JPH11233425A

JPH11233425A - 露光装置

Info

Publication number: JPH11233425A
Application number: JP10042938A
Authority: JP
Inventors: Hideji Kawamura; 秀司川村
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 1999-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、半導体装置、液晶表示装置、あるい
は薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフォトリソグラフィ
工程で用いられる露光装置に関し、露光装置に発生する
振動を速やかに減衰させて、スループットを向上させる
ことのできる露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】レチクルＲのパターンの像を基板Ｗに露光
する露光装置において、レチクルＲを載置して移動する
レチクルステージ８と、基板Ｗを載置して移動する基板
ステージ５と、レチクルステージ８と基板ステージ５と
の少なくとも一方に機械的に接続され、流体１３、１４
が封入された流体容器部材１０とを備えるように構成す
る。この露光装置によれば、レチクルステージ８または
基板ステージ５の少なくとも一方が加速又は減速するこ
とにより発生された反作用による振動を流体容器部材１
０内の流体１３、１４の慣性力で抑制することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフ
ォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置、液晶表示装置、ある
いは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフォトリソグラフ
ィ工程において、マスク又はレチクル（以下、レチクル
という）のパターンの像をフォトレジストが塗布された
ウェハ又はガラス基板（以下、基板という）に転写露光
する露光装置が使用されている。このような露光装置と
しては、基板の各ショット領域へレチクルのパターンの
像を順次一括露光するステップ・アンド・リピート方式
の露光装置が知られている。

【０００３】このステップ・アンド・リピート方式の露
光装置を図３を用いて説明する。図３では、設置面Ｇに
平行な面内で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸をとり、設置面
Ｇに垂直な方向にＺ軸をとっている。露光装置は、露光
本体部２１が防振パッド２２を介して設置面Ｇに設置さ
れている。このため、防振パッド２２により、露光本体
部２１で発生する振動が抑制されるとともに設置面Ｇか
ら露光本体部２１へ伝搬する振動が抑制されるようにな
っている。装置本体部２１には、設置面Ｇ上に防振パッ
ド２２を介して定盤２３が設けられ、その上にインバー
（低膨張率の合金）よりなる第１コラム２６が載置され
ている。第１コラム２６の内方には基板ステージ２５が
載置され、基板ステージ２５上には基板Ｗが保持され
る。この基板ステージ２５は、ステージ駆動系（図示せ
ず）により、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向に移動できるよ
うになっている。

【０００４】また、第１コラム２６の上部には投影光学
系２７が固定されている。この投影光学系２７外周の一
部領域は冷却部材３０ａで覆われている。この冷却部材
３０ａ内には装置本体部２１の外部に備えられた流体容
器部材３０ｃ内の流体（例えば、水）が管３０ｂを介し
て循環するようになっている。この流体の循環により、
露光光の吸収による投影光学系２７の結像特性の変化を
防いでいる。さらに、第１コラム２６上には、インバー
よりなる第２コラム２８が固定され、第２コラム２８の
上部にはレチクルステージ２９が載置され、レチクルス
テージ２９には基板Ｗに転写すべきパターンが形成され
たレチクルＲが保持されている。

【０００５】この露光装置による露光動作は、まず、基
板ステージ２５が移動して、基板Ｗの所定のショット領
域を投影光学系２７の露光フィールド内に位置決めす
る。次いで、照明光学系（図示せず）から射出された露
光光によってレチクルＲが照明され、レチクルＲ上のパ
ターンの像が、投影光学系２７を介して基板Ｗ上のショ
ット領域に一括露光される。そして、上記動作を繰り返
して基板Ｗ上の複数のショット領域を順次投影光学系２
７の露光フィールド内に位置決めして、露光が行われ
る。

【０００６】また上記ステップ・アンド・リピート方式
の露光方式とは別方式の露光装置として、投影光学系を
大型化することなく、レチクルのパターンの像をより広
いショット領域へ転写露光することのできるステップ・
アンド・スキャン方式の露光装置がある。このステップ
・アンド・スキャン方式の露光装置では、基板ステージ
を移動して、基板Ｗの所定のショット領域を所定の位置
に位置決めし、次いで、レチクルを投影光学系の光軸に
垂直な方向に走査するとともに、これに同期して、所定
の方向に基板を投影光学系の倍率と同じ速度比で走査す
ることにより、レチクルのパターンの像を順次ショット
領域に露光するようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、ステッ
プ・アンド・リピート方式の露光装置による露光処理に
おいては、レチクルおよび基板の相対位置をほぼ一定に
させておくことが必要であり、また、ステップ・アンド
・スキャン方式の露光装置による露光処理においても、
レチクルおよび基板を所定の位置関係に保って走査を開
始させる必要がある。従って、ステップ・アンド・リピ
ート方式、ステップ・アンド・スキャン方式のいずれの
露光装置においても、基板Ｗ上のショット領域を所定位
置に位置決めする際に、基板ステージ２５を移動させる
動作が必要になる。この基板ステージ２５には高い剛性
が要求されることから必然的に重量が重くなってしま
い、基板ステージ２５を加速、減速させる際に生じる力
の反作用によって露光本体部２１に不要な力が働いて露
光本体部２１が振動してしまう。

【０００８】基板ステージ２５の移動の際の加速度が小
さい場合には、露光本体部２１の振動の振幅を比較的小
さくでき、露光本体部２１がほぼ一体として振動するの
で露光処理に対して問題は発生しない。しかしながら、
スループット（生産性）を向上させようとして基板ステ
ージ２５の移動の際の加速度を大きくした場合には、加
速、減速に基づく力の反作用が大きくなって、露光本体
部２１の振動の振幅が大きくなってしまう。露光本体部
２１の振動の振幅が大きくなってくると、投影光学系２
７やレチクルステージ２９など重心位置の高いユニット
を支持している第１、第２コラム２６、２８に変形が生
じてしまい、レチクルＲと基板Ｗとの高精度の位置合わ
せが困難になり、適切な露光処理が行えない事態が生じ
得る。これら第１、第２コラム２６、２８で生じる変形
は露光本体部２１が左右あるいは前後に揺れる度に発生
して、揺れが比較的小さくなるまで続く。

【０００９】このため、従来の露光装置においては、露
光本体部２１の振動が、露光処理に影響を与えない所定
のレベルに減衰するまで、露光処理を待機しなければな
らず、スループットを向上させることができなかった。
また、振動を吸収する機能を有する防振パッドによって
設置面Ｇに露光本体部２１が設置されていた場合におい
ても、露光本体部２１の振動が所定のレベルに減衰され
るまでには、比較的長い時間がかかり、スループットを
向上させることができなかった。本発明の目的は、装置
に発生する振動の振幅を速やかに減衰させて、スループ
ットを向上させることができる露光装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の一実施の形態を
表す図１および図２に対応付けて説明すると上記目的
は、レチクル（Ｒ）のパターンの像を基板（Ｗ）に露光
する露光装置において、レチクル（Ｒ）を載置して移動
するレチクルステージ（８）と、基板（Ｗ）を載置して
移動する基板ステージ（５）と、レチクルステージ
（８）と基板ステージ（５）との少なくとも一方に機械
的に接続され、流体（１３、１４）が封入された流体容
器部材（１０）とを備えたことを特徴とする露光装置に
よって達成される。

【００１１】本発明の露光装置によれば、レチクルステ
ージ（８）または基板ステージ（５）の少なくとも一方
が加速又は減速することにより発生された反作用による
振動を、流体容器部材（１０）内の流体（１３、１４）
の慣性力が抑制するので、露光装置に発生する振動、例
えば、ステージ（５、８）の移動開始時に発生する大き
な揺れの振幅を小さくできる。この結果、露光装置に発
生する振動が露光処理に影響を与えないレベルに減衰す
るまでの時間が短くなり、スループットを向上させるこ
とができるようになる。

【００１２】また、本発明の露光装置において、流体容
器部材（１０）は、レチクルステージ（８）の上方に配
設するようにしてもよい。また、本発明の露光装置にお
いて、流体（１３、１４）は、液体（１３）と気体（１
４）とで構成されるようにしてもよい。また、本発明の
露光装置において、液体（１３）は、粘性流体（１３）
であってもよい。また、本発明の露光装置において、粘
性流体（１３）は、電気粘性流体（１３）であってもよ
い。また、本発明の露光装置において、粘性流体（１
３）は、水（１３）であってもよい。また、本発明の露
光装置において、レチクル（Ｒ）と基板（Ｗ）との間に
配設され、パターンの像を基板（Ｗ）に投影する投影光
学系（６）と、流体（１３）を用いて投影光学系（６）
を冷却する冷却装置（１０、１１、１２）とを備えるよ
うにしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態によるステ
ップ・アンド・リピート方式の露光装置を図１および図
２を用いて説明する。まず、本実施の形態による露光装
置の概略の構成を図１を用いて説明する。図１では、設
置面Ｇに平行な面内で互いに直交するＸ軸、Ｙ軸をと
り、Ｘ軸およびＹ軸に垂直にＺ軸をとっている。本露光
装置は、露光本体部１が複数の防振パッド２を介して設
置面Ｇ上に設置されている。防振パッド２としては、空
気ダンパ、またはダンピング液中に圧縮コイルばねを入
れた機械式ダンパ等が使用され、当該防振パッド２によ
り、露光本体部１に発生する振動をある程度抑制するこ
とができると共に、設置面Ｇから露光本体部１へ伝搬す
る振動を抑制することができるようになっている。

【００１４】装置本体部１において、防振パッド２上端
に定盤３が固定され、定盤３上にはインバーよりなる第
１コラム４が載置されている。第１コラム４の内方の定
盤３上には基板ステージ５が載置され、基板ステージ５
上には基板Ｗが保持されるようになっている。この基板
ステージ５は、ステージ駆動系（図示せず）により、Ｘ
−Ｙ面内を２次元移動でき、またＺ軸方向に微動できる
ようになっている。

【００１５】基板Ｗがウェハの場合は、その大きさが現
在６インチであり今後８インチのウェハの移行が考えら
れ、基板ステージ５は大型化することが予想される。ま
た基板Ｗが角形のガラスプレートの場合は、その大きさ
が５００ｍｍ×６００ｍｍ程度であり、今後も大型化へ
の要望は強く、基板ステージ５は大型化することが予想
される。また、投影光学系６が第１コラム４上方で固定
されている。この投影光学系６外周の一部領域は冷却部
材１２で覆われている。さらに、第１コラム４上には、
インバーよりなる第２コラム７が固定され、第２コラム
７の上部にレチクルステージ８が保持されている。レチ
クルステージ８は、基板Ｗに転写すべき回路パターン
（半導体素子パターンや液晶表示素子パターン）が形成
されたレチクルＲを保持して、Ｘ−Ｙ面内を移動するこ
とができるようになっている。

【００１６】また、第１コラム４の上部には、さらに第
３コラム９が固定されている。第３コラム９は、その上
部がレチクルステージ８より上方（Ｚ軸方向）に位置す
る高さを有している。この第３コラム９の上部には、装
置本体部１に生じた振動を減衰させるための振動減衰機
構の一部を構成する流体容器部材１０が載置されてい
る。この流体容器部材１０内には、液体１３および気体
１４が収容されている。本実施の形態では、例えば、液
体１３として粘性流体である水を使用し、気体１４とし
て空気を使用している。また、流体容器部材１０は、管
１１を介して冷却部材１２と接続されており、冷却循環
系（図示せず）により、流体容器部材１０内の液体１３
が管１１を通って冷却部材１２に流れ、冷却部材１２か
ら管１１を通って流体容器部材１０に戻るようになって
いる。従って、この流体容器部材１０は、投影光学系６
が露光処理中に吸収した露光光に起因する熱を取り去る
冷却機構も兼ねている。なお、図１に示してあるよう
に、流体容器部材１０は、第１コラム４と第３コラム９
とを介して、基板ステージ５に機械的に接続されてい
る。同様に、流体容器部材１０は、第２コラム７と第３
コラム９とを介して、基板ステージ５に機械的に接続さ
れている。

【００１７】次に、本実施の形態による露光装置の露光
処理における振動減衰動作を説明する。露光処理におい
ては、まず、基板Ｗの所定のショット領域を投影光学系
６の露光フィールド内に位置決めする。すなわち、基板
ステージ駆動系（図示せず）により基板ステージ５を停
止状態から所定の加速度で移動を開始させ、基板Ｗの所
定のショット領域が露光フィールド内に近づいたら、基
板ステージ５を減速して、基板Ｗの所定のショット領域
が露光フィールド内に位置するように基板ステージ５を
停止させる。そして、本実施の形態による露光装置で
は、この位置決め動作と共に、基板ステージ５の加速、
減速の際に生じる力の反作用によって発生する露光本体
部１の振動を減衰させるために以下に示す防振動作が行
われる。

【００１８】まず、基板ステージ５が移動を開始した際
の露光装置の動作を説明する。図２は、図１に示す露光
装置において基板ステージ５が＋Ｘ方向に移動を開始し
た状態を示している。図２に示すように、基板ステージ
５が移動を開始すると、基板ステージ５の加速により生
じた力の反作用が露光本体部１にかかり、露光本体部１
全体を加速度ａで基板ステージ５の移動方向と反対方向
（−Ｘ方向）へ揺動させようとする。このとき、液体容
器部材１０内の液体１３は、慣性により停止した状態を
維持しようとするので、露光本体部１の揺動の方向と反
対方向（＋Ｘ方向）に力（慣性力）Ｆを働かせて露光本
体部１の揺動の振幅を抑制させるように作用する。従っ
て、基板ステージ５の加速により生じた力に基づいて露
光本体部１に発生する振動の振幅を効果的に減衰させる
ことができる。なお、流体容器部材１０に気体１４を封
入しているのは、液体１３による慣性力を効果的に働か
せるためである。

【００１９】次に、基板ステージ５が停止した後の露光
装置の動作を説明する。基板ステージ５が停止した直後
は、基板ステージ５の加速および減速により生じた力の
反作用の影響を受けて、露光本体部１は、＋Ｘ方向およ
び−Ｘ方向に揺動（振動）してしまう。この際に、本露
光装置では、露光本体部１が＋Ｘ軸方向へ揺動する際に
は、液体容器部材１０内の液体１３は、慣性により−Ｘ
方向へ移動しようとするので、露光本体部１の揺動の方
向と反対方向（−Ｘ方向）に慣性力を働かせて、露光本
体部１の揺動を抑制させ、また、露光本体部１が−Ｘ方
向へ揺動する際には、液体容器部材１０内の液体１３
は、慣性により＋Ｘ方向へ移動しようとするので、露光
本体部１の揺動の方向と反対方向（＋Ｘ方向）に慣性力
を働かせるようになり、露光本体部１の揺動を抑制させ
る。従って、防振パッド２のみの場合よりも速やかに露
光本体部１の振動を減衰させることができる。なお、流
体容器部材１０の大きさ（容積）は、基板ステージ５の
大きさ（質量）や加速度に基づいて決定すればよい。

【００２０】露光処理においては、基板Ｗの所定のショ
ット領域を投影光学系６の露光フィールド内に位置決め
した後、露光本体部１の振動が所定のレベル以下に減衰
されると、照明光学系（図示せず）から射出された露光
光によってレチクルＲが照明され、レチクルＲ上のパタ
ーンの像が投影光学系６を介して基板Ｗ上のショット領
域に一括露光される。そして、基板Ｗの他のショット領
域についても上述と同様の動作を繰り返すことにより露
光処理が行われる。なお、ショット領域への露光を行っ
ている際には、冷却循環系（図示せず）により、流体容
器部材１０内の水１３を管１１を介して冷却部材１２に
流し、冷却部材１２から管１１を介して再び流体容器部
材１０に戻るように循環させ、露光中に投影光学系６が
吸収する露光光の熱を取り去っている。上記したよう
に、本露光装置によると、位置決め中の露光本体部１の
振動を効果的に抑制すると共に、位置決め後の露光本体
部１の振動を所定のレベル以下に迅速に減衰させること
ができる。

【００２１】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、流体
容器部材の液体を投影光学系６の冷却に用いているが、
これに限られず、他の熱発生系、例えば、レチクルＲを
照明する照明光学系の冷却や、レチクルＲと基板Ｗとの
位置合わせを行うアライメント系の冷却や、基板ＷのＺ
方向の位置を計測する、いわゆるオートフォーカスセン
サの冷却に用いるようにしてもよい。また、上記実施の
形態では、基板ステージ５がＸ軸方向に移動する場合で
説明したが、これに限られず、基板ステージ５がＹ軸方
向に移動する場合、あるいはＸ軸およびＹ軸方向に移動
する場合においてももちろん適用することができる。

【００２２】また、上記実施の形態では、基板ステージ
５のみが移動する場合について説明したが、これに限ら
れず、基板ステージ５と同様に大型化が予想されるレチ
クルステージ８が移動する場合においても適用でき、要
は、基板ステージ５またはレチクルステージ８の少なく
とも一方が移動する場合に本発明を適用することができ
る。すなわち、ステップ・アンド・リピート方式の露光
装置に限られず、ステップ・アンド・スキャン方式の露
光装置や、基板ステージ５或いはレチクルステージ８の
少なくともいずれか一方が移動する露光装置に適用でき
る。また、露光光の波長にも限定されず露光装置全般に
広く適用することができる。また、上記実施の形態にお
ける露光装置は投影光学系を備えているが、本発明はこ
れに限られず、投影光学系を備えていない露光装置（例
えば、レチクルＲと基板Ｗとを近接させて、レチクルＲ
のパターンを基板Ｗに露光するプロキシミティ露光装
置）にも適用することができる。また、上記実施の形態
においては、粘性流体として水を用いているが、本発明
はこれに限られず、印可される電圧の大きさに応じて粘
性を変化させる性質を有する電気粘性流体を用いてもよ
い。この場合、基板ステージ５の大きさ（質量）や加速
度に応じて電気粘性流体の粘性を変化させることによ
り、基板ステージ５の振動の影響を効果的に除去するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、流体容器
部材がレチクルステージと基板ステージとの少なくとも
一方に機械的に接続されているので、装置に発生する振
動を速やかに低減することができ、露光処理の待ち時間
を少なくしてスループットを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による露光装置の概略の
構成を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による露光装置の基板ス
テージが移動した場合の状態を示す図である。

【図３】従来の露光装置の概略構成を示す図である。

【符号の説明】

Ｗ基板ＲレチクルＧ設置面１露光本体部２防振パッド３定盤４第１コラム５基板ステージ６投影光学系７第２コラム８レチクルステージ９第３コラム１０流体容器部材１１管１２冷却部材１３液体１４気体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レチクルのパターンの像を基板に露光する
露光装置において、前記レチクルを載置して移動するレチクルステージと、前記基板を載置して移動する基板ステージと、前記レチクルステージと前記基板ステージとの少なくと
も一方に機械的に接続され、流体が封入された流体容器
部材とを備えたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記流体容器部材は、前記レチクルステージの上方に配
設されていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の露光装置におい
て、前記流体は、液体と気体とで構成されることを特徴とす
る露光装置。
【請求項４】請求項３記載の露光装置において、前記液体は、粘性流体であることを特徴とする露光装
置。
【請求項５】請求項４記載の露光装置において、前記粘性流体は、電気粘性流体であることを特徴とする
露光装置。
【請求項６】請求項４記載の露光装置において、前記粘性流体は、水であることを特徴とする露光装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装
置において、前記レチクルと前記基板との間に配設され、前記パター
ンの像を前記基板に投影する投影光学系と、前記流体を用いて前記投影光学系を冷却する冷却装置と
を備えたことを特徴とする露光装置。