JP2016162980A - 露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光路に挿入される遮光部の駆動についての自由度を上げるために有利な技術を提供する。【解決手段】基板を照射領域に対して走査させて露光する露光装置は、前記照射領域を規定するために光路に挿入される遮光部と、前記遮光部に接続された接続部と、前記接続部を駆動する駆動部と、を含み、前記接続部は、前記駆動部によって駆動されたとき、前記基板の走査方向における前記照射領域の照度分布の形状が変化するように、前記遮光部の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更する。【選択図】図５

Description

本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。

半導体デバイスなどの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、光が照射される基板上の照射領域を用いて基板を走査露光する露光装置がある。露光装置では、例えば、光の照射によって基板に熱が生じることを低減するため、パルス光を射出する光源が用いられうる。このような露光装置において、走査方向における露光むらを低減させるためには、走査方向における照射領域の照度分布の形状を台形形状に調整することが好ましい。特許文献１には、走査方向における照射領域の照度分布の形状を台形形状にするために、照射領域を規定するために光路に挿入される複数の遮光部（板部材）の各々について先端に切欠きを設ける構成が提案されている。

米国特許出願公開第２００６／２４４９４１号明細書

露光装置において、走査方向における露光むらを更に低減させるためには、照射領域の照度分布を精度よく調整するとよい。この場合、遮光部の形状や姿勢、位置などの変更についての自由度、即ち、遮光部の駆動についての自由度を上げることが好ましい。

そこで、本発明は、光路に挿入される遮光部の駆動についての自由度を上げるために有利な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板を照射領域に対して走査させて露光する露光装置であって、前記照射領域を規定するために光路に挿入される遮光部と、前記遮光部に接続された接続部と、前記接続部を駆動する駆動部と、を含み、前記接続部は、前記駆動部によって駆動されたとき、前記基板の走査方向における前記照射領域の照度分布の形状が変化するように、前記遮光部の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする。

本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付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であろう。

本発明によれば、例えば、光路に挿入される遮光部の駆動についての自由度を上げるために有利な技術を提供することができる。

第１実施形態の露光装置の構成を示す概略図である。 走査方向における基板上の位置と露光量との関係を示す図である。 調整部の構成を示す概略図である。 挿入方向において対向する遮光板の配置を示す図である。 第１実施形態における遮光板、接続部および駆動部の構成を示す概略図である。 複数の板部材の配置と照度分布との関係を説明するための図である。 第２実施形態の遮光板における複数の板部材の配置を示す図である。 第３実施形態における遮光板、接続部および駆動部の構成を示す概略図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
本発明に係る第１実施形態の露光装置１００について、図１を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の露光装置１００の構成を示す概略図である。第１実施形態の露光装置１００は、光（スリット光）が照射される基板上の照射領域を用いて基板３０を走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。露光装置１００は、例えば、光源１と、引き回し光学系２と、照明光学系１０と、マスクステージ２２と、投影光学系２５と、基板ステージ３３と、制御部４０とを含みうる。制御部４０は、例えばＣＰＵやメモリを含み、露光装置１００の全体（露光装置１００の各部）を制御する。即ち、制御部４０は、マスク２１に形成されたパターンを基板３０に転写する処理（基板３０を走査露光する処理）を制御する。

光源１は、基板３０を露光するためのパルス光を射出する。光源１から射出された光は、引き回し光学系２を介して、マスク２１を照明するための照明光学系１０に入射する。照明光学系１０に入射した光束は、コンデンサレンズなどを有する光学系３によって形状を整えられた後、オプティカルインテグレータ４の入射面に結像状態で集光する。オプティカルインテグレータ４は、例えば、複数の微小レンズが二次元的に配列された構成となっており、その射出面近傍に２次光源を形成する。オプティカルインテグレータ４から射出された光束は、開口絞り５に入射し、当該光束の一部が開口絞り５の開口部を通過することによって成形される。開口絞り５を通過した光束は、ハーフミラー８に入射する。ハーフミラー８には、例えば９５％以上の透過率を有する半透過膜が塗布されており、ハーフミラー８に入射した光束のほとんどは透過するが、一部は反射されてセンサ１１に入射する。センサ１１は、入射した光の強度を検出するように構成されており、光の強度に応じた信号を制御部４０に供給する。制御部４０は、光源１から射出されるパルス光の強度および周期が目標値で安定するように、センサ１１からの信号に応じて光源１を制御する。

ハーフミラー８を透過した光束は、コンデンサレンズ７によって可動ブラインド１５上に結像し、可動ブラインド１５に形成された開口を通過した光が結像光学系９に入射する。可動ブラインド１５は、例えば、マスク２１の面と光学的に共役関係にある照明光学系１０（オプティカルインテグレータ４）のフーリエ変換面に配置されうる。結像光学系９は、可動ブラインド１５上の像をマスク２１に結像させるための光学系である。ここで、コンデンサレンズ７と可動ブラインド１５との間には、基板上における照射領域の照度分布の形状を調整するための調整部１４（複数の遮光部５０）が配置される。調整部１４の構成については後述する。

マスク２１および基板３０は、マスクステージ２２および基板ステージ３３によってそれぞれ保持されており、投影光学系２５を介して光学的にほぼ共役な位置（投影光学系２５の物体面および像面）にそれぞれ配置される。マスクステージ２２および基板ステージ３３は、投影光学系２５の光軸に直交する方向（ＸＹ方向）に沿ってそれぞれ移動可能に構成されている。また、投影光学系２５は、所定の投影倍率（例えば１倍）を有し、照明光学系１０によって照明されたマスク２１の像を基板３０に投影する。このとき、マスクステージ２２および基板ステージ３３は、互いに同期しながら投影光学系２５の投影倍率に応じた速度比で、投影光学系２５の光軸に垂直な方向に相対的に移動される。これにより、パルス光が照射される照射領域を基板上で走査させて、マスク２１に形成されたパターンを基板３０に転写することができる。

このように構成された露光装置１００では、図２に示すように、照射領域を基板上で走査して、基板上の同じ位置に複数のパルス光が重ねて照射される。図２は、複数のパルス光を用いて基板３０を走査露光したときの、基板３０の走査方向における基板上の位置と露光量との関係を示す図である。また、図２は、１つのパルス光によって基板上に形成される露光量分布４５が、複数のパルス光を用いて走査露光するにつれて走査方向にずれて重なり合うことを示している。このように複数のパルス光を用いて走査露光を行う場合、走査方向に沿って基板上に露光むらδが生じうる。そのため、露光装置１００では、走査方向における照射領域の照度分布の形状を台形形状に調整し、露光むらδを低減させることが好ましい。

そこで、第１実施形態の露光装置１００は、コンデンサレンズ７と可動ブラインド１５との間に、基板上の照射領域の照度分布の形状を調整するための調整部１４を含みうる。ここで、基板３０に転写されるパターンの微細化に伴い投影光学系２５の開口数ＮＡが大きくなると、投影光学系２５のバックフォーカスが小さくなる。したがって、投影光学系２５と基板３０との間隔が狭くなるとともに、コンデンサレンズ７と可動ブラインド１５との間隔も狭くなりうる。即ち、コンデンサレンズ７と可動ブラインド１５との間において、光軸に平行な方向に調整部１４を移動することができる範囲が制限されうる。そのため、第１実施形態の調整部１４は、コンデンサレンズ７と可動ブラインド１５との間において光軸と平行な方向に移動させることなく、照射領域の照度分布の形状を調整することができるように構成されている。

調整部１４の構成について、図３を参照しながら説明する。図３は、調整部１４の構成を示す概略図であり、図３には、コンデンサレンズ７を透過した光束で照明される領域８１が図示されている。調整部１４は、例えば、照射領域を規定するために光路に挿入される遮光部５０、遮光部５０に接続される接続部５１、および接続部５１を駆動する駆動部５２からなるセットを複数含みうる。各セットにおける遮光部５０は、図３に示すように、例えば、基板３０の走査方向と垂直な方向に対応する方向（以下、配列方向）に沿って配列される。そして、各遮光部５０は、例えば、接続部５１にそれぞれ接続される複数の板部材５０ａ（２枚の板部材５０ａ_１および５０ａ_２）で構成される。複数の板部材５０ａは、遮光部５０の配列方向に沿って配列され、光路に挿入される側の先端に向かって幅が狭くなる部分（以下、傾斜部分）をそれぞれ有する。ここで、複数の板部材５０ａは、複数の板部材５０ａの隙間から光が漏れることを低減するため、各板部材５０ａの一部が互いに重なり合うように配列されていることが好ましい。

接続部５１は、例えば、駆動部５２によって駆動されたとき、走査方向における照射領域の照度分布の形状が変化するように、遮光部５０の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更する。第１実施形態における接続部５１は、駆動部５２によって回転駆動されたときに、遮光部５０の形状および姿勢の少なくとも一方を変更するように構成されているが、回転駆動に限られるものではない。また、駆動部５２は、接続部５１に接続された軸５２ａと、軸５２ａを介して接続部５１を駆動するアクチュエータ５２ｂとを含みうる。駆動部５２（アクチュエータ５２ｂ）は、接続部５１を回転駆動する機能に加えて、遮光部５０の形状および姿勢を維持させたまま遮光部５０を移動させるように、遮光部５０を光路に挿入する方向（以下、挿入方向）に接続部５１を駆動する機能を有する。

ここで、調整部１４は、図４に示すように、挿入方向において対向する２つの遮光部５０の間に形成された領域８３の形状が点対称になるように構成されるとよい。図４は、走査方向において対向する２つの遮光部５０ａの配置を示す図である。また、調整部１４では、走査方向における照射領域の照度分布（形状や強度）が、走査方向と垂直な方向において等しくなるように各遮光部５０が配置されるとよい。例えば、制御部４０は、投影光学系２５から射出された光の強度を、基板ステージ３３に設けられた光電変換センサ３１に検出させる。そして、制御部４０は、その検出結果に基づいて複数の駆動部５２を制御し、走査方向における照射領域の照度分布が走査方向と垂直な方向において等しくなるように複数の遮光部５０を配置するとよい。

次に、第１実施形態における遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成について、図５を参照しながら説明する。図５（ａ）は、第１実施形態における遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成を示す概略図である。第１実施形態における遮光部５０は、上述したように、複数（２枚）の板部材５０ａ（５０ａ_１および５０ａ_２）を含みうる。接続部５１は、連結部５３と、連結軸５４と、溝５５と、接続部材５６とを含みうる。複数の板部材５０ａの各々は、接続部材５６に連結される連結部５３および連結軸５４を介して接続部材５６に接続されている。図５（ａ）に示す例では、各板部材５０ａと接続部材５６とが連結部５３および連結軸５４を介して接続されているが、連結部５３のみを介して接続されていてもよい。接続部５１は、駆動部５２（アクチュエータ５２ｂ）によって回転駆動されたとき、連結部５３が挿入方向に移動するように連結部５３をガイドするガイドレールを有する。図５（ａ）に示す例では、接続部５１に波状の溝５５がガイドレールとして形成されており、各板部材５０ａの連結部５３が当該溝５５に嵌合されうる。

このような構成では、接続部５１は、駆動部５２によって回転駆動されたとき、図５（ｂ）に示すように、接続部５１に形成された溝５５に沿って各板部材５０ａの連結部５３を挿入方向に別々に移動させる。即ち、挿入方向における複数の板部材５０ａの相対位置を変更する。この場合、図５（ｂ）に示すように、複数の板部材５０ａにそれぞれ設けられた傾斜部分の挿入方向におけるトータルの長さＬが変わるため、走査方向における照射領域の照度分布において照度が変化する第１区間４６ａの長さを変えることができる。一方で、接続部５１は、駆動部５２によって挿入方向に駆動されると、図５（ｃ）に示すように、傾斜部分のトータルの長さＬを変えずに複数の板部材５０ａを挿入方向に並進させる。即ち、遮光部５０の形状および姿勢を維持させたまま遮光部５０を挿入方向に移動させる。この場合、走査方向における照射領域の照度分布において照度がほぼ一定となる第２区間４６ｂの長さを変えることができる。

例えば、図６（ａ）の上図に示すように複数の板部材５０ａを配置した場合では、図６（ａ）の下図に示すような照度分布が、照射領域の走査方向において形成されうる。照度分布は、走査方向に沿って照度が変化する第１区間４６ａと、走査方向に沿って照度が一定となる第２区間４６ｂとを含む。そして、駆動部５２によって接続部５１を回転駆動し、挿入方向における複数の板部材５０ａの相対位置を変更すると、図６（ｂ）および（ｃ）に示すように、第１区間４６ａの長さを変えることができる。一方で、駆動部５２によって接続部５１を挿入方向に駆動し、挿入方向に複数の板部材５０ａを並進させると、図６（ｄ）に示すように、第２区間４６ｂの長さを変えることができる。

上述したように、第１実施形態の露光装置１００は、照射領域を規定するために光路に挿入される遮光部５０と、遮光部５０に接続された接続部５１と、接続部５１を駆動する駆動部５２とを含みうる。そして、接続部５１は、駆動部５２によって回転駆動されたとき、遮光部５０の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更するように構成される。これにより、照射領域の照度分布における第１区間４６ａの長さを変更することができるため、当該照度分布の形状を精度よく調整し、基板３０に生じる露光むらδを低減させることができる。また、第１実施形態の露光装置１００は、複数の板部材５０ａに対して１つの駆動部５２が設けられるため、駆動部５２の数を低減することができ、装置コストの点でも有利である。ここで、第１実施形態の遮光部５０（各板部材５０ａ）は、傾斜部分を有するように構成されているが、それに限られず、傾斜部分を有していなくても、本実施形態の構成により照度分布の形状を精度よく調整することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係る露光装置について説明する。第２実施形態の露光装置は、第１実施形態の露光装置１００と比べて、各遮光部５０における複数の板部材５０ａの配置が異なる。ここで、第２実施形態の露光装置は、各遮光部５０における複数の板部材５０ａの配置以外の構成が第１実施形態の露光装置と同様であるため、以下では当該構成については説明を省略する。

図７は、遮光部５０における複数の板部材５０ａの配置を示す図である。図７（ａ）は、複数の板部材５０ａの配置を光軸方向から見たときの図であり、図７（ｂ）は、複数の板部材５０ａの配置を挿入方向から見たときの図である。第２実施形態において、複数の板部材５０ａは、第１板部材５０ａ_３と、第１板部材５０ａ_３より幅が狭い第２板部材５０ａ_４とを含みうる。そして、複数の遮光部５０は、隣り合う２つの遮光部５０の各々における第１板部材５０ａ_３の一部が重なり合うように配列している。また、第２板部材５０ａ_４は、第１板部材５０ａ_３の幅の半分の幅を有し、第１板部材５０ａ_３と重なり合うように配置されうる。このように複数の板部材５０ａを配置することにより、複数の板部材５０ａの隙間から光が漏れることを低減することができる。ここで、第１板部材５０ａ_３および第２板部材５０ａ_４を接続部５１によって移動させる方法については、第１実施形態における説明と同様であるため、ここでは説明を省略する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態に係る露光装置について説明する。第３実施形態の露光装置は、第１実施形態の露光装置１００と比べて、遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成が異なる。以下では、第３実施形態の露光装置における遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成について説明する。ここで、第３実施形態の露光装置は、遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成以外の構成が第１実施形態の露光装置１００と同様であるため、それらの構成以外の構成については説明を省略する。

第３実施形態における遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成について、図８（ａ）を参照しながら説明する。図８（ａ）は、第３実施形態における遮光部５０、接続部５１および駆動部５２の構成を示す概略図である。第３実施形態における遮光部５０は、例えば、１枚の板部材５０ｂから成り、光路に挿入される側の先端に向かって幅が狭くなる部分を有する。接続部５１は、連結部５３と、連結軸５４と、溝５５と、接続部材５６とを含みうる。遮光部５０の板部材５０ｂは、接続部材５６に連結される複数の連結部５３ａおよび５３ｂ、連結軸５４ａおよび５４ｂを介して接続部材５６に接続されている。接続部材５６には、連結部５３ａおよび５３ｂがそれぞれ嵌合される溝５５ａおよび５５ｂがガイドレールとして形成されている。溝５５ａは、連結部５３ａを嵌合し、駆動部５２（アクチュエータ５２ｂ）によって接続部５１が回転駆動されたとき、連結部５３ａが挿入方向に移動するように波状に形成されている。また、溝５５ｂは、連結部５３ｂを嵌合し、駆動部５２によって接続部５１が回転駆動されたとき、連結部５３ｂが挿入方向に移動しないように形成されている。

このような構成では、接続部５１は、駆動部５２によって回転駆動されると、連結部５３ａを挿入方向に移動させる。このとき、連結部５３ｂの挿入方向における位置は変わらないため、図８（ｂ）に示すように、板部材５０ｂの面に垂直な軸に対して板部材５０ｂ（遮光部５０）を回転させることができる。この場合、遮光部５０の傾斜部分の挿入方向における長さＬが変わるため、走査方向における照射領域の照度分布において照度が変化する第１区間４６ａの長さを変えることができる。一方で、接続部５１は、駆動部５２によって挿入方向に駆動されると、図８（ｃ）に示すように、傾斜部分の長さＬを変えずに板部材５０ａを挿入方向に移動させる。即ち、遮光部５０の形状および姿勢を維持させたまま遮光部５０を挿入方向に移動させる。この場合、走査方向における照射領域の照度分布において照度が一定となる第２区間４６ｂの長さを変えることができる。

上述したように、第３実施形態の遮光部５０において、接続部５１は、駆動部５２による駆動に応じて、遮光部５０を回転させたり移動させたりするように構成される。これにより、照射領域の照度分布における第１区間４６ａの長さおよび第２区間４６ｂの長さをそれぞれ変更することができるため、当該照度分布の形状を精度よく調整し、基板３０に生じる露光むらδを低減させることができる。ここで、第１実施形態の遮光部５０は、傾斜部分を有するように構成されているが、それに限られず、傾斜部分を有していなくても、本実施形態の構成により照度分布の形状を精度よく調整することができる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等の電子デバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板を露光する工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

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ないことはいうまでもなく、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。

１０：照明光学系、５０：遮光部５０ａ：板部材、５１：接続部、５２：駆動部、１００：露光装置

Claims (11)

1. 基板を照射領域に対して走査させて露光する露光装置であって、
   前記照射領域を規定するために光路に挿入される遮光部と、
   前記遮光部に接続された接続部と、
   前記接続部を駆動する駆動部と、
   を含み、
   前記接続部は、前記駆動部によって駆動されたとき、前記基板の走査方向における前記照射領域の照度分布の形状が変化するように、前記遮光部の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記駆動部は、前記遮光部の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更させるように前記接続部を駆動する機能に加えて、前記遮光部の形状および姿勢を維持させたまま前記遮光部を移動させるように前記接続部を駆動する機能を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記接続部は、前記駆動部によって回転駆動されたときに、前記遮光部の形状および姿勢のうち少なくとも一方を変更する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
4. 前記遮光部は、前記接続部にそれぞれ接続された複数の板部材を有し、
   前記接続部は、前記駆動部によって回転駆動されたとき、前記遮光部を光路に挿入する方向における前記複数の板部材の相対位置を変更する、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記複数の板部材は、各板部材の一部が互いに重なり合うように配列されている、ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記複数の板部材は、第１板部材と、前記第１板部材より幅が狭く、かつ前記第１板部材に重ねられた第２板部材とを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
7. 前記遮光部は、前記接続部に接続された板部材を有し、
   前記接続部は、前記駆動部によって回転駆動されたとき、前記板部材の面に垂直な軸に対して板部材を回転させる、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
8. 前記板部材は、光路に挿入される側の先端に向かって幅が狭くなる部分を有する、ことを特徴とする請求項４乃至７のうちいずれか１項に記載の露光装置。
9. 前記遮光部は、連結部を介して前記接続部に連結され、
   前記接続部は、前記駆動部によって回転駆動されたとき、前記遮光部を光路に挿入する方向に沿って前記連結部が移動するように前記連結部をガイドするガイドレールを有する、ことを特徴とする請求項３乃至８のうちいずれか１項に記載の露光装置。
10. 前記遮光部は、マスクを照明するための照明光学系のフーリエ変換面からずれた位置に配置される、ことを特徴とする請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の露光装置。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
    前記工程で露光された前記基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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