラズマ光源を用いるものとしたが、これに限らず、SOR(Synchrotron Orbital Radiation)リング、ベータトロン光源、ディスチャージド光源、X線レーザなどのいずれを用いても良い。
また、上記の実施形態では、露光光としてEUV光を用いているが、本発明は、露光光としてKrF(波長248nm)、ArF(波長193nm)などのエキシマレーザ光、又は固体レーザの高調波等を用いる露光装置にも適用可能である。また、気体中でも透過する露光光を使用する場合には、照明光学系及び投影光学系は屈折系、又は反射屈折系でもよい。この場合には、レチクルも透過型として例えば図2(B)のような配置で可変ブラインド35を設置することによって、透過型でレチクル上に照明領域を設定してもよい。
また、露光光の光路に気体がある場合には、図4の箱状部材40のダイアフラム41の内外差圧は小さいため、ダイアフラム41の替わりに可撓性のより大きい例えば薄い金属製又は合成樹脂製等のダイアフラム又はベローズ等を使用してもよい。あるいは、弾性膜や、一部が箱状部材40から突出する円筒状のベローズであってもよい。本明細書ではそれらをまとめて、ベローズ機構とも言う。
上記実施形態では、箱状部材40を給気口42A及び排気口42Bを介して送風部47Aと吸引部47Bにより内部の気体を供給及び排気したが、箱状部材40を密閉することで、給気口42A、排気口42B、送風部47A及び吸引部47Bを省略してもよい。
上記実施形態では、露光装置に設けられた遮光ユニット及びそれを有する可変スリット装置をブラインドユニット38及び可変ブラインド35を例に挙げて説明したが、本発明の遮光部材及びそれを有する可変スリット装置は、露光装置に用いられる場合に限らず、宇宙空間における観測機や撮影装置などにも有効である。
上記実施形態では、ブラインドユニット38が同一平面上に配列した可変ブラインド35を説明したが、用途に応じてブラインドユニット38を単体または、一対で用いても良い。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて半導体デバイス等の電子デバイス(又はマイクロデバイス)を製造する場合、電子デバイスは、図8に示すように、電子デバイスの機能・性能設計を行うステップ221、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作するステップ222、デバイスの基材である基板(ウエハ)を製造してレジストを塗布するステップ223、前述した実施形態の露光装置(EUV露光装置)によりマスクのパターンを基板(感応基板)に露光する工程、露光した基板を現像する工程、現像した基板の加熱(キュア)及びエッチング工程などを含む基板処理ステップ224、デバイス組み立てステップ(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む)225、並びに検査ステップ226等を経て製造される。なお、露光工程では、照明光学系ILSによりレチクルを照明してレチクル面上にX方向に伸びる細長い円弧状の照明領域を形成しつつ、レチクルR及びウエハWを投影光学系PO(露光光)に対してY方向に同期移動することで基板が走査露光される。露光装置を用いる露光方法は当業者に知られているのでその詳細な説明は省略する。
言い換えると、このデバイスの製造方法は、上記の実施形態の露光装置を用いてその投影面上に設置される基板(ウエハ)を露光することと、露光された基板を処理すること(ステップ224)とを含んでいる。この際に、上記の実施形態の露光装置によれば、可変ブラインド35における発塵及び発熱の影響が軽減されているため、高精度にかつ高スループットでデバイスを製造できるとともに、露光装置のメンテナンスコストを低減できる。
本発明の遮光ユニット、可変スリット装置及びそれを有する露光装置によれば、遮光部材の駆動装置などから生じうる発塵及び発熱を抑制することができるので、周辺の光学素子の汚染や熱変形を防止することができる。このため、本発明を用いることにより高機能デバイスを高スループットで製造するでき、それゆえ、本発明は、半導体産業を含む精密機器産業の国際的な発展に著しく貢献するであろう。
1…真空チャンバ、ILS…照明光学系、R…レチクル、PO…投影光学系、W…ウエハ、10…レーザプラズマ光源、26…ブラインド板、27A…照明領域、28…レチクルAF系、29…照射量モニタ、33…ブラインド制御系、35…可変ブラインド、38,38A,38B,38C…ブラインドユニット、39…ブレード、40…箱状部材、41…ダイアフラム、44…回転モータ

Claims (23)

  1. 遮光ユニットであって、
    照明光の一部を遮光する遮光部材と、
    前記照明光の光量を制御するために、前記遮光部材を駆動する駆動機構と、
    前記遮光部材の駆動量を検出する検出器と、
    前記駆動機構及び前記検出器を収納する容器と、
    前記遮光部材に対して前記容器を気密化するベローズ機構と、
    を備える遮光ユニット。
  2. 前記ベローズ機構は、前記遮光部材の位置を復元するダイアフラムを有することを特徴とする請求項1に記載の遮光ユニット。
  3. 前記駆動機構は、回転モータと、該回転モータの駆動量を前記遮光部材の駆動量に変換する変換部とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の遮光ユニット。
  4. 前記駆動機構は、前記遮光部材に設けられた磁性体と、該磁性体を駆動する電磁コアとを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の遮光ユニット。
  5. 前記磁性体は、第1及び第2磁性体を有し、
    前記電磁コアは、前記第1及び第2磁性体を互いに独立に駆動する第1及び第2電磁コアを有することを特徴とする請求項4に記載の遮光ユニット。
  6. 前記駆動機構は、駆動素子と、該駆動素子の変位を拡大して前記遮光部材を駆動する変位拡大部とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の遮光ユニット。
  7. 前記容器内に冷却用の気体を供給する供給口をさらに備えることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の遮光ユニット。
  8. 前記遮光部材の前記照明光の光軸方向の位置を制御するために、前記遮光部材の傾斜角を制御するチルト機構をさらに備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の遮光ユニット。
  9. 前記遮光部材に接続され、前記駆動機構からの駆動力が遮光部材に伝達される伝達部を有し、該伝達部が前記容器中に収容されている請求項1から8のいずれか一項に記載の遮光ユニット。
  10. 所定形状の照明光を形成する可変スリット装置であって、
    請求項1から9のいずれか一項に記載の遮光ユニットを複数個備え、
    前記複数の遮光ユニットの前記遮光部材を同一面内に配置したことを特徴とする可変スリット装置。
  11. 前記複数の遮光ユニットの遮光部材が、前記所定形状に応じて、互いに異なる形状を有する請求項10に記載の可変スリット装置。
  12. 所定形状の照明光を形成する可変スリット装置であって、
    前記照明光の一部を遮光する遮光部材をそれぞれ含む複数の遮光ユニットと、
    前記複数の遮光ユニットにおける前記遮光部材の前記照明光の光軸方向の位置を制御するために、前記複数の遮光ユニット又は前記遮光部材の傾斜角を制御するチルト機構と、
    を備える可変スリット装置。
  13. 前記複数の遮光ユニット又は前記遮光部材の傾斜角に応じて、前記複数の遮光ユニットにおける前記遮光部材による前記照明光の遮光量を調整する調整装置をさらに備えることを特徴とする請求項12に記載の可変スリット装置。
  14. 前記複数の遮光ユニットを並列に支持するベース部材を備え、
    前記チルト機構は、前記複数の遮光ユニットの配列方向にほぼ平行な軸の周りに前記ベース部材を回転する機構を有することを特徴とする請求項12又は13に記載の可変スリット装置。
  15. 前記遮光ユニットは、
    前記遮光部材を駆動する駆動機構と、前記遮光部材の駆動量を検出する検出器と、
    前記駆動機構及び前記検出器を収納する容器と、前記遮光部材に対して前記容器を気密化するベローズ機構とを備えることを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載の可変スリット装置。
  16. 前記ベローズ機構は、前記遮光部材の位置を復元するダイアフラムを有することを特徴とする請求項15に記載の可変スリット装置。
  17. 露光光でパターンを照明し、前記露光光で前記パターン及び投影光学系を介して基板を露光する露光装置において、
    請求項10から16のいずれか一項に記載の可変スリット装置を備え、
    前記可変スリット装置の前記遮光部材で前記露光光の一部を遮光することを特徴とする露光装置。
  18. 前記投影光学系を介した前記露光光の光量情報を計測する計測装置と、
    前記計測装置の計測結果に応じて、前記可変スリット装置の前記遮光部材を駆動することによって前記露光光の光量を調整する調整装置とを備えることを特徴とする請求項17に記載の露光装置。
  19. 照明光でパターンを介して基板を露光する露光装置であって、
    前記照明光の一部を遮光し且つ同一平面上に配置される複数の遮光部材及び該遮光部材を駆動する駆動装置を有する可変スリットと、
    前記可変スリットを通った照明光を基板に導く光学系とを備え、
    前記駆動装置が、前記遮光部材が存在する空間及び前記光学系が存在する空間とは独立した空間に存在する露光装置。
  20. 前記駆動装置からの駆動力が遮光部材に伝達される伝達部を有し、前記駆動装置が存在する空間内に前記伝達部が存在する請求項19に記載の露光装置。
  21. 前記伝達部が、前記駆動装置から非接触で駆動力を受ける請求項19または20に記載の露光装置。
  22. 前記パターンが存在する空間と前記駆動装置が存在する空間が独立している請求項19〜21のいずれ一項に記載の露光装置。
  23. 請求項17から22のいずれか一項に記載の露光装置を用いて感光性基板を露光することと、
    前記露光された感光性基板を処理することと、を含むデバイス製造方法
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