JP2004356410A

JP2004356410A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JP2004356410A
Application number: JP2003152644A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Tanaka; 慶一田中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】露光光の制限機能とコンタミネーションの捕集機能を併せ持ったブラインドを有する露光装置及び露光方法を提供する。
【解決手段】光学系鏡筒１０上端のブラインド１１には、ＥＵＶ光を通すスリット開口１２、１３が形成されている。開口１２、１３の周辺には、コンタミの捕集電極が配置されている。光学系鏡筒１０下端のブラインド２１中心には、ＥＵＶ光をウェハＷに向けて通す開口２２が形成されている。開口２２の周囲にはコンタミの捕集電極や、コンタミをイオン化するイオン化装置２７が設けられている。レチクルＲ反射面へのＥＵＶ光の照射によって放出されるコンタミは、捕集電極に電気的作用で吸着されて捕集される。そのため、ミラー表面等にコンタミが付着しにくくなり、ミラーの反射率の低下を抑制できる。その結果、露光装置のスループットを維持しつつ、メンテナンス周期を長くすることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版（マスク、レチクル等）上に形成したパターンを感応基板（ウェハ等）に転写する露光装置及び露光方法に関する。特には、露光光の制限機能とコンタミネーションの捕集機能を併せ持ったブラインドを有する露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
半導体デバイス等の微細パターンを形成するための、いわゆるリソグラフィ技術においては、現在光露光装置が主流である。光露光装置の中のスキャン方式のものは、パターン原版（レチクル）を載置するレチクルステージと、パターンが転写される感応基板（ウェハ）を載置するウェハステージとを同期走査しながら、パターンをウェハ上に投影転写（いわゆるスキャン露光）する。このスキャン露光装置では、ウェハステージを移動させて転写すべき露光領域を投影光学系の光軸上に位置決めするステップ動作と、レチクルステージとウェハステージを同期移動させながら走査露光するスキャン動作を繰り返す。
【０００３】
光露光においては、露光光が透過するタイプの透過型レチクルが広く用いられる。照明光学系において、露光光は、ブラインド（成形開口板）内側の開口を通過して整形された後、レチクル上に照射される。そして、露光光は、ほとんど強度損失することなくレチクルを透過し、投影光学系を経てウェハに導かれる。光露光では、露光光はほとんど強度損失することはないので、照明光学系中に相当多数のレンズを配置し得る。そして、照明光学系中にレチクル面と共役な面を設け、その面に露光光束を整形するブラインドを設けることができるので、ブラインドはレチクルステージよりも相当遠方に配置することができる。
【０００４】
なお、スキャン露光に用いる露光光束の整形のためのブラインドの他に、レチクル上の露光領域を制限するためのブラインド（視野絞り）も必要となるが、そのようなブラインドも前記の共役面の近傍に配置することができる。
【０００５】
ところで、近年のデバイスパターンの微細化に伴い、光の回折限界によって制限される投影光学系の解像力をさらに向上させることが望まれている。そこで、軟Ｘ線又はＥＵＶ光（ＥｘｔｒｅｍｅＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ光：極端紫外光）と呼ばれる数ｎｍ〜数１０ｎｍの波長のＸ線が注目されており、具体的には１３ｎｍ程度の波長を有するＥＵＶ光を使用したリソグラフィ技術の開発が進められている。この技術は、光露光の延長上にある波長１９０ｎｍ程度の紫外線を用いた光リソグラフィでは実現不可能な、７０ｎｍ以下の解像力を得られる技術として期待されている。ＥＵＶＬ露光装置では、レチクルとウェハとを投影光学系に対して相対走査する走査露光方法が採用されることが想定されている。
【０００６】
ＥＵＶ光領域においては、光が透過する有力な物質は存在せず、透過・屈折型の光学系を構成することはできない。そこで、反射型の光学系を用いることとなるが、レチクルも反射型レチクルが用いられる。照明光学系から照射された露光光束は、反射型レチクルに斜めから入射して反射面で反射し、投影光学系を経てウェハに導かれる。ところが、ＥＵＶ光露光で用いられる反射ミラーは、現状では反射率が約７０％と低いため、ミラー枚数が増えると露光光の幾何級数的な強度低下が生じる。したがって、照明光学系中の反射ミラーの枚数は、できる限り少なくしたい。そのため、照明光学系中にレチクル面との共役な面を置く余裕はなく、露光光束を整形するブラインドをレチクルステージの近傍に配置せざるを得ない。
【０００７】
ところで、露光光がレチクルやウェハに照射された際には、表面に塗布されているレジストが反応して気体分子が放出される。このような気体分子が液体又は固体となって露光装置内（ミラー表面やレチクル表面等）に付着したものは、コンタミネーション（あるいは略してコンタミ）と呼ばれている。このコンタミネーションの元となる気体分子が、潜在的にイオン化された分子であるか、あるいは電荷を有している分子である場合には、電気的作用により強制的に付着させて捕集することが可能である。しかしながら、その場合には、コンタミ付着用の電極板等を別途追設しなければならない。さらに、このような電極板は、定期的に洗浄又は交換を行わなければならず、煩雑な作業が伴う。
なお、以下の本明細書中では、コンタミの元となる気体分子のこともコンタミと呼ぶ。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであって、露光光の制限機能とコンタミネーションの捕集機能を併せ持ったブラインドを有する露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため、本発明の露光装置は、原版上に形成したパターンを感応基板に転写する露光装置であって、前記原版と前記感応基板との間に、露光光束（ビーム）を通す開口、及び、該開口の周辺に配置されたコンタミネーション捕集電極を有するブラインドが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の露光装置では、ブラインドによって、露光光の整形とコンタミネーションの排除を実現することができる。
【００１１】
本発明の露光装置においては、前記ブラインドが、前記原版と投影光学系との間に配置されていることができる。
この場合、投影光学系に入射する前に、ブラインドの開口で露光領域の制限を行うことができるとともに、コンタミネーションの捕集を行うことができる。
【００１２】
本発明の露光装置においては、前記ブラインドが、前記感応基板の直上に配置されており、該ブラインドにより露光光路及び感応基板計測系光路以外が遮蔽されていることが好ましい。
この場合、感応基板表面への露光光の照射により放出されるコンタミネーションが、光学系中の反射ミラー等に付着するのを低減できる。
【００１３】
本発明の露光装置においては、前記コンタミネーションをイオン化するイオン化手段をさらに具備することができる。
この場合、イオン化手段でコンタミネーションをイオン化できるので、ブラインド近傍で電界をかける等によってこれを捕集することが可能となる。
【００１４】
本発明の露光方法は、原版上に形成したパターンを感応基板に転写する露光方法であって、露光光束（ビーム）を通す開口の周辺にコンタミネーション捕集電極を有するブラインドを配置し、このブラインドによって前記原版と前記感応基板との間で前記原版の露光領域を制限するとともにコンタミネーションを捕集することを特徴とする。
【００１５】
なお、本発明における露光光の種類は、ＥＵＶ光に限られるものではなく、紫外光、電子線、イオンビーム等であってもよい。また、露光の方式も特に限定されず、縮小投影露光や等倍近接転写であってよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に述べる本実施の形態では、ＥＵＶＬ露光装置を例に採って説明するが、本発明はＥＵＶ光以外のエネルギ線を用いる他の露光装置に適用することも可能である。
図１は、本実施の形態に係るＥＵＶＬ露光装置の構成を示す模式図である。
図２は、同露光装置の光学系鏡筒上端部の構成を示す斜視図である。
図３は、同露光装置の光学系鏡筒下端部の構成を示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すＥＵＶＬ露光装置は、光源を含む照明系ＩＬ（図の左下に示す）を備えている。照明系ＩＬから放射されたＥＵＶ光（一般に波長５〜２０ｎｍが用いられ、具体的には１３ｎｍや１１ｎｍの波長が用いられる）は、折り返しミラー１で反射した後、光学系鏡筒１０内に入射する。
【００１８】
光学系鏡筒１０の上方には、レチクルＲを移動・位置決めするレチクルステージ装置３が配置されている。レチクルＲは、図示せぬ静電チャックにより、レチクルステージ装置３の下面に吸着保持されている。レチクルＲ下面（反射面）には、ＥＵＶ光を反射する多層膜（例えばＭｏ／ＳｉやＭｏ／Ｂｅ）が形成されており、この多層膜の上に吸収層（例えばＮｉやＡｌ）の有無でパターニングされている。
【００１９】
光学系鏡筒１０の内部には、投影系ＰＬが収容されている。図１においては、投影系ＰＬの全体が、点線で仮想的に描かれている。この投影系ＰＬの内部には、４枚や６枚、８枚等の複数枚の反射ミラーや、それらの保持部材等が設けられている。
【００２０】
図１及び図２に示すように、光学系鏡筒１０の上端部には、円盤状のブラインド１１が設けられている。図２に示すように、このブラインド１１は、中心１１ａを支点として、周方向に約１８０°回転可能に設けられている。ブラインド１１には、ＥＵＶ光を通す２つのスリット開口１２、１３が形成されている。外端寄りのスリット開口１２は、折り返しミラー１で反射して光学系鏡筒１０内に入射したＥＵＶ光ｅ１をレチクルＲに向けて通す開口である。このスリット開口１２においては、迷光がある程度遮断される。一方、中心１１ａ寄りのスリット開口（反射光通過スリット）１３は、レチクルＲ表面で反射したＥＵＶ光ｅ２を光学系鏡筒１０内の投影系ＰＬに向けて通す開口である。なお、各スリット開口１２、１３の幅は、一例で８ｍｍ程度である。
【００２１】
ブラインド１１の開口１２、１３の周辺には、この例では３つのコンタミネーション捕集電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃが配置されている。外側の２つの電極１５ａ、１５ｂはプラス（＋）極に接続されており、中央の１つの電極１５ｃはマイナス（−）極に接続されている。前述の通り、レチクルＲは静電チャック（図示されず）でレチクルステージ装置３の下面に吸着保持されているので、静電チャックの電圧のかけ方により、レチクルＲ反射面も電荷を持つこととなる。そのため、レチクルＲ反射面へのＥＵＶ光の照射によって放出されるコンタミネーションも帯電することとなり、この帯電したコンタミネーションが電極１５ａ、１５ｂ、１５ｃに電気的作用で吸着されて捕集される。
【００２２】
さらに、ブラインド１１には、半円状の大きな窓１７が形成されている。この窓１７は、光学系鏡筒１０内部の投影系ＰＬのメンテナンス時等に用いられる。このようなメンテナンス時等においては、中心１１ａを支点としてブラインド１１を周方向に回転させつつ行うことができる。
【００２３】
図１に示すように、ブラインド１１のスリット開口１２を通ったＥＵＶ光は、レチクルＲ反射面で反射した後、スリット開口１３を通って光学系鏡筒１０内の投影系ＰＬに入射する。このＥＵＶ光は、レチクルＲに描かれた回路パターンの情報を含んでいる。垂直軸に対するＥＵＶ光の反射角・入射角（図１の符号θ）は、一例で６°である。投影系ＰＬに入射したＥＵＶ光は、複数の反射ミラーで反射した後、光学系鏡筒１０下端に導かれる。投影系ＰＬの縮小倍率は、例えば１／４や１／５である。なお、反射ミラーの枚数は４枚や６枚、８枚等であるが、Ｎ．Ａ．をより大きくするためには、６枚あるいは８枚が効果的である。
【００２４】
図１に示すように、光学系鏡筒１０の下方には、ウェハＷを移動・位置決めするウェハステージ装置５が配置されている。ウェハＷは、図示せぬ静電チャックにより、ウェハステージ装置５の上面に吸着保持されている。投影系ＰＬを経て光学系鏡筒１０下端に導かれたＥＵＶ光は、ウェハＷ表面に垂直に入射する。露光動作において、レチクルステージ３とウェハステージ５は、投影系ＰＬの縮小倍率と同じ速度比、すなわち、４：１あるいは５：１で同期走査する。
【００２５】
図１及び図３に示すように、光学系鏡筒１０の下端部には、円盤状のブラインド２１が設けられている。図３に示すように、このブラインド２１は、光学系鏡筒１０下端の開口部１０Ａに嵌め込まれている。このブラインド２１の中心には、ＥＵＶ光をウェハＷに向けて通す開口２２が形成されている。この開口２２と鏡筒開口部１０Ａの一部には、水平方向に延びる溝２４ａ、２４ｂが形成されている。溝２４ａ、２４ｂは、オートフォーカス送光系・受光系（図示されず）の光路となる。なお、このオートフォーカスは、ウェハＷのＺ方向の位置を検出するためのものであって、光学系鏡筒１０の下面１０Ｂに設けられている。さらに、図示はしないが、鏡筒開口部１０Ａの側面には干渉計用の反射ミラー等も設けられている。
【００２６】
ブラインド２１の開口２２の周囲には、この例では２つのコンタミネーション捕集電極２５ａ、２５ｂが配置されている。一方の電極２５ａはプラス（＋）極に接続されており、他方の電極２５ｂはマイナス（−）極に接続されている。これらの電極２５ａ、２５ｂは、前述したブラインド１１の電極１５ａ〜１５ｃと同様の役割を果たし、ＥＵＶ光の照射によってウェハＷ表面のレジストから放出されるコンタミネーションを電気的作用により捕集するものである。
【００２７】
ここで、ウェハＷ表面のレジストの種類によっては、ウェハステージ装置５の静電チャックの電圧のかけ方によってウェハＷが帯電し、これと同様に、露光光との物理的／化学的作用で発生するコンタミネーションも帯電する場合がある。この帯電したコンタミネーションは、ウェハＷ表面に再度引き寄せられる可能性は低く、投影系ＰＬ側に飛散することも想定される。
【００２８】
そこで、図１に示すように、ブラインド２１にはコンタミネーションをイオン化するイオン化装置（アーム放電式等）２７が設けられている。このイオン化装置２７でコンタミネーションをイオン化することで、ブラインド２１の電極２５ａ、２５ｂへのコンタミネーションの電気的吸着がより確実になる。さらに、ブラインド２１は、露光光路となる開口２２及び計測系光路となる溝２４ａ、２４ｂ以外を遮蔽するので、ウェハＷ表面への露光光の照射により放出されるコンタミネーションが、投影系ＰＬ側に飛散して反射ミラー等に付着するのも抑制できる。
【００２９】
なお、図１では光学系鏡筒１０下端側のブラインド２１にのみイオン化装置２７が設けられているが、必要に応じて、上端側のブラインド１１にも同様のイオン化装置を設けることができる。
【００３０】
本実施の形態で述べたような露光装置は、光学系鏡筒１０上端のブラインド１１のスリット開口１２で迷光の遮断ができるとともに、ブラインド１１に設けられた電極１５ａ〜１５ｃでコンタミを捕集できる。さらに、光学系鏡筒１０下端のブラインド２１の捕集電極２５ａ、２５ｂ、イオン化装置２７によって、ＥＵＶ光の照射によってウェハＷ表面のレジストから放出されるコンタミをイオン化して捕集できる。そのため、ミラー表面等にコンタミが付着しにくくなり、ミラーの反射率の低下を抑制できる。その結果、露光装置のスループットを維持しつつ、メンテナンス周期を長くすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、露光光の制限機能とコンタミネーションの捕集機能を併せ持ったブラインドを有する露光装置及び露光方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るＥＵＶＬ露光装置の構成を示す模式図である。
【図２】同露光装置の光学系鏡筒上端部の構成を示す斜視図である。
【図３】同露光装置の光学系鏡筒下端部の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
ＲレチクルＷウェハ
ＩＬ照明系ＰＬ投影系
１折り返しミラー３レチクルステージ装置
５ウェハステージ装置１０光学系鏡筒
１１ブラインド１２、１３スリット開口
１５ａ、１５ｂ、１５ｃコンタミネーション捕集電極
１７窓２１ブラインド
２２開口２４ａ、２４ｂ溝
２５ａ、２５ｂコンタミネーション捕集電極
２７イオン化装置

Claims

原版上に形成したパターンを感応基板に転写する露光装置であって、
前記原版と前記感応基板との間に、露光光束（ビーム）を通す開口、及び、該開口の周辺に配置されたコンタミネーション捕集電極を有するブラインドが設けられていることを特徴とする露光装置。
前記ブラインドが、前記原版と投影光学系との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
前記ブラインドが、前記感応基板の直上に配置されており、該ブラインドにより露光光路及び感応基板計測系光路以外が遮蔽されていることを特徴とする請求項１又は２記載の露光装置。
前記コンタミネーションをイオン化するイオン化手段をさらに具備することを特徴とする請求項１、２又は３記載の露光装置。
原版上に形成したパターンを感応基板に転写する露光方法であって、
露光光束（ビーム）を通す開口の周辺にコンタミネーション捕集電極を有するブラインドを配置し、このブラインドによって前記原版と前記感応基板との間で前記原版の露光領域を制限するとともにコンタミネーションを捕集することを特徴とする露光方法。