JP2014138004A - 保持装置及び保持方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】歪みを生ずることなくウエハをステージ上に載置する。
【解決手段】音圧源(超音波スピーカ150)を用いてウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWに向けて音圧(超音波)を放射することでウエハを音圧加振し、そして、ウエハホルダWHを用いてウエハを吸着保持する。これにより、歪みを生ずることなくウエハを保持し、ウエハホルダ上に載置することが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
【選択図】図2
【解決手段】音圧源(超音波スピーカ150)を用いてウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWに向けて音圧(超音波)を放射することでウエハを音圧加振し、そして、ウエハホルダWHを用いてウエハを吸着保持する。これにより、歪みを生ずることなくウエハを保持し、ウエハホルダ上に載置することが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
【選択図】図2
Description
本発明は、保持装置及び保持方法、露光装置及び露光方法、並びにデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体を保持する保持装置及び方法、前記保持装置を備える露光装置及び前記保持方法を利用する露光方法、並びに該露光方法を用いるデバイス製造方法に関する。
従来、半導体素子(集積回路等)、液晶表示素子等の電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するリソグラフィ工程では、主として、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置(いわゆるステッパ)、あるいはステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置(いわゆるスキャニング・ステッパ(スキャナとも呼ばれる))などが用いられている。
これらの露光装置により露光されるウエハは、年々、大型化している。現在、直径300mmのウエハ(300mmウエハ)から直径450mmのウエハ(450mmウエハ)が主流となりつつある。450mmウエハの場合、1枚のウエハから採れるダイ(チップ)の数は現行の300mmウエハの場合の数の2倍以上である。従って、1チップ当たりに費やす製造コストを大幅に削減することができる。
ウエハが大型化するのに対してその厚みは一定であるため、450mmウエハの搬送等において、300mmウエハと比較してより慎重な取扱が要求されていた。
本発明は、上述の事情の下でなされたものであり、第1の観点からすると、物体を保持する保持装置であって、物体を保持するホルダと、音圧を発生する音圧源と、を備え、前記音圧により前記ホルダ上に載置された前記物体を加振する保持装置である。
これによれば、音圧を用いて物体を加振することにより、歪みを生ずることなく物体をホルダ上に保持することが可能となる。
本発明は、第2の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、本発明の保持装置と、前記ホルダを有し、該ホルダを用いて前記物体を保持して移動する移動体と、を備える露光装置である。
これによれば、本発明の保持装置を用いることにより、歪みを生ずることなく物体を移動体上に積載することが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
本発明は、第3の観点からすると、物体を保持する保持方法であって、音圧を発生する音圧源を用いてホルダ上に載置された前記物体に向けて音圧を放射することで、前記物体を加振することと、前記ホルダを用いて前記物体を吸着保持することと、を含む保持方法である。
これによれば、音圧源を用いてホルダ上に載置された物体に向けて音圧を放射することで物体を加振することにより、歪みを生ずることなく物体を保持し、ホルダ上に載置することが可能となる。
本発明は、第4の観点からすると、エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、本発明の保持方法を利用して、前記ホルダを用いて前記物体を保持して移動する移動体上に前記物体を保持する、露光方法である。
これによれば、本発明の保持方法を利用することにより、歪みを生ずることなく物体を移動体上に積載することが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
本発明は、第5の観点からすると、本発明の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、前記パターンが形成された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図7(C)を用いて説明する。
図1には、一実施形態に係る露光装置100の概略的な構成が示されている。この露光装置100は、ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。後述するように、本実施形態では投影光学系PLが設けられており、以下においては、投影光学系PLの光軸AXと平行な方向をZ軸方向、これに直交する面内でレチクルとウエハとが相対走査される走査方向をY軸方向、Z軸及びY軸に直交する方向をX軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として説明を行う。
露光装置100は、照明系IOP、レチクルRを保持するレチクルステージRST、レチクルRに形成されたパターンの像を感応剤(レジスト)が塗布されたウエハW上に投影する投影ユニットPU、ウエハWを保持してXY平面内を移動するウエハステージWST、ウエハWをウエハステージWST上にロード及びアンロードするローディングユニット120、及びこれらの制御系等を備えている。
照明系IOPは、光源、及び光源に送光光学系を介して接続された照明光学系を含み、レチクルブラインド(マスキングシステム)で規定されたレチクルR上でX軸方向に細長く伸びるスリット状の照明領域IARを、照明光(露光光)ILによりほぼ均一な照度で照明する。照明系IOPの構成は、例えば米国特許出願公開第2003/0025890号明細書などに開示されている。ここで、照明光ILとして、一例として、ArFエキシマレーザ光(波長193nm)が用いられる。
レチクルステージRSTは、照明系IOPの下方に配置されている。レチクルステージRST上には、そのパターン面に回路パターンなどが形成されたレチクルRが載置されている。レチクルRは、例えば真空吸着によりレチクルステージRST上に固定されている。
レチクルステージRSTは、例えばリニアモータ等を含むレチクルステージ駆動系11(図1では不図示、図3参照)によって、水平面(XY平面)内で微小駆動可能であるとともに、走査方向(Y軸方向)に所定ストローク範囲で駆動可能となっている。レチクルステージRSTのXY平面内の位置情報(θz方向の回転情報を含む)は、レチクルレーザ干渉計(以下、「レチクル干渉計」という)14によって、移動鏡12(又はレチクルステージRSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時計測される。レチクル干渉計14の計測結果は、主制御装置20(図1では不図示、図3参照)に供給される。なお、干渉計に代えて、エンコーダによってレチクルステージRSTのXY平面内の位置情報を求めるようにしてもよい。
投影ユニットPUは、レチクルステージRSTの下方に配置されている。投影ユニットPUは、鏡筒40と、鏡筒40内に保持された投影光学系PLとを含む。投影光学系PLとしては、例えば、Z軸方向と平行な光軸AXpに沿って配列される複数の光学素子(レンズエレメント)から成る屈折光学系が用いられている。投影光学系PLは、例えば両側テレセントリックで、所定の投影倍率(例えば1/4倍、1/5倍又は1/8倍など)を有する。このため、照明系IOPからの照明光ILによってレチクルR上の照明領域IARが照明されると、投影光学系PLの第1面(物体面)とパターン面がほぼ一致して配置されるレチクルRを通過した照明光ILにより、投影光学系PL(投影ユニットPU)を介してその照明領域IAR内のレチクルRの回路パターンの縮小像(回路パターンの一部の縮小像)が、投影光学系PLの第2面(像面)側に配置される、表面にレジスト(感応剤)が塗布されたウエハW上の前記照明領域IARに共役な領域(以下、露光領域とも呼ぶ)IAに形成される。そして、レチクルステージRSTとウエハステージWSTとの同期駆動によって、照明領域IAR(照明光IL)に対してレチクルRを走査方向(Y軸方向)に相対移動させるとともに、露光領域IA(照明光IL)に対してウエハWを走査方向(Y軸方向)に相対移動させることで、ウエハW上の1つのショット領域(区画領域)の走査露光が行われ、そのショット領域にレチクルのパターンが転写される。
ウエハステージWSTは、リニアモータ等を含むステージ駆動系24によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に所定ストロークで駆動されるとともに、Z軸方向、θx方向、θy方向、及びθz方向に微小駆動される。なお、ウエハステージWSTに代えて、X軸方向、Y軸方向及びθz方向に移動する第1ステージと、該第1ステージ上でZ軸方向、θx方向及びθy方向に微動する第2ステージと、を備えるステージ装置を用いることもできる。
ウエハステージWST上には、図2(A)に示されるように、ウエハホルダWHが設けられている。ウエハホルダWHにより、ウエハWが、真空吸着等により保持される。また、ウエハWの裏面を支持するCTピン140(図2(A)参照)が、ウエハホルダWHから出し入れ可能にウエハステージWST内に設けられている。
また、ウエハステージWST上には、その表面がウエハWの表面と同じ高さである基準板FPが固定されている。この基準板FPの表面には、アライメント検出系ASのベースライン計測等に用いられる基準マーク、及び後述するレチクルアライメント検出系で検出される一対の基準マークなどが形成されている。
ウエハステージWSTのXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)、ピッチング量(θx方向の回転量θx)、ローリング量(θy方向の回転量θy))を含む)は、レーザ干渉計システム(以下、「干渉計システム」と呼ぶ)18によって、移動鏡16(ウエハステージWSTの端面に形成された反射面)を介して、例えば0.25nm程度の分解能で常時計測される。その計測結果は、主制御装置20に供給される(図3参照)。主制御装置20は、干渉計システム18の計測結果に従って、ステージ駆動系24を介してウエハステージWSTのXY平面内の位置(θz方向の回転を含む)を制御する。
また、図1では図示が省略されているが、ウエハWの表面のZ軸方向の位置及び傾斜量は、例えば米国特許第5,448,332号明細書等に開示される斜入射方式の多点焦点位置検出系から成るフォーカスセンサAF(図3参照)によって計測される。このフォーカスセンサAFの計測結果も主制御装置20に供給される(図3参照)。
投影ユニットPUの鏡筒40の側面には、ウエハWに形成されたアライメントマーク及び基準マークを検出するアライメント検出系ASが設けられている。アライメント検出系ASとして、一例としてハロゲンランプ等のブロードバンド(広帯域)光でマークを照明し、このマーク画像を画像処理することによってマーク位置を計測する画像処理方式の結像式アライメントセンサの一種であるFIA(Field Image Alignment)系が用いられている。
露光装置100では、さらに、レチクルステージRSTの上方に、例えば米国特許第5,646,413号明細書等に開示される、露光波長の光を用いたTTR(Through The Reticle)アライメント系から成る一対のレチクルアライメント検出系13(図1では不図示、図3参照)が設けられている。レチクルアライメント検出系13の検出信号は、主制御装置20に供給される(図3参照)。
ローディングユニット120は、アライメント検出系ASの近傍に配置されている。ローディングユニット120が配置された場所を、ローディングポジションと呼ぶ。
図2(A)及び図2(B)には、それぞれ、ローディングユニット120の断面図及び底面図が示されている。ローディングユニット120は、駆動部122、ローディングディスク121、エア供給部(不図示)等から構成される。
駆動部122は、投影光学系PL(投影ユニットPU)を支持するフレーム(不図示)に防振部材(不図示)を介して固定された駆動装置1220と、一端が駆動装置1220に他端がローディングディスク121の上部に固定された可動軸1221と、を備える。駆動装置1220は、例えばボイスコイルモータ等を含む。駆動部122は、駆動装置1220を用いて、可動軸1221を白抜き矢印の方向(Z軸方向)に駆動することで、ローディングディスク121を上下動する。
ローディングディスク121は、円盤状のディスク本体123、複数のベルヌーイカップ124、ギャップセンサ(不図示)、温度センサ128、3つの撮像素子129、超音波スピーカ150等から構成される。
複数(本実施形態では8)のベルヌーイカップ124は、ディスク本体123の底面の周囲に配置されている(図2(B)参照)。複数のベルヌーイカップ124には、エアを供給するための配管125が接続され、1つのエア供給系が構成されている。なお、ベルヌーイカップ124のそれぞれから噴出されるエアが受けるコンダクタンスが互いに等しくなるように、ベルヌーイカップ124及び配管125が構成されている。
複数のベルヌーイカップ124は、ベルヌーイ効果(流速が大きくなるにつれて流体の圧力が減少する効果)を利用して、エアを噴出することで、ディスク本体123と対向するウエハWとの間に負圧を発生させてウエハWを吸引する。ローディングディスク121は、この負圧を利用して、ウエハWをその上方から吸引し非接触で保持する。なお、複数のベルヌーイカップ124のそれぞれから噴出されるエアの流速(及びウエハWの重さ)により、ディスク本体123とこれが保持するウエハWとの離間距離が定まる。
ウエハWは、後述するように、ローディングディスク121に保持されることによりZ軸方向、θx方向、及びθy方向への動きが制限され、ウエハステージWSTから出し入れされるCTピン140により裏面が支持されることによりX軸方向、Y軸方向、及びθz方向への動きが制限されることとなる。
複数のギャップセンサ(不図示)は、ディスク本体123の底面に、複数のベルヌーイカップ124を避けて配置されている。ギャップセンサ(不図示)は、例えば静電容量センサを含み、ローディングディスク121(ディスク本体123)とこれが保持するウエハWとの離間距離を測定する。その結果は、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、複数のギャップセンサからの測定結果とギャップセンサの配置とから、ウエハWの形状を求める。
温度センサ128は、例えば白金抵抗、サーミスタ等を含む。温度センサ128は、ディスク本体123の底部に設けられ、複数のベルヌーイカップ124のいずれかの近傍に配置されている。そのプローブ部は、ディスク本体123の底面とローディングディスク121により保持されるウエハWの表面との間の間隙(通常、200〜400μmのサイズ)内に突出している。温度センサ128は、例えば、ベルヌーイカップ124から噴出されるエアの温度を、0.01度より良い分解能で測定する。
3つの撮像素子129は、例えばCCD等を含み、ディスク本体123の側面に固定されている(図2(A)では1つの撮像素子129のみが示されている)。3つの撮像素子129のうち1つは、ローディングディスク121(ディスク本体123)がウエハWを保持した際に、ウエハWのノッチ(V字の切り欠き(不図示))を撮像し、残り2つは、ウエハWの周縁を撮像する。3つの撮像素子129の撮像結果は、主制御装置20に供給される。主制御装置20は、それらの撮像結果から、例えば米国特許第6,624,433号明細書などに開示されている手法により、ウエハWのX軸方向及びY軸方向の位置ずれと回転(θz回転)誤差とを求める。
超音波スピーカ150は、ディスク本体123の底面の中央に配置されている(図2(B)参照)。超音波スピーカ150は、六角格子状に配列された複数(本実施形態では61個)の音圧源151から構成される。本実施形態においては、個々の音圧源151は、例えば、40kHzで100Paの音圧(音波)を発生する音響特性を有する。この周波数(40kHz)は可聴帯域(20Hz〜20kHz)外(より高い)の周波数であり、これを含む高周波帯域の音圧(音波)は指向性が高い。また、強い音圧を発生することのできる高周波帯域の音圧源を採用している。このように、複数の音圧源151を密(本実施形態では六角格子状)に配列して1つの超音波スピーカ150を構成することにより、音圧(音波)の強度を上げるとともに、指向性をさらに向上させている。
超音波スピーカ150による、すなわち音圧加振によるウエハの歪の解消については後述する。なお、本実施形態では、一例として高周波帯域の音圧源151を採用して超音波スピーカ150を構成することとしたが、これに限るものではない。例えば、ウエハステージWSTの駆動制御に影響し得る数1000Hzの振動帯域外の周波帯域の音圧源を採用することができる。
その他、ローディングポジション(ローディングユニット120)と露光装置100にインライン接続されたコータ・デベロッパ(C/D(不図示))との間でウエハを搬送するウエハ搬送アーム118が付設されている。
ローディングポジション近傍に、計測ステージMSTが配置されている。計測ステージMSTは、リニアモータ等を含む計測ステージ駆動系(不図示)によって、ステージベース22上をX軸方向、Y軸方向に駆動される。計測ステージMST上には、ローディングディスク121に保持されたウエハWの裏面にライン状に光を照射し、その反射光を受光することで、ウエハWの形状を測定するラインセンサ(不図示)が設けられている。また、計測ステージMSTのXY平面内の位置情報は、干渉計システムまたはエンコーダシステムから成る計測ステージ位置計測系(不図示)によって計測される。その計測結果は、主制御装置20に供給される。
ローディングユニット120(駆動部122、エア供給部(不図示)、ウエハ搬送アーム118等)は、主制御装置20によって制御される(図3参照)。
図3には、露光装置100の制御系の主要な構成が示されている。制御系は、装置全体を統括制御するマイクロコンピュータ(あるいはワークステーション)などを含む主制御装置20を中心として構成されている。
本実施形態の露光装置100では、ローディングディスク121を構成する超音波スピーカ150を用いて、ウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハに音圧(超音波)を放射して、ウエハを加振(音圧加振)することで、ウエハの歪みを解消する。
図4(A)には、音圧加振によりウエハの歪みを解消できることを実証した実験結果が示されている。後述するように、ローディングユニット120を用いてウエハWをウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置し、超音波スピーカ150を用いてウエハWを音圧加振しつつ、ウエハホルダWHを用いてウエハを真空吸着する。ここで、ウエハの歪みは歪みゲージ(不図示)を用いて測定される。ただし、この測定において歪の基準は定義されていない(すなわち、歪ゲージは較正されていない)。そこで、ウエハの真空吸着とその解除を複数回繰り返し、1回目の真空吸着後に測定されるウエハWの歪から、複数回の真空吸着後に測定されるウエハWの歪を基準にして、真の歪(残留歪と呼ぶ)を求める。図4(A)より、音圧加振がない場合の残留歪に対して音圧加振がある場合の残留歪は明らかに小さいことが確認できる。
図4(B)には、ウエハ上の異なる複数の測定位置において測定された歪の結果が示されている。ただし、15回の測定を行い、その平均が示されている。複数の測定位置a〜hは、図4(C)に示されている。ここで、各測定位置について、X軸方向とY軸方向とのそれぞれの歪が測定される。測定位置と測定される歪の方向は、チャネル(ch)を用いて特定されている。図4(B)より、一部のチャネルを除いて、音圧加振がない場合の残留歪に対して音圧加振がある場合の残留歪は明らかに小さいことが確認できる。
従って、音圧加振により、ウエハホルダから受ける摩擦抵抗が減少し、ウエハの歪みが解消されることが実証された。ここで、例えば圧電素子等を用いてウエハを加振する方法も考えられる。しかし、ウエハに接触することで、その接触する部分に歪が生じ得る。これに対して、音圧を利用する場合、非接触でウエハを加振するため、そのような接触による歪も生ずることなく効率よくウエハの歪を解消することができる。
以下、ローディングユニット120を用いてウエハWをウエハホルダWH上に保持する課程(保持動作)について説明する。
前提として、ローディングディスク121は上方(+Z方向)に、ウエハステージWSTはローディングポジション以外に待避しているものとする。また、ローディングディスク121は停止状態にあるものとする。
なお、上記ウエハの保持動作に先立って、主制御装置20は、ローディングディスク121を作動する、すなわち、ウエハWを保持するに必要な流量のエアを複数のベルヌーイカップ124に供給する。ここで、主制御装置20は、温度センサ128を用いて複数のベルヌーイカップ124から噴出されるエアの温度を測定し、エアの温度が所定の温度(或いはウエハWの温度)に一致するように温度制御器(不図示)を用いてエアを加熱する。
次に、ローディングユニット120(ローディングディスク121)を用いてウエハWを保持する。
このとき、図5(A)に示されるように、ウエハ搬送アーム118により、C/D(不図示)により感応層(レジスト層)が設けられたウエハWがローディングポジションに向けて黒塗り矢印の方向(+Y方向)に搬送される。ウエハWがローディングディスク121の直下まで搬送されると、主制御装置20は、図5(B)に示されるように、ローディングディスク121を白抜き矢印の方向(−Z方向)に駆動し、ローディングディスク121の下面をウエハWの表面に近接する。なお、ローディングディスク121を駆動するのに代えて、又はこれとともに、ウエハ搬送アーム118を白抜き矢印と逆の方向(+Z方向)に駆動してもよい。
ローディングディスク121の下面がウエハWの表面まで100μmのオーダーまで近接すると、ローディングディスク121の吸着力がウエハWに及び、ウエハWがローディングディスク121に非接触で保持される。これにより、ウエハWは、Z軸方向、θx方向、及びθy方向への移動が制限される。主制御装置20は、図5(C)に示されるように、ウエハWを保持したローディングディスク121を白抜き矢印の方向(+Z方向)に微小駆動し、又はこれに代えて(或いはこれとともに)ウエハ搬送アーム118を白抜き矢印と逆の方向(−Z方向)に微小駆動し、ウエハWをリリースしたウエハ搬送アーム118を黒塗り矢印の方向(−Y方向)に待避する。
次に、ローディングディスク121に保持されたウエハWをウエハステージWST上に載置する。
主制御装置20は、3つの撮像素子129を用いて、ローディングディスク121に保持されたウエハWの周縁(ノッチ等)を撮像する。主制御装置20は、これらの撮像結果から、ウエハWのX軸方向及びY軸方向の位置ずれと回転(θz回転)誤差とを求める。
図6(A)に示されるように、主制御装置20は、ウエハステージWSTをローディングポジションに移動する。ここで、主制御装置20は、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を相殺する位置及び向きにウエハステージWSTを位置決めする。或いは、上で求められた位置ずれ及び回転誤差を記憶し、アライメント計測においてその結果を補正してもよい。
ウエハステージWSTがローディングディスク121の直下に位置決めされると、図6(B)に示されるように、主制御装置20は、ウエハステージWST内からウエハホルダ(不図示)を介して3つのCTピン140を黒塗り矢印の方向(+Z方向)に出し、それらの先端をローディングディスク121に保持されたウエハWの裏面に当接してウエハWを(吸着)支持する。これにより、ウエハWは、さらに、X軸方向、Y軸方向、及びθz方向への動きが制限される。
ウエハWが、ローディングディスク121に保持されることでそのZ軸方向、θx方向、及びθy方向への動きが制限され、3つのCTピン140により裏面が支持されることでそのX軸方向、Y軸方向、及びθz方向への動きが制限されると、図6(C)に示されるように、主制御装置20は、ローディングディスク121を白抜き矢印の方向(−Z方向)に駆動する。また、これに併せて3つのCTピン140を黒塗り矢印の方向(−Z方向)に動かしてウエハステージWST(ホルダWH)内に収納する。これにより、図7(A)に示されるように、ウエハWは、その6自由度方向の動きがほぼ制限された状態でウエハステージWST上に載置される。
ウエハWがウエハステージWST上にロードされると、図7(B)に示されるように、主制御装置20は、ローディングディスク121を白抜き矢印の方向(+Z方向)に待避し、その状態でローディングディスク121を停止させる。
退避後(或いは退避と同時にでもよい)、図7(C)に示されるように、主制御装置20は、ローディングディスク121を構成する超音波スピーカ150を用いて、ウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWに音圧(超音波)を放射して、ウエハWを音圧加振する。これにより、先述の通り、ウエハWの歪が解消される。
最後に、主制御装置20は、ウエハホルダWHを作動して、ウエハWをウエハホルダWH(すなわちウエハステージWST)上に吸着保持する。これにより、ウエハWがウエハステージWST上に保持される。そして、吸着保持の後(或いは吸着保持の前でもよい)、超音波スピーカ150からの音圧の放射を停止する。
次に、本実施形態の露光装置100の露光動作を、簡単に説明する。
主制御装置20は、露光に先立って、先述の手順により、C/D(不図示)により感応層(レジスト層)が設けられたウエハWを、ローディングユニット120を用いてウエハステージWST(ウエハホルダ(不図示))上にロードする。
主制御装置20は、アライメント検出系ASを用いて、ウエハWの表面に付与された(ウエハW上のサンプルショット領域に付設された)アライメントマークを検出し、アライメント計測(EGA)を実行する。それにより、XY平面内におけるウエハW上のショット領域の位置(さらに走査方向に関する倍率、光軸AX周りの回転、直交度)が定められる。なお、アライメント計測(EGA)の詳細は、例えば、特開平6−349705号公報に記載されている。
主制御装置20は、アライメント計測(EGA)の結果に従って、レチクルRのパターンの投影位置(投影光学系PLの投影中心)とウエハW上の各ショット領域の相対位置関係を算出する。その結果に従って、主制御装置20は、走査露光により、ウエハW上の全ショット領域内に、順次、レチクルRのパターンを露光する。
ウエハW上の各ショット領域に対する走査露光では、主制御装置20は、レチクル干渉計14と干渉計システム18の計測結果を監視して、レチクルステージRSTとウエハステージWSTをそれぞれの走査開始位置(加速開始位置)に移動させる。そして、主制御装置20は、両ステージRST,WSTをY軸方向に、ただし互いに逆向きに、相対駆動する。ここで、両ステージRST,WSTがそれぞれの目標速度に達すると、照明光ILによってレチクルRのパターン領域が照明され始め、走査露光が開始される。
主制御装置20は、走査露光中、Y軸方向についてのレチクルステージRSTの速度VrとウエハステージWSTの速度Vwとを投影光学系PLの投影倍率に対応する速度比に維持するように、レチクルステージRST及びウエハステージWSTを同期駆動する。
レチクルRがY軸方向に移動することにより、そのパターン領域の全域が照明光ILにより照明される。それと同時にウエハWがY軸方向に、ただしレチクルRと逆方向に、移動することにより、レチクルRのパターンがウエハW上に転写される。それにより、ウエハW上のショット領域の1つに対する走査露光が終了する。
ショット領域の1つに対する走査露光が終了すると、主制御装置20は、ウエハステージWSTを、次のショット領域に対する走査開始位置(加速開始位置)へ移動(ステップ移動)させる。そして、主制御装置20は、先と同様に、次のショット領域に対する走査露光を行う。その他のショット領域に対する走査露光も、同様に行われる。このように、ショット領域間のステップ移動と各ショット領域に対する走査露光とを繰り返して、ウエハW上の全てのショット領域にレチクルRのパターンを転写する。
露光が終了すると、主制御装置20は、ウエハステージWST(ウエハホルダ(不図示))から露光済みのウエハWをアンロードする。そして、先述の手順により、C/D(不図示)により感応層(レジスト層)が設けられた次のウエハWをウエハステージWST(ウエハホルダ(不図示))上にロードする。すなわち、ウエハステージWST上のウエハWを交換する。主制御装置20は、新しいウエハWに対して、同様に露光動作を繰り返す。
以上詳細に説明したように、本実施形態に係る露光装置100によると、音圧源(超音波スピーカ150)を用いてウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWに向けて音圧(超音波)を放射することでウエハを音圧加振し、そして、ウエハホルダWHを用いてウエハを吸着保持する。これにより、歪みを生ずることなくウエハをウエハホルダ上に保持させることが可能となり、ひいては高いパターンの重ね精度を維持することが可能となる。
なお、本実施形態の露光装置100では、音圧源(超音波スピーカ150)をローディングディスク121に設けたが、これに限らず、ローディングディスク121と独立に構成してもよい。例えば、投影光学系PL(投影ユニットPU)を支持するフレーム(不図示)に固定してもよい。また、ウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWに音圧(超音波)を放射することができれば、露光装置100内のいずれの場所に設置してもよい。
超音波スピーカからの発熱が周囲に影響を与えるおそれがある場合には、断熱あるいは温調装置等で周囲から超音波スピーカを隔離しておいてもよい。
また、本実施形態の露光装置100では、音圧源(超音波スピーカ150)をローディングディスク121の底面の中央に設け、ウエハステージWST(ウエハホルダWH)上に載置されたウエハWの中央に音圧(超音波)を放射することとした。ここで、音圧(超音波)による振動がウエハ全体に伝わるのであれば、ウエハ上のより狭い範囲内に音圧(超音波)を放射してもよいし、ウエハの中央に限らず端部に放射してもよい。また、高周波帯域の音圧(超音波)は指向性が高いため、上方からの放射に限らず斜め上方からの放射としてもよいし、よりウエハから離れた位置から放射してもよい。
また、ウエハの微細な歪を解消するために、本実施形態では、ウエハ上で複数のノード(音圧の振幅がゼロまたは極小となる点、音圧の節)をもつ高次モードを有する音圧(超音波)を用いた。例えば、レチクルRのパターンが形成されるウエハW上のショット領域内のそれぞれに、少なくとも1つのノードを有する高次モードを採用することができる。
なお、本実施形態の露光装置100では、ウエハステージWST上にウエハWをロードするローディングポジションとウエハステージWST上からウエハWをアンロードするアンローディングポジションとを同じ位置に配置したが、これに限らず、異なる位置に配置し、それぞれにローディングユニット(アンローディングユニット)120を設けることとしてもよい。これにより、ウエハWの搬出入を他の動作と並行して行うことができること等により、スループットの向上が期待される。
なお、上述の実施形態では、本発明が、液体(水)を介さずにウエハWの露光を行うドライタイプの露光装置に適用された場合について説明したが、これに限らず、例えば国際公開第99/49504号、欧州特許出願公開第1,420,298号明細書、国際公開第2004/055803号、米国特許第6,952,253号明細書などに開示されているように、投影光学系とウエハとの間に照明光の光路を含む液浸空間を形成し、投影光学系及び液浸空間の液体を介して照明光でウエハを露光する露光装置にも本発明を適用することができる。また、例えば米国特許出願公開第2008/0088843号明細書に開示される、液浸露光装置などにも、本発明を適用することができる。
また、上記実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式等の走査型露光装置に本発明が適用された場合について説明したが、これに限らず、ステッパなどの静止型露光装置に本発明を適用しても良い。また、ショット領域とショット領域とを合成するステップ・アンド・スティッチ方式の縮小投影露光装置、プロキシミティー方式の露光装置、又はミラープロジェクション・アライナーなどにも本発明は適用することができる。さらに、例えば米国特許第6,590,634号明細書、米国特許第5,969,441号明細書、米国特許第6,208,407号明細書などに開示されているように、複数のウエハステージを備えたマルチステージ型の露光装置にも本発明を適用できる。また、例えば米国特許第7,589,822号明細書などに開示されているように、ウエハステージとは別に、計測部材(例えば、基準マーク、及び/又はセンサなど)を含む計測ステージを備える露光装置にも本発明は適用が可能である。
また、上記実施形態の露光装置における投影光学系は縮小系のみならず等倍及び拡大系のいずれでも良いし、投影光学系PLは屈折系のみならず、反射系及び反射屈折系のいずれでも良いし、その投影像は倒立像及び正立像のいずれでも良い。また、前述の照明領域及び露光領域はその形状が矩形であるものとしたが、これに限らず、例えば円弧、台形、あるいは平行四辺形などでも良い。
なお、上記実施形態の露光装置の光源は、ArFエキシマレーザに限らず、KrFエキシマレーザ(出力波長248nm)、F2レーザ(出力波長157nm)、Ar2レーザ(出力波長126nm)、Kr2レーザ(出力波長146nm)などのパルスレーザ光源、g線(波長436nm)、i線(波長365nm)などの輝線を発する超高圧水銀ランプなどを用いることも可能である。また、YAGレーザの高調波発生装置などを用いることもできる。この他、例えば米国特許第7,023,610号明細書に開示されているように、真空紫外光としてDFB半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザ光を、例えばエルビウム(又はエルビウムとイッテルビウムの両方)がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いても良い。
また、上記実施形態では、露光装置の照明光ILとしては波長100nm以上の光に限らず、波長100nm未満の光を用いても良いことはいうまでもない。例えば、軟X線領域(例えば5〜15nmの波長域)のEUV(Extreme Ultraviolet)光を用いるEUV露光装置に本発明を適用することができる。その他、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いる露光装置にも、本発明は適用できる。
さらに、例えば米国特許第6,611,316号明細書に開示されているように、2つのレチクルパターンを、投影光学系を介してウエハ上で合成し、1回のスキャン露光によってウエハ上の1つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置にも本発明を適用することができる。
なお、上記実施形態でパターンを形成すべき物体(エネルギビームが照射される露光対象の物体)はウエハに限られるものでなく、ガラスプレート、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど他の物体でも良い。
露光装置の用途としては半導体製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置や、有機EL、薄膜磁気ヘッド、撮像素子(CCD等)、マイクロマシン及びDNAチップなどを製造するための露光装置にも広く適用できる。また、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、EUV露光装置、X線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるレチクル又はマスクを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも本発明を適用できる。
半導体素子などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたレチクルを製作するステップ、シリコン材料からウエハを製作するステップ、前述した実施形態の露光装置(パターン形成装置)及びその露光方法によりマスク(レチクル)のパターンをウエハに転写するリソグラフィステップ、露光されたウエハを現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、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、パッケージ工程を含む)、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ウエハ上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。
20…主制御装置、100…露光装置、118…ウエハ搬送アーム、120…ローディングユニット、121…ローディングディスク、124…ベルヌーイカップ、125…配管、128…温度センサ、129…撮像素子、140…CTピン、150…超音波スピーカ、PL…投影光学系、PU…投影ユニット、W…ウエハ、WH…ウエハホルダ、WST…ウエハステージ。
Claims (17)
- 物体を保持する保持装置であって、
物体を保持するホルダと、
音圧を発生する音圧源と、
を備え、前記音圧により前記ホルダ上に載置された前記物体を加振する保持装置。 - 前記音圧により前記物体を加振してから該物体を前記ホルダに吸着する、請求項1に記載の保持装置。
- 前記音圧源は、前記ホルダ上に載置された前記物体に向けて音圧を放射する、請求項1又は2に記載の保持装置。
- 前記音圧は、指向性を有する高周波帯域の音圧である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の保持装置。
- 前記音圧は、前記物体を該物体上で複数のノードを持つ高次モードを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の保持装置。
- 前記音圧は、可聴帯域よりも高い周波数を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載の保持装置。
- 前記音圧源は、超音波スピーカである、請求項1〜6のいずれか一項に記載の保持装置。
- 前記物体を前記ホルダ上に載置する載置装置をさらに備え、
前記音圧源は、前記載置装置に設けられる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の保持装置。 - エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光装置であって、
請求項1〜8のいずれか一項に記載の保持装置と、
前記ホルダを有し、該ホルダを用いて前記物体を保持して移動する移動体と、
を備える露光装置。 - 物体を保持する保持方法であって、
音圧を発生する音圧源を用いてホルダ上に載置された前記物体に向けて音圧を放射することで、前記物体を加振することと、
前記ホルダを用いて前記物体を吸着保持することと、
を含む保持方法。 - 前記音圧は、指向性を有する高周波帯域の音圧である、請求項10に記載の保持方法。
- 前記音圧は、前記物体を該物体上で複数のノードを持つ高次モードを有する、請求項10又は11に記載の保持方法。
- 前記音圧は、前記移動体の駆動に影響する振動帯域外の周波数を有する、請求項10〜12のいずれか一項に記載の保持方法。
- 前記音圧は、可聴帯域よりも高い周波数を有する、請求項10〜13のいずれか一項に記載の保持方法。
- 前記音圧源は、超音波スピーカである、請求項10〜14のいずれか一項に記載の保持方法。
- エネルギビームを照射して物体上にパターンを形成する露光方法であって、
請求項10〜15のいずれか一項に記載の保持方法を利用して、前記ホルダを用いて前記物体を保持して移動する移動体上に前記物体を保持する、露光方法。 - 請求項16に記載の露光方法を用いて、物体上にパターンを形成することと、
前記パターンが形成された前記物体を現像することと、
を含むデバイス製造方法。
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