JP3689510B2 - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置、およびそれを用い得るデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような露光装置としては、ウエハ等の基板をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域にマスクパターンを投影光学系を介して順次露光するステッパや、投影光学系に対し相対的にマスクと基板とを移動させ、マスクと基板をスリット状の露光光によって走査することによりマスクパターンを基板上に走査露光する走査型の露光装置等が知られている。
【０００３】
また、近年、より高精度で微細なパターンの露光が行えるように、前記ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に高精度で微細なパターンの露光を行う、ステップ・アンド・スキャン型の露光装置が提案されている。この露光装置では、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度で微細なパターンの露光が可能となっている。走査露光に際しては、レチクルステージやウエハステージを走査方向等に対して精密に制御しながら、移動させるために、レーザ干渉計を用いてこれらのステージ位置をモニタするようにしている。また、投影光学系のフォーカス位置にウエハを位置させるために、ウエハ上に測定光を投光手段により投光し、ウエハで反射される測定光を受光手段により受光して、ウエハ面の位置を検出するようにしている。さらに、レーザ干渉計による測長光路や、ウエハ面位置を検出するための測定光の光路を、空調手段により空調して測定精度を高めるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような走査型の露光装置においては、より高精度で微細なパターンの露光を実効あるものとするためには、レチクルステージやウエハステージの位置の測定精度、あるいはウエハ面の位置の検出精度が不十分であるという問題がある。また、レチクルステージを走査方向に移動する際の加減速時により生じる振動が収束してから、走査露光を行う必要があるが、この振動の収束までにかなりの時間を要し、これが生産性を低下させているという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、露光装置およびそれを用い得るデバイス製造方法において、原版ステージの加減速による振動を減少させ、生産性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の露光装置は、原版を移動させる原版ステージと、基板を移動させる基板ステージと、原版のパターンを基板上に投影する投影光学系とを有し、原版ステージと基板ステージを走査方向に移動させながら原版のパターンを基板上に投影して露光を行う走査型露光装置において、投影光学系および原版ステージが設けられた鏡筒定盤と、複数の支柱を有し各支柱の上のダンパを介して鏡筒定盤を支持するベースフレームとを備え、このベースフレームは、その支柱間をそれらの上部において結合する結合部材を具備することを特徴とする。
【０００７】
好ましい態様においては、支柱の数は３本であり、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有することを特徴とする。この場合、鏡筒定盤の底部は、前記三角形状の部材に嵌合させて、各ダンパ上に配置することができる。
【００１５】
本発明のデバイス製造方法は、原版と基板を走査方向に移動させながら原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して走査露光することによりデバイスを製造するに際し、原版を移動させる原版ステージおよび投影光学系が設けられた鏡筒定盤を、ベースフレーム上の複数の支柱によりそれらの上のダンパを介して支持するとともに、それらの支柱間をそれらの上部において結合部材により結合することを特徴とする。
【００１６】
この場合、好ましくは、支柱の数は３本であり、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有する。この場合、鏡筒定盤の底部を、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置はレチクルのパターンの一部を投影光学系２を介して、ＸＹステージ装置３上に設けられた微動ステージ８０上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域に対して繰返し行うためのステップ移動を介在させながら行なうステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。
【００２５】
レチクルの走査方向（Ｙ方向）への移動は、レチクル側ステージ装置によって行われ、このステージ装置は、固定子４ａと可動子４ｂとの間で推力を付与することにより可動子４ｂを走査方向へ移動させるリニアモータ４を備え、可動子４ｂにレチクルステージ１が結合している。固定子４ａは第１の支持手段１０１によりＹ方向には自由度をもたせて支持される。そして、第２の支持手段１０５によりＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持される。この第２支持手段１０５は、ベースフレーム１０から上方に伸びた柱部１０３、および柱部１０３からＹ方向に伸び、固定子４ａをＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持する一軸支持手段１０２を有する。
【００２６】
レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ＸＹステージ装置３のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：１）で駆動させることにより行なう。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行なう。
【００２７】
ＸＹステージ装置３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。第１支持手段１０１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９はベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【００２８】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部の２つの支柱１２間の搬送経路を経てＸＹステージ装置３上にウエハが搬入され、所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行なう。なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Ｙの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【００２９】
図３は、レチクルステージ１、Ｘステージ３ａ、Ｙステージ３ｂ、および微動ステージ装置８０の駆動を制御するためにこれらのステージ位置を計測するための構成を模式的に示す。
【００３０】
同図に示すように、この構成は、レチクルステージ１および微動ステージ８０の位置をそれぞれ計測するためのレチクル側のレーザ干渉計３１、３２、３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５、３６とを備える。レチクル側のレーザ干渉計３１、３２とウエハ側のレーザ干渉計３６はともに同一のレーザヘッド３７からのレーザ光を用いる。また、レチクル側のレーザ干渉計３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５はともに同一のレーザヘッド３８からのレーザ光を用いる。レチクル側のレーザ干渉計３１、３２はレチクルステージ１のＹ軸方向（走査方向）位置およびＺ軸回りのθ位置の計測に用いられ、レチクル側のレーザ干渉計３３は、レチクルステージ１のＸ軸方向位置の計測に用いられる。ウエハ側のレーザ干渉計３６は微動ステージ８０のＹ軸方向位置の計測に用いられ、ウエハ側のレーザ干渉計３４および３５は、微動ステージ８０のＸ軸方向位置およびＺ軸回りのθ位置の計測に用いられる。また、図示はしていないが、各ステージ１、８０上には、各レーザ干渉計からのその測長方向に沿った光を反射して各レーザ干渉計における計測を可能にするミラーが固定されている。これらのレーザ干渉計３１〜３６はいずれも鏡筒定盤９に固定されている。
【００３１】
レーザヘッド３７からＹ方向へ射出されるレーザ光は、反射ミラー３９によってＸ方向に反射され、さらにビームスプリッタ４０によってＸ方向とＺ方向に分離される。分離されたＸ方向のレーザ光は、反射ミラー４１によってＹ方向に反射され、レーザ干渉計３６へ導かれる。分離されたＺ方向のレーザ光は、反射ミラー４２によってＸ方向へ反射され、さらにビームスプリッタ４３によりＸ方向とＹ方向に分離される。分離されたＸ方向のレーザ光は、反射ミラー４４によりＹ方向に反射されて、レーザ干渉計３１へ導かれる。分離されたＹ方向のレーザ光は、そのままレーザ干渉計３２に入射し、レーザ干渉計３２によって用いられる。同様にして、レーザヘッド３８からのレーザ光は、ビームスプリッタ４５、４６および反射ミラー４７、４８により分離され導かれて、各レーザ干渉計３４、３５、３３で用いられる。
【００３２】
走査露光に際しては、レーザ干渉計３１または３２によるレチクルステージ１のＹ方向位置の計測値をフィードバックして、リニアモータ４の駆動を制御することによりレチクルステージ１をＹ方向へ移動させる。また、レーザ干渉計３６による微動ステージ８０のＹ方向位置の計測値をフィードバックして、リニアモータ６の駆動を制御することにより、Ｙステージ３ｂをＹ方向へ移動させる。この際、レチクルステージ１とＹステージ３ｂの移動は、上述のように、一定の速度比率（例えば４：１）となるように同期をとって行うことが必要である。この点、レーザ干渉計３１または３２と、レーザ干渉計３６とは、同一のレーザヘッド３７からのレーザ光を用いているため、レーザ光の変動による計測誤差が、レチクル側とウエハ側双方のレーザ干渉計において同一に生じる。したがって、レーザ光の変動に起因する同期ずれは生じない。
【００３３】
また、この走査露光に際して、レチクルステージ１と微動ステージ８０とは、θ方向およびＸ方向について、常に一定の位置関係を保持しなければならない。θ方向については、レーザ干渉計３１、３２によるレチクルステージ１のθ方向位置の計測値と、レーザ干渉計３４、３５による微動ステージ８０のθ方向位置の計測値とに基づき、レチクルステージ１のθ方向位置の変動に追従するように微動ステージ８０のθ方向位置を調整することにより、両ステージ間の所定の位置関係を保持する。また、Ｘ方向については、レーザ干渉計３３によるレチクルステージ１のＸ方向位置の計測値と、レーザ干渉計３４または３５による微動ステージ８０のＸ方向位置の計測値とに基づいて、レチクルステージ１のＸ方向位置の変動に追従するようにＸステージ３ａのＸ方向位置を調整することにより、両ステージ間の所定の位置関係を保持する。これらの場合においてもレチクル側およびウエハ側のレーザ干渉において、同一のレーザヘッドからの光を用いているため、双方のステージ間の位置関係を、レーザ光の変動に関係なく、正確に保持することができる。
【００３４】
図４および図５はベースフレーム１０を示す正面図および斜視図である。これらの図に示すように、ベースフレーム１０は、各支柱１２間をそれらの上部において結合する結合部材５１を有する。なお、この結合部材５１は図１および図２には示されていない。結合部材５１は、各支柱１２上のダンパ（図２のダンパ１１）より上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱１２およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材５２と、部材５２および各支柱１２の上端との間を、各支柱１２上のダンパの外側を経て結合する部材５３を有する。図４および図５では示していないが、鏡筒定盤９の底部は、三角形状の部材５２に嵌合して、各ダンパ１１上に配置されている。また、ベースフレーム１０は床５５から１０ｃｍ程度離して支持し、ベースフレーム１０下部の床５５との間には、装置をチャンバ内に配置して空調する際の空気のリターン用のスペース５４を確保している。
【００３５】
このように、各支柱１２間を結合部材５１で結合することにより、ベースフレーム１０の剛性を高め、レチクルステージ１の加減速時に鏡筒定盤９が大きく振動するのを防止することができる。したがって、レチクルステージ１の加速による鏡筒定盤９の振動が収束するまでの時間を短縮し、加速後、速やかに走査露光を行うことができる。また、リターン用のスペース５４をベースフレーム１０の下部に設けるようにしたため、チャンバ内のスペースを有効に利用することができ、また、チャンバ内の空調の均一化および高クリーン化を図ることができる。また、空調の均一化により、レーザ干渉計等の測定精度を向上させることができる。
【００３６】
図６は本発明の第２の実施形態に係る投影露光装置の要部概略図である。同図において６６は露光照明系であり、レチクル（フォトマスク）６７を照明する。レチクル６７の下面にはクロム蒸着等で形成した回路パターン６８が設けてある。６９はレチクル６７を保持し、ＸＹθ方向に移動可能なレチクルステージ（レチクルホルダ）である。レチクルホルダ４は、レチクル６７を吸着保持して第１直交座標系のＸＹ平面と平行な平面内の第２の直交座標系ｘｙにて２次元移動する。なお、第２直交座標系ｘｙの原点は、投影レンズ７０の光軸である。
【００３７】
投影レンズ（投影光学系）７０は、露光照明系６６によって照明されたレチクル６７の回路パターン６８をウエハ７１に投影する。７２はウエハホルダであり、ウエハ７１を吸着保持している。７３はθＺチルトステージであり、ウエハホルダ７２をＺ軸回りに微少回転駆動（θ駆動）し、Ｚ方向へ微少駆動（Ｚ駆動）し、Ｘ軸とＹ軸回りに微少回転駆動（チルト駆動）する。７４はＸＹステージであり、θＺチルトステージ７３を第１直交座標系ＸＹ方向へ２次元駆動する。
【００３８】
７５は干渉計ミラーであり、ＸＹステージ７４に固定されており、そのＸ方向位置を干渉計（レーザ干渉計）７６でモニタするためのものである。なお、干渉計ミラー７５と干渉計７６はＹ方向についても同様に配置している。そして２つの干渉計７６からのレーザ光が投影レンズ７０の光軸上で一致するように設定している。干渉計ミラー７５と干渉計７６から得られる信号を用いてＸＹステージ制御系７７によりウエハ７１を常に所定の位置となるように位置決めする。即ち、ＸＹステージ７４の移動中あるいは静止中に装置に予め設定された第１直交座標系ＸＹの原点である投影レンズ７０の光軸に対するＸＹステージ７４の位置を逐次計測して、これによりＸＹステージ制御系７７によりＸＹステージ７４を所定の位置に位置決めする。
【００３９】
６１は光フォーカス検出系であり、投光手段６４および検出手段６５を備え、ウエハ７１の光軸方向の面位置を検出する。投光手段６４はウエハ７１に塗布したフォトレジストを感光させない光束７８でウエハ７１を斜方向から照射する。光束７８はウエハ７１で反射し検出手段６５に入射するので、ウエハ７１の光軸方向の面位置に従ってその入射位置も変化する。検出手段６５は、光束７８の入射位置を計測することにより、投影レンズ７０を介さずに投影レンズ７０とウエハ７１との間の光軸方向の距離を計測する。
【００４０】
即ち光フォーカス検出系６１は投影レンズ７０に対するウエハ７１の表面の高さを検出し、その検出値が所定のベストフォーカス値Ｚａ（投影レンズ７０の像面の高さを示す所定の指令値）になるように、θＺチルトステージ７３はウエハ７１をＺ駆動する。これによりレチクル６７の回路パターン６８の投影像をウエハ７１の表面に結像する。即ち焦点合せをして常にコントラストの高い投影像が転写できるようにしている。なお所定のベストフォーカス値Ｚａの設定は、例えば回路パターン６８の露光に先立って、所定のテストパターンをフォーカスを振りながら露光し、現像して、それらの解像の具合を評価して行なう。
【００４１】
なお以降の説明の便宜上、光フォーカス検出系６１の光束７８は１本で示しているが、実際には複数本、例えば５本の光束を有しており、ウエハ７１の傾斜（チルト）も測定し、投影像のどの像高においてもベストフォーカスになるようにθＺチルトステージ７３がウエハ７１をチルト駆動する。
【００４２】
図７は図６のＡＡ断面で見たときの要部概略の平面図である。同図に示すように投光手段６４、光束７８、検出手段６５は、第１直交座標系ＸＹのＸ軸に対し時計回りに４５度回転した方向に配列している。図７において、７９は温調エア吹出しフィルタであり、不図示の温調ユニットから供給される温調エア８０をウエハ７１に向けて均一に吹出しする。なお温調エア８０は、温調エア吹出しフィルタ７９の開口部の全面に渡って吹出し温度が±０．０５℃以下になるように制御されている。
【００４３】
そして本実施形態の特徴は、温調エア８０の吹出し方向が光フォーカス検出系６１の光束７８の方向と略直交していることにある。これにより、温調エア８０は投光手段６４と検出手段６５との間では、上流から下流へ均一に流れ、下流側のよどんで温度変化した空気を巻き込む渦をつくることがほとんどない。
【００４４】
このことを、投光手段６４と検出手段６５との間を拡大して示した図８により説明する。この図において、８１は投光手段６４から光束７８が出射してくる出射ガラス面であり、光束７８に対して直交している。８２は検出手段６５に光束７８が入射する入射ガラス面であり、光束７８に対して直交している。このため、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は共に温調エア８０の吹出し方向と略平行になっている。よって、投光手段６４と検出手段６５との中間部はもとより、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面においても温調エア８０は直進していく。なお、投光手段６４と検出手段６５のそれぞれの下流側に渦８３が発生し、下流側のよどんで温度変化した空気を巻き込む渦となるが、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の前まで入り込んだ渦にはならない。また、上流側にも投光手段６４と検出手段６５のそれぞれに温調エア８０がぶつかって、流れの乱れ８４が発生するが、よどむことはないので温度変化は極めて少ない。よって流れの乱れ８４からの空気が出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面へ流れる温調エア８０とたとえ混ざったとしてもその温度変化は極めて少ない。
【００４５】
以上から光束７８が通過していく空気の温度は投光手段６４と検出手段６５との間のすべてに渡って、温調エア吹出しフィルタ７９からの吹出し温度とほとんど同じになっている。このため、検出手段６５に入射する光束７８の位置が、空気の温度の短期的な周期変動により発生するいわゆる「ゆらぎ」によって変動する量は、温調エア８０の吹出し温度の制御精度の影響だけにほとんど限定されて、非常に小さくなっている。
【００４６】
なお本実施形態において、温調エア８０の吹出し方向が光フォーカス検出系６１の光束７８の方向と略直交しているとしたが、定性的にはできるだけ直交である方が効果が大きく望ましいものの、４５度程度まで斜めに交差した略直交においても所望の効果が得られる。
【００４７】
また本実施形態においては、光フォーカス検出系６１すなわち投光手段６４、光束７８、検出手段６５は、第１直交座標系ＸＹ軸に対し時計回りに４５度回転した方向に配列しているが、その方向に限定される訳ではなく、要はその方向と温調エア８０の吹出し方向が略直交していればどの方向でも構わないことは、以上の説明で明らかである。但し、本実施形態の方向に配列すると、２つの干渉計７６からのレーザ光も温調エア８０によって温調されて計測値の安定化が図られるので、温調エア吹出しフィルタ７９を光フォーカス検出系６１と干渉計７６のそれぞれに個別に設ける必要がない。
【００４８】
以上のことから、光フォーカス検出系６１のフォーカス検出精度が向上する。なお、ここで言及していない他の構成としては、第１実施形態のものを採用することができる。
【００４９】
図９は本発明の第３の実施形態に係る投影露光装置の要部慨略図である。同図は図６を側方から見た図に相当し、図６のものに対してじゃま板９１のみを追加してある。じゃま板９１は、温調エア吹出しフィルタ７９の上部と投影レンズ７０の下部を結ぶように設けられた板で、温調エア８０が投影レンズ７０の下部に、よりスムーズに流れるようにしている。このため、光フォーカス検出系６１の光束７８を通過していく空気の流速が上がり、その空気の温度安定性がより増して、光フォーカス検出系７８のフォーカス検出精度がより向上する効果がある。なお、図９中、９２はフィルタ７９に接続した空調機、９３はそのリターンダクトである。
【００５０】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る投影露光装置の要部慨略図である。本実施形態の特徴は、投光手段６４から出射してくる光束７８と出射ガラス面８１が直交せずに斜めであり、かつ検出手段６５に入射していく光束７８と入射ガラス面８２も直交せずに斜めであり、かつ出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は共に温調エア８０の吹出し方向と略平行になっている。このため、光束７８と温調エア８０の吹出し方向が直交していないにもかかわらず、投光手段６４と検出手段６５との中間部はもとより、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面においても温調エア８０は直進していく。すなわち、光束７８と温調エア８０の吹出し方向を斜めに交差させた場合においては、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２を温調エア８０の吹出し方向と略平行にすることにより、所望の効果が大きくなる。
【００５１】
図１１は本発明の第５の実施形態に係る投影露光装置における、投光手段６４と検出手段６５との間を拡大して示した図である。本実施形態の特徴は、投光手段６４の出射ガラス面８１および検出手段６５の入射ガラス面８２を平面ではなく円筒面状（あるいは球面状）にしていること、すなわちそれぞれをシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８６および８５の凸面で構成することにある。これは投光手段６４を、光源９０およびマスク照明系８９によりマスク８８を照明し、マスク８８に設けられたマーク９４をマーク投影光学系８７およびシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８６によりウエハ上に像９５として投影する構成とし、検出手段６５を、ウエハで反射した像９２をシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８５およびマーク受光光学系８４にて受光素子８３に結像するように構成することで実現できる。このように、出射ガラス面８１および入射ガラス面８２を円筒面状（あるいは球面状）にすると、光束７８と温調エア８０の吹出し方向が斜めに交差していても、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面において温調エア８０はかい離することなく滑らかに流れていく。すなわち、光束７８と温調エア８０の吹出し方向を斜めに交差させた場合においても、所望の効果が大きく、斜めにできる範囲が広くなる効果がある。
【００５２】
図１２は本発明の第６の実施形態に係る投影露光装置における光フォーカス検光系を示す。同図に示すように、この装置では、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は第２実施形態と同様に平面であるが、その前後に曲面部材９６を設けて第５実施形態と同様の効果を得るようにしている。
【００５３】
図１３は本発明の第７の実施形態に係る投影露光装置における空調の様子を示す模式図である。同図に示すように、空調は、レチクル側のレーザ干渉計３１、３２、３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５、３６（図３）によるそれぞれの計測光路上を別個の空調機９２および９４によって行う。空調機６２のリターン用の通路９３は、図４で示したように、ベースフレーム１０の下に設けられている。７９および９５は、それぞれ空調機９２および９４の、温調エアの吹出し口である。なお、ここで言及していない構成や、図１３で示されていない構成としては、第１実施形態の構成を採用することができる。
【００５４】
レチクル側のレーザ干渉計の計測光路と、ウエハ側のレーザ干渉計による計測光路は、図１や２に示されるように鏡筒定盤９を介してかなり離れているため、１つの空調機あるいは吹出し口により各計測光路を均一に空調するのは困難であるが、本実施形態のように、レチクル側とウエハ側の計測光路を別個に空調することにより、レチクル側とウエハ側の計測光路をより均一に空調することができる。
【００５５】
さらに、露光装置は、露光待機時においても、レチクルステージ６９およびＸＹステージ７４を移動し続ける。これにより、レチクル側およびウエハ側の各計測光路上の空気がかき混ぜられ、周囲との温度差が一定に保持される。また、レチクルステージ６９およびＸＹステージ７４を移動するリニアモータの発熱量が一定に保たれる。したがって、各計測光路上の温度安定性が向上し、高精度な計測が可能となる。
【００５６】
次に、以上の各形態の露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１４は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ３１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ３２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ３４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４によって作製されたウエ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）等の工程を含む。ステップ３６（検査）では、ステップ３５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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ３７）する。
【００５７】
図１５は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ４６（露光）では、上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ４８（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４９（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なうことによってウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５８】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原版を移動させる原版ステージおよび投影光学系が設けられた鏡筒定盤を、ベースフレーム上の複数の支柱によりそれらの上のダンパを介して支持するとともに、それらの支柱間をそれらの上部において結合部材により結合するようにしたため、ベースフレームの剛性を高め、原板ステージの加減速等による振動を小さくすることができる。したがって、処理速度を向上させ、生産性の向上を図ることができる。
【００６０】
また、支柱を３本とし、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有するため、スペースを要せずに、各支柱を結合し、ベースフレームの剛性を向上させることができる。この場合、鏡筒定盤の底部を、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図２】 図１の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図３】 図１の各ステージの駆動を制御するためにこれらのステージ位置を計測するための構成を模式的に示す図である。
【図４】 図１の装置のベースフレームを示す正面図である。
【図５】 図２の装置のベースフレームを示す斜視図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図７】 図６のＡＡ断面で見たときの要部概略を示す平面図である。
【図８】 図７の投光手段と検出手段との間を拡大して示す図である。
【図９】 本発明の第３の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図１０】 本発明の第４の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図１１】 本発明の第５の実施形態に係る投影露光装置における、投光手段と検出手段との間を拡大して示す図である。
【図１２】 本発明の第６の実施形態に係る投影露光装置における、光フォーカス検出系を示す図である。
【図１３】 本発明の第７の実施形態に係る投影露光装置における空調の様子を示す模式図である。
【図１４】 図１〜１３の装置により製造し得る微小デバイスの製造の流れを示すフローチャートである。
【図１５】 図１４におけるウエハプロセスの詳細な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：レチクルステージ、２：投影光学系、３：ＸＹステージ、４：リニアモータ、４ａ：固定子、４ｂ：可動子、３ａ：Ｘステージ、３ｂ：Ｙステージ、６：リニアモータ、７：ステージ定盤、８：ダンパ、９：鏡筒定盤、１０：ベースフレーム、１１：ダンパ、１２：支柱、１３：距離測定手段、３１〜３６：レーザ干渉計、３７，３８：レーザヘッド、３９，４１，４２，４４，４７，４８：反射ミラー、４０，４３，４５，４６：ビームスプリッタ、６１：光フォーカス検出系、６４：投光手段、６５：検出手段、６６：露光照明系、６７：レチクル、６８：回路パターン、６９：レチクルステージ、７０：投影レンズ、７１：ウエハ、７２：ウエハホルダ、７３：θＺチルトステージ、７４：ＸＹステージ、７５：干渉計ミラー、７６：干渉計、７７：ＸＹステージ制御系、７８：光束、７９：吹出しフィルタ、８０：エア、：８０：微動ステージ装置、８１：出射ガラス面、８２：入射ガラス面、８３：渦、８４：乱れ、８５，８６：シリンドリカルレンズ（凸レンズ）、８７：マーク投影光学系、８８：マスク、８９：マスク照明系、９０：光源、９１：じゃま板、９２：空調機、９３：リターンダクト、９４：マーク、９５：像、９６：曲面部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、設計パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置、およびそれを用い得るデバイス製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような露光装置としては、ウエハ等の基板をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域にマスクパターンを投影光学系を介して順次露光するステッパや、投影光学系に対し相対的にマスクと基板とを移動させ、マスクと基板をスリット状の露光光によって走査することによりマスクパターンを基板上に走査露光する走査型の露光装置等が知られている。
【０００３】
また、近年、より高精度で微細なパターンの露光が行えるように、前記ステップ移動と走査露光とを繰り返すことにより、基板上の複数の領域に高精度で微細なパターンの露光を行う、ステップ・アンド・スキャン型の露光装置が提案されている。この露光装置では、スリットにより制限して投影光学系の比較的光軸に近い部分のみを使用しているため、より高精度で微細なパターンの露光が可能となっている。走査露光に際しては、レチクルステージやウエハステージを走査方向等に対して精密に制御しながら、移動させるために、レーザ干渉計を用いてこれらのステージ位置をモニタするようにしている。また、投影光学系のフォーカス位置にウエハを位置させるために、ウエハ上に測定光を投光手段により投光し、ウエハで反射される測定光を受光手段により受光して、ウエハ面の位置を検出するようにしている。さらに、レーザ干渉計による測長光路や、ウエハ面位置を検出するための測定光の光路を、空調手段により空調して測定精度を高めるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような走査型の露光装置においては、より高精度で微細なパターンの露光を実効あるものとするためには、レチクルステージやウエハステージの位置の測定精度、あるいはウエハ面の位置の検出精度が不十分であるという問題がある。また、レチクルステージを走査方向に移動する際の加減速時により生じる振動が収束してから、走査露光を行う必要があるが、この振動の収束までにかなりの時間を要し、これが生産性を低下させているという問題もある。
【０００５】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、露光装置およびそれを用い得るデバイス製造方法において、原版ステージの加減速による振動を減少させ、生産性を向上させることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の露光装置は、原版を移動させる原版ステージと、基板を移動させる基板ステージと、原版のパターンを基板上に投影する投影光学系とを有し、原版ステージと基板ステージを走査方向に移動させながら原版のパターンを基板上に投影して露光を行う走査型露光装置において、投影光学系および原版ステージが設けられた鏡筒定盤と、複数の支柱を有し各支柱の上のダンパを介して鏡筒定盤を支持するベースフレームとを備え、このベースフレームは、その支柱間をそれらの上部において結合する結合部材を具備することを特徴とする。
【０００７】
好ましい態様においては、支柱の数は３本であり、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有することを特徴とする。この場合、鏡筒定盤の底部は、前記三角形状の部材に嵌合させて、各ダンパ上に配置することができる。
【００１５】
本発明のデバイス製造方法は、原版と基板を走査方向に移動させながら原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して走査露光することによりデバイスを製造するに際し、原版を移動させる原版ステージおよび投影光学系が設けられた鏡筒定盤を、ベースフレーム上の複数の支柱によりそれらの上のダンパを介して支持するとともに、それらの支柱間をそれらの上部において結合部材により結合することを特徴とする。
【００１６】
この場合、好ましくは、支柱の数は３本であり、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有する。この場合、鏡筒定盤の底部を、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図であり、図２は、その露光装置の外観を示す斜視図である。これらの図に示すように、この露光装置はレチクルのパターンの一部を投影光学系２を介して、ＸＹステージ装置３上に設けられた微動ステージ８０上のウエハに投影し、投影光学系２に対し相対的にレチクルとウエハをＹ方向に同期走査することによりレチクルのパターンをウエハに露光するとともに、この走査露光を、ウエハ上の複数領域に対して繰返し行うためのステップ移動を介在させながら行なうステップ・アンド・スキャン型の露光装置である。
【００２５】
レチクルの走査方向（Ｙ方向）への移動は、レチクル側ステージ装置によって行われ、このステージ装置は、固定子４ａと可動子４ｂとの間で推力を付与することにより可動子４ｂを走査方向へ移動させるリニアモータ４を備え、可動子４ｂにレチクルステージ１が結合している。固定子４ａは第１の支持手段１０１によりＹ方向には自由度をもたせて支持される。そして、第２の支持手段１０５によりＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持される。この第２支持手段１０５は、ベースフレーム１０から上方に伸びた柱部１０３、および柱部１０３からＹ方向に伸び、固定子４ａをＹ方向について剛に、他の方向について柔に支持する一軸支持手段１０２を有する。
【００２６】
レチクルステージ１はリニアモータ４によってＹ方向へ駆動し、ＸＹステージ装置３のＸステージ３ａはリニアモータ５によってＸ方向に駆動し、Ｙステージ３ｂはリニアモータ６によってＹ方向へ駆動するようになっている。レチクルおよびウエハの同期走査は、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向へ一定の速度比率（例えば４：１）で駆動させることにより行なう。また、Ｘ方向へのステップ移動はＸステージ３ａにより行なう。
【００２７】
ＸＹステージ装置３は、ステージ定盤７上に設けられ、ステージ定盤７は３つのダンパ８を介して３点で床等の上に支持されている。第１支持手段１０１および投影光学系２は鏡筒定盤９上に設けられ、鏡筒定盤９はベースフレーム１０上に３つのダンパ１１および支柱１２を介して支持されている。ダンパ８は６軸方向にアクティブに制振もしくは除振するアクティブダンパであるが、パッシブダンパを用いてもよく、あるいはダンパを介せずに支持してもよい。
【００２８】
この構成において、不図示の搬送手段により、装置前部の２つの支柱１２間の搬送経路を経てＸＹステージ装置３上にウエハが搬入され、所定の位置合せが終了すると、露光装置は、走査露光およびステップ移動を繰り返しながら、ウエハ上の複数の露光領域に対してレチクルのパターンを露光転写する。走査露光に際しては、レチクルステージ１およびＹステージ３ｂをＹ方向（走査方向）へ、所定の速度比で移動させて、スリット状の露光光でレチクル上のパターンを走査するとともに、その投影像でウエハを走査することにより、ウエハ上の所定の露光領域に対してレチクル上のパターンを露光する。１つの露光領域に対する走査露光が終了したら、Ｘステージ３ａをＸ方向へ駆動してウエハをステップ移動させることにより、他の露光領域を走査露光の開始位置に対して位置決めし、走査露光を行なう。なお、このＸ方向へのステップ移動と、Ｙ方向への走査露光のための移動との組合せにより、ウエハ上の複数の露光領域に対して、順次効率良く露光が行なえるように、各露光領域の配置、Ｙの正または負のいずれかへの走査方向、各露光領域への露光順等が設定されている。
【００２９】
図３は、レチクルステージ１、Ｘステージ３ａ、Ｙステージ３ｂ、および微動ステージ装置８０の駆動を制御するためにこれらのステージ位置を計測するための構成を模式的に示す。
【００３０】
同図に示すように、この構成は、レチクルステージ１および微動ステージ８０の位置をそれぞれ計測するためのレチクル側のレーザ干渉計３１、３２、３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５、３６とを備える。レチクル側のレーザ干渉計３１、３２とウエハ側のレーザ干渉計３６はともに同一のレーザヘッド３７からのレーザ光を用いる。また、レチクル側のレーザ干渉計３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５はともに同一のレーザヘッド３８からのレーザ光を用いる。レチクル側のレーザ干渉計３１、３２はレチクルステージ１のＹ軸方向（走査方向）位置およびＺ軸回りのθ位置の計測に用いられ、レチクル側のレーザ干渉計３３は、レチクルステージ１のＸ軸方向位置の計測に用いられる。ウエハ側のレーザ干渉計３６は微動ステージ８０のＹ軸方向位置の計測に用いられ、ウエハ側のレーザ干渉計３４および３５は、微動ステージ８０のＸ軸方向位置およびＺ軸回りのθ位置の計測に用いられる。また、図示はしていないが、各ステージ１、８０上には、各レーザ干渉計からのその測長方向に沿った光を反射して各レーザ干渉計における計測を可能にするミラーが固定されている。これらのレーザ干渉計３１〜３６はいずれも鏡筒定盤９に固定されている。
【００３１】
レーザヘッド３７からＹ方向へ射出されるレーザ光は、反射ミラー３９によってＸ方向に反射され、さらにビームスプリッタ４０によってＸ方向とＺ方向に分離される。分離されたＸ方向のレーザ光は、反射ミラー４１によってＹ方向に反射され、レーザ干渉計３６へ導かれる。分離されたＺ方向のレーザ光は、反射ミラー４２によってＸ方向へ反射され、さらにビームスプリッタ４３によりＸ方向とＹ方向に分離される。分離されたＸ方向のレーザ光は、反射ミラー４４によりＹ方向に反射されて、レーザ干渉計３１へ導かれる。分離されたＹ方向のレーザ光は、そのままレーザ干渉計３２に入射し、レーザ干渉計３２によって用いられる。同様にして、レーザヘッド３８からのレーザ光は、ビームスプリッタ４５、４６および反射ミラー４７、４８により分離され導かれて、各レーザ干渉計３４、３５、３３で用いられる。
【００３２】
走査露光に際しては、レーザ干渉計３１または３２によるレチクルステージ１のＹ方向位置の計測値をフィードバックして、リニアモータ４の駆動を制御することによりレチクルステージ１をＹ方向へ移動させる。また、レーザ干渉計３６による微動ステージ８０のＹ方向位置の計測値をフィードバックして、リニアモータ６の駆動を制御することにより、Ｙステージ３ｂをＹ方向へ移動させる。この際、レチクルステージ１とＹステージ３ｂの移動は、上述のように、一定の速度比率（例えば４：１）となるように同期をとって行うことが必要である。この点、レーザ干渉計３１または３２と、レーザ干渉計３６とは、同一のレーザヘッド３７からのレーザ光を用いているため、レーザ光の変動による計測誤差が、レチクル側とウエハ側双方のレーザ干渉計において同一に生じる。したがって、レーザ光の変動に起因する同期ずれは生じない。
【００３３】
また、この走査露光に際して、レチクルステージ１と微動ステージ８０とは、θ方向およびＸ方向について、常に一定の位置関係を保持しなければならない。θ方向については、レーザ干渉計３１、３２によるレチクルステージ１のθ方向位置の計測値と、レーザ干渉計３４、３５による微動ステージ８０のθ方向位置の計測値とに基づき、レチクルステージ１のθ方向位置の変動に追従するように微動ステージ８０のθ方向位置を調整することにより、両ステージ間の所定の位置関係を保持する。また、Ｘ方向については、レーザ干渉計３３によるレチクルステージ１のＸ方向位置の計測値と、レーザ干渉計３４または３５による微動ステージ８０のＸ方向位置の計測値とに基づいて、レチクルステージ１のＸ方向位置の変動に追従するようにＸステージ３ａのＸ方向位置を調整することにより、両ステージ間の所定の位置関係を保持する。これらの場合においてもレチクル側およびウエハ側のレーザ干渉において、同一のレーザヘッドからの光を用いているため、双方のステージ間の位置関係を、レーザ光の変動に関係なく、正確に保持することができる。
【００３４】
図４および図５はベースフレーム１０を示す正面図および斜視図である。これらの図に示すように、ベースフレーム１０は、各支柱１２間をそれらの上部において結合する結合部材５１を有する。なお、この結合部材５１は図１および図２には示されていない。結合部材５１は、各支柱１２上のダンパ（図２のダンパ１１）より上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱１２およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材５２と、部材５２および各支柱１２の上端との間を、各支柱１２上のダンパの外側を経て結合する部材５３を有する。図４および図５では示していないが、鏡筒定盤９の底部は、三角形状の部材５２に嵌合して、各ダンパ１１上に配置されている。また、ベースフレーム１０は床５５から１０ｃｍ程度離して支持し、ベースフレーム１０下部の床５５との間には、装置をチャンバ内に配置して空調する際の空気のリターン用のスペース５４を確保している。
【００３５】
このように、各支柱１２間を結合部材５１で結合することにより、ベースフレーム１０の剛性を高め、レチクルステージ１の加減速時に鏡筒定盤９が大きく振動するのを防止することができる。したがって、レチクルステージ１の加速による鏡筒定盤９の振動が収束するまでの時間を短縮し、加速後、速やかに走査露光を行うことができる。また、リターン用のスペース５４をベースフレーム１０の下部に設けるようにしたため、チャンバ内のスペースを有効に利用することができ、また、チャンバ内の空調の均一化および高クリーン化を図ることができる。また、空調の均一化により、レーザ干渉計等の測定精度を向上させることができる。
【００３６】
図６は本発明の第２の実施形態に係る投影露光装置の要部概略図である。同図において６６は露光照明系であり、レチクル（フォトマスク）６７を照明する。レチクル６７の下面にはクロム蒸着等で形成した回路パターン６８が設けてある。６９はレチクル６７を保持し、ＸＹθ方向に移動可能なレチクルステージ（レチクルホルダ）である。レチクルホルダ４は、レチクル６７を吸着保持して第１直交座標系のＸＹ平面と平行な平面内の第２の直交座標系ｘｙにて２次元移動する。なお、第２直交座標系ｘｙの原点は、投影レンズ７０の光軸である。
【００３７】
投影レンズ（投影光学系）７０は、露光照明系６６によって照明されたレチクル６７の回路パターン６８をウエハ７１に投影する。７２はウエハホルダであり、ウエハ７１を吸着保持している。７３はθＺチルトステージであり、ウエハホルダ７２をＺ軸回りに微少回転駆動（θ駆動）し、Ｚ方向へ微少駆動（Ｚ駆動）し、Ｘ軸とＹ軸回りに微少回転駆動（チルト駆動）する。７４はＸＹステージであり、θＺチルトステージ７３を第１直交座標系ＸＹ方向へ２次元駆動する。
【００３８】
７５は干渉計ミラーであり、ＸＹステージ７４に固定されており、そのＸ方向位置を干渉計（レーザ干渉計）７６でモニタするためのものである。なお、干渉計ミラー７５と干渉計７６はＹ方向についても同様に配置している。そして２つの干渉計７６からのレーザ光が投影レンズ７０の光軸上で一致するように設定している。干渉計ミラー７５と干渉計７６から得られる信号を用いてＸＹステージ制御系７７によりウエハ７１を常に所定の位置となるように位置決めする。即ち、ＸＹステージ７４の移動中あるいは静止中に装置に予め設定された第１直交座標系ＸＹの原点である投影レンズ７０の光軸に対するＸＹステージ７４の位置を逐次計測して、これによりＸＹステージ制御系７７によりＸＹステージ７４を所定の位置に位置決めする。
【００３９】
６１は光フォーカス検出系であり、投光手段６４および検出手段６５を備え、ウエハ７１の光軸方向の面位置を検出する。投光手段６４はウエハ７１に塗布したフォトレジストを感光させない光束７８でウエハ７１を斜方向から照射する。光束７８はウエハ７１で反射し検出手段６５に入射するので、ウエハ７１の光軸方向の面位置に従ってその入射位置も変化する。検出手段６５は、光束７８の入射位置を計測することにより、投影レンズ７０を介さずに投影レンズ７０とウエハ７１との間の光軸方向の距離を計測する。
【００４０】
即ち光フォーカス検出系６１は投影レンズ７０に対するウエハ７１の表面の高さを検出し、その検出値が所定のベストフォーカス値Ｚａ（投影レンズ７０の像面の高さを示す所定の指令値）になるように、θＺチルトステージ７３はウエハ７１をＺ駆動する。これによりレチクル６７の回路パターン６８の投影像をウエハ７１の表面に結像する。即ち焦点合せをして常にコントラストの高い投影像が転写できるようにしている。なお所定のベストフォーカス値Ｚａの設定は、例えば回路パターン６８の露光に先立って、所定のテストパターンをフォーカスを振りながら露光し、現像して、それらの解像の具合を評価して行なう。
【００４１】
なお以降の説明の便宜上、光フォーカス検出系６１の光束７８は１本で示しているが、実際には複数本、例えば５本の光束を有しており、ウエハ７１の傾斜（チルト）も測定し、投影像のどの像高においてもベストフォーカスになるようにθＺチルトステージ７３がウエハ７１をチルト駆動する。
【００４２】
図７は図６のＡＡ断面で見たときの要部概略の平面図である。同図に示すように投光手段６４、光束７８、検出手段６５は、第１直交座標系ＸＹのＸ軸に対し時計回りに４５度回転した方向に配列している。図７において、７９は温調エア吹出しフィルタであり、不図示の温調ユニットから供給される温調エア８０をウエハ７１に向けて均一に吹出しする。なお温調エア８０は、温調エア吹出しフィルタ７９の開口部の全面に渡って吹出し温度が±０．０５℃以下になるように制御されている。
【００４３】
そして本実施形態の特徴は、温調エア８０の吹出し方向が光フォーカス検出系６１の光束７８の方向と略直交していることにある。これにより、温調エア８０は投光手段６４と検出手段６５との間では、上流から下流へ均一に流れ、下流側のよどんで温度変化した空気を巻き込む渦をつくることがほとんどない。
【００４４】
このことを、投光手段６４と検出手段６５との間を拡大して示した図８により説明する。この図において、８１は投光手段６４から光束７８が出射してくる出射ガラス面であり、光束７８に対して直交している。８２は検出手段６５に光束７８が入射する入射ガラス面であり、光束７８に対して直交している。このため、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は共に温調エア８０の吹出し方向と略平行になっている。よって、投光手段６４と検出手段６５との中間部はもとより、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面においても温調エア８０は直進していく。なお、投光手段６４と検出手段６５のそれぞれの下流側に渦８３が発生し、下流側のよどんで温度変化した空気を巻き込む渦となるが、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の前まで入り込んだ渦にはならない。また、上流側にも投光手段６４と検出手段６５のそれぞれに温調エア８０がぶつかって、流れの乱れ８４が発生するが、よどむことはないので温度変化は極めて少ない。よって流れの乱れ８４からの空気が出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面へ流れる温調エア８０とたとえ混ざったとしてもその温度変化は極めて少ない。
【００４５】
以上から光束７８が通過していく空気の温度は投光手段６４と検出手段６５との間のすべてに渡って、温調エア吹出しフィルタ７９からの吹出し温度とほとんど同じになっている。このため、検出手段６５に入射する光束７８の位置が、空気の温度の短期的な周期変動により発生するいわゆる「ゆらぎ」によって変動する量は、温調エア８０の吹出し温度の制御精度の影響だけにほとんど限定されて、非常に小さくなっている。
【００４６】
なお本実施形態において、温調エア８０の吹出し方向が光フォーカス検出系６１の光束７８の方向と略直交しているとしたが、定性的にはできるだけ直交である方が効果が大きく望ましいものの、４５度程度まで斜めに交差した略直交においても所望の効果が得られる。
【００４７】
また本実施形態においては、光フォーカス検出系６１すなわち投光手段６４、光束７８、検出手段６５は、第１直交座標系ＸＹ軸に対し時計回りに４５度回転した方向に配列しているが、その方向に限定される訳ではなく、要はその方向と温調エア８０の吹出し方向が略直交していればどの方向でも構わないことは、以上の説明で明らかである。但し、本実施形態の方向に配列すると、２つの干渉計７６からのレーザ光も温調エア８０によって温調されて計測値の安定化が図られるので、温調エア吹出しフィルタ７９を光フォーカス検出系６１と干渉計７６のそれぞれに個別に設ける必要がない。
【００４８】
以上のことから、光フォーカス検出系６１のフォーカス検出精度が向上する。なお、ここで言及していない他の構成としては、第１実施形態のものを採用することができる。
【００４９】
図９は本発明の第３の実施形態に係る投影露光装置の要部慨略図である。同図は図６を側方から見た図に相当し、図６のものに対してじゃま板９１のみを追加してある。じゃま板９１は、温調エア吹出しフィルタ７９の上部と投影レンズ７０の下部を結ぶように設けられた板で、温調エア８０が投影レンズ７０の下部に、よりスムーズに流れるようにしている。このため、光フォーカス検出系６１の光束７８を通過していく空気の流速が上がり、その空気の温度安定性がより増して、光フォーカス検出系７８のフォーカス検出精度がより向上する効果がある。なお、図９中、９２はフィルタ７９に接続した空調機、９３はそのリターンダクトである。
【００５０】
図１０は本発明の第４の実施形態に係る投影露光装置の要部慨略図である。本実施形態の特徴は、投光手段６４から出射してくる光束７８と出射ガラス面８１が直交せずに斜めであり、かつ検出手段６５に入射していく光束７８と入射ガラス面８２も直交せずに斜めであり、かつ出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は共に温調エア８０の吹出し方向と略平行になっている。このため、光束７８と温調エア８０の吹出し方向が直交していないにもかかわらず、投光手段６４と検出手段６５との中間部はもとより、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面においても温調エア８０は直進していく。すなわち、光束７８と温調エア８０の吹出し方向を斜めに交差させた場合においては、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２を温調エア８０の吹出し方向と略平行にすることにより、所望の効果が大きくなる。
【００５１】
図１１は本発明の第５の実施形態に係る投影露光装置における、投光手段６４と検出手段６５との間を拡大して示した図である。本実施形態の特徴は、投光手段６４の出射ガラス面８１および検出手段６５の入射ガラス面８２を平面ではなく円筒面状（あるいは球面状）にしていること、すなわちそれぞれをシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８６および８５の凸面で構成することにある。これは投光手段６４を、光源９０およびマスク照明系８９によりマスク８８を照明し、マスク８８に設けられたマーク９４をマーク投影光学系８７およびシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８６によりウエハ上に像９５として投影する構成とし、検出手段６５を、ウエハで反射した像９２をシリンドリカルレンズ（あるいは凸レンズ）８５およびマーク受光光学系８４にて受光素子８３に結像するように構成することで実現できる。このように、出射ガラス面８１および入射ガラス面８２を円筒面状（あるいは球面状）にすると、光束７８と温調エア８０の吹出し方向が斜めに交差していても、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２の各境界面において温調エア８０はかい離することなく滑らかに流れていく。すなわち、光束７８と温調エア８０の吹出し方向を斜めに交差させた場合においても、所望の効果が大きく、斜めにできる範囲が広くなる効果がある。
【００５２】
図１２は本発明の第６の実施形態に係る投影露光装置における光フォーカス検光系を示す。同図に示すように、この装置では、出射ガラス面８１、入射ガラス面８２は第２実施形態と同様に平面であるが、その前後に曲面部材９６を設けて第５実施形態と同様の効果を得るようにしている。
【００５３】
図１３は本発明の第７の実施形態に係る投影露光装置における空調の様子を示す模式図である。同図に示すように、空調は、レチクル側のレーザ干渉計３１、３２、３３およびウエハ側のレーザ干渉計３４、３５、３６（図３）によるそれぞれの計測光路上を別個の空調機９２および９４によって行う。空調機６２のリターン用の通路９３は、図４で示したように、ベースフレーム１０の下に設けられている。７９および９５は、それぞれ空調機９２および９４の、温調エアの吹出し口である。なお、ここで言及していない構成や、図１３で示されていない構成としては、第１実施形態の構成を採用することができる。
【００５４】
レチクル側のレーザ干渉計の計測光路と、ウエハ側のレーザ干渉計による計測光路は、図１や２に示されるように鏡筒定盤９を介してかなり離れているため、１つの空調機あるいは吹出し口により各計測光路を均一に空調するのは困難であるが、本実施形態のように、レチクル側とウエハ側の計測光路を別個に空調することにより、レチクル側とウエハ側の計測光路をより均一に空調することができる。
【００５５】
さらに、露光装置は、露光待機時においても、レチクルステージ６９およびＸＹステージ７４を移動し続ける。これにより、レチクル側およびウエハ側の各計測光路上の空気がかき混ぜられ、周囲との温度差が一定に保持される。また、レチクルステージ６９およびＸＹステージ７４を移動するリニアモータの発熱量が一定に保たれる。したがって、各計測光路上の温度安定性が向上し、高精度な計測が可能となる。
【００５６】
次に、以上の各形態の露光装置を利用することができるデバイス製造例を説明する。図１４は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ３１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ３２（マスク製作）では設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ３４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ３５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ３４によって作製されたウエ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）等の工程を含む。ステップ３６（検査）では、ステップ３５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なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ３７）する。
【００５７】
図１５は、上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ４３（電極形成）ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ４４（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステップ４６（露光）では、上記説明した露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ４８（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４９（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なうことによってウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【００５８】
この製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストで製造することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、原版を移動させる原版ステージおよび投影光学系が設けられた鏡筒定盤を、ベースフレーム上の複数の支柱によりそれらの上のダンパを介して支持するとともに、それらの支柱間をそれらの上部において結合部材により結合するようにしたため、ベースフレームの剛性を高め、原板ステージの加減速等による振動を小さくすることができる。したがって、処理速度を向上させ、生産性の向上を図ることができる。
【００６０】
また、支柱を３本とし、結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有するため、スペースを要せずに、各支柱を結合し、ベースフレームの剛性を向上させることができる。この場合、鏡筒定盤の底部を、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る露光装置を側方から見た様子を模式的に示す図である。
【図２】 図１の露光装置の外観を示す斜視図である。
【図３】 図１の各ステージの駆動を制御するためにこれらのステージ位置を計測するための構成を模式的に示す図である。
【図４】 図１の装置のベースフレームを示す正面図である。
【図５】 図２の装置のベースフレームを示す斜視図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図７】 図６のＡＡ断面で見たときの要部概略を示す平面図である。
【図８】 図７の投光手段と検出手段との間を拡大して示す図である。
【図９】 本発明の第３の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図１０】 本発明の第４の実施形態に係る投影露光装置の、要部概略図である。
【図１１】 本発明の第５の実施形態に係る投影露光装置における、投光手段と検出手段との間を拡大して示す図である。
【図１２】 本発明の第６の実施形態に係る投影露光装置における、光フォーカス検出系を示す図である。
【図１３】 本発明の第７の実施形態に係る投影露光装置における空調の様子を示す模式図である。
【図１４】 図１〜１３の装置により製造し得る微小デバイスの製造の流れを示すフローチャートである。
【図１５】 図１４におけるウエハプロセスの詳細な流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：レチクルステージ、２：投影光学系、３：ＸＹステージ、４：リニアモータ、４ａ：固定子、４ｂ：可動子、３ａ：Ｘステージ、３ｂ：Ｙステージ、６：リニアモータ、７：ステージ定盤、８：ダンパ、９：鏡筒定盤、１０：ベースフレーム、１１：ダンパ、１２：支柱、１３：距離測定手段、３１〜３６：レーザ干渉計、３７，３８：レーザヘッド、３９，４１，４２，４４，４７，４８：反射ミラー、４０，４３，４５，４６：ビームスプリッタ、６１：光フォーカス検出系、６４：投光手段、６５：検出手段、６６：露光照明系、６７：レチクル、６８：回路パターン、６９：レチクルステージ、７０：投影レンズ、７１：ウエハ、７２：ウエハホルダ、７３：θＺチルトステージ、７４：ＸＹステージ、７５：干渉計ミラー、７６：干渉計、７７：ＸＹステージ制御系、７８：光束、７９：吹出しフィルタ、８０：エア、：８０：微動ステージ装置、８１：出射ガラス面、８２：入射ガラス面、８３：渦、８４：乱れ、８５，８６：シリンドリカルレンズ（凸レンズ）、８７：マーク投影光学系、８８：マスク、８９：マスク照明系、９０：光源、９１：じゃま板、９２：空調機、９３：リターンダクト、９４：マーク、９５：像、９６：曲面部材。
Claims (6)
- 原版を移動させる原版ステージと、基板を移動させる基板ステージと、原版のパターンを基板上に投影する投影光学系とを有し、原版ステージと基板ステージを走査方向に移動させながら原版のパターンを基板上に投影して露光を行う走査型露光装置において、投影光学系および原版ステージが設けられた鏡筒定盤と、複数の支柱を有し各支柱の上のダンパを介して鏡筒定盤を支持するベースフレームとを備え、このベースフレームは、その支柱間をそれらの上部において結合する結合部材を具備することを特徴とする露光装置。
- 前記支柱の数は３本であり、前記結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
- 鏡筒定盤の底部は、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置されていることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
- 原版と基板を走査方向に移動させながら原版のパターンを投影光学系を介して基板上に投影して走査露光することによりデバイスを製造するに際し、原版を移動させる原版ステージおよび投影光学系が設けられた鏡筒定盤を、ベースフレーム上の複数の支柱によりそれらの上のダンパを介して支持するとともに、それらの支柱間をそれらの上部において結合部材により結合することを特徴とするデバイス製造方法。
- 前記支柱の数は３本であり、前記結合部材は、各支柱上のダンパより上でかつダンパに隣接した高さに位置し、かつ、上から見た場合、各支柱およびその上のダンパをそれらにほぼ接してそれらを囲い込むような寸法および形状を有するほぼ三角形状の部材と、この部材および各支柱の上端との間を、各支柱のダンパの外側を経て結合する部材とを有することを特徴とする請求項４記載のデバイス製造方法。
- 鏡筒定盤の底部を、前記三角形状の部材に嵌合して、各ダンパ上に配置することを特徴とする請求項５記載のデバイス製造方法。
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