JP3825921B2 - 走査露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

走査露光装置およびデバイス製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP3825921B2
JP3825921B2 JP20803798A JP20803798A JP3825921B2 JP 3825921 B2 JP3825921 B2 JP 3825921B2 JP 20803798 A JP20803798 A JP 20803798A JP 20803798 A JP20803798 A JP 20803798A JP 3825921 B2 JP3825921 B2 JP 3825921B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
laser
substrate
exposure
exposure apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP20803798A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2000040650A (ja
Inventor
洋明 武石
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP20803798A priority Critical patent/JP3825921B2/ja
Priority to US09/356,697 priority patent/US6462828B1/en
Priority to EP99305803A priority patent/EP0974868A3/en
Priority to KR1019990030125A priority patent/KR100299504B1/ko
Publication of JP2000040650A publication Critical patent/JP2000040650A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3825921B2 publication Critical patent/JP3825921B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/20Exposure; Apparatus therefor
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版と被露光基板とを同期走査して原版を介し被露光基板露光る走露光装置、および当該走査露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイス等の製造に用いられる露光装置としては、基板(ウエハやガラス基板)をステップ移動させながら基板上の複数の露光領域に原版(レチクルやマスク)のパターンを投影光学系を介して順次露光するステップ・アンド・リピート型の露光装置(ステッパと称することもある)や、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露光転写を繰り返すステップ・アンド・スキャン型の露光装置(スキャナまたは走査型露光装置と称することもある)が代表的である。特にステップ・アンド・スキャン型は、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、より高精度旦つ広画角な微細パターンの露光が可能となっており、今後の主流になると見られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
露光中にレチクルおよびウエハが静止しているステップ・アンド・リピート型の露光装置とは違って、ステップ・アンド・スキャン型の場合、露光中にレチクルステージとウエハステージをともに同期スキャン移動させるために、両者の同期精度をいかに向上させるかが極めて重要な課題である。なぜなら、露光中にレチクル及びウエハを走査移動を行うために、ステージの同期精度・移動精度がダイレクトに露光転写精度に反映されるからである。
【0004】
このステージ位置を計測するためには、極めて高精度な測長が可能なレーザ干渉計を用いるのが通例であるが、とくに走査型露光装置の場合、ウエハステージだけでなくマスクステージも走査移動するために、位置計測すべき軸数つまりレーザビームの軸数が大きく増加する。しかしながら、1つあたりのレーザヘッドの出力向上には限界があり、1本のレーザビームを分割して所要軸数に分けて各計測光を作り出す方法では、計測軸数が増えてくると、計測光1本当たりの光量が減少して測長精度が低下するという課題がある。
【0005】
また計測光が増えるに従い、レーザビームを分割したり導光したりするための光学素子が増加するため、光学素子を配したりレーザビームを通過させるための空間配置が複雑になる等、設計上の制限が大きくなるという課題もある。
【0006】
本発明は、上述の走露光装置に特有の課題を考慮し、高精度な走査露光可能な走露光装置の提供を目的とする。には、該走露光装置を用いデバイス製造方法の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明のある形態は、被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記第2ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の別の形態は、被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1及び第2ステージのうちいずれかのステージのX方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記いずれかのステージのY方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の別の形態は、被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1及び第2ステージのうちいずれかのステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記投影光学系と前記第1ステージとの間隔を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とするものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
<走査型露光装置の実施例>
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。図1は本発明の一実施例に係る半導体デバイス製造用露光装置の概略図である。本実施例は、レチクルとウエハを共に同期走査しながら露光を行ってウエハの1つのショット領域にレチクルパターンの露光転写を行い、ウエハをステップ移動させることで複数のショット領域にパターンを並べて転写する、いわゆるステップ・アンド・スキャン型の露光装置に本発明を適用したものである。
【0011】
図1の装置は大きくは、露光装置本体の基礎となるべースフレーム2、原版であるレチクル4を搭載して移動可能なレチクルステージ5、被露光基板であるウエハ6(またはガラス基板)を搭載して移動可能なウエハステージ7、レチクル4を照明光で照明する照明光学系8、レチクル4のパターンをウエハ6に所定の倍率(例えば4:1)で縮小投影する投影光学系9、投影光学系9を保持する鏡筒定盤10、温度調節されたクリーンな空気を供給する空調機械室11を備えている。
【0012】
照明光学系8は光源(超高圧水銀ランプなどの放電灯)を内蔵するか、あるいは露光装置とは別に床に置かれた不図示の光源装置(エキシマレーザ装置)からビームラインを経て照明光を導入する。そして各種レンズや絞りによってスリット光を生成して、レチクルステージ5に保持された原版であるレチクル4を上方からスリット照明する。
【0013】
べースフレーム2は半導体製造工場のクリーンルームの設置床1の上に設置している。べースフレーム2は床1に対して高い剛性で固定されており、実質的に床1と一体もしくは床1の延長と見なすことができる。べースフレーム2は、3本あるいは4本の高剛性の支柱3を含み、各々のべースフレーム支柱3の上部でアクティブマウント12(3つまたは4つ)を介して鏡筒定盤10を鉛直方向に支えている。アクティブマウント12は空気ばねとダンパとアクチュエータを内蔵し、床1からの振動が鏡筒定盤10に伝わらないようにすると共に、鏡筒定盤10の傾きや揺れをアクティブに補償するものである。
【0014】
投影光学系9を保持する鏡筒定盤10はさらにレチクル支持フレーム13を介してレチクルステージ定盤14も支持している。また、鏡筒定盤10にはレチクル4とウエハ6のアライメント状態を検出するためのアライメント検出器15を取付けて、鏡筒定盤10を基準にしてアライメントを行う。さらに、鏡筒定盤10を基準にしてウエハステージ7の位置を検出するために、レーザ干渉計も鏡筒定盤10に取付けている。これはZ方向のウエハステージ7の位置を計測するZ干渉計16と、XY方向のウエハステージ7位置を計測するXY干渉計17を有する。干渉計の参照ミラーがZ干渉計ミラー18はウエハステージ定盤31に、XY干渉計ミラー19はウエハステージ7に固定している。ここで、Z干渉計ミラー18をステージベース部材33にではなくウエハステージ定盤31に取付けた理由は、ステージ定盤31が最終位置決めすべきステージに近く、またステージベース部材33は力アクチュエータ38,39を作動させた際に僅かに変形する可能性があるが、ステージ定盤31はその影響が小さいから正確な測定ができるためである。110−1はウエハステージの位置を計測するXY干渉計17用のレーザビームを供給するレーザヘッド、110−2はレチクルステージの位置を計測する干渉計40用のレーザビームを供給するレーザヘッドであり、共に鏡筒定盤10の上に設置している。
【0015】
レチクルステージ5はレチクルステージ定盤14の上に設置しており、駆動源20(リニアモータ)および静圧軸受けを含む駆動機構によって、走査露光時には図中左右方向(Y方向)に加速−定速−減速の順で移動する。また後述するように、レチクルステージ5の駆動源20(リニアモータ)の固定子は、走査方向に沿って、連結部材21および力アクチュエータ22(リニアモータ)を介してレチクルステージ用の反力受け構遺体である空調機械室11に接続している。力アクチュエータ22が発生する可変の推力を駆動源20と空調機械室11の両者の間で伝達することができる。
【0016】
次に、本実施例のウエハステージ周辺について説明する。ウエハステージ7はその上に基板であるウエハ6を搭載し、搭載するウエハ6を水平面(XY方向)、鉛直方向(Z方向)への移動と、各方向周りの回転(ωx、ωy、ωz)の計6軸方向に位置決めすることができる。位置決めのための駆動源としてはリニアモータを採用している。基本的にはX方向に直進移動するXステージとXリニアモータ、X方向と直交するY方向に移動するYステージとYリニアモータによる二次元ステージを有し、この上にZ方向、チルト(ωx、ωy)方向、回転方向に移動可能なステージが載っている構造となっている。各方向のガイドには静圧軸受けを用いている。なお、ウエハステージ7のさらに詳細な構成については、例えば特開平1−188241号公報、特開平3−245932号公報、特開平6−267823号公報などを参照されたい。
【0017】
図2はウエハステージ周りのレーザ干渉計の配置を示す。同図に示すようにXY干渉計ミラー19はX干渉計ミラー19xとY干渉計ミラー19yとをL字状に設けたものであり、2つのミラーは一体であってもあるいは別体であってもよい。これらの各方向のミラーに対してそれぞれ2個ずつのレーザ干渉計を、鏡筒定盤10(図1参照)を基準として取り付けている。XYレーザ干渉計17としては、ウエハステージ7のX方向の位置計測用にレーザ干渉計17x1を、Y方向の位置計測用にレーザ干渉計17y1を設け、さらに、ウエハステージ7のヨー(Z軸回りの回転量)ωzを計測するためにレーザ干渉計17x2および17y2を追加して設けている。なお、ヨーωzは、レーザ干渉計17x1とレーザ干渉計17x2、およびレーザ干渉計17y1と17y2のいずれの組み合わせによっても計測できるので、ヨーωz計測用としてはレーザ干渉計17x2およびおよび17y2のいずれか一方を追加するだけでもよい。これらのレーザ干渉計のそれぞれに供給する4本のレーザビームは、鏡筒定盤10の上面に設置した(図1参照)第1のレーザヘッド110−1のレーザ出力をハーフミラー等の分割光学素子で4つに分割して生成する。
【0018】
またレチクルステージ5に関しても上述のウエハステージと同様に、レチクルステージ用の4つのXYレーザ干渉計41を鏡筒定盤10を基準としたレチクルステージ定盤14上に設けている。そしてXYレーザ干渉計41に対して、鏡筒定盤10の上面に設置した第2のレーザヘッド110−2からのレーザビームを4本に分割して供給している。
【0019】
さらに、Z干渉計16はウエハステージ定盤31の4隅に対応して鏡筒定盤10の下面に4つ設けているが、これら4個のZ干渉計16に対しては鏡筒定盤10の下面に設置した第3のレーザヘッドからのレーザビームを4本に分割して供給している。
【0020】
以上のように、ウエハステージの位置または姿勢を計測する4つのレーザ干渉計、レチクルステージの位置または姿勢を計測する4つのレーザ干渉計、鏡筒定盤とウエハステージの間隔を計測する4つのレーザ干渉計、ならびに3つのレーザヘッドは、すべて実質的に鏡筒定盤10を基準として設置しているので、干渉計同士の間での相対位置変動を軽減することができる。
【0021】
本実施例においては、レーザヘッドを個別に3個用いて計12本の計測ビームを作り出しているが、比較例として1個のレーザヘッドから計測ビームを12本に分割する場合に比べると、同一出力のレーザであれば1本の計測ビームあたり単純には3倍の光量となる。実際には、分割する場合はハーフミラーや導光用光学素子での損失があるので、この損失を含めて考慮すれば1本当たりのレーザ光量は3倍よりも大きなものとなる。すなわち、複数(n個)のレーザヘッドを用いた本実施例は、1つのレーザヘッドのレーザビームを分割する場合の、各計測軸のレーザ光量に比べて、n倍あるいはそれよりも大きな光量とすることができる。裏をかえせば、各計測軸で測定に必要な計測ビーム光量を得るのに、n分の1あるいはそれよりも小さな出力の小型・軽量のレーザヘッド(レーザチューブ)でよいということである。
【0022】
ところで、上述のようにレーザヘッドを複数個に分けた場合、、特に走査露光時にレチクルステージとウエハステージを正確に同期走査できなくなる可能性がある。この原因の1つは、複数の各レーザヘッドのデータエイジが一致していないために、各計測軸での相対的な計測誤差が生じることによる。そこで本実施例では、ウエハステージ計測用の第1のレーザヘッドとレチクルステージ計測用の第2のレーザヘッドを同期して駆動(レーザ発振)させて、両者の間でデータエイジに差が生じないようにしている。
【0023】
図3は本実施例で用いたレーザヘッド110の回路構成を示す模式図である。同図において、111は基準周波数発振回路、112は基準周波数発振回路111の出力信号の周波数を1/Nに分周する分周回路、113は分周回路112で発生した励振信号と参照信号入力端子ref-inから入力される励振信号のいずれか一方を選択するためのスイッチ、114は励振信号を増幅するアンブ、115はアンプ114の出力する励振信号によって所望の周波数でレーザ発振してレーザビーム(干渉計の参照光)を出力するレーザチューブである。
【0024】
図4は、n個(本実施例ではn=3)のレーザヘッドを同期して駆動するための接続図である。同図において、110−1〜110−nはそれぞれ図3で示したレーザヘッドであり、各レーザヘッド間を光ファイバ等のケーブル120で直列に接続して同期信号を伝達するようになっている。レーザヘッド110−1は、スイッチ113を接点aの側に設定して(図3参照)、自身が内蔵する回路内で発生した励振信号を、アンプ114と参照信号出力端子ref-outに供給する。他のレーザヘッド110−2〜110−nは、スイッチ113を接点bの側に設定して、別のレーザヘッドから参照信号入力端子ref-inに入力される参照信号を、励振信号としてアンプ114に供給するようになっている。このアンブ114に供給される励振信号は自身の参照信号出力端子ref-outにも供給している。その結果、レーザヘッド110−1〜110−nのアンプ114には、すべてレーザヘッド110−1の基準周波数発振回路111と分周回路112で作成される励振信号が供給され、各レーザヘッドのレーザチューブ115はすべてレーザヘッド110−1と同一の励振信号の周波数でレーザ発振する。すなわち、各レーザヘッド110−1〜110−nのレーザチューブは、互いに同期のとれたすなわち位相の一致したレーザビームを出力するる。これにより、各レーザヘッド毎のデータエイジを一致させて、サンプリングした位置情報間の相対誤差を小さくし、これらの位置情報を用いて位置制御されるウエハステージとレチクルステージの走査移動を高い同期精度で行なうことができる。
【0025】
図1に戻って、ウエハステージ7はウエハステージ定盤31によって支えており、ウエハステージ定盤31が有するXY水平案内面(ガイド面)上を移動する。ウエハステージ定盤31は3本(または4本)の支持足32によってステージベース部材33上に支持している。この支持足32は高剛性でありダンピング作用は持っていない。ステージベース部材33は3つのマウント34を介して3ヶ所でべースフレーム2によって鉛直方向に支持している。ステージベース部材33およびそれに搭載された部材の荷重は、基本的には3つのマウント34で大半を支えており、マウント34で受けた荷重は床1と実質一体のべースフレーム2で受けているため、実質的にはウエハステージ7の基本的な荷重は床1で支えているのに等しい。マウント34には大きな荷重を支えることができる空気ばねを用いている。
【0026】
一方、ステージベース部材33の真下には、大きな質量の反力受け構造体35(反力受げパレット)が位置している。反力受け構造体35はステージベース部材33の下方に位置しているため、床1への装置の設置占有面積いわゆるフットプリントを小さくすることができる。
【0027】
反力受け構造体35の支持は、鉛直方向に関しては床1に対して4つの鉛直弾性支持体36で行っている。また、水平方向に関してはステージベース部材33を支柱3の側面(もしくは床1に固定した部材の側面)に対して、XYの2方向に対応してそれぞれ設けた水平弾性支持体37で支持している(図1ではY方向の水平弾性支持体37のみを図示している)。これら鉛直弾性支持体36や水平弾性支持体37は、ともにばね要素とダンパ要素を有しており、例えば防振ゴム、空気ばね、あるいはばね要素としてスプリングや板ばね、ダンパ要素としてオイル粘性や電磁流体などが好適である。ばね要素とダンピング要素を有しているということは、見方を変えれば、所定の周波数範囲の振動転違を遮断する機械的フィルタ機能を有しているということである。本実施例では、少なくとも床の固有振動数および装置の固有振動数を含む高周波振動の伝達を遮断する。なお、図1では水平弾性支持体37は反力受け構造体35とへースフレーム2の支柱3との間に設けているが、床1に固定した固定部材と反力受け構造体35との間に設けるようにしても良い。
【0028】
また、ステージベース部材33と反力受け構造体35の間には、鉛直および水平方向のそれぞれの方向に推力を発生する力アクチュエータが介在している。鉛直方向に関しては複数(4つ)の鉛直力アクチュエータ38を有し、水平方向に関しては走査露光の方向(Y方向)に対応して複数(2つ)設けている。上方から見たとき、4つの鉛直力アクチュエータ38は4つの鉛直弾性支持体36とにほぼ同位置に設けている。これら力アクチュエータが発生する可変の推力によって両者の間での力伝達を制御可能となっている。ここで、ウエハステージ7の重心高さ(図1の重心記号45で示す)と水平力アクチュエータ39の力作用位置の高さとはほぼ等しくなっている。このため、反力と同一高さに補償力を与えることができるので効果的に反力をキャンセルすることができる。
【0029】
さらに、ステージベース部材33の上には加速度センサ40を取付け、鉛直ならびに水平(Y方向)の加速度を測定することができる。なお、加速度センサ40はウエハステージ定盤31土に取付けてもよい。力アクチュエータ22,37,38としては微小ストロークタイプのリニアモータが制御応答性が高く、固定子と可動子が非接触であるため機械的振動の遮断能が高い点などから好ましいが、電磁マグネット力を利用した電磁アクチュエータ、空気圧や油圧等の流体圧による流体アクチュエータ、あるいはピエゾ素子を用いた機械的アクチュエータなどを用いることもできる。
【0030】
本実施例においては、鏡筒定盤10で実質一体化されたレチクルステージ5と投影光学系9は、アクティブマウント12によってべースフレーム2の支柱3を介して実質的に床1に対して鉛直方向に支持している。一方、ウエハステージ7およびステージベース部材33はマウント34によってべースフレームを介して実質的に床1に対して鉛直方向に支持している。このマウント34を第1マウント、アクティブマウント12を第2マウントと考えると、第1マウントと第2マウントによって、ウエハステージ7とレチクルステージ5とは床1に対して互いに独立に支持された構成となっており、振動や揺れに対して相互干渉が起きないような系になっている。
【0031】
また、ステージベース部材33はマウント34で鉛直方向に床に対して鉛直方向に支持し、反力受け構造体35は弾性鉛直支持体36によって実質的に床に対して鉛直方向に支持しており、両者は力アクチュエータ(38,39)を除けば独立して床に支持された構成となっている。
【0032】
Z干渉計16はウエハステージ7とレチクルステージ5および投影光学系9とが独立に振動する結果生じるウエハステージ7とレチクルステージ5および投影光学系9との相対位置関係、特に露光時のZ軸方向の間隔を制御するために設けられている。
【0033】
レチクルステージの反力受げ構造体である空調機械室11は、ダンピング作用を持った弾性支持体23を介して床1の上に支持している。弾性支持体23は機械的フィルタとして捉えることもでき、少なくとも床の固有振動数(例えば20〜40Hz)および露光装置の固有振動数(例えば10〜30Hz)とそれ以上の周波数成分を含む振動の伝達を遮断する。
【0034】
空調機械室11内には送風ファン、温調装置(加熱器や冷凍器)、ケミカルフィルタなどを内蔵しており、露光装置チャンバ内に温度調節された気体を循環させる。基本的には上方からダウンフローによって温嗣気体を供給するが、投影光学系9ならびにウエハステージ7(特にレーザ干渉計光路付近)に向けても局所的に温調気体を吹出す。このための吹出口を設けて、吹出口には気体中の微粒子をトラップする気体フィルタを取付けている。
【0035】
空鯛機械室11内の下方の空間には露光装置の制御装置30を内蔵している。制御装置30は露光装置の動作シーケンス制御、力アクチュエータの駆動制御、アクティブマウントの駆動制御などを行う。
【0036】
次に、上記構成の装置の動作について説明する。ステップ・アンド・スキャンの基本的な動作シーケンスは、ウエハステージをX方向もしくはY方向にステップ移動させて転写すべきショット領域を位置決めするステップ動作と、レチクルステージとウエハステージをY方向に同期移動させながら走査露光を行うスキャン動作とを繰り返すものである。スキャン動作においては、スリット形状の照明光に対して、レチクルステージ5とウエハステージ7を共に同期的に所定の速度比(本実施例では4:1)で定速で移動させることによって、レチクル4のパターン全体をウエハ6の1つのショット領域に走査露光転写する。
【0037】
レチクルステージ5ならびにウエハステージ7の駆動に際しては、走査開始時には加速、終了時には減速によってそれぞれ加速度が生じ、ステージを移動させる駆動源であるリニアモータは、<ステージ移動体の質景>×<加速度>だけの駆動力を発生する必要がある。そして、この駆動力の反力がリニアモータ固定子に水平方向に作用し、固定子からこれを支持するステージ定盤を介してステージベース部材33に伝わる。反力は本来は水平方向(Y方向)にのみ生ずるが、ステージの駆動源とステージベース部材33の重心位置高さが異なることでモーメントを生じ、これによりステージベース部材33には水平方向のみならず鉛直方向にも反力の影響が作用する。この反力によって露光装置の機構系の固有振動が励起されると大きな振動となる。
【0038】
この反力の影響による振動や揺れを軽減するための反力受けシステムの基本的な技術思想は、ステージの駆動に伴う反力を、所定範囲の振動周波数に関して床からアイソレーションされた反力受け構造体に逃がすというものである。この所定範囲の振動周波数とは、少なくとも床の固有振動数である20〜40Hzをカバーする、例えば10Hz以上の振動である。つまり、床の加振を軽減するために反力受け構造体それ自体は振動しても構わないという考え方をとっている。なお、上記所定範囲の下限値は10Hzに限らず、10〜40Hz程度の範囲で、床の固有振動数以下であれば良い。
【0039】
これを実現するために本実施例では、被露光基板を搭載して移動可能なステージと、該ステージを支持するステージベース部材と、該ステージを駆動した際の反力を受ける前記ステージベース部材とは異なる反力受け構造体とを有し、該反力受け構造体と床との間で所定周波数以上の振動伝達が遮断されている。
【0040】
ここで、制御手段30は、ステージの駆動に応じてフィードフォワード制御(予測制御)によって前記力アクチュエータの駆動を制御する。これには以下の2種類がある。
【0041】
第1に、ステージの加速または減速に対応して力アクチュエータをフィードフォワード制御して、加減速時の反力によるステージベース部材33の振動や揺れを軽減する。具体的には、反力によって各アクチュエータに作用する力に相当する力を予測して、各力アクチュエータで同等の力を発生することで、反力をキャンセルする。力アクチュエータが発生した力はステージベース部材33と共に反力受け構造体35にも作用するが、反力受け構造体35は弾性支持体36,37(機械的フィルタ手段に相当)で床1またはべースフレーム2に支持されているため、床1への高周波振動転違がフィルタリングされる。
【0042】
第2に、ステージの移動に伴う荷重移動に対応して力アクチュエータをフィードフォワード制御する。これはステージの移動に伴ってステージの重心位置が水平方向で変化するために、ステージベース部材33が傾く力がステージからステージベース部材33に作用する。これを軽減するためにステージの移動に伴って偏荷重を予測して、複数の鉛直力アクチュエータ38の発生力を個別に変化させる。ステージベース部材33ならびにその上の移動部材の荷重は基本的には3つのマウント34で支えているが、移動に伴う荷重の変化分だけを力アクチュエータによってアクティブに補償している。
【0043】
また、制御手段30はフィードフォワード制御だけでなく、フィードバック制御も行っている。これはステージベース部材33上に取付けた加速度センサ40の検出加速度(鉛直方向、水平方向)を、鉛直力アクチュエータ38ならびに水平力アクチュエータ39の制御にフィードバックすることで、予期しない外乱振動の影響を軽減しウエハステージ7の揺れをより小さくするものである。
【0044】
ところで、マウント34はステージベース部材33を実質的に床1またはべースフレーム2に弾性支持するものであるが、マウント34は一種の機械的フィルタ手段となっており、床1からの振動がステージベース部材33に伝わらないようになっている。これにより本実施例の装置は、(1)ステージの駆動反力による振動を床に伝えない、(2)床の振動をステージに伝えない、の両方を満たす優れたものとなっている。
【0045】
なお、以上はウエハステージ側の反力受けシステムについて詳細に説明してきたが、レチクルステージ側も同様の思想の反力受けシステムとなっている。すなわち、レチクルステージ5を支持する鏡筒定盤10と、鏡筒定盤10を実質的に床1またはべースフレーム2に鉛直方向に弾性支持するマウント(アクティブマウント12)と、該レチクルステージ5を駆動した際の反力を受ける力アクチュエータ22を含む反力受け構造体(空調機械室11)と、反力受け構造体を実質的に床1もしくはべースフレーム2に弾性支持する弾性支持体23とを備えた構成になっており、制御手段30は力アクチュエータ22をフィードフォワード制御することによって、レチクルステージ5の移動に伴う反力の影響を補償している。これにより、同期移動するウエハステージならびにレチクルステージをともに反力受けを行なうため、床の加振が極めて小さい優れたステップ・アンド・スキャン型の走査型露光装置を提供することができる。
【0046】
なお上述においては、ステップ・アンド・スキャン型露光装置のウエハステージ測長系とレチクルステージ測長系とで別々のレーザヘッドを用いる例を示したが、ウエハステージのX方向の測長系とY方向の測長系というように、同一のステージについて計測の方向毎に個別にレーザヘッドを設けるようにしても良い。極端には、露光装置で計測が必要な各測長軸毎に1個のレーザヘッドを用いるようにしても良い。レーザヘッドの数が少なくなるほどに小出力レーザで足りるので、レーザヘッドの小型化、分割や引き回しのための光学部品数の軽減といった効果が大きくなる。
【0047】
上記構成の走査型露光装置によれば、複数の軸上のステージ位置を複数のレーザヘッドを用いて干渉計測しているので、計測軸数が増えても各軸でのレーザビームの光量の低下を防ぐことができ、加えてこれらのレーザヘッドを同期して駆動することにより、発振の周波数や位相等の相違に起因する計測値の相対誤差の発生を防止することができる。この結果、各軸の計測値の相対誤差を減らして、ステージ移動の同期精度や位置決め精度を高めることができる。
【0048】
また、ビームを分割したり所望の光路を引き回すための光学素子を減らすことができ、かつ装置の部材の配置や形状もそれらが光路を遮るとか、または光路が発熱部の近傍または上方を通るとかを考慮しなくてよいため、装置設計の自由度が増す。つまり、上記構成の走査型露光装置によれば、レーザビームを分割したり導光したりするための光学素子を少なくすことができ、且つレーザビームを通過させるための空間を設ける等の設計上の制限が少なくなるという効果もある。
【0049】
<微小デバイス製造の実施例>
次に上記説明した露光装置を利用したデバイス製造方法の例を説明する。図5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1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ2(レチクル製作)では設計したパターンを形成したレチクルを製作する。一方、ステップ3(基板製造)ではシリコンやガラス等の材料を用いて基板を製造する。ステップ4(基板プロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したレチクルと基板を用いて、リソグラフィ技術によって基板上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4によって作製された基板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6(検査)ではステップ5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、これが出荷(ステップ7)される。
【0050】
図6は上記基板プロセスの詳細なフローを示す。ステップ11(酸化)では基板の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)では基板表面に絶縁膜を形成す孔ステップ13(電極形成)では基板上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打込み)では基板にイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)では基板にレジストを塗布する。ステップ16(露光)では上記説明した露光装置によってレチクルの回路パターンを基板の複数のショット領域に並べて脇付露光する。ステップ17(現像)では露光した基板を現像する。ステップ18(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19(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、基板上に多重に回路パターンが形成される。本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高精度デバイスを高い生産性すなわち低コストで製造することができる。
【0051】
【発明の効果】
本発明よれば高精度な走査露光可能な走露光装置を提供することができる。また、当該走査露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る露光装置の概略構成因である。
【図2】図1の装置におけるウエハステージ周りのレーザ干渉計の配置図である。
【図3】レーザヘッドの回路構成を示す図である。
【図4】図3のレーザヘッドをn個接続して同期駆動するための接続図である。
【図5】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図6】基板プロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
1 製造工場の設置床
2 べースフレーム
3 支柱
4 レチクル
5 レチクルステージ
6 ウエハ
7 ウエハステージ
8 照明光学系
9 投影光学系
10 鏡筒定盤
11 空調機械室
12 アクティブマウント
13 レチクルステージ支持フレーム
14 レチクルステージ定盤
15 アライメント検出器
16 Z干渉計
17 XY干渉計
17x1、17x2 X干渉計
17y1、17y2 Y干渉計
18 Z干渉計ミラー
19 XY干渉計ミラー
19x X干渉計ミラー
19y Y干渉計干渉計ミラー
20 レチクルステージ駆動源(リニアモータ)
21 連結部材
22 力アクチュエータ(リニアモータ)
23 弾性支持体
30 制御装置
31 ウエハステージ定盤
32 支持足
33 ステージベース部材
34 マウント
35 反力受け構造体
36 鉛直弾性支持体
37 水平弾性支持体
38 鉛直力アクチュエータ
39 水平力アクチュエータ
40 加速度センサ
41 XY干渉計
110−1〜110−n レーザヘッド
111 基準周波数発振回路
112 1/N分周回路
113 励振信号選択スイッチ
114 アンブ
115 レーザチューブ
120 光ファイバケーブル

Claims (6)

  1. 被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記第2ステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とする走露光装置。
  2. 被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1及び第2ステージのうちいずれかのステージのX方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記いずれかのステージのY方向の位置を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とする走露光装置。
  3. 被露光基板を保持して移動可能な第1ステージと、原版を保持して移動可能な第2ステージと、該披露光基板上に原版の像を投影する投影光学系とを備え、前記投影光学系に対して前記第1ステージと前記第2ステージを共に移動しながら該原版を介して該披露光基板を走査露光する走露光装置において、前記第1及び第2ステージのうちいずれかのステージの位置または姿勢を計測するレーザ干渉計用の第1のレーザヘッドと、前記投影光学系と前記第1ステージとの間隔を計測するレーザ干渉計用の第2のレーザヘッドと、基準周波数の信号を発振する発振器を備え、該信号を基にして前記第1及び第2のレーザヘッドのレーザ発振を同期させる手段を備えたことを特徴とする走露光装置。
  4. 前記第1及び第2のレーザヘッドの間で前記信号を伝達する光ファイバを有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の走露光装置。
  5. 前記投影光学系を支持する定盤を有し、前記第1及び第2のレーザヘッドは、前記定盤設置されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか記載の走露光装置。
  6. 請求項1〜のいずれか記載の走露光装置用いて原版を介し披露光基板露光する工程を含むとを特徴とするデバイス製造方法。
JP20803798A 1998-07-23 1998-07-23 走査露光装置およびデバイス製造方法 Expired - Lifetime JP3825921B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20803798A JP3825921B2 (ja) 1998-07-23 1998-07-23 走査露光装置およびデバイス製造方法
US09/356,697 US6462828B1 (en) 1998-07-23 1999-07-20 Exposure apparatus
EP99305803A EP0974868A3 (en) 1998-07-23 1999-07-22 Exposure apparatus
KR1019990030125A KR100299504B1 (ko) 1998-07-23 1999-07-23 노광장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20803798A JP3825921B2 (ja) 1998-07-23 1998-07-23 走査露光装置およびデバイス製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000040650A JP2000040650A (ja) 2000-02-08
JP3825921B2 true JP3825921B2 (ja) 2006-09-27

Family

ID=16549616

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20803798A Expired - Lifetime JP3825921B2 (ja) 1998-07-23 1998-07-23 走査露光装置およびデバイス製造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6462828B1 (ja)
EP (1) EP0974868A3 (ja)
JP (1) JP3825921B2 (ja)
KR (1) KR100299504B1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597459B2 (en) 2000-05-16 2003-07-22 Zygo Corporation Data age adjustments
EP1285222A4 (en) * 2000-05-17 2006-11-15 Zygo Corp INTERFEROMETRIC DEVICE AND INTERFEROMETRIC PROCEDURE
DE10062786A1 (de) 2000-12-15 2002-06-20 Zeiss Carl System zur Dämpfung von Schwingungen
JP3762307B2 (ja) * 2001-02-15 2006-04-05 キヤノン株式会社 レーザ干渉干渉計システムを含む露光装置
US6975406B2 (en) 2001-08-02 2005-12-13 Zygo Corporation Glitch filter for distance measuring interferometry
JP3870058B2 (ja) * 2001-10-05 2007-01-17 キヤノン株式会社 スキャン露光装置及び方法並びにデバイスの製造方法
JP2005051245A (ja) 2003-07-30 2005-02-24 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置
DE102005052757B4 (de) * 2005-11-04 2007-07-26 Vistec Semiconductor Systems Gmbh Vorrichtung zur Positionsmessung eines Objekts mit einem Laser-Interferometersystem
KR100876912B1 (ko) * 2006-07-13 2009-01-08 부산대학교 산학협력단 변위증폭측정 메카니즘을 구비한 스테이지
DE102007034942A1 (de) * 2007-04-05 2008-10-16 Carl Zeiss Sms Gmbh Vorrichtung zur Vermessung von Substraten
JP4377424B2 (ja) 2007-07-31 2009-12-02 住友重機械工業株式会社 反力処理装置
NL1036160A1 (nl) * 2007-11-20 2009-05-25 Asml Netherlands Bv Combination of structure and two or more active damping systems, lithographic apparatus, and projection assembly.
NL1036167A1 (nl) * 2007-11-20 2009-05-25 Asml Netherlands Bv Lithographic apparatus and device manufacturing method.
JP2009302490A (ja) * 2008-06-17 2009-12-24 Canon Inc 露光装置及びデバイス製造方法
JP4932796B2 (ja) * 2008-06-30 2012-05-16 国立大学法人横浜国立大学 ステージ装置、露光装置、及びステージ制御方法
CN110716391A (zh) * 2018-07-11 2020-01-21 上海微电子装备(集团)股份有限公司 大尺寸基板曝光机

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD256439A3 (de) * 1986-01-09 1988-05-11 Halle Feinmech Werke Veb Verfahren zur steuerung der inneren und unterdrueckung der aeusseren strahlungsrueckkopplung eines co tief 2-hochleistungslasers
JPH01188241A (ja) 1988-01-22 1989-07-27 Canon Inc 移動案内装置
JP3031940B2 (ja) 1990-02-21 2000-04-10 キヤノン株式会社 移動案内装置
JP2974535B2 (ja) 1993-03-11 1999-11-10 キヤノン株式会社 位置決め装置
JPH08330219A (ja) * 1995-06-02 1996-12-13 Nikon Corp 走査型露光装置
JP3624984B2 (ja) 1995-11-29 2005-03-02 株式会社ニコン 投影露光装置
US5995198A (en) 1995-06-01 1999-11-30 Nikon Corporation Exposure apparatus
US5907392A (en) * 1995-07-20 1999-05-25 Nikon Corporation Exposure apparatus
US5834783A (en) * 1996-03-04 1998-11-10 Canon Kabushiki Kaisha Electron beam exposure apparatus and method, and device manufacturing method
JPH09289155A (ja) * 1996-04-19 1997-11-04 Nikon Corp 走査型露光装置
JP3659529B2 (ja) 1996-06-06 2005-06-15 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイス製造方法
US5682240A (en) 1996-09-24 1997-10-28 Zygo Corporation Interferometric measurements with multiple light sources
KR0179935B1 (ko) * 1996-10-24 1999-04-01 문정환 노광장치의 스테이지장치
JPH10144596A (ja) 1996-11-05 1998-05-29 Canon Inc 露光装置およびデバイス製造方法
KR100250155B1 (ko) * 1997-11-27 2000-03-15 유무성 노광장치
KR200183549Y1 (ko) * 1997-12-30 2000-06-01 김영환 반도체 트랙장비의 에지노광 모듈

Also Published As

Publication number Publication date
EP0974868A2 (en) 2000-01-26
JP2000040650A (ja) 2000-02-08
KR20000011944A (ko) 2000-02-25
EP0974868A3 (en) 2002-04-17
KR100299504B1 (ko) 2001-09-22
US6462828B1 (en) 2002-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3554186B2 (ja) 露光装置、デバイス製造方法および反力受け方法
US6894449B2 (en) Vibration control device, stage device and exposure apparatus
US8767172B2 (en) Projection optical device and exposure apparatus
JP3825921B2 (ja) 走査露光装置およびデバイス製造方法
US8064067B2 (en) Exposure apparatus and exposure method
KR101371874B1 (ko) 노광 장치 및 노광 방법
EP1796144A1 (en) Stage apparatus and exposure apparatus
JP4834439B2 (ja) ステージ装置及びその制御方法、露光装置及びデバイス製造方法
US6342942B1 (en) Exposure apparatus, exposure control method, and device fabrication method using the exposure apparatus
JPH11315883A (ja) 除振装置、露光装置およびデバイス製造方法
KR20080088580A (ko) 노광 장치 및 그 제조 방법
JP2006140366A (ja) 投影光学系及び露光装置
TW201510671A (zh) 移動體裝置及曝光裝置、以及元件製造方法
JP2000173884A (ja) デバイス製造装置および方法ならびにデバイス製造装置の配線・配管実装方法
JP2023029356A (ja) 移動体装置、露光装置、及びデバイス製造方法
JP2002175963A (ja) ステージ装置とその位置制御方法および露光装置並びに露光方法
JPH11316607A (ja) ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法
JP2001345256A (ja) ステージ装置および露光装置
JP2005331009A (ja) 防振装置及び露光装置
JPH11317350A (ja) ステージ装置、露光装置およびデバイス製造方法
JP2006012866A (ja) 測定システム用基準フレームを有する位置決め装置
JP2003133204A (ja) ステージ装置および露光装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040413

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051026

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20051108

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060106

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707

Year of fee payment: 4