JP2021067733A - 露光装置、および物品製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】原版の周囲に形成されたパージ空間におけるパージガスの気密性の維持とスループットの両立に有利な露光装置を提供する。【解決手段】露光装置は、原版Ｍを保持して移動するステージ１と、ステージに形成されている原版の収容部の走査露光中の移動範囲を上方から覆うように配置された第１部材１２と、第１部材より下方の原版の周囲の空間における空気と置換するためのガスを供給する供給部とを有する。第１部材には、この第１部材の上方に配置された計測部３からの計測光が通過する、上面と下面とを連通する孔１３が形成されている。ステージの第１部材と対向する面には、凹部１４が形成されている。また、原版が孔から遠ざかる向きへのステージの走査駆動によってステージが駆動範囲の端にあるときに、孔と原版との間の空気の流路の途中に凹部が位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、および物品製造方法に関する。

液晶パネルや半導体デバイスの製造工程（リソグラフィ工程）で用いられる装置の１つとして、照明光学系により照明された原版のパターンを基板上に投影して該基板を露光する露光装置がある。露光装置で用いられる原版（マスク、レチクル）は、例えば、原版の周囲に存在する雰囲気中の酸や塩基、有機不純物と反応することによって曇ることが知られている。また、原版の曇りは、雰囲気中の水分によって加速されることも知られている。原版の曇りが生じると、露光量不足などが生じ、原版のパターンを基板上に精度よく転写することが困難になりうる。そのため、露光装置では、原版が配置されている空間を不純物や湿度が調整（低減）されたパージガスで充満させることが行われる。特許文献１および特許文献２には、原版を保持する原版ステージの可動領域の上をプレートで覆い、不純物や湿度を低減したパージガスをプレート下の内部空間に供給する構成が提案されている。

特開２０１５−２２８５１９号公報 特開２０１２−２８５３１号公報

原版のパターンを基板上の狙った位置に正確に露光するためには、原版の正確な配置位置情報が必要である。しかし、原版の配置位置情報は、パージ空間外に設けられた位置計測器によって得ることができるものである。そのため、パージ空間を形成するために原版の周りをプレートで覆ってしまうと、位置計測器による原版の位置計測が困難となりうる。

特許文献１の構成では、パージ空間外にある位置計測器で原版を計測するためには、原版ステージの移動範囲を大きくし、原版ステージをパージ空間（すなわちプレート）の外側へ移動する必要がある。そのような移動を行うと、パージ空間におけるパージガスの気密性が低下してしまうことに加え、原版ステージの移動量が増える分、スループットの低下や露光装置のサイズの増大が避けられない。

特許文献２の構成によれば、天板に設けられた開閉可能なシャッタを利用して原版の位置計測を行うようにすれば、原版ステージの移動量の増加を抑えることが可能になる。しかし、シャッタの開閉によりパージ空間におけるパージガスの気密性が低下してしまうことや、シャッタの開閉動作によるスループットの低下が避けられない。

本発明は、例えば、原版の周囲に形成されたパージ空間におけるパージガスの気密性の維持とスループットの両立に有利な露光装置を提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、原版と基板とを走査しながら前記基板を露光する露光装置であって、前記原版を保持して移動するステージと、前記ステージに形成されている前記原版の収容部の前記走査露光中の移動範囲を上方から覆うように配置された第１部材と、前記第１部材より下方の前記原版の周囲の空間における空気と置換するためのガスを供給する供給部と、を有し、前記第１部材には、前記第１部材の上方に配置された計測部からの計測光が通過する、上面と下面とを連通する孔が形成されており、前記ステージの前記第１部材と対向する面には、凹部が形成されており、前記原版が前記孔から遠ざかる向きへの前記ステージの走査駆動によって前記ステージが駆動範囲の端にあるときに、前記孔と前記原版との間の空気の流路の途中に前記凹部が位置している、ことを特徴とする露光装置が提供される。

本発明によれば、例えば、原版の周囲に形成されたパージ空間におけるパージガスの気密性の維持とスループットの両立に有利な露光装置を提供することができる。

実施形態における露光装置の構成を示す図。 原版ステージの周りの詳細な構成を示す図。 走査露光時にパージ空間におけるパージガスの気密性が維持されることを説明する図。 第１部材に形成される孔および原版ステージに形成される凹部の例を示す図。 第１部材に形成される孔の開口部の形状の例を示す図。 実施形態における露光装置の構成を示す図。 実施形態における露光装置の構成を示す図。

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は、実施形態における露光装置の構成を示す図である。本明細書および図面において、水平面をＸＹ平面とするＸＹＺ座標系において方向が示される。一般には、被露光対象である基板Ｗは、その表面が水平面（ＸＹ平面）と平行になるように基板ステージ５の上に置かれる。よって以下では、基板Ｗの表面に沿う平面内で互いに直交する方向をＸ軸およびＹ軸とし、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とする。この場合、照明光学系２から射出されて原版Ｍに入射する光の光軸の方向はＺ軸方向に平行な方向になる。また、以下では、ＸＹＺ座標系におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそれぞれ平行な方向をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向という。

実施形態における露光装置は、原版と基板とを走査しながら基板を走査露光することで、原版のパターンを基板上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置である。このような露光装置は、走査露光装置やスキャナとも呼ばれる。図１において、原版Ｍは、例えば石英製のマスク（レチクル）である。原版Ｍには、基板Ｗにおける複数のショット領域の各々に転写されるべき回路パターンが形成されている。基板Ｗは、フォトレジストが塗布されたウエハである。基板Ｗには、例えば単結晶シリコン基板等が用いられうる。

露光装置は、照明光学系２と、原版Ｍを保持して移動可能な原版ステージ１と、投影光学系４と、基板Ｗを保持して移動可能な基板ステージ５と、制御部７とを含みうる。制御部７は、例えばＣＰＵやメモリを有するコンピュータによって構成されうる。制御部７は、露光装置内の各部に電気的に接続され、装置全体の動作を統括して制御する。

照明光学系２は、水銀ランプ、ＡｒＦエキシマレーザ、ＫｒＦエキシマレーザなどの光源６から射出された光を、例えば帯状や円弧状のスリット光に整形し、そのスリット光で原版Ｍの一部を照明する。原版Ｍの一部を透過した光は、原版Ｍの一部のパターンを反映したパターン光として投影光学系４に入射する。投影光学系４は、所定の投影倍率を有し、パターン光により原版Ｍのパターンを基板Ｗの上（具体的には、基板Ｗの上のレジスト）に投影する。原版Ｍおよび基板Ｗは、原版ステージ１および基板ステージ５によってそれぞれ保持されており、投影光学系４を介して光学的に共役な位置（投影光学系４の物体面および像面）にそれぞれ配置される。

制御部７は、原版ステージ１と基板ステージ５とを、投影光学系４の投影倍率に応じた速度比で相対的に走査する。本実施形態では、原版Ｍおよび基板Ｗの走査方向をＹ方向とする。走査露光によって、原版Ｍのパターンが基板Ｗ上に転写される。

原版ステージ１の上方で、原版ステージ１の走査駆動の範囲外の位置には、原版Ｍの位置を計測する計測部３と、原版の交換を行うためのレチクルチェンジャ８が設けられている。したがって、原版ステージ１は、走査駆動範囲を超えて、計測部３による計測位置およびレチクルチェンジャ８による原版の受け渡し位置まで原版を搬送することが可能な可動ストロークをもつ。

図２は、原版ステージ１の周りの構成を詳細に示す図である。図２において、照明光学系２（の照明光の射出部）の周囲および投影光学系４の周囲にはそれぞれ、１つ以上のガス供給部１６が形成されている。ガス供給部１６には不図示のパージガス供給装置が配管を介して接続されている。パージガス供給装置によって、ガス供給部１６から、パージガス１５が原版Ｍの周りの空間が陽圧となるように供給される。パージガス１５が供給されると、後述する第１部材１２より下方の原版Ｍの周囲の空間における空気がパージガス１５で置換される。パージガス１５は、原版の曇りを防ぐために不純物や湿度が調整（低減）されたガスである。パージガス１５は、例えば、クリーンエアー、クリーンドライエアー、窒素ガス等の少なくともいずれを含むガスでありうる。

第１部材１２は、原版Ｍの周囲の空間におけるパージガスの気密性を高めるため、原版１に形成されている原版Ｍの収容部Ｐ１の走査露光中の移動範囲を上方から覆うように配置される。第１部材１２は例えば照明光学系２に取り付けられる。図２の例では、第１部材１２は、照明光学系２の照明光の射出部の側面を取り囲むように配置される。原版Ｍの周囲の空間におけるパージガスの気密性を更に高めるため、原版ステージ１に形成されている、原版Ｍを透過した光が通過する開口部Ｐ２の走査露光中の移動範囲を下方から覆うように、第２部材１７も配置される。第２部材１７は例えば投影光学系４に取り付けられる。図２の例では、第２部材１７は、投影光学系４のパターン光の入射部の側面を取り囲むように配置される。原版ステージ１の上面１ａと第１部材１２との間には微小な隙間が設けられている。同様に、原版ステージの下面１ｂと第２部材１７との間にも微小な隙間が設けられている。したがって、原版ステージ１は、第１部材１２と第２部材１７とによってパージガス１５の気密性が保たれた空間内をＹ方向に移動しうる。

計測部３は、計測光を照射する投光器３ａと、投光器３ａからの計測光を受光する受光器３ｂと有する。図２の例では、投光器３ａは、第１部材１２の上方に配置され、受光器３ｂは、投影光学系４の側方、投光器３ａの直下の位置に配置される。受光器３ｂは、第２部材１７によって支持されてもよい。

第１部材１２には、上面と下面とを連通する孔１３が形成されている。孔１３は、投光器３ａと受光器３ｂとを結ぶ計測光を通過させることができるように形成される。孔１３の形状は、丸であってもよいし多角形であってもよい。図２に示されている原版ステージ１の位置は、原版Ｍの位置を計測部３によって計測可能な位置である。この位置で、投光器３ａから計測光が出射され、計測光は孔１３を通り、原版Ｍと原版ステージ１に照射される。原版Ｍと原版ステージ１にはマークが配置されており、計測光によって照明されたマークが受光器３ｂに投影されることによって、原版Ｍの位置計測が行われる。ただし計測方法はこの方法に限定されるものではない。また、原版ステージ１に原版Ｍとは別のプレートを配置して、原版ステージ１の位置情報やプレートの位置情報を得る場合に、孔１３が利用されてもよい。また、投光器３ａと受光器３ｂの位置が入れ替わってもよい。

原版Ｍの位置計測を行っている間の原版Ｍの静止状態、または原版Ｍの低速移動状態においては、パージ空間は、パージガス１５により陽圧が維持されることで成り立つ。パージ空間の陽圧を保ちやすくするため、孔１３は、計測部３の計測光の径よりも大きい限りにおいてなるべく小さい方がよい。

原版ステージ１の第１部材１２と対向する上面１ａには、凹部１４が形成されている。この凹部１４は、走査露光時に孔１３から流入した空気を溜め込んで空気がパージ空間に入り込むのを防ぐ役割を果たすものである。以下、この凹部１４によって走査露光時にパージ空間におけるパージガスの気密性が維持されることを、図３を参照して説明する。

図３（ａ）は、原版ステージ１が往復駆動する一方の端部にいる状態から、原版ステージ１が、移動方向Ｖ（Ｙ方向）、加速度Ａで移動する状態を示している。図３（ａ）の状態では、パージ空間を崩す要因となる周囲空気Ｇが原版Ｍの周りに入り込もうとするが、パージ空間はパージガス１５によって陽圧に保たれることで防がれる。

続いて、図３（ｂ）に示す位置に原版ステージ１が移動する。このときの移動は概ね等速移動である。このとき、周囲空気Ｇは、孔１３を通り、原版ステージ１の上面１ａと第１部材１２との間の空間に引き込まれるが、この状態では、周囲空気Ｇが、原版Ｍの周りには到達し得ない。

さらに、図３（ｃ）に示す位置に、原版ステージ１が、加速度Ａの向きを変えて減速して移動すると、周囲空気Ｇは、原版Ｍに近づくように移動してくる。

そして、図３（ｄ）に示すように、原版ステージ１が走査駆動によって駆動範囲の端で折り返す移動をすると、周囲空気Ｇは、さらに原版Ｍに近づくように移動する。しかし、凹部１４があるため、周囲空気Ｇは凹部１４に入り込む。これにより、周囲空気Ｇが原版Ｍの周りに到達することが防止される。

図３（ｄ）は、原版Ｍが孔１３から遠ざかる向きへの原版ステージ１の走査駆動によって原版ステージ１が駆動範囲の端にある状態で、孔１３と原版Ｍとの間の気体の流路の途中に凹部１４が位置していることを示している。このような位置関係になるように凹部１４が形成される場合に、凹部１４が、走査露光時に孔１３から流入した空気を溜め込んで空気がパージ空間に入り込むのを防ぐ役割を果たすことができる。図３（ｃ）に示される加速度Ａの向きが変わる前（すなわち等速から減速に変わる前）に、孔１３と原版Ｍとの間の気体の流路の途中に凹部１４が位置するようになっていれば、より効果的である。

図４および図５を参照して、孔１３および凹部１４の形状について説明する。図４（ａ）は、図３（ｂ）と同じ状態を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）の状態における第１部材１２をＺ方向から見た図である。図４（ｃ）および図４（ｄ）は、図４（ａ）の状態における原版ステージ１の上面１ａをＺ方向から見た図である。

孔１３は、第１部材１２に対してなるべく小さい径で形成され、図４（ｂ）に示すように、複数設けてもよい。例えば、孔１３は、計測部３の計測光を通す最小限の穴径とされ、計測部３の個数分の孔１３が設けられるとよい。図４（ｂ）は、２個の計測部３に対応して、２個の孔１３が形成されている場合を示している。また、計測部３の個数分の孔でなく、複数の計測部３それぞれの計測光を通す大きさの１つの孔１３が形成されてもよい。その場合でも、凹部１４を設けることにより、効果を著しく低下させないように対応することが可能である。

原版ステージ１側に形成される凹部１４は、例えば、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示されるように、孔１３よりも大きな開口面積をもつ。凹部１４の開口面積が孔１３の開口面積よりも大きいことにより、孔１３から入り込んだ周囲空気Ｇが広がりながら原版Ｍに向かう経路をカバーする領域が広がる。

また、図４（ｃ）および図４（ｄ）に示されるように、凹部１４は、繋がっていても分割されていても構わない。また、図４（ｃ）および図４（ｄ）においては、凹部１４は角形状で示されているが、曲率をもつ形状であっても構わない。

さらに、孔１３を側面から見た場合、図５に示すように、孔１３の開口部には、第１部材１２から上方に突出する突出壁１２ａが形成されてもよい。突出壁１２ａが形成されることによりコンダクタンスを小さくすることができ孔１３に入り込む周囲空気Ｇの量の低減に役立つ。

以上説明した第１実施形態によれば、原版Ｍの周りにパージ空間を効率的に形成するための第１部材１２に、計測部３による計測を行うための孔１３が形成される。そのため、計測部３による計測を行うための原版ステージ１の移動量を従来より小さくすることができる。これにより、スループットの低下が抑えられる。

また、原版ステージ１の第１部材１２と対向する面には凹部１４が形成されているため、走査露光中に孔１３から流入した空気は、原版Ｍの周りのパージ空間に入り込む前に凹部１４に受容される。これにより、パージ空間におけるパージガスの気密性が維持される。

よって、上述の第１実施形態によれば、原版の周囲に形成されたパージ空間におけるパージガスの気密性の維持とスループットの両立に有利な露光装置が提供される。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態における露光装置の構成を示す図である。なお、以下の説明で特に言及されていない箇所については、第１実施形態と同様である。第２実施形態は、原版ステージ１まわりの雰囲気を空調する場合において、孔１３の有効な配置方法を示す。

図６において、原版ステージ１の位置制御を行うために、原版ステージ１のまわりに位置計測器２１が配置されている。また、位置計測器２１の計測光路２２の雰囲気を安定化させるために空調が行われる。空調には、温度および湿度が一定範囲内で調整された気体が用いられる。空調は、図６に示すように、気体供給部９より一方向に気体１０が流される。気体１０による気流は、原版ステージ１の移動方向Ｖと同じ方向である。

本実施形態において、気体１０によって形成される第１部材と原版ステージ１との間の気流に関して、照明光学系２の照明光の射出部よりも下流に、孔１３が形成される。気体１０の気流がある中で原版ステージ１が往復駆動すると、原版ステージ１の上面１ａと第１部材１２との間から原版Ｍのパージ空間へ入り込もうとする気体１０の量は、下流側の方が上流側より少なくなる。気体１０が入り込む量が少なくなった分、孔１３から入り込む気体１０の余裕が生じるため、パージ空間を維持する上で有利になる。

＜第３実施形態＞
図７は、第３実施形態における露光装置の構成を示す図である。なお、以下の説明で特に言及されていない箇所については、第１実施形態及び第２実施形態と同様である。第３実施形態では、図７（ｂ）に示すように、第１部材１２に、原版交換用の開口部を開閉するシャッタ２３が形成されている。シャッタ２３は、レチクルチェンジャ８によって原版を交換する際に開状態とされる。

図７（ａ）に示すように、計測部３の計測光の光路上にレチクルチェンジャ８が位置するためその光路上にシャッタ２３がある場合に、シャッタ２３に孔１３を形成することができる。孔１３の位置は、シャッタ２３が閉じている状態で計測部３が有効になる位置とすることで、シャッタ２３を開くことなく原版Ｍの位置計測が可能となる。シャッタ２３のように高速で駆動する機構の場合、そこにガラスのような破損しやすい部材を用いることは困難である。これに対し本実施形態によれば、シャッタ２３に孔１３が形成されることにより、そのような問題を発生させずに対応することができる。

図７（ｂ）には、シャッタ２３の開閉方向ＳＶがＸ方向であるように描かれているが、これに限定されない。例えば、シャッタ２３の開閉方向ＳＶはＹ方向であってもよいし、Ｚ軸周りの回転方向であってもよい。

以上説明した第３実施形態によれば、シャッタ２３に孔１３が形成されているため、シャッタ２３を閉状態にしたまま計測部３による計測を行うことができる。これにより、パージ空間におけるパージガスの気密性が維持され、かつ、スループットの低下を抑えることができる。

なお、以上の実施形態では、第１部材１２に孔１３が形成される構成例を示したが、第２部材１７に孔１３が形成される構成もありうる。この場合、具体的には、第２部材１７の下方に計測部３（の投光器３ａ）が配置される。第２部材１７に、計測部３からの計測光が通過する、上面と下面とを連通する孔１３が形成される。また、この場合、原版ステージ１の、第２部材１７と対向する面に凹部１４が形成される。そして、原版Ｍが孔１３から遠ざかる向きへの原版ステージ１の走査駆動によって原版ステージ１が駆動範囲の端にあるときに、孔１３と原版Ｍとの間の空気の流路の途中に凹部１４が位置するように、凹部１４が形成される。

以上説明した種々の実施形態によれば、例えば、原版の周囲に形成されたパージ空間におけるパージガスの気密性の維持とスループットの両立に有利な露光装置を提供することができる。

＜物品製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係る物品製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロ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。

発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。

１：原版ステージ、２：照明光学系、３：計測部、１２：第１部材、１４：凹部、１７：第２部材

Claims (9)

1. 原版と基板とを走査しながら前記基板を走査露光する露光装置であって、
   前記原版を保持して移動するステージと、
   前記ステージに形成されている前記原版の収容部の前記走査露光中の移動範囲を上方から覆うように配置された第１部材と、
   前記第１部材より下方の前記原版の周囲の空間における空気と置換するためのガスを供給する供給部と、
   を有し、
   前記第１部材には、前記第１部材の上方に配置された計測部からの計測光が通過する、上面と下面とを連通する孔が形成されており、
   前記ステージの前記第１部材と対向する面には、凹部が形成されており、
   前記原版が前記孔から遠ざかる向きへの前記ステージの走査駆動によって前記ステージが駆動範囲の端にあるときに、前記孔と前記原版との間の空気の流路の途中に前記凹部が位置している、ことを特徴とする露光装置。
2. 前記ステージに形成されている前記原版を透過した光が通過する開口部の前記走査露光中の移動範囲を下方から覆うように配置された第２部材を更に有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記ステージによって保持された前記原版を照明する照明光学系と、
   前記照明光学系によって照明された前記原版のパターンを前記基板に投影する投影光学系と、
   を更に有し、
   前記第１部材は前記照明光学系に取り付けられ、前記第２部材は前記投影光学系に取り付けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記凹部の開口面積は前記孔の開口面積より大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記孔の開口部には、前記第１部材から上方に突出する突出壁が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記第１部材と前記ステージとの間の気流に関して、前記孔は、前記第１部材の前記照明光学系より下流の位置に形成されることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
7. 前記第１部材に形成された原版交換用の開口部を開閉するシャッタを有し、前記シャッタに前記孔が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 原版と基板とを走査しながら前記基板を走査露光する露光装置であって、
   前記原版を保持して移動するステージと、
   前記ステージに形成されている前記原版を透過した光が通過する開口部の前記走査露光中の移動範囲を下方から覆うように配置された第２部材と、
   前記第２部材より上方の前記原版の周囲の空間における空気と置換するためのガスを供給する供給部と、
   を有し、
   前記第２部材には、前記第２部材の下方に配置された計測部からの計測光が通過する、上面と下面とを連通する孔が形成されており、
   前記ステージの前記第２部材と対向する面には、凹部が形成されており、
   前記原版が前記孔から遠ざかる向きへの前記ステージの走査駆動によって前記ステージが駆動範囲の端にあるときに、前記孔と前記原版との間の空気の流路の途中に前記凹部が位置している、ことを特徴とする露光装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
   前記露光された基板を現像する工程と、
   を含み、前記現像された基板から物品を製造することを特徴とする物品製造方法。

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