WO2004107416A1

WO2004107416A1 - 露光装置及びデバイスの製造方法

Info

Publication number: WO2004107416A1
Application number: PCT/JP2004/007445
Authority: WO
Inventors: Naohiko Iwata; Hideaki Sakamoto; Masaya Iwasaki; Ken Hattori; Masato Takahashi; Yutaka Endo; Yasuo Araki
Original assignee: Nikon Corporation
Priority date: 2003-05-27
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2004-12-09
Also published as: US7397534B2; KR20060009957A; JPWO2004107416A1; US20060077368A1

Abstract

この露光装置は、マスクから射出された露光光を基板上に照射する投影光学系と、前記投影光学系を支持する第1支持部材と、前記第1支持部材を支持する支持構造体とを有し、前記支持構造体が前記第1支持部材を支持する位置は、前記第1支持部材が前記投影光学系を支持する位置よりも上方にある。

Description

明細書露光装置及ぴデパイスの製造方法技術分野

本発明は、高集積半導体回路素子の製造のためのリソグラフイエ程のうち、転写工程で用いられる露光装置に関する。

本願は、 2003年 5月 27日に出願された特願 2003— 148665号、及ぴ 2004年 4月 14日に出願された特願 2004— 1 18861号に対し優先権を主張し、その内容をここに援用する。背景技術

半導体素子等を製造するリソグラフイエ程では、種々の露光装置が用いられおり、ステップ'アンド ' リピート方式の縮小投影露光装置（いわゆるステツパ）や、ステップ'アンド 'スキャン方式の走査型投影露光装置（いわゆるスキヤ二ング ·ステツパ）などの逐次移動型の投影露光装置が主流となっている。

このような露光装置においては、半導体メモリの大容量化や CPUプロセッサの高速ィ匕 ·大集積化の進展とともにウェハ上に形成されるレジストパターンの微細化の要求が高まっており、高い露光精度が要求されている。また、露光装置は、デバイスの量産に用いられるものであることから、高いスループットも必然的に要求される。このため、露光波長の短波長化及び投影光学系の開口数（NA： Numerical Aperture) の増大による解像力向上、並びにウェハステージ或いはレチクルステージの位置制御性の向上や高加速度化等によって、露光精度並ぴにスループットの向上が図られてきた。

しかしながら、投影光学系の NAを増大させると、投影光学系の形状や重量が増大し、また、レチクルステージの高加速度化は振動を増加させてしまうので、特開 2002— 305140号公報に開示されるように、投影光学系やステージ等を支持するフレーム類の構成や防振装置の配置等を工夫して、振動の増加を抑えていた。しかしながら、上述した技術では、振動の発生を抑えることを目的としており、直接的にフレーム類の剛性を向上させるものではなかった。しだがつて、更なる投影光学系の N Aの増大やステージの高加速度化に対応するためには、フレーム類を大型化して対応せざるを得ないが、露光装置の設置場所や輸送上の制約から、フレーム類の大型化には限界がある。

このため、微細パターンを形成するために、投影光学系の NAやステージの加速度を向上させると、従来に比べてフレーム類の剛性が相対的に低下するので、振動が増大して、却って、微細パターンの形成が困難になるという問題がある。発明の開示

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、コンパクトかつ高剛性のフレーム類を備えることにより、露光装置を巨大化させることなく、更なる投影光学系の N Aの増大やステージの高加速度化に対応して、微細パタ一ンの形成することができる露光装置を提供することを目的とする。

本発明に係るステージ装置及び露光装置では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。

本発明の第 1の態様は、露光装置（S T) であって、マスクから射出された露光光を基板上に照射する投影光学系（3 0 ) と、投影光学系（3 0 ) を支持する第 1支持部材 ( 1 1 0 ) と、第 1支持部材 ( 1 1 0 ) を支持する支持構造体（2 0 0 ) とを有し、支持構造体（2 0 0 ) が第 1支持部材（1 1 0 ) を支持する位置は、第 1支持部材（1 1 0 ) が投影光学系（3 0 ) を支持する位置よりも上方にある。この態様によれば、第 1支持部材が略逆アーチ形に形成されるので、投影光学系の振動が減少したり、第 1支持部材を構成要素とする本体フレームの剛性を向上させたり、また、支持構造体を高剛性に構成することが可能となる。また、支持構造体（2 0 0 ) が第 1支持部材（1 1 0 ) を支持する位置は、投影光学系（3 0 ) の重心（3 2 ) の位置と略同一の高さであるものでは、第 1支持部材に支持力が加わる位置と、投影光学系の重心の位置が略同一の高さになるので、支持力が加わる位置と投影光学系の重心の位置との距離を最小とすることができ、第 1支持部材の変形を最小限に抑えることができる。また、支持構造体（200) は、防振装置（150) を備え、防振装置（15 0) を介して第 1支持部材 (1 10) を支持しているものでは、投影光学系を重心周りに回転させる振動の発生を抑えられるので、防振装置により、容易かつ効果的に第 1支持部材の振動を抑えることができる。

また、投影光学系用センサ（131) が配置されるセンサ支持体（130) を更に有し、センサ支持体（130) は、第 1支持部材（110) の下面側に配置されるものでは、支持構造体として不適なセンサ支持体により大型化しつつある投影光学系を支持する必要がないので、露光装置の剛性を高めるとともに、第 1 支持部材をコンパクトに形成することが可能となる。

また、マスクを保持するマスクステージ (20) と、マスクステージ (20) を支持する第 2支持部材（120) とを更に有し、第 2支持部材（120) は、支持構造体（200) が第 1支持部材（110) を支持する位置で第 1支持部材 (110) に接続されるものでは、略アーチ形に形成された第 2支持部材と略逆アーチ形に形成された第 1支持部材とが結合されるので、第 1支持部材と第 2支持部材とを結合して構成される本体フレームの剛性を向上させることができる。また、第 1支持部材（110) 1 第 2支持部材（120) よりも重量が大きいものでは、本体フレームとしての重心を低くすることができる。

また、第 1支持部材（110) は、第 2支持部材（120) よりも比重が大きい材料が用いられるものでは、より容易に第 1支持部材の重量を第 2支持部材の重量よりも大きくすることができる。

また、第 2支持部材（120) の材料は、金属マトリックス複合材であるものでは、第 2支持部材の高剛性化及び軽量化が実現できる。

また、第 1支持部材（110) と第 2支持部材（120) との少なくとも一方に温調部（70) が設けられるものでは、第 1支持部材と第 2支持部材の温度は一定に保たれ、周囲温度の影響を受けづらくなる。

また、支持構造体（200) は、基板ステージ（40) を支持する床部（21 2) と、第 1支持部材（110) を支持する複数の支柱（213， 221) と、支柱（213, 221) 同士をそれらの上部において連結する少なくとも 1本の梁部（222) とを有し、梁部（222) と、第 1支持部材（1 10) が投影光学系（3 0 ) を支持する位置とが、略同一の高さに配置されるものでは、支持構造体がラーメン構造に形成されるので、剛性を向上させることができる。また、梁部と投影光学系を支持する位置とが略同一の高さになるので、支持構造体の側面の開口部を大きく形成することが可能となり、基板ステージのメンテナンスを行うことができる。

また、支柱（2 1 3， 2 2 1 ) は、高さ方向の中央部において上下に分割されるとともに、中央部において連結されているものでは、振動に伴う応力が集中しづらい部分に支柱同士の結合部を配置できるので、支持構造体の剛性を高く維持することができる。

本発明の第 2の態様は、デバイスの製造方法であって、リソグラフイエ程を含み、リソグラフイエ程において第 1の発明に係る露光装置（S T) を用いる。この態様によれば、振動が少なく、力つ、防振しやすいフレーム構造を備える露光装置が用いられるので、投影光学系の開口数の増大やステージの高加速度化が実現可能となり、レジストパターンの微細化を達成することができる。図面の簡単な説明

図 1は、露光装置の構成を模式的に表した図である。

図 2は、露光装置の斜視図である。

図 3は、露光装置の分解斜視図である。

図 4は、従来の露光装置を模式的に表した図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明に係るステージ装置及び露光装置の実施形態について図を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の各実施例に限定されるものではなく、例えばこれら実施例の構成要素同士を適宜組み合わせてもよい。

図 1は、露光装置 S Tの構成を模式的に表した図である。

露光装置 S Tは、レチクル（マスク）とウェハ（基板）とを一次元方向（ここでは、図 1における紙面内左右方向である X軸方向とする）に同期移動しつつ、レチクルに形成された回路パターンを投影光学系 3 0を介してウェハ上の各ショット領域に転写する、ステップ ·アンド ·スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング ·ステツパである。

露光装置 S Tは、光源 5 0からの照明光によりレチクルを照明する照明光学系 1 0、レチクルを保持するレチクルステージ 2 0、レチクルに形成されたレチクルァライメントマークを検出してレチクルの位置を計測するレチクルァライメント 2 5、レチクルから射出される照明光をウェハ上に投射する投影光学系 3 0、ウェハを保持するウェハステージ 4 0、レチクルステージ 2 0と投影光学系 3 0 等を保持する本体フレーム 1 0 0と、本体フレーム 1 0 0及ぴウェハステージ 4 0を支持する基礎フレーム 2 0 0等を備える。

照明光学系 1 0は、ハウジング 1 1と、その内部に所定の位置関係で配置されたリレーレンズ系、光路折り曲げ用ミラー、コンデンサレンズ系等から成る光学部品を備える。この照明光学系 1 0は、本体フレーム 1 0 0を構成する第 2架台 1 2 0の上面に固定された上下方向に伸びる照明系支持部材 1 2によって支持される。

また、露光装置 S T本体の側部（図 1の右側）には、露光装置 S T本体と分離されて、振動の伝達がないように設置された光源 5 0と照明光学系分離部 5 1が配置される。

そして、光源 5 0から射出されたレーザビームは、照明光学系分離部 5 1を介して照明光学系 1 0に入射され、レーザビームの断面形状が整形されるとともに照度分布がほぼ均一な照明光（露光光）となってレチクル上に照射される。レチクルステージ（マスクステージ） 2 0は、本体フレーム 1 0 0を構成する第 2架台 1 2 0の上面に不図示の非接触ベアリング（例えば気体静圧軸受け）を介して浮上支持される。レチクルステージ 2 0は、レチクルを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微動ステージと一体に走査方向である X軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等を備える。

レチクル微動ステージには、矩形開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクル吸着機構によりレチクルが真空吸着等により保持される。

また、第 2架台 1 2 0上の端部には、レーザ干渉計（不図示）が設けられており、レチクル微動ステージの 2次元的な位置及び回転角、並びに微動ステージの X軸方向の位置が高精度に計測され、この計測結果に基づいて微動ステージの位置及び速度が制御される。

レチクルァライメント 2 5は、レチクルステージ 2 0上に保持されたレチクルを観察するァライメント光学系と撮像装置とをベース部材上に配置してなり、非走査方向である Y方向に沿ってレチクルステージ 2 0を跨ぐようにレチクルステージ 2 0の上方に設けられて、第 2架台 1 2 0上に支持される。そして、ベース部材上に配置されたァライメント光学系及ぴ撮像装置によりレチクル上に形成されたレチクルァライメントマークを検出する。また、照明光学系 1 0によるレーザビームの照射位置に対応するベース部材上の位置には、矩形開口が設けられており、この開口を通してレーザビームはレチクルを照射する。

なお、ァライメント光学系や撮像素子等が配置されるレチクルァライメント 2 5のベース部材は、レチクルステージ 2 0が備えるリニアモータへの電磁気的影響を考慮して、非磁性材料、例えばオーステナイト系ステンレスで構成されている。

投影光学系 3 0は、物体面側 (レチクル側) と像面側（ウェハ側）の両方がテレセントリックであり、所定の投影倍率は、例えば 1 Ζ 5 ) で縮小する縮小系が用いられる。このため、レチクルに照明光学系 1 0から照明光（紫外パルス光）が照射されると、レチクル上に形成された回路パターン領域のうちの紫外パルス光によって照明された部分からの結像光束が投影光学系 3 0に入射し、その回路パターンの部分倒立像が紫外パルス光の各パルス照射の度に投影光学系 3 0の像面側の視野中央に Υ軸方向に細長いスリット状又は矩形状（多角形）に制限されて結像される。これにより、投影された回路パターンの部分倒立像は、投影光学系 3 0の結像面に配置されたウェハ上の複数のショット領域のうちの 1つのショット領域表面のレジスト層に縮小転写される。

投影光学系 3 0の外周には、投影光学系 3 0を支持するためにフランジ 3 1が設けられる。フランジ 3 1は、投影光学系 3 0の設計上の制約から、投影光学系 3 0の重心 3 2よりも下方に配置される。また、微細パターンの要求により、投影光学系 3 0の開口数 ΝΑは、例えば、 0 . 9以上に増大しつつあり、それに伴い、投影光学系 3 0の外径、重量が大型化している。

そして、投影光学系 3 0は、本体フレーム 1 0 0を構成する第 1架台 1 1 0に設けられた穴部 1 1 3に揷入されて、フランジ 3 1を介して支持される。

ウェハステージ（基板ステージ） 4 0は、基礎フレーム 2 0 0の内部に配置される。ウェハステージ 4 0は、例えばリニアモータ等により X軸方向に連続移動するとともに、 X軸方向及ぴ Y軸方向にステップ移動する。さらに、ウェハステージ 4 0の内部には、ウェハのレベリング及ぴフォーカシングを行うためにゥェハを Z軸方向、 0 x方向（X軸回りの回転方向）、及ぴ 0 y方向（Y軸回りの回転方向）の 3自由度方向に微小駆動するための試料台（不図示）が組み込まれている。

また、ウェハステージ 4 0には、ステージの駆動時に発生する反力をキャンセルするため、ステージとは反対方向に移動するカウンタマスが配設されている。そして、ウェハの大型化（直径 3 0 0 mm， 1 6インチ等）に伴い、ウェハステージ 4 0の形状及び重量は増大傾向にある。

このような構成を備える露光装置 S Tは、照明光のもとで、レチクルの照明領域内のパターンの像が、投影光学系 3 0を介して投影倍率 3で表面にレジストが塗布されたウェハ上のスリット状の露光領域（照明領域に共役な領域）に投影される。この状態でレチクルとウェハとを同期して所定の走査方向（X軸方向）に移動することで、ウェハ上の一つのショット領域にレチクルのパターンが転写される。

次に、本体フレーム 1 0 0及び基礎フレーム 2 0 0について、図 1〜図 4を参照して説明する。

図 1は、露光装置 S Tの構成を模式的に表した図である。図 2は、露光装置 S Tの斜視図であり、図 3は、露光装置 S Tの分解斜視図である。また、図 4は、従来の露光装置を模式的に表した図である。

まず、本体フレーム 1 0 0は、投影光学系 3 0等を支持する第 1架台 1 1 0 (第 1支持部材）と、投影光学系 3 0の上方に配置されるレチクルステージ 2 0等を支持する第 2架台 1 2 0 (第 2支持部材）とから構成される。

第 1架台 1 1 0は、円筒状の投影光学系 3 0の外径よりもやや大きく形成された穴部 1 1 3を備える鏡筒支持盤 1 1 1と、鏡筒支持盤 1 1 1の外周部に鏡筒支持盤 1 1 1よりも上方に形成されて、基礎フレーム 2 0 0や第 2架台 1 2 0と接続する第 1架台接続部 1 1 2とから構成される。第 1架台接続部 1 1 2は、第 1 架台 1 1 0の安定性を考慮すると 3箇所であることが望ましいが、これに限るのもではない。また、鏡筒支持盤 1 1 1と第 1架台接続部 1 1 2とは、締結手段等で連結される構造ではなく、一体に形成される。

そして、鏡筒支持盤 1 1 1の穴部 1 1 3には、投影光学系 3 0が挿入されて、投影光学系のフランジ 3 1が鏡筒支持盤 1 1 1の上面に支持される。したがって、第 1架台 1 1 0は、露光装置 S Tの側方（図 1の紙面方向）から見ると、逆ァーチ形に形成されて、投影光学系 3 0を支持する。

また、第 1架台 1 1 0は、構造物として高い剛性が必要であるとともに、本体フレーム 1 0 0の全体としての重心を低くするため、第 2架台 1 2 0よりも重量が大きいことが望ましい。そこで、本実施形態においては、第 1架台 1 1 0は錄鉄の一種である F C D 4 5 0で構成され、第 2架台 1 2 0よりも大きな重量を有している。 F C D 4 5 0はヤング率 1 6 8 G P aという第 1架台 1 1 0に適する剛性を有する。また、 F C D 4 5 0の比重は 7 . 1であり、これよりも比重の小さな構造材料は多種存在するので、第 2架台 1 2 0の材料として F C D 4 5 0よりも比重の小さな材料を選択することができる。これにより、第 1架台 1 1 0の重量を第 2架台 1 2 0よりも容易に大きくすることができる。（第 2架台 1 2 0 の詳細は後述する。）

ところで、上述したように、投影光学系 3 0に設けられるフランジ 3 1は、投影光学系 3 0の設計上の制約から、投影光学系 3 0の重心よりも下方に配置される。したがって、従来のように（図 4参照）、平板形の第 1架台 5 1 (Hこより投影光学系 3 0を支持すると、投影光学系 3 0の重心 3 2の位置が第 1架台 5 1 0よりも上方に位置することになる。

このため、第 1架台 1 1 0に横方向の力が加わった場合に第 1架台 1 1 0及ぴ投影光学系 3 0に変形が生じやすい。また、外部から横振動が加わると、投影光学系 3 0が略重心 3 2周りに回転してしまう振動が発生し、本体フレーム 5 0 0 の振動が複雑ィ匕してしまう。すなわち、第 1架台 5 1 0の横方向の振動が、投影光学系 3 0を回転振動させてしまう、いわゆる連成振動となる。更に、第 1架台 1 1 0及ぴ投影光学系 3 0 が振動した場合、振動周波数によって回転中心の位置が異なる。すなわち低い周波数の振動の回転中心は、投影光学系 3 0の重心近傍にあるのに対し、高い周波数の振動の回転中心は、第 1架台 1 1 0の支持位置近傍にある。そのため、振動周波数毎に異なる回転中心を想定した防振制御を基礎フレーム 2 0 0と本体フレーム 1 0 0との間に配置された防振ュニット（防振装置） 1 5 0 ( 1 5 0 A〜l 5 0 C、図 3参照）によって行う必要があるが、これは非常に困難である。

そこで、第 1架台 1 1 0を逆アーチ形に形成することによって、投影光学系 3 0の重心 3 2の位置と、第 1架台 1 1 0に横振動が加わる位置（基礎フレーム 2 0 0が第 1架台 1 1 0を支持する位置）とが略同一の高さに配置されるので、第 1架台 1 1 0及び投影光学系 3 0の変形を抑えることができる。また、第 1架台 1 1 0の横振動に起因する投影光学系 3 0の重心 3 2周りの回転振動が抑えられ、第 1架台 1 1 0の横方向の振動と投影光学系 3 0の回転振動とを非連成にすることが可能となる。

更に、投影光学系 3 0の重心 3 2の高さと第 1架台 1 1 0の支持位置の高さとを略同一の高さに配置しているので、振動周波数毎の振動回転中心の位置が略一致する。これにより、防振対策が容易となり、露光装置 S Tの振動を効果的に抑えることが可能となる。上述したように、投影光学系 3 0の回転振動が低減されているので、防振ュニット 1 5 0は並進方向と上下方向の振動を除振すればよく、除振（防振）が容易となる。

第 2架台 1 2 0は、レチクルステージ 2 0を戴置する支持盤 1 2 1と、支持盤 1 2 1の外周部の下面から下方に伸びて、第 1架台 1 1 0と連結される第 2架台接続部 1 2 2とから構成される。第 2架台接続部 1 2 2は、第 2架台 1 2 0の安定性を考慮すると 3箇所であることが望ましいが、これに限るものではない。また、支持盤 1 2 1と第 2架台接続部 1 2 2とは、締結手段等で連結する構造ではなく、一体に形成される。したがって、第 2架台 1 2 0は、第 1架台 1 1 0とは対称的にアーチ形に形成される。

また、第 2架台接続部 1 2 2は、第 1架台 1 1 0の第 1架台接続部 1 1 2とポルト等を用いて締結される。なお、第 2架台接続部と第 1架台接続部とは、第 1 架台 1 1 0に支持される投影光学系 3 0と第 2架台 1 2 0に支持されるレチクルステージ 2 0とが所定の位置関係となるように調整されて締結される。

また、第 2架台 1 2 0は、構造物として高い剛性が必要であるとともに、本体フレーム 1 0 0の重心を低くするため第 1架台 1 1 0よりも軽量でありことが望ましい。そのため、本実施形態の第 2架台 1 2 0は、剛性と重量とに鑑みて金属マトリックス複合材 (Metal Matrix Composite, 以下 MMC材という）で構成される。 MMC材は、金属基材に、例えばセラミックスを強化材として複合した複合材料であり、金属基の性質と強化材の性質とを併せ持つ材料である。具体的には、第 2架台 1 2 0はアルミニウム（A 1 ) 7 0 %とシリコンカーバイト（S i C) 3 0 %とを複合した MMC材を使用する。この MM C材は、ヤング率 1 2 5 G P a、比重 2 . 8という物性を有し、これにより第 2架台 1 2 0の高剛性ィ匕及ぴ軽量化が実現される。

このように、本体フレーム 1 0 0を、逆アーチ形に形成され ^第 1架台 1 1 0 とアーチ形に形成された第 2架台 1 2 0とを連結して構成することにより、従来の本体フレーム 5 0 0に比べて、本体フレーム 1 0 0の剛性を向上させることができる。

すなわち、従来の本体フレーム 5 0 0 (図 4参照）では、平板形の第 1架台 5 1 0と第 2架台 5 2 0とを複数の支柱 5 2 2で連結する構造であるため、振動に伴う応力が集中しやすい部分（すなわち、支柱 5 2 2の両端部分）に各架台 5 1 0 , 5 2 0と支柱 5 2 2とを連結する連結部が配置されてしまう。この連結部は、ボルト等によって連結されるため、連続した構造体に比べて、剛性が低くなる。したがって、本体フレーム 5 0 0の剛性は、剛性の低い連結部に依存することになる。

一方、本体フレーム 1 0 0では、逆アーチ形に形成された第 1架台 1 1 0とァーチ形に形成された第 2架台 1 2 0とを連結して構成するため、振動に伴う応力が集中しゃすい部分には連続した構造体が配置され、剛性の低い連結部分は応力が集中しづらい位置に配置される。このようにして、本体フレーム 1 0 0の剛性を、従来の本体フレーム 5 0 0に比べて、向上させることができる。また、第 1架台 110の重量を第 2架台 120の重量よりも大きくしているので、本体フレーム 100としての重心を低くすることができ、本体フレーム 10 0を安定的に支持することができる。特に、第 1架台 110を構成する材料として比重 7. 1の FCD450を用い、第 2架台 120を構成する材料として比重 2. 8の MMC材を用いているため、第 1架台 110の材料の比重が第 2架台 1 20の材料の比重よりも大きく、より容易に第 1架台 11◦の重量を第 2架台 1 20の重量よりも大きくすることができる。

更に、本体フレーム 100を、逆アーチ形に形成された第 1架台 1 10とァーチ形に形成された第 2架台 120とを連結して構成することにより、従来に比べて、メンテナンスを容易に行うことが可能となる。

例えば、露光装置 ST， ST 2から投影光学系 30を取り外す場合には、第 1 架台 110， 510と第 2架台 120, 520との接合を解除して、第 2架台 1 20, 520を投影光学系 30の上方にリフトアップする必要がある。

この際、従来の本体フレーム 500では、第 2架台 520の支柱 522が長いため、第 2架台 520を支柱 522の長さ以上に高く上昇させる必要がある。一方、本体フレーム 100では、第 2架台 120の高さ方向の距離が短いので、従来に比べて第 2架台 120を上昇させる距離が低くて済むようになる。このため、露光装置 ST， ST 2が設置されるクリーンルーム等のように、天井までの高さが十分に確保できない場所においても、露光装置 STから投影光学系 30を取り外すことが可能となる。これにより、メンテナンスの時間短縮や費用節減が可能となり、露光装置 STの稼働率を向上させて、生産効率を高めることが可能となる。

ところで、第 1架台 110と第 2架台 120とで構成される本体フレーム 10 0は、投影光学系 30とレチクルステージ 20に戴置されたレチクルとの距離を主に規定するものであるため、周辺温度が変化しても投影光学系 30とレチクルとの距離が変化せず安定している必要がある。しかしながら、本実施形態においては、上述の通り、構造物としての剛性と重量バランスとの観点から、第 1架台 100の材料として錄鉄（FCD450 ：熱膨張係数 11. 6x10— ⁶ZK) を採用し、第 2架台 120の材料として MMC材（A 1 ( 70 %) + S i C ( 30 %)：熱膨張係数 1 4 . 4 x 1 0 ~ ⁶/K) を採用している。これらの材料は、従来使用していた低熱膨張合金（いわゆるインバ (Invariable alloy) ：熱膨張係数 1 x 1 0 ~VK) と比較して熱 J3彭張係数が大きいため、周囲の温度が変化すると投影光学系 3 0とレチクルとの距離が変化して、結像位置がずれるおそれがある。また、第 1架台 1 1 0と第 2架台 1 2 0との熱膨張係数が異なっているため、バイメタル効果が生じ、周囲の温度変化によって本体フレーム 1 0 0に歪みが生じるおそれもある。

そこで、本実施形態では、周囲の温度が変化しても第 1架台 1 1 0及び第 2架台 1 2 0を熱的に安定させるため、温調装置 7 0を設けている。温調装置 7 0は、第 1架台 1 1 0及び第 2架台 1 2 0の所定位置（詳細は後述）に配置されたヒートシンク 7 1と温調流体供給部 7 2とからなる。温調流体供給部 7 2は、温調流体の温度を高精度に調整し、ヒートシンク 7 1に供給する。ヒートシンク 7 1は、内部に温調流体が流れる流路が形成された部材であり、第 1架台 1 1 0及ぴ第 2 架台 1 2 0に当接している。そして、ヒートシンク 7 1を通過した温調流体は、温調流体供給部 7 2に還流し、再び温調調節される。これにより、第 1架台 1 1

0及ぴ第 2架台 1 2 0の温度は一定に保たれ、周囲温度の影響を受けることはない。

ヒートシンク 7 1は、第 1架台 1 1 0及ぴ第 2架台 1 2 0の中で温度変化を抑制したい場所、すなわち当該部分が温度変化することにより、投影光学系 3 0とレチクルとの距離に与える影響が大きい場所に配置される。具体的には、図 1に示すように、第 1架台 1 1 0においては鏡筒支持盤 1 1 1と第 1架台接続部 1 1 2とを連結している部分に、第 2架台 1 2 0おいては支持盤 1 2 1と第 2架台接続部 1 2 2とを連結している部分に、それぞれヒートシンク 7 1が配置される。なお、ヒートシンク 7 1が配置される場所は、上記に限られるものではなく、これ以外の場所に配置しても構わない。例えば、第 1架台 1 1 0の変形の影響が投影光学系 3 0に及ぶのを防止すると同時に、投影光学系 3 0を熱的に安定させるため、鏡筒支持盤 1 1 1上の投影光学系 3 0の支持部近傍にヒートシンク 7 1 を設けてもよい。

また、本実施形態においては、ヒートシンク 7 1を第 1架台 1 1 0及び第 2架台 1 2 0とは別部材で構成したが、第 1架台 1 1 0及ぴ第 2架台 1 2 0の内部に流路を形成し、この流路に温調流体供給部 7 2から温調流体を供給する構成とすることもできる。

また、本実施形態においては、温調流体としてフッ素系不活性流体である H F E (ハイド口フルォロエーテル）を用いているが、これに限らず、例えば、フロリナート（登録商標）や水を用いても構わない。

ところで、第 1架台 1 1 0には、図 1に示すように、投影光学系用センサ（例えば、オートフォーカスセンサ） 1 3 1を配置するためのセンサ支持体 1 3 0が支持される。

センサ支持体 1 3 0は、投影光学系用センサ 1 3 1の計測に悪影響を与えないようにインパーにより形成される。インバーは、ニッケル (N i ) を 3 6 %程度含有する鉄鋼材料であって、上述した通り線膨張係数が l x l 0— ⁶ノ K以下であり、代表的なステンレス鋼（S U S 3 0 4 ) の 1 1 0程度と、極めて小さいため、周囲温度の変化により投影光学系用センサ 1 3 1の計測位置が変化したり訐測値が真値からずれたりする不具合を最小限に抑えることができる。

そして、従来は、図 4に示すように、平板状の第 1架台 5 1 0に設けられる穴部 5 1 1は、投影光学系 3 0の外形よりも十分に大きく形成され、その穴部 1 1 3には、フランジを備えた円管形のセンサ支持体 5 3 0が挿入され、更にセンサ支持体 5 3 0の内側に投影光学系 3 0が挿入されることにより、第 1架台 5 1 0 が投影光学系 3 0を間接的に支持していた。このように、センサ支持体 5 3 0を介して投影光学系 3 0を支持する理由は、投影光学系用センサ 1 3 1を配置したセンサ支持体 5 .3 0と投影光学系 3 0とを一体として ¾aみ立てて、予め投影光学系用センサ 1 3 1の調整を行うことにより、露光装置 S T 2の組み立て後に投影光学系用センサ 1 3 1の調整を行う手間を減少させるためである。

しかしながら、インバーの縦弾性係数は、 1 1 5 G p a程度であって、一般的な鉄鋼材料の縦弾性係数（1 6 0〜2 0 0 G p a程度）に比べて低い。したがつて、重量物を支持する構造体材料としては不向きである。また、上述したように、投影光学系 3 0の開口数 N Aの増大に伴い、投影光学系 3 0の外径及ぴ重量は増大傾向にある。このため、センサ支持体 5 3 0を介して投影光学系 3 0を支持するために、センサ支持体 5 3 0を大型化させるとともに、センサ支持体 5 3 0が挿入される穴部 5 1 1を大径化させる必要がある。

これに伴い、第 1架台 5 1 0が大型化してしまうが、露光装置 S T， S T 2の大きさや重量は、設置場所や輸送等の制約から、必ずしも無制限に大きくできるわけではない。したがって、センサ支持体 5 3 0を介して投影光学系 3 0を支持する構造は、益々、不利になってきている。

そこで、第 1架台 1 1 0においては、投影光学系 3 0の重量を受け持つ部分と、投影光学系用センサ 1 3 1の計測の安定性を受け持つ部分とを分離する。具体的には、第 1架台 1 1 0により、直接的に投影光学系 3 0を支持するとともに、第 1架台 1 1 0の下面にセンサ支持体 1 3 0を設置する。これにより、第 1架台 1 1 0に形成される穴部 1 1 3の径は必要最小限に抑えることができるので、第 1 架台 1 1 0の大型化を抑えることができる。

なお、投影光学系 3 0と第 1架台 1 1 0の間にキネマティックマウントを設け、投影光学系 3 0のあおり角を調整可能にする。また、投影光学系 3 0への熱伝達を防止するために、上述の通り、第 1架台 1 1 0にヒートシンク 7 1を配置してもよく、或いは第 1架台 1 1 0内にフッ素系不活性液体を循環させて冷却又は温調してもよい。

次に、基礎フレーム（支持構造体） 2 0 0について説明する。

基礎フレーム 2 0 0は、クリーンルームの床面 F上に足部 2 1 1を介して略水平に載置される。基礎フレーム 2 0 0は、下部フレーム 2 1 0と上部フレーム 2 2 0とから構成される。

下部フレーム 2 1 0は、ウェハステージ 4 0を戴置する床部 2 1 2と、床部 2 1 2の上面から上下方向に所定の長さで伸びる支柱 2 1 3とを備える。床部 2 1 2と支柱 2 1 3とは、締結手段等で連結される構造ではなく、一体に形成される。上部フレーム 2 2 0は、支柱 2 1 3と同数の支柱 2 2 1と、その支柱 2 2 1同士をそれらの上部において連結する梁部 2 2 2とを備える。支柱 2 2 1と梁部 2 2 2とは、締結手段等で連結される構造ではなく、一体に形成される。

そして、支柱 2 1 3と支柱 2 2 1とが、ボルト等により締結される。これにより、基礎フレーム 2 0 0は、いわゆるラーメン構造（図 3参照）となり、床部 6 0 1と床部 6 0 1の上面から上下方向に伸びる支柱 6 0 2のみから構成される従来の基礎フレーム 6 0 0に比べて、剛性を向上させることができる。

また、支柱 2 1 3 , 2 2 1は、略同一長さに形成されて、締結されるので、露光装置 S Tの振動に伴う応力が集中しやすい部分（各支柱 2 1 3， 2 2 1の根元部分）には連続した構造体が配置され、剛性の低い連結部分は応力が集中しづらい位置に配置される。このようにして、基礎フレーム 2 0 0の剛性を、従来の基礎フレーム 2 0 0に比べて、向上させることができる。

したがって、従来と略同程度の剛性を維持するのであれば、各支柱 2 1 3 , 2 2 1を従来の支柱 6 0 2に比べて細くしたり、或いは、円形や角形であった支柱を板形或、は L字形にしたりすることが可能となる。

なお、基礎フレーム 2 0 0を、下部フレーム 2 1 0と上部フレーム 2 2 0とに上下二分割に形成するのは、基礎フレーム 2 0 0の加工上の制約からであり、上下二分割にすることにより、下部フレーム 2 1 0、上部フレーム 2 2 0の加工（特に内面側の加工）が容易となるからである。また、下部フレーム 2 1 0と上部フレーム 2 2 0とを一体として形成（鍚造等）した後に上下二分割に切断してもよく、また、それぞれを別々に形成してもよい。

ところで、従来の基礎フレーム 6 0 0が支柱 6 0 2同士を連結する梁部を設けていないのは、支柱 6 0 2の長さ（高さ）が短く、梁部を設けると、露光装置 S T 2の組み立て後に基礎フレーム 6 0 0内に配置されるウェハステージ 4 0のメンテナンスを行う開口が小さくなるという不都合があつたからである。

一方、基礎フレーム 2 0 0においては、第 1架台 1 1 0が逆アーチ形に形成されているので、本体フレーム 1 0 0を支持する位置（防振ュニット 1 5 0を設置する位置）が従来よりも、高い位置に配置され、これにより支柱 2 1 3， 2 2 1 が長くなり、梁部 2 2 2を設けても、ウェハステージ 4 0のメンテナンスを行う開口部を十分に確保することが可能となる。また、梁部 2 2 2と第 1架台 1 1 0 の鏡筒支持盤 1 1 1とが略同一の高さに位置するように配置（図 1、図 2参照）することにより、開口部を十分に大きく確保することが可能となる。

また、露光装置 S Tの前方（図 1の左側）に、レチクルローダ 6 1、ウェハ口ーダ 6 2、制御系（不図示）等が配置され、更にその前方（左側）にコータディベロッパ Ί 0が配置される場合には、基礎フレーム 2 0 0の側面方向（図 1の紙面方向）に設けた開口部、及び本体フレーム 1 0 0に形成された開口部を介してメンテナンス等を行うことが可能となるので、基礎フレーム 2 0 0及ぴ本体フレーム 1 0 0の形状を有効に利用することができる。

また、上述したように、ウェハの大型化に伴い、ウェハステージ 4 0の形状及び重量は増大傾向にある。このため、従来の本体フレーム 5 0 0では、支柱 6 0 2をウェハステージ 4 0の外側に配置する必要があり、支柱 6 0 2間の距離が長くなるとともに、第 1架台 5 1 0が大型化するので、第 1架台 5 1 0の剛性が低下するとともに、露光装置 S T 2の重量も増大してしまう。

一方、基礎フレーム 2 0 0では、支柱 2 1 3， 2 2 1の形状が従来に比べて細く、或いは、板形或いは L字形に形成することができるので、支柱 2 1 3 , 2 2 1を従来よりも自由に配置することが可能となる。したがって、基礎フレーム 2 0 0の大型化を最小限に抑えることができる。また、梁部 2 2 2上に防振ュニット 1 5 0を配置することにより、第 1架台 1 1 0を大型ィ匕させることなく、支持することが可能である。したがって、露光装置 S Tの重量増大を最小限に抑えることができる。

なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。

レチクルステージとしては、本実施形態のように、 1枚のレチクルを用いるシングルホルダ方式のレチクルステージに限らず、 1つの可動ステージ上で 2枚のレチクルを保持するダブルホルダ方式のレチクルステージや、 2枚のレチクルを互いに独立の可動ステージ上に載置するダブル'レチクルステージとしても良レ、。また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ ' アンド · リピート型の露光装置を用いてもよい。

また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。

また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気へッドを製造するための露光装置にも広く適当できる。

また、本発明が適用される露光装置の光源は、 g線（4 3 6 n m)、 i線（3 6 5 n m)、 K r Fエキシマレーザ（2 4 8 n m)、 A r Fエキシマレーザ（1 9 3 n m)、 F ₂レーザ（1 5 7 n m) のみならず、 X線や電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射型のランタンへキサボライト（LaB₆)、タンタル（Ta)を用いることができる。さらに、電子線を用いる場合、マスクを用いる構成としてもよいし、マスクを用いずに直接基板上にパターンを形成する構成としてもよい。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍およぴ拡大系のいずれでもよい。

また、投影光学系としては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、 F ₂レーザや X線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にし（このとき、レチクルも反射型タイプのものを用いる）、また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいうまでもない。

また、ウェハステージゃレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、ェァベアリングを用いたエア浮上型おょぴローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもいい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもいいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モータを用いる場合、磁石ユニット（永久磁石）と電機子ュニットのいずれか一方をステ^"ジに接続し、磁石ュニットと電機子ュニットの他方をステージの移動面側（ベス）に設ければよい。

ウェハステージの移動により発生する反力は、特開平 8—1 6 6 4 7 5号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてあよい。レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平 8— 3 3 0 2 2 4号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃がしてもよい。

また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は?显度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。また、半導体デパイスは、デバイスの機能 ·性能設計を行う工程、この設計ステツプに基づいたマスク（レチクル）を製作する工程、シリコン材料からウェハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをゥェハに露光するウェハ処理工程、デバイス組み立て工程（ダイシング工程、ボンデイング工程、パッケージ工程を含む）、検査工程等を経て製造される。産業上の利用の可能性

本発明は、露光装置であって、マスクから射出された露光光を基板上に照射する投影光学系と、前記投影光学系を支持する第 1支持部材と、前記第 1支持部材を支持する支持構造体とを有し、前記支持構造体が前記第 1支持部材を支持する位置は、前記第 1支持部材が前記投影光学系を支持する位置よりも上方にあるので、第 1支持部材が略逆アーチ形に形成され、投影光学系の振動が減少したり、第 1支持部材を構成要素とする本体フレームの剛性を向上させたり、また、支持構造体を高剛性に構成することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . マスクから射出された露光光を基板上に照射する投影光学系と、

前記投影光学系を支持する第 1支持部材と、

前記第 1支持部材を支持する支持構造体とを有し、

前記支持構造体が前記第 1支持部材を支持する位置は、前記第 1支持部材が前記投影光学系を支持する位置よりも上方にあることを特徴とする露光装置。

2 . 前記支持構造体が前記第 1支持部材を支持する位置は、前記投影光学系の重心の位置と略同一の高さであることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。

3 . 前記支持構造体は、防振装置を備え、前記防振装置を介して前記第 1支持部材を支持することを特徴とする請求項 1記載の露光装置。

4 . 投影光学系用センサが配置されるセンサ支持体を更に有し、

前記センサ支持体は、前記第 1支持部材の下面側に配置されることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。

5 . マスクを保持するマスクステージと、

前記マスクステージを支持する第 2支持部材とを更に有し、

前記第 2支持部材は、前記支持構造体が前記第 1支持部材を支持する位置で前記第 1支持部材に接続されることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。

6 . 前記第 1支持部材は、前記第 2支持部材よりも重量が大きいことを特徴とする請求項 5記載の露光装置。

7 . 前記第 1支持部材は、前記第 2支持部材よりも比重が大きい材料が用いられることを特徴とする請求項 5記載の露光装置。

8 . 前記第 2支持部材の材料は、金属マトリックス複合材であることを特徴とする請求項 7記載の露光装置。

9 . 前記第 1支持部材と前記第 2支持部材との少なくとも一方に、温調部が設けられることを特徴とする請求項 5記載の露光装置。

1 0 . 前記支持構造体は、基板ステージを支持する床部と、前記第 1支持部材を支持する複数の支柱と、前記支柱同士をそれらの上部において連結する少なくとも 1本の梁部とを有し、

前記梁部と、前記第 1支持部材が前記投影光学系を支持する位置とは、略同一の高さに配置されるように構成されることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。

1 1 . 前記支柱は、高さ方向の中央部において上下に分割されるとともに、前記中央部において連結されている請求項 1 0に記載の露光装置。

1 2 . Vソグラフイエ程を有し、

前記リソグラフイエ程において、請求項 1記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。