JP5539293B2 - 露光装置、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターンを基板上のレジストに露光して半導体デバイス等を製造するために用いられる露光装置および露光方法と、それを用い得るデバイス製造方法に関する。

投影光学系の有する円形状の結像領域のほぼ直径の寸法を有するスリット形状の照明光を用いて、レチクルとウエハとを同期させながら走査移動させることによって、転写領域を拡大させる走査露光方式（ステップアンドスキャン方式）が現在では露光装置の主流として注目されている。

この方式では、同一の大きさの結像領域を有する投影光学系を用いた場合、投影レンズを用いて各転写領域ごとに一括露光を行なうステップアンドリピート方式に比べてより大きな転写領域を確保することができる。

このような露光装置において、意図しないショット領域に光が照射されないように、遮光手段としてのブレードを設け、ブレードをレチクルおよびウエハの走査移動に同期して移動させることが特開平１０−０９７９８９号公報（特許文献１）に記載されている。

特開平１０−０９７９８９号公報

しかしながら、ブレードを移動させた場合、ブレードを駆動する際の駆動反力が、ブレードの支持部を介して、照明系支持部に振動外乱として加わってしまう。その結果、露光装置本体に振動が残留し、投影レンズおよびレチクルステージに振動外乱が加わり、露光精度劣化の原因になってしまう。

本発明は、上述の問題に鑑みなされたものであり、その目的は遮光手段としてのブレードを駆動する際の駆動反力による振動外乱の影響を低減することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の露光装置は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系に対して前記原版と前記基板を走査移動することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する走査露光方式の露光装置において、前記原版のための遮光手段を構成する板状部材と、固定子に対し可動子を重力方向に平行な方向に動かすことにより前記板状部材を前記重力方向に平行な方向に移動させる駆動手段と、前記板状部材が移動したときに前記固定子が前記重力方向に平行な方向に移動してカウンタとして機能するように前記固定子を支持する支持手段と、を有し、前記支持手段は、前記固定子を非接触状態で支持するマグネットと、前記固定子の両端に対応する位置で前記固定子をそれぞれ弾性的に支持する２つの板バネと、を含むことを特徴とする。

ここで、カウンタマスとは、移動体の移動方向とは反対の方向に質量体を移動することによって移動体の移動による反力の影響を相殺するような機構のことをいう。

前記反力吸収手段は、例えば、前記駆動手段の固定子を前記遮光手段の移動方向に対して平行方向に変位可能に弾性的に支持する弾性体と、磁気的に非接触状態で支持する磁石とのうちの少なくともいずれか一方を備えることを特徴とする。また、前記駆動手段の固定子の移動方向に対して、力を印加する手段を設けてもよい。

また、本発明のデバイス製造方法は、上記いずれかの露光装置を用いて、露光対象に露光を行う工程と、露光された前記露光対象を現像する工程とを具備する。

本発明によれば、遮光手段としてのブレードを駆動する際の駆動反力による振動外乱の影響を低減することができる。

本発明の実施例に係る照明系を含む露光装置の要部を示す立面図である。 本発明の実施例に係る照明系等の配置図である。 本発明の実施例１に係るスキャンマスキングブレードユニットの平面図である。 本発明の実施例２に係るスキャンマスキングブレードユニットの平面図である。 デバイス製造プロセスのフローを表す図である。 ウエハプロセスのフローを表す図である。

本発明の好ましい実施形態として、原版がレチクルであり、基板がウエハである場合の走査型露光装置等につき、以下に本発明の実施例を説明する。図１〜図６に、本発明の実施例１および他の実施例を示す。

（実施例１）
図１は本発明の実施例に係る照明系を含む露光装置の要部を示す立面図であり、図２はその照明系等の配置図である。

ここで１は、照明系ユニットであって、露光光源と露光光をレチクルに対して、整形照射する機能をもつ。１Ａは、照明系支持ベースであり、照明系ユニット１を、露光装置本体５に対して支持固定する。１Ｂは、照明系光源導入部である。図２に示す１Ｃは、照明系光源導入部１Ｂを含めた照明光学系である。

２は、露光パターン原版であるレチクルを搭載したレチクルステージであり、ウエハに対して所定の縮小露光倍率比で、ウエハに対してレチクルスキャン動作させる。３は、縮小投影レンズであり、原版パターンをウエハ（基板）に縮小投影する。

４は、ウエハステージであって、基板（ウエハ）を露光毎に、縮小投影レンズ３からの露光位置に対して順次連続移動位置決めさせるステージである。５は、露光装置本体であって、前記レチクルステージ２、縮小投影レンズ３およびウエハステージ４等を支持する。

６は、スキャンマスキングユニットであって、レチクルに設けられたパターンを遮光するための遮光手段を有し、該遮光手段を構成する板状部材（以下、ブレードという）はレチクル面と共役な面に設けられる。

走査露光装置ではレチクルとウエハが走査移動するため、ブレードもこれに同期して移動しなければならない。

図３を用いて本実施例に係るスキャンマスキングユニットをさらに詳細に説明する。スキャンマスキングユニット６は、Ｘスキャンマスキングユニット７と、Ｙスキャンマスキングユニット８とを備えて構成されている。６Ａ，６Ｂは、Ｙブレードであり、レチクルと走査移動する際に、このＹブレード６Ａ，６Ｂも略同期して走査移動する。６Ｃ，６Ｄは、Ｘブレードであり、Ｙブレード６Ａ，６Ｂの走査方向と直交する方向に移動させることにより、レチクルの走査幅方向の遮光を行う。

７はＸスキャンマスキングユニットであり、７Ａは前記Ｘブレード６Ｃ，６Ｄを、Ｘ可動子７ＣによりＸ方向に移動させるＸリニアモーターの固定子である。７ＢはＸリニアエンコーダーであって、Ｘブレード６Ｃ，６Ｄの位置を計測する。８Ａは、Ｙブレード６Ａ，６Ｂを、Ｙ可動子８ＣによりＹ方向に移動させるＹリニアモーターの固定子であり、８ＢはＹリニアエンコーダーであって、Ｙブレード６Ａ，６Ｂの位置を計測する。

ここで、自重補償マグネット８Ｄは、Ｙリニアモーターを自重補償するマグネットであって、同磁極同士を対向させ非接触状態で自重補償可能としている。８Ｅは、照明系支持ベース１ＡとＹリニアモーター固定子８Ａ間を弾性支持する板バネである。この板バネ８Ｅは、一端が照明系支持ベース１Ａに固着されており、Ｙリニアモーターの推力発生方向に移動可能にＹリニアモーター固定子８Ａを弾性的に支持している。

８Ｆは、固定子位置制御モーターであって、Ｙリニアモーターの固定子８Ａの推力方向の移動位置を制御する。

以上の構成で、Ｙブレード６Ａ，６Ｂをスキャン走査移動させた際に、Ｙリニアモーター固定子８Ａに対して、Ｙ可動子８Ｃの駆動反力が発生した際に、Ｙリニアモーターの固定子８Ａは、図示矢印方向に移動しパッシブカウンタとして機能することにより駆動反力を吸収する。

さらに移動したＹリニアモーター固定子８Ａを、固定子位置制御モーター８Ｆにより整定および戻し位置制御することにより、連続往復動作に対して、Ｙリニアモーター固定子８Ａの位置は略中立位置に維持整定される。

結果として、照明系支持ベース１Ａに、振動外乱が印加されることなく、露光装置本体５上に振動が残留せず、縮小投影レンズ３およびレチクルステージ２に振動外乱が加わるのを回避し、露光精度が劣化することを防ぐ。

上述の構成は、特にスキャン（Ｙ）方向にブレードを駆動するリニアモーターで特に効果的ではあるが、（Ｘ）方向においても効果を奏する。これについては、実施例２で述べることにする。

（実施例２）
図４は本発明の実施例２に係るスキャンマスキングブレードユニットの平面図である。上述の実施例１では、Ｙブレード６Ａ，６Ｂの反力を吸収する手段として板バネ８Ｅおよび固定子位置制御モーター８Ｆを設けていたが、これらに加えて、本発明の実施例２では、図４に示す様に、Ｘリニアモーター固定子７Ａの両端に対応する位置に板バネ７Ｅが設けられ、Ｘリニアモーター固定子７Ａの一端側に固定子位置制御モーター７Ｆが配置されている。

板バネ７Ｅは、一端が照明系支持ベース１Ａに固着されており、Ｘリニアモーターの推力発生方向に移動可能にＸリニアモーター固定子７Ａを弾性的に支持している。固定子位置制御モーター７Ｆは、Ｘリニアモーター固定子７Ａの推力方向の移動位置を制御する。

このように本実施例では、Ｘリニアモーター固定子７ＡのＸブレード６Ｃ，６ＤについてもＹブレード６Ａ，６Ｂと同じく、板バネ７Ｅを介して、Ｘリニアモーター固定子７Ａを駆動反力発生方向に弾性支持し、固定子位置制御モーター７Ｆを設けることにより、Ｘリニアモーターの駆動反力を吸収することが可能である。

（実施例３）
（上述の露光装置を用いたデバイス製造方法）
次に、本発明の実施例３として、この露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図５は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。ステップ２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。

一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ５によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、ステップ７でこれを出荷する。

上記ステップ４のウエハプロセスは以下のステップを有する（図６）。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ（ステップ１１）、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ（ステップ１２）、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する電極形成ステップ（ステップ１３）、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ（ステップ１４）、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ（ステップ１５）、上記の露光装置によって回路パターンをレジスト処理ステップ後のウエハに転写する露光ステップ（ステップ１６）、露光ステップで露光したウエハを現像する現像ステップ（ステップ１７）、現像ステップで現像したレジスト像以外の部分を削り取るエッチングステップ（ステップ１８）、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト剥離ステップ（ステップ１９）。これらのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。

Claims (8)

1. 原版のパターンを基板に投影する投影光学系に対して前記原版と前記基板を走査移動することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する走査露光方式の露光装置において、
   前記原版のための遮光手段を構成する板状部材と、
   固定子に対し可動子を重力方向に平行な方向に動かすことにより前記板状部材を前記重力方向に平行な方向に移動させる駆動手段と、
   前記板状部材が移動したときに前記固定子が前記重力方向に平行な方向に移動してカウンタとして機能するように前記固定子を支持する支持手段と、を有し、
   前記支持手段は、前記固定子を非接触状態で支持するマグネットと、前記固定子の両端に対応する位置で前記固定子をそれぞれ弾性的に支持する２つの板バネと、を含むことを特徴とする露光装置。
2. 原版のパターンを基板に投影する投影光学系に対して前記原版と前記基板を走査移動することにより前記原版のパターンを前記基板に露光する走査露光方式の露光装置において、
   前記原版のための遮光手段を構成する第１の板状部材および第２の板状部材と、
   固定子に対し第１の可動子を重力方向に平行な方向に動かすことにより前記第１の板状部材を前記重力方向に平行な方向に移動させ、前記固定子に対し第２の可動子を前記重力方向に平行な方向に動かすことにより前記第２の板状部材を前記重力方向に平行な方向に移動させる駆動手段と、
   前記第１の板状部材および前記第２の板状部材が移動したときに前記固定子が前記重力方向に平行な方向に移動してカウンタとして機能するように前記固定子を支持する支持手段と、を有し、
   前記支持手段は、前記固定子を非接触状態で支持するマグネットと、前記固定子の両端に対応する位置で前記固定子をそれぞれ弾性的に支持する２つの板バネと、を含むことを特徴とする露光装置。
3. 前記２つの板バネの一部分と前記固定子の一部分は、前記固定子の両端に対応する位置でそれぞれ重なり合っていることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記板状部材、もしくは、前記第１の板状部材および前記第２の板状部材は、前記原版の面と共役な面に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. カウンタとして機能するように移動した前記固定子の位置を制御するリニアモーターと、をさらに有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 原版と基板を走査移動させながら、投影光学系を介して前記原版のパターンを前記基板に露光する露光装置であって、
   前記投影光学系を支持する露光装置本体と、
   前記原版に対して重力方向上方から露光光を照射する照明系ユニットと、
   前記露光装置本体に対して前記照明系ユニットを支持する照明系支持ベースと、を備え、
   前記照明系ユニットは、
   前記原版に対して照射される前記露光光を遮光する板状部材と、
   固定子に対し可動子を重力方向に平行な方向に駆動することにより前記板状部材を前記重力方向に平行な方向に移動させる駆動手段と、
   前記板状部材が前記重力方向に平行な方向に移動したときに前記固定子がその反対の方向に移動してカウンタとして機能するように前記固定子を支持する支持手段と、を有し、
   前記支持手段は、
   前記照明系支持ベースに設けられた第１マグネットおよび前記重力方向に平行な方向において前記第１マグネットと対向するように前記固定子に設けられた前記第１マグネットと同磁極の第２マグネットと、
   前記照明系支持ベースに固着された一端から前記重力方向に平行な方向とは異なる方向に伸びる２つの板バネと、を含み、
   前記第１マグネットおよび前記第２マグネットは、前記固定子を非接触状態で支持し、
   前記２つの板バネは、前記固定子の両端に対応する位置で前記固定子をそれぞれ弾性的に支持することを特徴とする露光装置。
7. 前記照明系ユニットは、
   前記原版に対して照射される前記露光光を遮光する第２の板状部材と、
   第２の固定子に対し第２の可動子を重力方向に垂直な方向に駆動することにより前記第２の板状部材を前記重力方向に垂直な方向に移動させる第２の駆動手段と、
   前記第２の板状部材が前記重力方向に垂直な方向に移動したときに前記第２の固定子がその反対の方向に移動してカウンタとして機能するように前記第２の固定子を支持する第２の支持手段と、を有し、
   前記第２の支持手段は、
   前記照明系支持ベースに固着された一端から前記重力方向に垂直な方向とは異なる方向に伸びる２つの第２の板バネと、を含み、
   前記２つの第２の板バネは、前記第２の固定子の両端に対応する位置で前記第２の固定子をそれぞれ弾性的に支持することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された前記基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。

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