JP6392356B2 - レチクル形状修正装置及びこれを用いたフォトリソグラフィー・ツール - Google Patents

Description

本発明は、集積回路（ＩＣ）の製作分野に関し、より具体的には、レチクル形状修正装置に関する。また、本発明は、当該装置を用いたフォトリソグラフィー・ツールに関する。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）基板の拡大の増加に応じて、ＴＦＴの製造のためのフォトリソグラフィー・ツール装置に用いられるレチクルのサイズも、５．５^ｔｈ世代（Ｇ５．５）フォトリソグラフィー装置のための最初の６インチ、９２０ｍｍ×８００ｍｍから、８．５^ｔｈ世代（Ｇ８．５）レチクルのための１３２０ｍｍ×１１０８ｍｍまでに増加している。そのような巨大なレチクルが吸引によってレチクルステージで保持されるとき、その重力による下方への屈曲は、回避不能である。そして、それは４０μｍ以上までに達する場合がある。５．５^ｔｈ以上の最近の世代のＴＦＴ製造フォトリソグラフィー装置のために、視野（ＦＯＶ）ステッチング又は超巨大ＦＯＶ技術の使用は、避けられない傾向になった。しかし、特に、対物系の焦点深度範囲における露光精度のレチクルの反りの大きな影響は、画質保証に対して大きな難問を生じさせる。

レチクルの反り修正のための１つの方法は、対物系に対物面調整メカニズムを導入することである。そして、それは重力が原因のレチクル変形に適合することを可能にする。しかし、これは対物系の構造を複雑にし、かなりの数の追加の可動部材の増加につながる。そして、それはフォトリソグラフィー装置の信頼性の助けにならない。

レチクル、レチクルステージ、及び、ガラス基板が、空気制御装置の空気排出通路と空気導入通路とを連絡する空間を区切るように、ガラス基板がレチクルと照明系との間に搭載された真空封止技術を用いる他の方法がある。当該空間の圧力は、レチクルの重力と等しい上方への力を発生するように調整され、レチクルの重力と反対の方向にレチクルを曲げ、これにより、レチクルの重力による反りを相殺する。しかし、レチクルを露光する際に、ガラス基板の存在が照明系の性能に影響を及ぼす。さらに、また、ガラス基板自体がそれ自身の重力に起因して変形する。そして、それは露光性能をさらに悪化させる。さらに、レチクル、ガラス基板、及び、空気制御装置は、同じフレームに配置されるため、振動とレチクルの重量負荷を増加させる。

本発明は、レチクルの形状を修正する装置を示すことによって、先行技術の重力が原因のレチクル変形問題を解決する。

上記の問題は本発明に係る装置によって解決される。本発明に係る装置は、複数の吸盤、吸盤取付フレーム、及び、空気制御システムを備える。吸盤取付フレームは、レチクルの上に配置され、複数の吸盤は、互いに離間して、吸盤取付フレームの底に取り付けられている。空気制御システムは、吸引によってレチクルを保持するか、レチクルを離すように複数の吸盤を制御する。

好ましくは、複数の吸盤は、調整ねじボルト又は着脱可能ファスナーにより吸盤取付フレームの底に取り付けられる。

好ましくは、レチクルの上の複数の吸盤の垂直投影は、レチクルの上の台形の露光視野の外側である。

好ましくは、複数の吸盤は、非接触の態様で吸引によってレチクルを保持する。

好ましくは、空気制御システムは、対応する複数の前記吸盤の１つにそれぞれ連結された複数の空気チャンネルと、切換弁及び圧力センサーであり、複数の前記空気チャンネルのそれぞれに配列された圧力安全弁と、を備える。

好ましくは、複数の吸盤のそれぞれは、対応する圧力センサーでリアルタイムにモニターでき、対応する圧力安全弁と対応する切換弁で制御可能及び調節可能である吸引力を提供する。

好ましくは、装置は、複数の吸盤の底面からレチクルまでの距離を調整するための取付プレートを更に備える。

好ましくは、レチクルは、９２０ｍｍ×８００ｍｍ以上のサイズを有する。すなわち、当該レチクルは、ＴＦＴ製造のための５．５^ｔｈ以上の最近世代のフォトリソグラフィー装置において使われるレチクルである。

上記の問題は、光源、照明系、レチクルステージ、対物系、及び、ウエハステージを備えるフォトリソグラフィー・ツールでも解決される。レチクルステージはレチクルを移動させ、支持するように構成され、照明系はレチクルの面における１以上の照射視野を定めるように構成される。フォトリソグラフィー・ツールは、レチクル形状修正装置を更に備える。レチクル形状修正装置は、レチクルステージの上に配置された吸盤取付フレームと、吸盤取付フレームの底に配列された複数の吸盤と、吸引によってレチクルを保持するか、レチクルを離すように複数の吸盤を制御する空気制御システムと、を備える。レチクルの面の上の複数の吸盤の垂直投影は、１以上の照射視野と重複せず、複数の吸盤は、非接触の態様で吸引によってレチクルを保持する。

好ましくは、複数の前記吸盤は複数の列に配列され、前記複数の列の中央の列はレチクルのストロークの長さより長く、前記中央の列の両側に配列される前記複数の列の残りの列は、前記レチクルのストロークの長さより短い。

好ましくは、複数の列のそれぞれは、複数の列の隣接した１つの列から離間している。

好ましくは、空気制御システムは、複数の前記吸盤が吸引によって前記レチクルを保持するように前記レチクルの上の複数の前記吸盤を制御するように、及び、前記レチクルが前記レチクルの重力と実質的にバランスをとる吸引力の影響を受けるように、レチクルを保持する複数の吸盤のそれぞれにより提供される吸引力を制御するように、構成される。

好ましくは、空気制御システムは、対応する複数の前記吸盤の１つにそれぞれ連結された複数の空気チャンネルと、切換弁及び圧力センサーであり、複数の前記空気チャンネルのそれぞれに配列された圧力安全弁と、を備える。

好ましくは、レチクルを保持する複数の吸盤のそれぞれにより提供される吸引力は、対応する圧力センサーでモニターでき、対応する圧力安全弁で調節可能である。

好ましくは、吸盤取付フレームは、光源、照明系、レチクルステージ、対物系、及び、ウエハステージの何れにも連結されていない。

好ましくは、レチクルは、９２０ｍｍ×８００ｍｍ以上のサイズを有する。

好ましくは、複数の吸盤は、調整ねじボルト又は着脱可能ファスナーにより吸盤取付フレームの底に取り付けられる。

好ましくは、装置は、吸盤の底面からレチクルまでの距離を調整するための取付プレートを更に備える。

本発明は、先行技術に比べて有利な以下の利点を提供する。
吸盤はレチクルの上で台形の露光視野をブロックしない。これにより、レチクルの上に光線を完全に（１００％）入射させることができる。よって、改善された露光効率を得ることができる。
吸盤により提供される吸引力は、効果的にレチクルの重量負荷を減らすことができ、これにより、その重力変形を防ぐことができる。
装置は、フォトリソグラフィー・ツールに配置される、抗原、照明系、レチクルステージ、対物系、及び、ウエハステージの何れにも連結されていなく、独立している。これにより、更なる外的振動をツールに与えない。

図１は、本発明の具体的な実施形態に係るフォトリソグラフィー・ツールの略図である。 図２は、本発明の具体的な実施形態に係るレチクル形状修正装置の上面図を表す。 図３は、本発明の具体的な実施形態に係るレチクル形状修正装置の部分概略図である。 図４は、本発明の具体的な実施形態に係る吸盤がどのように動くかについて示す。 図５は、本発明の具体的な実施形態に係るレチクル形状修正装置がどのように動くかについて示す。 図６は、本発明の具体的な実施形態に係る吸盤の配置を表している図である。 図７は、本発明の具体的な実施形態に係る吸盤の配置を表している図である。 図８は、本発明の具体的な実施形態に係る吸盤により提供される力の分配を表している図である。 図９ａは、本発明の具体的な実施形態に係るシミュレーションされたレチクル形状の修正結果を表している図である。 図９ｂは、本発明の具体的な実施形態に係るシミュレーションされたレチクル形状の修正結果を表している図である。

これらの図において:１０−レチクル形状修正装置、１００−吸盤、２００−吸盤取付フレーム、３００−調整ねじボルト、４００−空気口、５００−取付プレート、６００−レチクル、６１０−台形の露光視野、７００−レチクルステージ。

本発明の上記の目的、特徴、及び、長所は、添付の図面とともに、本発明のいくつかの具体的な実施形態の以下の説明によって、より明らかになるであろう。なお、図面は、実施形態の説明における簡便さ及び明確さのために、寸法を提示する必要のない非常に単純化された形式で提供されたものである。

図１〜３で示すように、本発明に係るレチクル形状修正装置１０は、吸盤１００、吸盤取付フレーム２００、及び、空気制御システム（不図示）を備える。吸盤取付フレーム２００は、レチクルステージ７００の上に配置され、吸盤１００は、レチクル６００の上の台形の露光視野（ＦＯＶ）６１０（図６及び図７）の外側の領域に一致するように、互いに離間して、吸盤取付フレーム２００の底に取り付けられる。空気制御システムは、レチクル６００を保持し、離す吸盤１００の動作を制御する。特に、照明光はランプチャンバから出射され、順番にレンズ、勾配減衰器、レチクルステージ７００の上のレチクル６００、及び、対物レンズアセンブリを通過し、これにより、ウエハ及びウエハステージの上にイメージを形成する。当然のことながら、照明系には複数の照明光路とそれに応じた複数の対物系があり、本発明の実施は、特定の数の照明光路によって制限されない。吸盤１００は、レチクル６００と照明系の間に搭載される。吸盤１００は、レチクル６００の上の露光ＦＯＶ（図６及び図７参照）に影響を与えないように配置されるので、照明系においてレチクル６００の露光品質に影響を及ぼさない。好ましくは、吸盤１００は、調整ねじボルト３００により吸盤取付フレーム２００の底に取り付けられる。

さらに、それぞれの吸盤１００は、空気口４００を有し、空気口４００を介して空気チャンネルに接続している。また、それぞれの吸盤１００は、空気チャンネルを通して対応する空気制御システムの１つに接続している。それぞれの空気制御システムは、対応する吸盤１００が作る圧力をリアルタイムで調整するための、圧力安全弁、圧力センサー、及び、切換弁を備える。空気制御システムは、陽圧ガスを対応する空気チャンネルに供給するための駆動力を提供するために、圧縮パワーシステム、すなわち、圧縮ポンプ、を更に備える。切換弁は、吸盤１００を起動又は停止するように構成され、圧力安全弁は望ましい安定した値に吸盤１００の圧力を設定するように構成される。圧力センサーは圧力を測るのに役立ち、これにより、吸盤１００のリアルタイム制御を成し遂げる。なお、吸盤１００のための空気制御システムのすべては同一であるが、レチクル６００の形状修正の間、吸盤１００の全てが運転中であるというわけではない。したがって、それぞれの吸盤１００のリアルタイム制御を達成するために、空気制御システムは、自動的に、又は、手動で制御されてもよい。

好ましくは、吸盤１００は、非接触吸盤（ｎｏｎ−ｃｏｎｔａｃｔ ｓｕｃｋｅｒ）、すなわち、レチクル６００と接触しない吸盤１００、である。特に、図４で示すように、本発明に係るそれぞれの非接触吸盤は、底面において、環状排出口（ａｎｎｕｌａｒ ｏｕｔｌｅｔ）を定義する。環状排出口を介して、ガスが放射状に排出されて、吸盤１００の底面の中心の周りに陰圧が発生し、これによりレチクル６００が保持される。図５で示すように、ベルヌーイの原理で定められるように、非接触吸盤は非接触輸送と好適な保持の機能を実行する。レチクル６００の上に配置される複数の非接触吸盤は、吸盤１００とレチクル６００との間に、負のリフト力（Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・、Ｆｎ）を発生させることができ、レチクル６００の重力（Ｇ）と効率的にバランスをとって、その重力落下を防止することによって、レチクル６００を保持する。

好ましくは、取付プレート５００は、吸盤１００の底面からレチクル６００までの距離を制御するためにさらに提供される。取付プレート５００が、吸盤１００のアセンブリ及び搭載の間に使用され、吸盤１００とレチクル６００との間の距離を均質化するために機能する。取付プレート５００は、ツーリング・プレートとして実施されてもよい。当該使用は、吸盤１００の下の場所のレチクル６００の上において取付プレート５００を動かなく保つこと、全ての搭載された吸盤１００がレチクル６００の上で同じレベルに位置するように、参照としての取付プレート５００のレベルでそれぞれの吸盤１００をアセンブリ及び搭載すること、を含む。

好ましい具体化において、吸盤１００は、図６および図７に示す１つのレイアウト、すなわち、３本の列、に配置される。レチクルパターンを露光させるプロセスの間、レチクル６００に固定されたパターンを定義するマスクによって、及び、調整ねじボルト３００で吸盤取付フレーム２００に取り付けられる吸盤１００によって、台形の露光ＦＯＶ６１０は妨げられない。吸盤１００の底面からレチクル６００までの距離は調節可能であり、例えば、２μｍの許容範囲を有する２ｍｍに設定されてもよい。吸盤１００と空気制御システムの間の機械式インターフェースは、管状糸の形状である。それぞれの吸盤１００によって振るわれる力は、それぞれの空気制御システムによって制御されて、維持される。

吸盤１００の配置の設計において、パターンの露光が吸盤１００の位置によって影響を受けないこと確実にするために、レチクルのストロークの全てにおける台形の露光ＦＯＶ６１０は、第一に考慮される。その後、吸盤１００の数は実際的なニーズによって増減され、使用される吸盤１００の数がより少ない場合に、図６の配置が使われてもよい。図６の配置において、吸盤１００により提供される力の分配を図８に示す。１つの吸盤によって振るわれる力は、以下のファクターによって決定されてもよい。（１）隣接する吸盤の数。（２）吸盤が作用するレチクルの位置。（３）レチクルが走査される全てのストロークに沿った動作条件。一つの実施態様において、吸盤１００の力は、シミュレーション結果の実験的な確認と較正に基づいて決定される。したがって、本発明に係る吸盤１００の分布の原則は、どんなサイズのレチクルの形状修正にでも適用できる。吸盤１００の数に制限がない場合、互いにずらして配置された３列の吸盤１００がレチクルの上に配列された、図７の配置が使われてもよい。本発明の装置は、±１μｍの範囲の中で制御された非平坦度で、良いレチクル形状の修正効果を成し遂げることができる。当然のことながら、大きなレチクルの形状修正のために使われるとして装置１０は上記で説明されたが、本発明は、レチクル６００のどんな特定のサイズにも限定されず、どんなサイズのレチクル６００の形でも修正するのに用いることができる。

好ましくは、シミュレーション分析に基づいて吸盤１００を制御することによって、レチクル６００の形状修正は、達成されてもよい。一つの実施例では、レチクル６００は、７５０ｍｍ×６５０ｍｍの効果的パターン領域、及び、２８０ｍｍ×６５０ｍｍの露光ＦＯＶの領域において、９２０ｍｍ×８００ｍｍの大きさに設定される。

具体的には、まず、図６の吸盤１００は、左から右に向かって、以下のように番号が付けられる。
列１:１０１、１０２、１０３;
列２:２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８、２０9、２１０、２１１、２１２、２１３、２１４;
列３:３０１、３０２、３０３。
表１に、番号が付けられた吸盤１００の定められたリフト力をまとめる。

シミュレーション分析がレチクルのストロークの全てを考慮したので、レチクルはストロークにおける対応する位置において異なる吸盤１００によってリフト力が与えられた。ストロークにおけるレチクルのアドバンスメントの間、いくつかの吸盤１００は、レチクルの端に部分的に重なった。そのような部分的な重なり合うケースでは、シミュレーション分析を実行したソフトウェアに、吸盤１００の実際に測定されたリフト力は、フィードバックされた。すべてのレチクルの走査プロセスの訂正結果を、表２、図９ａ及び図９ｂに示す。表２において、シミュレーション識別子は、使用されたシミュレーション・モデルの名称であり、特別な意味を持たない。ｍｍで測られたＸ−位置は、長さ１２００ｍｍである全てのレチクル走査ストロークにおける位置を表す。吸盤が対称に配置されているため、ストロークの２分の１だけ、すなわち６００ｍｍ、を考慮することができ、残りの６００ｍｍは同じ結果を生む。したがって、正確に、Ｘ−位置は長さ６００ｍｍの走査ストローク部分に沿った位置である。最低及び最大の下方移動量、μｍで測られる、は、Ｘ−位置で測定され、それぞれの正の値は過大補正（ｅｘｃｅｓｓｉｖｅ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を示し、それぞれの負の値は不十分な補正（ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）を示す。

上記の説明から明らかであるように、吸盤１００による保持は、レチクル６００の下方移動量を、全ての走査／露光ストロークにおける位置の間で最悪の補正結果となる位置に一致する、−３.６から０.３５μｍの範囲と、−０.５から２.２μｍの範囲とに制御することができる。これらの位置の一方において、レチクルは−３.６μｍの最大の下方移動量と０.３５μｍの最小の下方移動量（過大補正）を経験し、他方の位置において、レチクルは−０.５μｍの最大の下方移動量と２.２μｍの最小の下方移動量を経験した。垂直方向のウエハステージのクローズド−ループ・サーボ制御を考慮されたならば、露光ＦＯＶのレチクルの重力に起因する下方移動量は±２μｍの範囲でコントロールされるであろう。

要約すると、本発明は、大きなレチクルのレチクル形状修正装置に関し、レチクル形状修正装置は、吸盤１００、吸盤取付フレーム２００、及び、空気制御システムを備え、吸盤取付フレーム２００は、レチクルステージ７００の上に配置され、吸盤１００は、互いに離間して、吸盤取付フレーム２００の底に取り付けられ、空気制御システムは、吸引によってレチクルを保持し、離す吸盤１００の動作を制御するように構成されている。先行技術と比較して、本発明は、以下の利点を提供する。
１.吸盤１００はレチクル６００の台形の露光ＦＯＶ６１０を妨げず、これにより、レチクルの上への光線の完全な（１００％）入射を可能にし、改善された露光効率を得ることができる。
２.複数の吸盤１００は、それぞれの空気制御システムによって互いに独立して制御され、レチクルの反りの修正を助ける。
３.レチクル形状修正装置は、当該レチクル形状修正装置が用いられるフォトリソグラフィー・ツールとは別に、搭載され、レチクルへの重量負荷を低減できる。
４.レチクル形状周世装置は、フォトリソグラフィー・ツールに配置されている何れの構成要素とも接触しておらず、更なる外部振動をフォトリソグラフィー・ツールにもたらさない。
５.吸盤１００によって発生されるガスの流れは、水銀灯の光の照射のためにレチクル面で発生する熱を放散させ、レチクルの熱変形を低減し、これにより、イメージング品質の改善を達成できる。
６.ガスの流れはレチクルから可能性がある小片又は他の障害物を除去し、それによって露光精度を向上する。

当業者が発明の思想と範囲から逸脱することなく本発明に様々な修正変更をすることができることは、明らかである。したがって、本発明が添付の請求項とその等価物の範囲内のものとしてすべてのそのような修正変更を包含することが意図されている。

Claims (14)

1. 視野ステッチング（field of view stitching）フォトリソグラフィー・ツールとして採用される装置であって、
   複数の吸盤、吸盤取付フレーム、及び、空気制御システムを備え、
   前記吸盤取付フレームはレチクルの上に配置され、
   複数の前記吸盤は、互いに離間して、吸盤取付フレームの底に取り付けられており、
   前記空気制御システムは、吸引によって前記レチクルを保持するか、前記レチクルを離すように複数の前記吸盤を制御し、
   前記レチクルの上の複数の前記吸盤の垂直投影は、前記レチクルの露光視野の外側であり、
   前記空気制御システムは、
   対応する複数の前記吸盤の１つにそれぞれ連結された複数の空気チャンネルと、
   切換弁及び圧力センサーであり、複数の前記空気チャンネルのそれぞれに配列された圧力安全弁と、
   を備える、
   レチクル形状修正装置。
2. 複数の前記吸盤は、調整ねじボルト又は着脱可能ファスナーにより前記吸盤取付フレームの底に取り付けられる、請求項１に記載のレチクル形状修正装置。
3. 複数の前記吸盤は、非接触の態様で吸引によって前記レチクルを保持する、請求項１に記載のレチクル形状修正装置。
4. 複数の前記吸盤のそれぞれは、対応する前記圧力センサーでリアルタイムにモニターでき、対応する前記圧力安全弁と対応する前記切換弁により制御可能及び調節可能である吸引力を提供する、請求項１に記載のレチクル形状修正装置。
5. 複数の前記吸盤の底面から前記レチクルまでの距離を調整するための取付プレートを更に備える、請求項１に記載のレチクル形状修正装置。
6. 前記レチクルは、９２０ｍｍ×８００ｍｍ以上のサイズを有する、請求項１に記載のレチクル形状修正装置。
7. 光源、照明系、レチクルステージ、対物系アセンブリ（objective assembly）、及び、ウエハステージを備える視野ステッチング（field of view stitching）フォトリソグラフィー・ツールであって、
   前記レチクルステージは、レチクルを移動させ、及び支持するように構成され、
   前記照明系は、前記レチクルの面における１以上の照射視野を定めるように構成され、
   前記フォトリソグラフィー・ツールは、レチクル形状修正装置を更に備え、
   前記レチクル形状修正装置は、
   前記レチクルステージの上に配置された吸盤取付フレームと、
   前記吸盤取付フレームの底に配列された複数の吸盤と、
   吸引によって前記レチクルを保持するか、前記レチクルを離すように複数の前記吸盤を制御する空気制御システムと、
   を備え、
   前記レチクルの面の上の複数の吸盤の垂直投影は、１以上の照射視野と重複せず、
   複数の前記吸盤は、非接触の態様で吸引によって前記レチクルを保持し、
   前記空気制御システムは、
   複数の前記吸盤が吸引によって前記レチクルを保持するように前記レチクルの上の複数の前記吸盤を制御するように、及び、
   前記レチクルが前記レチクルの重力と実質的にバランスをとる吸引力の影響を受けるように、レチクルを保持する複数の吸盤のそれぞれにより提供される吸引力を制御するように、
   構成され、
   前記空気制御システムは、
   対応する複数の前記吸盤の１つにそれぞれ連結された複数の空気チャンネルと、
   切換弁及び圧力センサーであり、複数の前記空気チャンネルのそれぞれに配列された圧力安全弁と、
   を備える、
   フォトリソグラフィー・ツール。
8. 複数の前記吸盤は複数の列に配列され、前記複数の列の中央の列はレチクルのストロークの長さより長く、前記中央の列の両側に配列される前記複数の列の残りの列は、前記レチクルのストロークの長さより短い、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
9. 前記複数の列のそれぞれは、前記複数の列の隣接した１つの列から離間している、請求項８に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
10. 前記レチクルを保持する複数の前記吸盤のそれぞれにより提供される吸引力は、対応する前記圧力センサーでモニターでき、対応する前記圧力安全弁で調節可能である、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
11. 前記吸盤取付フレームは、前記光源、前記照明系、前記レチクルステージ、前記対物系、及び、前記ウエハステージの何れにも連結されていない、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
12. 前記レチクルは、９２０ｍｍ×８００ｍｍ以上のサイズを有する、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
13. 複数の前記吸盤は、調整ねじボルト又は着脱可能ファスナーにより前記吸盤取付フレームの底に取り付けられる、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。
14. 複数の前記吸盤の底面から前記レチクルまでの距離を調整するための取付プレートを更に備える、請求項７に記載のフォトリソグラフィー・ツール。

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