JP4411100B2

JP4411100B2 - 露光装置

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Publication number: JP4411100B2
Application number: JP2004040977A
Authority: JP
Inventors: 義一宮島; 康裕藤原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-18
Filing date: 2004-02-18
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: US20050185166A1; JP2005235890A; US7307698B2

Description

本発明は、半導体製造工程において用いられる露光装置であって、レチクルなど原版のパターンをシリコンウエハなど基板上に投影して転写する投影露光装置に適しており、原版の保持手段に関するものである。

従来例を図１２〜１４に示す。ここで、１０１は露光パターンの原版としてのレチクルであり、１０２はレチクルステージであって、前記レチクル１０１を搭載し、露光光に対してレチクルをスキャン露光させる。１０３はレチクルクランプであり、前記レチクル１０１をレチクルステージ１０２にクランプする手段である。１０４は縮小投影レンズであり、レチクル１０１上のパターンを、シリコン基板より成るウエハ１０５上に縮小投影する。

１０６はウエハステージであり、前記ウエハ１０５を搭載し、図１３に示すように、前記レチクルステージ１０２と同期して、露光光に対してスキャン移動露光する。

以上、従来の露光装置は、レチクル１０１をレチクルクランプ１０３にクランプする際に、レチクルクランプ１０３には、図１４に示す様に、レチクルクランプパッド１０３Aが構成され、レチクルクランプパッド１０３Aをバキュームパッドにすることにより、レチクル１０１を、真空吸引クランプする。

その際、図１４（２）に示すように、レチクルクランプパッド１０３Aの上面クランプ面に、異物１０３Bが付着した場合、レチクル面上のパターンをウエハ上に投影する際に、パターン面内デフォーカスの悪化及びウエハ上パターン精度の悪化が発生するという問題があった。また、レチクル１０１の面と４箇所のレチクルクランプパッド１０３Aの構成する面との間の平坦度差から、レチクル１０１の面をクランプ時に変形させ歪ませることがあった。
特開平８−１６７５５３号公報特開平８−２８８３７１号公報特開平７−３２６５６６号公報

本発明では、上記従来例に示す様に、レチクル面とレチクルクランプ面との間の平坦度差から、レチクルクランプ時のレチクルへの歪みの発生を防ぐことが課題である。

また、同じくクランプ面に付着した異物によるレチクルへの歪みの発生を抑えることが課題である。

本発明は、原版保持部への異物付着及び原版面と原版保持面間の平坦度の差による原版面の歪の発生を防ぎ、原版を歪ませることなく露光することが可能な露光装置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、本発明は、原版ステージ上に保持された原版のパターンを、投影光学系を介して基板に投影転写する露光装置において、前記原版ステージに設けられ、第１の当接面を有し前記原版を保持する第１の保持手段と、前記原版ステージに設けられ、第２の当接面を有し前記原版を保持する第２の保持手段と、前記第１の当接面と前記第２の当接面の間に形成される溝に設けられ、第３の当接面を有し前記原版を保持する複数のピンと、前記溝を介して前記原版を吸引する吸引手段と、を備え、前記第２及び第３の当接面は、前記第１の当接面に対して変位可能で、前記第２及び第３の当接面は、前記原版ステージ上で前記第１の当接面に接触した前記原版に、変位して接触することを特徴とする。

また、本発明は、前記第２の原版保持手段が弾性を有する部材を含んで構成されていてもよく、前記第１の原版保持手段及び前記第２の原版保持手段の少なくともいずれか一方に、該原版に対して吸引保持する吸引保持手段を備えることができ、吸引保持手段としては真空吸引あるいは静電吸引のいずれを用いてもよい。

また、前記第１の原版保持手段と前記第２の原版保持手段は、該原版を保持する際に、該第１及び第２の原版保持手段の該原版保持面が該原版に当接することが好ましく、前記第１の原版保持手段と前記第２の原版保持手段間に、吸引時に相互に当接する接合シール部位を設けることが好ましく、前記第２の原版保持手段は、前記保持面に垂直な方向において移動及び変形の少なくともいずれかが可能に支持されることが好ましく、前記当接シール部位はテーパ構造の一部であることが好ましい。

また、本発明は、上記いずれかの露光装置を用いてデバイスを製造する工程を有するデバイス製造方法にも適用可能である。

本発明では、原版面と原版保持面の間の平坦度差が生じた際や、原版面と原版保持面の間に異物が付着した際に、保持面を位置決めする第１の原版保持部材と、保持面に対して吸引力を発生させながら異物や原版面の状態に対して、弾性変形しながら沿わすことにより吸引クランプする第２の原版保持面を分離して設けることにより、異物及び原版面と原版保持面間の平坦度の差による原版面の歪の発生を防ぐ。

本発明では、原版保持部への異物付着及び原版面と原版保持面間の平坦度の差による原版面の歪の発生を防ぎ、原版を歪ませることなく露光可能な露光装置を提供することができるという効果がある。

本発明を実施するための最良の形態として、原版がレチクルであり、基板がウエハである場合の実施例について、以下に図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る露光装置を概念的に示す側面図、図２は本発明の実施例１に係るレチクルステージを概念的に示す斜視図、図３は図１の露光装置の要部を示す側面図、図４は図１の要部を示し、(1)が平面図、(2)が側面図である。

ここで、１は照明系ユニットであり、露光光を光源から導出し、成形均一な露光光とする。２はレチクルステージであり、露光原版（レチクル）を搭載し、露光光に対して原版（レチクル）をスキャン露光させる。３は縮小投影レンズであり、原版（レチクル）上のパターンを、シリコン基板より成るウエハ上に縮小投影する。４はウエハステージであり、シリコン基板であるウエハを搭載し、レチクルステージ２と同期して、露光光に対してスキャン移動露光する。

５は露光装置本体であり、レチクルステージ２、縮小投影レンズ３、及びウエハステージ４等を支持する。６は、原版としてのレチクルであり、投影パターンが形成されている。７はレチクルクランプであり、レチクルステージ２上に構成され、レチクル６を吸着保持位置決めする。８はスリット部材であり、レチクル６の原版パターンに対してスリット状の露光光を透過させる。

上記露光装置は、図5に示ように、レチクル６を、レチクルステージ２上のレチクルクランプ７に位置決め保持する構成を有する。そして、図5（１）は、レチクルクランプ７の上面に、レチクル６がクランプ位置決め保持されている状態を示し、図5（２）はクランプ状態を示す断面図である。

ここで、レチクルクランプ７は、レチクル６をZ方向で位置決めする、Z位置決めピンチャック７Bが設けられ、第1の当接面であるレチクル６との当接面には真空吸引する真空吸引手段７Cが配管され、吸引固定保持する。

さらに、Z位置決めピンチャック７Bの周辺部に、Z位置決めピンチャック７Bに対して弾性変位可能に支持された薄板弾性チャック７Aが配置される。

薄板弾性チャック７Aの実装状態を、図６に示す。薄板弾性チャック７Aには、吸着溝７Dが設けられ、真空吸引手段７Cにより真空室を形成する。さらに、薄板弾性チャック７Aの周辺外周部には、第２の当接面である外周土手７Eが設けられ、レチクル６に対して当接する面となる。また、吸着溝７Dの一部には、図６（１）及び（３）に示すように、複数のピン７Fが設けられ、第３の当接面である先端部がレチクル６に当接するように構成されている。

以上の構成で、レチクル６をクランプする際の、レチクルクランプ７の実施例機能説明図を、図７に記す。図７（１）は断面図であり、図７（２）は、その二点鎖線の楕円内の拡大断面図であって、レチクル６に対する、薄板弾性チャック７Aのクランプ時の変位状態を示す。ここで、レチクル６は、Z位置決めピンチャック７Bに対して、Z及びXY面内の位置決め後に搭載される。さらに、初期状態であるレチクル６への薄板弾性チャック７Aの非吸着時（図７（２）の左側図）には、薄板弾性チャック７Aは、レチクル６に対して、外周土手７Eが非接触状態で退避位置に位置する。

さらに、真空吸引手段７Cにより吸引固定される状態では、吸着時（図７（２）の右側図）に示す様に、薄板弾性チャック７Aの外周土手７Eは、弾性変位してレチクル６に当接し、レチクル６に対して、吸着溝７Dの真空吸着面により真空吸着保持力を発生させる。

この際、レチクル６の辺に倣う状態で、薄板弾性チャック７Aが当接することにより、レチクル６へのクランプ時の歪の発生を抑える効果がある。また同時に、図６（３）に示すように、吸着溝７Dの複数部位に、ピン７Fを設けることにより、レチクル６との当接面への異物の付着確率を低減し、異物の付着に起因する歪の発生を抑えることも可能になる。

本発明の実施例２を、図８に示す。実施例１では、薄板弾性チャック７Aは、Z位置決めピンチャック７Bに固定あるいは一体構造で、弾性変位可能に支持されていたが、この実施例２では、薄板弾性チャック７Aは、Z位置決めピンチャック７Bに対し、完全に分離支持されることも可能である。

薄板弾性チャック７Aは、板バネ７Gで分離弾性支持することにより、Z位置決めピンチャック７Bに対して自由にZ移動可能になる。板バネ７G自身は、レチクルステージ２上の板バネベース７Hに固定されている。

上記構成で、図９に、薄板弾性チャック７Aの弾性移動状態を示す。図９（１）に示すように、薄板弾性チャック７Aは、板バネ７GによりZ方向にのみ自由に弾性支持されている。ここで、レチクル６は、Z位置決めピンチャック７Bに対して、Z及びXY面内の位置決め後に搭載される。さらに、初期状態であるレチクル６への薄板弾性チャック７Aの非吸着時には、図９（２）の左側図に示すように、薄板弾性チャック７Aは、レチクル６に対して、外周土手７Eが非接触状態で退避位置に位置する。

さらに、真空吸引手段７Cにより吸引固定される状態では、吸着時（図９（２）の右側図参照）に示す様に、薄板弾性チャック７Aは、外周土手７Eが、レチクル６に弾性変位して当接し、かつ、当接シール面７Jが、Z位置決めピンチャック７Bに当接することにより、レチクル６に対して、吸着溝７D（図８参照）の真空吸着面により真空吸着保持力を発生させる。

この際、レチクル６の辺に倣う状態で、薄板弾性チャック７Aがレチクル６に当接することにより、レチクル６へのクランプ時の歪の発生を抑える効果がある。

また同時に、図８（１）に示すように、吸着溝７Dの複数部位に、図６（３）に示すのと同様に該溝の底から上向きに突出し上端がレチクル６の裏面に当接するピン７Fを設けることにより、レチクル６との当接面への異物の付着確率を低減し、異物の付着に起因する歪の発生を抑えることも可能になる。

本発明の実施例３に係る露光装置を、図１０に示す。実施例２では、薄板状板バネにより弾性支持しているが、この実施例３では、Z方向に弾性変位可能な折り曲げ構造の弾性ヒンジ７Kを用いる構成も可能である。

薄板弾性チャック７Aは、弾性ヒンジ７Kで分離弾性支持することにより、Z位置決めピンチャック７Bに対して自由にZ移動可能になる。弾性ヒンジ７K自身は、レチクルステージ２上に固定されている。

上記構成で、図９を用いて、薄板弾性チャック７Aの弾性移動状態について説明する。図９（１）に示すように、薄板弾性チャック７Aは、弾性ヒンジ７KによりZ方向にのみ自由に弾性支持されている。ここで、レチクル６は、Z位置決めピンチャック７Bに対して、Z及びXY面内の位置決め後に搭載される。さらに、初期状態であるレチクル６への薄板弾性チャック７Aの非吸着時には、図９（２）に示すように、薄板弾性チャック７Aは、レチクル６に対して、外周土手７Eが非接触状態で退避位置に位置する。

さらに、真空吸引手段７Cにより吸引固定される状態では、図９（３）の吸着時に示す様に、薄板弾性チャック７Aの外周土手７Eが、レチクル６に弾性変位して当接し、かつ、当接シール面７Jが、Z位置決めピンチャック７Bに当接することにより、レチクル６に対して、吸着溝７Dの真空吸着面により真空吸着保持力を発生させる。

この際、レチクル６の辺に倣う状態で、薄板弾性チャック７Aが当接することにより、レチクル６へのクランプ時の歪の発生を抑える効果がある。また同時に、図１０（１）に示すように、吸着溝７Dの複数部位に、図６（３）に示すのと同様に該溝の底から上向きに突出し上端がレチクル６の裏面に当接するピン７Fを設けることにより、レチクル６との当接面への異物の付着確率を低減し、異物の付着に起因する歪の発生を抑えることも可能になる。

本発明の実施例４を、図１１に示す。Z位置決めピンチャック７Bと、薄板弾性チャック７A間の当接シール面を、図１１（２）に示す様に、テーパ構造の当接シール面７Lにすることにより、レチクルクランプ７は、真空吸引時に当接面７Lがセルフセンタリングする効果により、安定的にシールすることが可能になる。

次に、本発明の実施例５として、実施例１〜４のいずれかの露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１５は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。

一方、ステップ３（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４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ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５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）等の組み立て工程を含む。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う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取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剥離ステップ。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

本発明の実施例１に係る露光装置を概念的に示す側面図である。本発明の実施例１に係るレチクルステージを概念的に示す斜視図である。図１の露光装置の要部を示す側面図である。図１の要部を示し、（１）は平面図、（２）は側面図である。図１の要部を示し、（１）は平面図、（２）はその部分拡大断面図である。図１の要部を示し、（１）は平面図、（２）はそのＡ−Ａ断面図、(３)はＢ−Ｂ断面図である。本発明の実施例１に係る弾性チャックを示し、（１）は断面図、（２）はその二点鎖線の楕円内の拡大断面図である。本発明の実施例２に係る露光装置を示し、（１）は平面図、（２）はそのＡ−Ａ断面図である。本発明の実施例２に係る露光装置の弾性チャックを示し、（１）は断面図、（２）はその二点鎖線の楕円内の拡大断面図である。本発明の実施例３に係る露光装置の弾性チャックを示し、（１）は断面図、（２）はその拡大Ａ−Ａ断面図である。本発明の実施例４に係る露光装置の弾性チャックを示し、（１）は断面図、（２）はその二点鎖線の楕円内の拡大断面図である。従来例を示す露光装置の概念図である。従来例を示す露光装置の概念図であって、（１）は平面図、（２）は側面図である。図１２のレチクルステージを概念的に示し、（１）は平面図、（２）はその拡大Ａ−Ａ断面図である。半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。

符号の説明

１：照明系ユニット、２：レチクルステージ、３：縮小投影レンズ、４：ウエハステージ、４A：ウエハ、５：露光装置本体、６：レチクル、７：レチクルクランプ、７A：薄板弾性チャック、７B：Z位置決めピンチャック、７C：真空吸引手段、７D：吸着溝、７E：外周土手、７F：ピン、７G：板バネ、７H：板バネベース、７J：当接シール面、７K：弾性ヒンジ、７L：当接シール面、８：スリット部材、１０１：レチクル、１０１A：スリット露光光、１０２：レチクルステージ、１０３：レチクルクランプ、１０３A：レチクルクランプパッド、１０３B：異物、１０４：縮小投影レンズ、１０５：ウエハ、１０６：ウエハステージ。

Claims

原版ステージ上に保持された原版のパターンを、投影光学系を介して基板に投影転写する露光装置において、
前記原版ステージに設けられ、第１の当接面を有し前記原版を保持する第１の保持手段と、
前記原版ステージに設けられ、第２の当接面を有し前記原版を保持する第２の保持手段と、
前記第１の当接面と前記第２の当接面の間に形成される溝に設けられ、第３の当接面を有し前記原版を保持する複数のピンと、
前記溝を介して前記原版を吸引する吸引手段と、を備え、
前記第２及び第３の当接面は、前記第１の当接面に対して変位可能で、
前記第２及び第３の当接面は、前記原版ステージ上で前記第１の当接面に接触した前記原版に、変位して接触することを特徴とする露光装置。
前記吸引手段は、前記原版が前記第１の当接面に接触してから前記第２及び第３の当接面が変位して前記原版に接触するまでの間に、吸引を開始することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記第２保持手段は、前記第１保持手段から分離して支持されるとともに、前記第２の当接面が変位して前記原版に接触する際、前記第１の保持手段と前記第２の保持手段が当接するように構成され、
前記第１の保持手段と前記第２保持手段が当接する部位がテーパ構造であることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
前記第２の当接面が前記第１の当接面を取り囲むように設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の露光装置。
前記原版ステージは、４組の前記第１の保持手段および前記第２の保持手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の露光装置。
前記原版ステージ、および、前記基板を保持する基板ステージを露光光に対してスキャン移動させて露光することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の露光装置。
請求項１〜６のいずれか１つに記載の露光装置を用いてデバイスを製造する工程を有するデバイス製造方法。
原版に描かれたパターンを、投影光学系を介して基板に投影露光する露光装置において、
前記原版に当接する第１保持面を有し、前記原版を前記投影光学系の光軸方向に位置決めする第１保持手段と、
前記原版に当接する第２保持面と、吸着溝と、該吸着溝の内部に形成され前記第２保持面とは異なる位置で前記原版に当接するピンとを有する第２保持手段と、
前記吸着溝の内部の空間を排気する真空吸引手段とを備え、
前記第２保持面および前記ピンが前記第１保持面に対して、前記光軸方向に変位可能に構成されることを特徴とする露光装置。
前記吸着溝は、前記第２保持面に囲まれることを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
前記第１及び第２保持手段は一体構造であり、
前記吸引手段の吸引にともない前記第２保持手段が弾性変形することによって、前記第２の保持面および前記ピンが変位して前記原版に当接することを特徴とする請求項８または９に記載の露光装置。