JP5109661B2 - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
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Description
また、露光装置においては、投影光学系とウエハステージ等との位置関係を計測するためのセンサが用いられているが、従来は、そのセンサは投影光学系と一体的に支持されていた。しかしながら、例えば剛性の高い支持部材で投影光学系とセンサとを一体的に支持しても、露光用の照明光の照射熱や床からの振動等の影響で、投影光学系とセンサとの位置関係が許容範囲を超えて変動する恐れがある。さらに、投影光学系とセンサとを一体的に支持する構成では、例えば露光装置の組立調整を行う際に、両者の位置関係を所定の目標とする位置関係に設定するまでの調整時間が長くなるとともに、投影光学系やセンサのメンテナンスを行うための時間も長くなるという問題があった。
本発明は、斯かる点に鑑み、投影光学系に対する振動の影響を小さくした状態で、投影光学系と所定の部材との位置関係を計測するセンサを比較的簡単で軽量な機構で支持できる露光技術を提供することを第1の目的とする。
次に、本発明による第2の露光装置は、投影光学系(PL)によりパターンの像を物体(W)上に投影する露光装置において、その投影光学系とその物体との間に液体を供給する液体供給装置(61,62,63)と、第1の柔構造(38A)を有し、その液体供給装置の少なくとも一部(63)をその投影光学系とは分離して吊り下げ支持する第1支持装置(38A,38B,38C,39A)とを備え、その第1支持装置は、その投影光学系に関連して位置決めされる部材の位置に関する情報を求めるセンサを有しているものである。
これらの本発明において、第2の柔構造(35A)を有し、その投影光学系を吊り下げ支持する第2支持装置(35A,35B,35C,36A)を備えることができる。これによって、投影光学系の防振性能が向上する。
なお、本発明を分かり易くするために一実施形態を表す図面に対応付けて説明したが、本発明がその実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。また、図面に対応付けた実施形態の構成は適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替させてもよい。
また、本発明によれば、計測ユニット(計測部)と投影光学系とは、おのおの別の吊り下げ部材によって吊り下げ支持されているので、計測ユニットと投影光学系とは熱伝達上分離されている。そのため、たとえ、計測ユニットに熱源が配置されたとしても、熱源からの熱は、投影光学系の鏡筒に伝達されない。よって、熱による歪みは鏡筒には発生しないので、鏡筒内部に配置される光学素子には、不要の応力を与えることがない。従って、投影光学系の結像性能の劣化を抑えることができる。
また、本発明の第2の露光装置によれば、投影光学系に対する振動の影響を小さくした状態で、投影光学系と露光対象の物体との間に液体を供給するための装置の一部を比較的簡単で軽量な機構で支持できる。
さらに、本発明によれば、振動源となりうる液体供給装置の少なくとも一部(例えば液体を供給及び/又は回収するノズル)を計測ユニットのような部材に固定し、この部材と投影光学系とを、おのおの別の吊り下げ部材によって吊り下げ支持する構成にした。よって、投影光学系の鏡筒には振動が伝わらないので、本発明の露光装置は、マスク等のパターンを基板上に正確に転写することができる。
図1は、本例の露光装置としての投影露光装置を構成する各機能ユニットをブロック化して表した図であり、この図1において、投影露光装置を収納するチャンバーは省略されている。図1において、露光用の光源としてKrFエキシマレーザ(波長248nm)又はArFエキシマレーザ(波長193nm)よりなるレーザ光源1が使用されている。その露光用の光源としては、その他のF2 レーザ(波長157nm)、固体レーザ光源(YAG又は半導体レーザ等)からの高調波レーザ光を出力する光源、又は水銀放電ランプ等も使用できる。
図1において、投影光学系PLの物体面側に配置されるレチクルRは、レチクルステージRSTに真空吸着等によって保持されている。レチクルステージRSTは、レチクルベース31(図2参照)上をエアベアリングを介してY方向(走査方向)に定速移動するとともに、X方向、Y方向の位置とZ軸の周りの回転角ωRとを調整することができる。レチクルステージRSTの投影光学系PLに対する座標位置(X方向、Y方向の位置、及び回転角ωR)は、レチクルステージRSTに固定された移動鏡Mrと、投影光学系PLの上部側面に固定された参照鏡Meと、これらに対向して配置されたレーザ干渉計10とで逐次計測される。レーザ干渉計10は、レーザ干渉計本体部10aと、レーザビームを移動鏡Mrと参照鏡Meとに分割するビームスプリッタ10bと、レーザビームを参照鏡Meに供給するミラー10cとを含んでいる。
図2に示す機構部において、床面FLに、投影露光装置の設置面を規定するように、台座としての大小2つのペデスタル17A及び17Bが設置されている。そして、小型のペデスタル17B上にレーザ光源1及び第1照明系チャンバ19Aが固定され、第1照明系チャンバ19A上に第2照明系チャンバ19Bが連結されている。一例として、照明系チャンバ19A,19Bには、図1の照明光学系9中の均一化光学系2からリレーレンズ系6までの部材が収納され、照明系チャンバ19Bの射出端部19C内には、レチクルブラインド機構7の可動ブラインドが収納されている。なお、第1照明系チャンバ19Aの下部には、レーザ光源1からの照明光を上方に折り曲げるミラーが収納されているともに、図1とは光路折り曲げ用のミラーの配置及び個数が異なっている。
次に、図2において吊り下げ部材35Aとベースフレーム18との間に設置されている防振装置36Aの構成例につき図4及び図5を参照して説明する。なお、吊り下げ部材38Aとベースフレーム18との間に設置されている防振装置39Aの構成もほぼ防振装置36Aと同じである。
図4に戻り、シリンダー56の側面には開口56aが形成されている。そして、外部のエアーコンプレッサ(不図示)が給気管57を介して開口56aに連結され、給気管57からシリンダー56とピストン54との間の空間B1に高度に除塵された圧縮空気が供給されている。これによって、シリンダー56とピストン54とはエアベアリングを介して非接触でZ方向に摺動する。また、その圧縮空気はシリンダー56内のピストン54の底面側の空間B2に流入するため、この圧縮空気によってシリンダー56に対してピストン54及び吊り下げ部材35Aが上方(+Z方向)に押し上げられて支持されている。この構成によって、ベースフレーム18と吊り下げ部材35Aとは非接触に連結されている。支持部材55、シリンダー56、ピストン54、アーム53a〜53c、円板状部材52、及び給気管57を含んで防振装置36Aが構成されている。
また、図2の計測フレーム15を吊り下げるための図3の吊り下げ部材38A(38B,38Cも同様)とベースフレーム18との間に設置される防振装置39Aも、図4の防振装置36Aとほぼ同じ構成である。ただし、防振装置39Aにおいては、アーム53a〜53cと支持部材55との間隔g2が防振装置36Aの場合の間隔g1よりも広く(例えば0.5〜1mm程度広く)設定されている。この結果、例えば露光工程を停止するような場合には、給気管57への圧縮空気の供給を停止することによって、図2の計測フレーム15は投影光学系PLから僅かに離れる方向に移動する。即ち、防振装置39Aは、計測フレーム15を投影光学系PLの光軸方向に沿って移動させる移動機構としても作用している。これによって、投影光学系PLと計測フレーム15との接触が確実に防止される。
上述のように本例の投影露光装置においては、図2及び図3に示すように、剛構造のベースフレーム18に対して柔構造の吊り下げ部材35A〜35C及び38A〜38Cを介して、それぞれ投影光学系PL及び各種センサが取り付けられた計測フレーム15がアクティブ・サスペンション方式で吊り下げて支持されている。このために以下のような利点がある。
2)露光装置の製造工場又は半導体デバイス等の製造工場における投影光学系PL及び/又は計測フレーム15の交換の際に、それら以外の部分の調整状態に変化をもたらす可能性が実質的に無くなるため、交換後の調整工程(復帰工程)を短くすることができる。
4)計測フレーム15で投影光学系PLを支持する必要がなくなるため、計測フレーム15を小型化・軽量化することができ、結果的に設計の自由度を露光装置内の温空調システムに使うことができるようになる。その結果、露光装置全体の軽量化が実現でき、組立時間短縮や出荷搬送が容易になるなどの利点も期待できる。
また、本実施の形態では、ウエハ側のレーザ干渉計12Bとレチクル側のレーザ干渉計10Aとを一体化してセンサ用コラム34Bに固定しているが、本発明は本実施の形態に限定されることはない。例えば、両者を分離して一方のみをセンサ用コラム34Bで支持し、他方は別位置で支持するようにしてもよい。この場合、レチクル側のレーザ干渉計10Aを、センサ用コラム34Bではなくレチクルベース31に配置する構成とすることができる。
図6は、本例の投影露光装置の機構部の概略構成を示し、この図6において、ベースフレーム18の上部の底面に柔構造の3箇所の吊り下げ部材35A〜35Cを介して投影光学系PLが吊り下げて支持され、柔構造の3箇所の吊り下げ部材38A〜38Cを介して計測フレーム15が吊り下げて支持されている。そして、計測フレーム15の底面に投影光学系PLの先端部をY方向(走査方向)に挟むように支持部16A及び16Bが固定されている。
なお、例えば回収用ノズル部65は、ベースフレーム18に設けたコラム等で支持することも可能である。また、配管62及び66の一部を計測フレーム15で支持することも可能である。
また、本発明は、半導体デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに形成される液晶表示素子、若しくはプラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子(CCD等)、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びDNAチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク(フォトマスク、レチクル等)をフォトリソグフィ工程を用いて製造する際の、露光工程(露光装置)にも適用することができる。
Claims (19)
- 投影光学系によりパターンの像を投影する露光装置において、
前記投影光学系と、該投影光学系に関連して位置決めされる部材との位置関係を計測するセンサを備えた計測ユニットと、
第1の柔構造を有し、前記計測ユニットを前記投影光学系とは分離して吊り下げ支持する第1支持装置とを備えたことを特徴とする露光装置。 - 第2の柔構造を有し、前記投影光学系を吊り下げ支持する第2支持装置を備えたことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記第1支持装置が前記計測ユニットを支持する支持点数と、前記第2支持装置が前記投影光学系を支持する支持点数とは同じであり、
前記第1、第2支持装置は前記投影光学系の側面において実質的に同じ角度位置に配置されていることを特徴とする請求項2に記載の露光装置。 - 前記第1、第2支持装置は、ワイヤ又はチェーンを含むことを特徴とする請求項2又は3に記載の露光装置。
- 前記第2支持装置の一部に前記投影光学系の光軸方向の振動を軽減する防振部を設けたことを特徴とする請求項2から4のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記投影光学系を非接触で位置決めする位置決め装置を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記第1支持装置は前記第1の柔構造を支持するフレームを有し、
前記位置決め装置は、前記フレームに対して前記投影光学系を位置決めすることを特徴とする請求項6に記載の露光装置。 - 前記位置決め装置は、
前記フレームに対する前記投影光学系の6自由度の変位情報を計測する変位センサと、
前記変位センサの計測結果に基づいて前記フレームに対して前記投影光学系を非接触で位置決めする6自由度のアクチュエータとを備えたことを特徴とする請求項7に記載の露光装置。 - 前記第1支持装置は、前記計測ユニットを前記投影光学系の光軸方向に沿って移動させる移動機構を有していることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記投影光学系により前記パターンの像が投影される物体を保持して移動する第1ステージを備え、
前記計測ユニットの前記センサは、前記第1ステージの位置を計測する第1レーザ干渉計と、前記物体の表面の前記投影光学系の光軸方向の位置を計測する焦点位置計測装置との少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の露光装置。 - 前記パターンが形成されたマスクを保持して移動する第2ステージを備え、
前記計測ユニットの前記センサは、前記第2ステージの位置を計測する第2レーザ干渉計を含むことを特徴とする請求項10に記載の露光装置。 - 投影光学系によりパターンの像を物体上に投影する露光装置において、
前記投影光学系と前記物体との間に液体を供給する液体供給装置と、
第1の柔構造を有し、前記液体供給装置の少なくとも一部を前記投影光学系とは分離して吊り下げ支持する第1支持装置とを備え、
前記第1支持装置は、前記投影光学系に関連して位置決めされる部材の位置に関する情報を求めるセンサを有していることを特徴とする露光装置。 - 前記投影光学系と前記物体との間の前記液体を吸引する回収装置を備え、
前記回収装置の少なくとも一部は、前記第1支持装置に支持されていることを特徴とする請求項12に記載の露光装置。 - 前記投影光学系に関連して位置決めされる前記部材は、前記物体を支持可能であることを特徴とする請求項12又は13に記載の露光装置。
- 第2の柔構造を有し、前記投影光学系を吊り下げ支持する第2支持装置を備えたことを特徴とする請求項12から14のいずれか一項に記載の露光装置。
- 前記第1支持装置が前記液体供給装置を支持する支持点数と、前記第2支持装置が前記投影光学系を支持する支持点数とは同じであり、
前記第1、第2支持装置は前記投影光学系の側面において実質的に同じ角度位置に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の露光装置。 - 前記第1、第2支持装置は、ワイヤ又はチェーンを含み、
前記第2支持装置の一部に前記投影光学系の光軸方向の振動を軽減する防振部を設けたことを特徴とする請求項15又は16に記載の露光装置。 - 前記第1支持装置は前記第1の柔構造を支持するフレームを有し、
前記投影光学系を前記フレームに対して非接触で位置決めする位置決め装置を備えたことを特徴とする請求項12から17のいずれか一項に記載の露光装置。 - 請求項1から18のいずれか一項に記載の露光装置を用いて前記パターンの像を物体上に転写することを特徴とする露光方法。
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