JP5984413B2 - 露光装置、ステージ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置、ステージ装置およびデバイス製造方法に関する。

フォトリソグラフィー技術を用いてデバイスを製造する際に露光装置が使用される。露光装置は、原版に形成されたパターンを投影光学系によってウエハまたはプレートなどの基板に投影して該基板を露光する。これにより、該基板に塗布されている感光剤にパターンが転写される。

例えば、液晶デバイスを製造するための露光装置においては、プレートの大型化や回路パターンの微細化に伴って、原版とプレートとの高いアライメント精度（位置決め精度が）が要求されている。例えば、原版を保持するステージやプレートを保持するプレートを搭載して駆動するステージには、現在のところ、０．１ｕｍ以下のアライメント精度が求められている。ステージの位置の測定には、レーザ干渉計が使用される。このレーザ干渉計の光路上の空気の屈折率の変化が測定誤差の要因となっている。空気の屈折率は、温度および湿度の影響を受ける。例えば、屈折率の温度依存性は、約１ｐｐｍ／℃である。したがって、測定距離を３０００ｍｍとすると、温度による測定誤差を０．２ｕｍ以下にするためには、空気の温度変化を０．０６℃以下に抑えなければならない。

そこで、露光装置は、ステージの周囲を空調するための空調機構を備えており、ステージの上方からのダウンフロー、又はステージの側方からのサイドフローによって、レーザ干渉計の光路上における空気の温度変化が低減されうる。

特許文献１には、干渉計からのレーザビームの光路の上に配置されたガイド部材の下面の近傍に向けて気体を噴射する構成を有する露光装置が記載されている。この気体は、コアンダ効果によってガイド部材に下面に沿って高速で流れる。この高速に流れる気体によるベルヌーイ効果によって、光路に対してその近傍の気体が引き寄せられる。これにより、光路の近傍の空気のゆらぎが抑制される。

特開２０１１−１３３３９８号公報

特許文献１に記載された構成では、ベルヌーイ効果によって干渉計の光路に引き寄せられる気体は、ステージが移動する空間の気体であるので、アクチュエータやそれを駆動する回路部品等が発生する熱の影響を受ける。したがって、ステージが移動する空間の空気を干渉計の光路に引き寄せる構成は、測定誤差を招きうる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、露光装置においてステージの位置を高い精度で測定するための有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、原版のパターンを基板に転写する露光装置に係り、前記露光装置は、前記基板を保持する基板ステージと、前記基板ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、気体を吹き出す第１吹き出し部と、前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、前記噴射口から噴射された気体と前記第１吹き出し部から吹き出された気体とを前記ダクトの中で混合する混合部と、を備え、前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する。

本発明によれば、露光装置においてステージの位置を高い精度で測定するための有利な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態の露光装置の構成を示す図。 第１実施形態におけるレーザ干渉計の光路の周辺部を示す図。 第１実施形態における引き込み部の構成を示す図。 第２実施形態におけるレーザ干渉計の光路の周辺部を示す図。 第３実施形態におけるレーザ干渉計の光路の周辺部を示す図。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態の露光装置１００の構成を示す図である。露光装置１００は、原版６のパターンをウエハまたはプレートなどの基板９に転写するように構成される。露光装置１００の本体１は、恒温チャンバ２内に収められている。恒温チャンバ２の中は、空調機械室３で温度が調整されたエアー（気体）により一定の温度に管理される。原版ステージ５によって保持された原版６は、照明光学系４から発せられた光によって照明され、原版６のパターンは、基板ステージ８によって保持された基板９に投影光学系７によって投影される。これにより基板９が露光され、原版６のパターンが基板９に転写される。

基板ステージ８の位置は、レーザ干渉計１０によって測定される。レーザ干渉計１０からの測定光は、レーザ干渉計１０の光路１１を進み、その後、基板ステージ８に設けられた反射鏡１２で反射させて光路１１を通ってレーザ干渉計１０に戻る。基板ステージ８は、レーザ干渉計１０による測定結果に基づいて、リニアモータなどのアクチュエータによって駆動されうる。原版６を保持する原版ステージ５の位置は、レーザ干渉計３０によって測定される。レーザ干渉計３０から発せられた測定光は、レーザ干渉計３０の光路３１を進み、原版ステージ５に設けられた反射鏡３２で反射させて光路３１を通ってレーザ干渉計３０に戻る。原版ステージ５は、レーザ干渉計３０による測定結果に基づいて、リニアモータなどのアクチュエータによって駆動されうる。

露光装置１００は、第１吹き出し部１３と、レーザ干渉計１０の光路１１に沿って配置されたダクト１４と、引き込み部１５とを備えうる。第１吹き出し部１３は、基板ステージ８が移動する空間である基板ステージ空間の温度を調整するためのエアーを吹き出す。当該基板ステージ空間には、レーザ干渉計１０の光路１１が含まれうる。引き込み部１５は、エアーを噴射し、該エアーによるベルヌーイ効果によって、吹き出し部１３から吹き出されたエアーをダクト１４の中に引き込むように構成されうる。

露光装置１００はまた、第３吹き出し部３３を備えている。第３吹き出し部３３は、原版ステージ５が移動する空間である原版ステージ空間の温度を調整するためのエアーを吹き出す。当該原版ステージ空間には、レーザ干渉計３０の光路３１が含まれうる。ここで、レーザ干渉計３０の光路３１の温度を調整するために、レーザ干渉計１０の光路１１のために設けられたダクト１４および引き込み部１５と同様のダクトおよび引き込み部が設けられうる。

空調機械室３で温度が調整されたエアーが第１吹き出し部１３および第３吹き出し部３３に供給され、第１吹き出し部１３および第３吹き出し部３３からエアーが吹き出されうる。第１吹き出し部１３および第３吹き出し部３３は、典型的には、エアーを水平方向に吹き出すように構成されるが、他の方向にエアーを吹き出すように構成されてもよい。第１吹き出し部１３および第２吹き出し部３３は、例えば、ＵＬＰＡフィルタなどの除塵フィルタを有し、清浄度の高いエアーを吹き出す。

図２は、レーザ干渉計１０の光路１１の周辺部を示す図である。図３は、引き込み部１５の構成を示す図である。図２および図３を参照しながらレーザ干渉計１０の光路１１の温度を調整するための構成について説明する。前述のように、第１吹き出し部１３は、空調機械室３から供給されたエアーを基板ステージ空間に吹き出す。引き込み部１５は、エアーを噴射し、該エアーによるベルヌーイ効果によって、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアーをダクト１４の中に引き込む。

引き込み部１５は、ダクト１４の入口またはその近傍に配置されたノズル５１を含みうる。ノズル５１は、エアー２５を噴射する噴射口５２を有する。噴射口５２は、例えば環状のスリットでありうる。引き込み部１５の噴射口５２からは、エアー２５が高速で噴射される。エアー２５が高速で流れることによって、エアー２５が流れている空間が負圧となり、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアー２１が当該空間に引き込まれる。これにより、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアーがダクト１４の中に引き込まれる。つまり、噴射口５２から高速で噴射されたエアーによるベルヌーイ効果によって、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアーがダクト１４の中に引き込まれる。

更に、引き込み部１５は、噴射口５２から噴射されたエアー２５をコアンダ効果によってダクト１４の中に誘導する誘導面５３を有しうる。噴射口５２から噴射されたエアー２５の方向をダクト１４に向かう方向に変更することにより、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアー２１をダクト１４の中に引き込む効果が高められうる。ここで、ベルヌーイ効果に加えてコアンダ効果が得られる場合、即ち誘導面５３が設けられた場合、例えば、引き込み部１５へのエアーの供給量の２０〜３０倍のエアー２１がダクト１４の中に引き込まれうる。誘導面５３が設けられない場合には、噴射口５２は、ダクト１４の方向に向けてエアー２１を噴射するように構成されうる。ノズル５１は、ダクト１４へのエアーの流路を取り囲む管形状部を有し、噴射口５２は、管形状部の内側に設けられうる。管形状部は、例えば、リング状または矩形枠状でありうる。

不図示のエアー供給源、または、該エアー供給源から引き込み部１５へのエアーの供給経路１８には、引き込み部１５に供給されるエアーの温度を調整する温度調整部１９が設けられうる。温度調整部１９は、例えば、冷媒によってエアーを冷却し、その後にヒータで該エアーを目標温度まで加熱するように構成されうる。温度調整部１９は、あるいは、温度が調整された空間の中に管路を配置し、該管路を通るエアーを当該空間の温度に一致させる方式でエアーの温度を調整してもよい。

ダクト１４の中には、噴射口５２から噴射されたエアー２５と第１吹き出し部１３から吹き出されたエアー２１とを混合する混合部１６が配置されうる。混合部１６は、噴射口５２から噴射されたエアー２５と第１吹き出し部１３から吹き出されたエアー２１とを混合して温度ムラを低減するために有用である。混合部１６は、例えば、１又は複数のファンを含みうる。当該ファンは、ダクト１４の中を流れるエアーの流速を高めるために有用である。

第１吹き出し部１３から吹き出されたエアーがダクト１４の中に引き込まれる量は、引き込み部１５へのエアーの供給量よりも十分に多い。したがって、圧縮されたエアーが噴射口５２から噴射されることによる断熱膨張による温度低下がダクト１４を通るエアーの全体に対して与える影響は限定的である。しかしながら、混合部１６を設けることによって僅かな温度分布も低減され、光路１１の温度をより高精度に制御することができる。混合部１６は、例えば、パンチングメタル等の抵抗体、しきり板または網などであってもよい。

ダクト１４は、その中を流れるエアーをレーザ干渉計１０の光路１１に向けて吹き出すための第２吹き出し部１７を有し、第２吹き出し部１７を通して吹き出されるエアーによって光路１１における温度が調整される。第２吹き出し部１７は、例えば、パンチングメタル、メッシュまたは多孔質体などで構成され、複数の孔を有する。複数の孔の配置密度(単位面積当たりの個数）および／または面積は、第２吹き出し部１７から吹き出されるエアーが均一になるように調整されうる。

以上のように、露光装置１００は、レーザ干渉計１０の光路１１に沿って配置されたダクト１４と、第１吹き出し部１３から吹き出されたエアーをベルヌーイ効果によってダクト１４の中に引き込む引き込み部１５とを備える。ダクト１４に引き込まれたエアーは、ダクト１４に設けられた第２吹き出し部１７から光路１１に向けて吹き出される。これにより、光路１１の温度を高精度に調整することができる。これにより、基板ステージ８の位置を高い精度に測定することができる。これは、基板９に対する原版６のパターンの位置合わせ精度を向上させるために有利である。

また、第１吹き出し部１３からダクト１４を分離して配置することにより、空調機械室３から振動が伝達されやすい第１吹き出し部１３からダクト１４への振動伝達を抑えることができる。これにより、投影光学系７などの構成要素の振動を低減することができる。投影光学系７などの構成要素の振動の低減は、基板９へのパターンの転写精度の向上に有利である。

以下、図４を参照しながら本発明の第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。ダクト１４の入口から遠い部分では、エアーの流速が低下しうる。特に、露光装置１００が液晶表示装置などの表示装置を製造するための露光装置として構成される場合には、基板９のサイズが大きく、光路１１が長くなるので、エアーの流速の低下が大きくなりうる。そこで、第２実施形態の露光装置１００は、ダクト１４の中を流れるエアーの流速を高めるようにダクト１４の中に配置された１又は複数の流速制御部２２を備えている。

流速制御部２２は、例えば、引き込み部１５と同様の構成を有しうる。図４に示す例では、流速制御部２２は、引き込み部１５と同様の構成を有し、流速制御部２２には、供給経路１８と通してエアーが供給されうる。流速制御部２２は、例えばファンを含んでもよく、第１実施形態における混合部１６の一例としてのファンは、流速制御部２２としても機能しうる。

流速制御部２２を設けることにより、ダクト１４の入口から遠い部分からレーザ干渉計１０の光路１１に吹き出されるエアーの流量を高め、光路１１の全体にわたるエアーの供給量の不均一性を低減することができる。

以下、図５を参照しながら本発明の第３実施形態を説明する。なお、第３実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。ダクト１４の入口から遠い部分では、エアーの圧力が低下しうる。特に、露光装置１００が液晶表示装置などの表示装置を製造するための露光装置として構成される場合には、基板９のサイズが大きく、光路１１が長くなるので、エアーの圧力の低下が大きくなりうる。そこで、第３実施形態の露光装置１００は、ダクト１４の中における圧力の分布を制御する１又は複数の圧力制御部２３を備えている。

圧力制御部２３は、例えば、ダクト１４の中に回動可能に配置された回動部材を含みうる。回動部材は、ダクト１４の中を流れるエアーから受ける力によって回動する。ダクト１４の中の流路の断面積（流路抵抗）は、回動部材の回動量によって定まる。回動部材の回動量が大きくなると、流路の断面積が大きくなり、これによりダクト１４の中を流れるエアーの圧力が低くなる。逆に、回動部材の回動量が小さくなると、流路の断面積が小さくなり、これによりダクト１４の中を流れるエアーの圧力が高められる。つまり、ダクト１４に引き込まれるエアーの量が多いと、回動部材の回動量が大きくなり、これによりダクト１４の中を流れるエアーの圧力が低くなる。逆に、ダクト１４に引き込まれるエアーの量が少ないと、回動部材の回動量が小さくなり、これによりダクト１４の中を流れるエアーの圧力が高くなる。したがって、圧力制御部２３としての回転部材は、ダクト１４に引き込まれるエアーの量の変化によるダクト１４の中を流れるエアーの圧力の変化を低減するように作用する。これにより、第２吹き出し部１７から吹き出されるエアーの量の変化が低減される。

複数の回転部材（圧力制御部２３）をダクト１４の中に流路に沿って配置した場合、それらは、ダクト１４の中のエアーの圧力を均一化するように作用する。

レーザ干渉計１０の光路１１の長さは、基板ステージ８の移動に応じて変化する。そこで、光路１１の長さの変化、即ち基板ステージ８の移動に応じて、ダクト１４に引き込まれるエアーの量を変化させてもよい。これは、流量制御部２４を設けて、引き込み部１５に供給されるエアーの流量を流量制御部２４によって制御することによって行われうる。ここで、引き込み部１５に供給されるエアーの流量を変化させることは、引き込み部１５の噴射口５２から噴射されるエアーの流量を変化させることと等価である。引き込み部１５によってダクト１４に引き込まれるエアーの量は、引き込み部１５の噴射口５２から噴射されるエアーの流量に依存する。

流量制御部２４は、光路１１の長さが短くなるときは、引き込み部１５に供給されるエアーの流量を低下させ、光路１１の長さが長くなるときは、引き込み部１５に供給されるエアーの流量を増加させる。なお、ダクト１４の入口側がレーザ干渉計１０の側に配置される。流量制御部２４は、例えば、供給経路１８の途中に配置された電磁弁を含みうる。

本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、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）を含みうる。

Claims (12)

1. 原版のパターンを基板に転写する露光装置であって、
   前記基板を保持する基板ステージと、
   前記基板ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、
   気体を吹き出す第１吹き出し部と、
   前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
   気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
   前記噴射口から噴射された気体と前記第１吹き出し部から吹き出された気体とを前記ダクトの中で混合する混合部と、を備え、
   前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記混合部は、前記噴射口から噴射された気体と前記第１吹き出し部から吹き出された気体とを混合するためのファンを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 原版のパターンを基板に転写する露光装置であって、
   前記基板を保持する基板ステージと、
   前記基板ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、
   気体を吹き出す第１吹き出し部と、
   前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
   気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
   前記ダクトの中を流れる気体の流速を高めるように前記ダクトの中に配置された流速制御部と、を備え、
   前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
   ことを特徴とする露光装置。
4. 前記流速制御部は、気体を噴射し、該気体によるベルヌーイ効果によって、前記ダクトの中を流れる気体の流速を高める、
   ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記引き込み部は、前記噴射口から噴射された気体をコアンダ効果によって前記ダクトの中に誘導する誘導面を有する
   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. 前記ダクトの中における気体の圧力の分布を制御する圧力制御部を更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 原版のパターンを基板に転写する露光装置であって、
   前記基板を保持する基板ステージと、
   前記基板ステージの位置を測定するレーザ干渉計と、
   気体を吹き出す第１吹き出し部と、
   前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
   気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
   前記ダクトの中における気体の圧力の分布を制御する圧力制御部と、を備え、
   前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
   ことを特徴とする露光装置。
8. 前記圧力制御部は、前記ダクトの中に回動可能に配置された回動部材を含み、前記回動部材は、前記ダクトの中を流れる気体から受ける力によって回動する、
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の露光装置。
9. 物体を保持するステージと
   前記ステージの位置を測定するレーザ干渉計と
   気体を吹き出す第１吹き出し部と、
   前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
   気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
   前記噴射口から噴射された気体と前記第１吹き出し部から吹き出された気体とを前記ダクトの中で混合する混合部と、を備え、
   前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
   ことを特徴とするステージ装置。
10. 物体を保持するステージと
    前記ステージの位置を測定するレーザ干渉計と
    気体を吹き出す第１吹き出し部と、
    前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
    気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
    前記ダクトの中を流れる気体の流速を高めるように前記ダクトの中に配置された流速制御部と、を備え、
    前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
    ことを特徴とするステージ装置。
11. 物体を保持するステージと
    前記ステージの位置を測定するレーザ干渉計と
    気体を吹き出す第１吹き出し部と、
    前記レーザ干渉計からの光の光路に沿って配置されたダクトと、
    気体を噴射する噴射口を含み、該噴射口から噴射された気体によるベルヌーイ効果によって、前記第１吹き出し部から吹き出された気体を前記ダクトの中に引き込む引き込み部と、
    前記ダクトの中における気体の圧力の分布を制御する圧力制御部と、を備え、
    前記ダクトは、前記ダクトの中の気体を前記光路に向けて吹き出すための第２吹き出し部を有し、前記第２吹き出し部から吹き出される気体によって前記光路における温度を調整する、
    ことを特徴とするステージ装置。
12. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
    該基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。