JP4411158B2

JP4411158B2 - 露光装置

Info

Publication number: JP4411158B2
Application number: JP2004221127A
Authority: JP
Inventors: 義一宮島; 康裕藤原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2010-02-10
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP2006041302A

Description

本発明は、半導体製造工程において用いられ、レチクルパターンをシリコンウエハ上に投影して転写する露光装置に関するものであって、レチクル（原版）の保持手段に関する。

従来例を図１０〜図１２に示す。ここで、１０１はレチクルであって露光パターンの原版であり、１０２は、レチクルステージであって、レチクル１０１を搭載し、露光光に対してレチクル１０１をスキャン露光させる。１０３は、レチクルクランプであって、レチクル１０１を、レチクルステージ１０２にクランプする手段である。

１０４は、縮小投影レンズであって、レチクル１０１上のパターンを、シリコン基板より成るウエハ１０５上に縮小投影する。１０６は、ウエハステージであって、ウエハ１０５を搭載し、図１１に示すように、前記レチクルステージ１０２と同期して、露光光に対してスキャン移動し露光する。

以上、従来構成で図１２に示す様に、レチクル１０１を、レチクルクランプ１０３にクランプする際、レチクルクランプ１０３には、レチクルクランプパッド１０３Aが構成され、レチクルクランプパッド１０３Aをバキュームパッドにすることにより、レチクル１０１を真空吸引クランプする。

その際、図１２（２）に示すように、レチクルクランプパッド１０３Aの上面クランプ面に、異物１０３Bが付着した場合、レチクル面上のパターンをウエハ上に投影する際に、パターン面内デフォーカスの悪化及びウエハ上パターン精度の悪化が発生するという問題があった。また、レチクル１０１の面と４箇所のレチクルクランプパッド１０３Aの構成する面との間の平坦度差から、レチクル１０１の面をクランプ時に変形歪ませることがあった。

本発明では、上記従来例に示す様に、レチクル面とレチクルクランプ面との間の平坦度差から、レチクルクランプ時のレチクルへの歪みの発生を防ぐことが課題である。
また、同じくクランプ面に付着した異物によるレチクルへの歪みの発生を抑えることが課題である。

そこで、本発明は、レチクルなどの原版クランプ時の原版面への歪の発生を防ぎ、原版を歪ませることなく露光可能な露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、原版面に描かれたパターンを、投影光学系を介して基板に投影転写する露光装置において、前記原版を保持し移動させる原版ステージを備え、前記原版ステージは、前記原版ステージの移動方向に沿う複数の箇所で前記原版に当接し保持位置決めする原版保持面が設けられた第１の原版保持部位と、前記第１の原版保持部位の原版保持面に対して異なる位置で前記原版に当接し保持する原版保持面とピンとが設けられた第２の原版保持部位とを備え、前記第１の原版保持部位および前記第２の原版保持部位の少なくともいずれかに真空吸引手段が設けられ、前記第２の原版保持部位は、前記第１の原版保持部位に対して前記原版ステージの移動方向に延びて連続的に構成され、前記第２の原版保持部位の原版保持面およびピンは前記第１の原版保持部位の原版保持面に対して鉛直方向に変位可能であることを特徴とする露光装置。

つまり、本発明では、原版面と原版保持面の間の平坦度差が生じた際や、原版面と原版保持面の間に異物が付着した際に、保持面を位置決めする原版保持部材の原版保持面を、第１の原版保持部位と、保持面に対して吸引力を発生させながら異物や原版面の状態に対して、弾性変形しながら沿わすことにより吸引クランプする第２の原版保持面とを設けることにより、異物及び原版面と原版保持面間の平坦度の差による原版面への歪の発生を防ぐ。

また、本発明は、前記第１の原版保持部位及び前記第２の原版保持部位の少なくともいずれかの原版保持面に、真空吸引手段または静電吸引手段が設けられていることを特徴としてもよく、前記第１の原版保持部位と前記第２の原版保持部位は、該原版を保持する際に、両者の該原版保持部位の該原版保持面が該原版に当接することを特徴としてもよく、前記第２の原版保持部位の該原版保持面の真空吸引溝に原版面と部分当接する部位を複数箇所設けたことを特徴としてもよい。

また、本発明では、前記第２の原版保持部位は、該原版面に対して略鉛直方向に弾性変位可能であることを特徴としてもよく、前記第２の原版保持部位は、前記第１の原版保持部位の外周部に設けられていることを特徴としてもよく、複数の前記第１の原版保持部位間に前記第２の原版保持部位が一体的に設けられていることを特徴としてもよく、前記第２の原版保持部位は、該原版面の位置決め計測手段の計測光透過孔が設けられていることを特徴としてもよく、前記第２の原版保持部位は、複数の分割体を備えてなり、各分割体の原版保持面が該原版に対して独立して変位可能なことが好ましい。

また、本発明は、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、を具備することを特徴とするデバイス製造方法にも適用される。

本発明では、原版保持部への異物付着及び原版面と原版保持面間の平坦度の差による原版面への歪の発生を防ぎ、原版を歪ませることなく露光可能な露光装置を提供することができるという効果がある。

以下に本発明を実施するための最良の形態について、原版がレチクルであり、基板がウエハである場合の実施例を挙げ図１〜図９を参照して詳細に説明する。

まず、図１〜図４を用いて本発明の実施例１に係る露光装置を説明する。ここで、１は、照明系ユニットであり、露光光を光源から導出し、成形均一な露光光とする。２は、レチクルステージであり、露光原版（レチクル）を搭載し、露光光に対して原版（レチクル）をスキャン露光させる。３は、縮小投影レンズであり、原版（レチクル）面に描かれたパターンを、シリコン基板より成るウエハ上に縮小投影する。

４は、ウエハステージであり、シリコン基板であるウエハを搭載し、レチクルステージ２と同期して、露光光に対してスキャン移動し露光する。５は、露光装置本体であり、レチクルステージ２及び縮小投影レンズ３、及びウエハステージ４等を支持する。６は、原版レチクルであり、投影パターンが形成されている。７は、レチクルクランプであり、レチクルステージ２上に構成され、レチクル６を吸着保持して位置決めする。８は、スリット露光光であり、レチクル６の原版パターンに対してスリット状の露光光を透過させる。

以上の構成で、図５に、レチクル６を、レチクルステージ２上のレチクルクランプ７に位置決め保持する構成を示す。その際、レチクルステージ２上に設けられたレチクルアライメント検出手段２Aにより、レチクル６をレチクルステージ２に位置決めする。

ここで、図５（１）は、レチクルクランプ７の上面に、レチクル６がクランプ位置決め保持されている状態を示す。
図５（２）にクランプ状態を断面図にて示す。
ここで、レチクルクランプ７は、レチクル６をZ方向で位置決めする、第１の原版保持部位であるZ位置決め７Bと、レチクル６に対して弾性的に真空クランプする第２の原版保持部位であるレチクル弾性チャック７Aとが設けられている。
さらに、Z位置決め７Bのピンチャックの外周部を含む周辺部に、Z位置決め７Bのピンチャックに対して、相対的に変位可能に支持された弾性変位可能なレチクル弾性チャック７Aが配置される。レチクル弾性チャック７Aはレチクル面に対して略鉛直方向に弾性変位可能である。第１の原版保持部位であるZ位置決め７Bが複数ある場合において、該複数のZ位置決め７Bの間に第２の原版保持部位であるレチクル弾性チャック７Aを一体的に設けることも可能である。

レチクル弾性チャック７Aの実装状態を、図６に示す。
レチクル弾性チャック７Aは、レチクル６との当接面に吸着するために、吸引溝７Hおよび部分的にレチクル６に当接する、即ち、真空吸引溝に原版面と部分当接するピン７Fが設けられ、吸引溝７Hに対しては真空吸引する為の真空吸引手段７Dと配管のバキューム孔７Gが設けられている。そして、最終的に図６（２）に示すように、吸引溝７Hを真空状態にすることにより、レチクル６に対してレチクル弾性チャック７Aが吸引クランプする。

その際、レチクル弾性チャック７Aは、非吸着時においては、弾性体の為、自重で図６（１）に示すように、非吸着時位置７Cに退避した状態をとっている。吸着時においては、レチクル６の下面の吸着クランプ面に吸引移動することにより当接クランプする。

図７（１）及び（２）に、レチクル６に対する、レチクル弾性チャック７Aのクランプ状態を示す。
レチクル６は、Z位置決め７Bのピンチャックに対して、Z及びXY面内の位置決めした後に搭載される。さらに、初期状態であるレチクル６へのレチクル弾性チャック７Aの非吸着時には、レチクル弾性チャック７Aは、レチクル６に対して、非接触状態で退避位置に位置する。さらに、真空吸引手段７Dにより吸引固定される状態では、吸着時に示す様に、レチクル弾性チャック７Aの当接面が、レチクル６に弾性変位して当接し、レチクル６に対して、吸引溝７Hの真空吸着面により真空吸着保持力を発生させる。

この際、レチクル６の辺に倣う状態で、レチクル弾性チャック７Aが当接することにより、レチクル６へのクランプ時の歪の発生を抑える効果がある。

また同時に、図６（２）に示すように、吸引溝７Ｈの複数部位に、ピン７Fを設けることにより、レチクル６との当接面への異物の付着確率を低減し、異物の付着に起因する歪の発生を抑えることも可能になる。

本発明の実施例２に係るレチクルステージでレチクルをクランプした状態を、図８に示す。実施例１では、レチクル弾性チャック７Aを、Z位置決め７Bに対して、片側に構成していたが、本実施例では、図８（１）及び（２）に示すように、Z位置決め７Bに対して両側に、レチクル弾性チャック７Jを設けることにより、非吸着時位置７Cから真空吸引手段７Dによる真空吸引圧力を、バキューム孔７G及びバキューム孔７Kを介して、レチクル弾性チャック７Jに与え、レチクル６に対してレチクル弾性チャック７Jを添わせて、吸引クランプする。

本発明の実施例３に係るレチクルステージでレチクルをクランプした状態を、図９（１）に示す。実施例１及び実施例２では、レチクル弾性チャックを片側一体構造で構成しているが、本発明は実施例３として、図９に示す様に、分割体を備えてなる構造にし、各分割体の原版保持面がZ位置決め７Bに対しそれぞれ独立して変位可能である。

ここで、レチクル弾性チャック７Lは、Z位置決め７Bに対してそれぞれ独立して一体支持構成されている為、レチクル６に対して独立して添わせることが可能になり、吸着面がレチクル６に対してより高い面追従性を得られやすい。

次に、上述の実施例１〜３のいずれかに係る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１３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４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。ウエハの表面を酸化させる酸化ステップ、ウエハ表面に絶縁膜を成膜するＣＶＤステップ、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、ウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込みステップ、ウエハに感光剤を塗布するレジスト処理ステップ、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、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、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、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。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。

本発明の実施例１に係る露光装置を示す概念図である。図１のレチクルステージを示す斜視図である。図１の要部を示す図である。（１）が図３の平面図であり、（２）がその正面図である。（１）が図４の要部を示す平面図であり、（２）が（１）のＢ−Ｂ断面図である。（１）は断面図であり、（２）は平面図である。（１）は断面図であり、（２）は斜視図である。本発明の実施例２に係るレチクルステージを示す図であって、（１）はレチクルステージでレチクルをクランプした状態を示す断面図、（２）はその斜視図ある。本発明の実施例３に係るレチクルステージを示す図であって、（１）はレチクルステージでレチクルをクランプした状態を示す断面図、（２）は平面図である。従来例を示す露光装置の概念図である。（１）は図１０の平面図であり、（２）は正面図である。（１）は図１１の部分平面図であり、（２）はそのＡ−Ａ断面図である。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。

符号の説明

１：照明系ユニット、２：レチクルステージ、２Ａ：レチクルアライメント検出手段、３：縮小投影レンズ、４：ウエハステージ、４Ａ：ウエハ、５：露光装置本体、６：レチクル、７：レチクルクランプ、７Ａ：レチクル弾性チャック、７Ｂ：Z位置決め、７Ｃ：非吸着時位置、７Ｄ：バキューム吸引手段、７Ｅ：アライメントマーク窓、７Ｆ：ピン、７Ｇ：バキューム孔、７Ｈ：吸引溝、７Ｊ：レチクル弾性チャック、７Ｋ：バキューム孔、７Ｌ：レチクル弾性チャック：８：スリット露光光、１０１：レチクル、１０１A：スリット露光光、１０２：レチクルステージ、１０３：レチクルクランプ、１０３A：レチクルクランプパッド、１０３B：異物、１０４：縮小投影レンズ、１０５：ウエハ、１０６：ウエハステージ。

Claims

原版面に描かれたパターンを、投影光学系を介して基板に投影転写する露光装置において、
前記原版を保持し移動させる原版ステージを備え、
前記原版ステージは、前記原版ステージの移動方向に沿う複数の箇所で前記原版に当接し保持位置決めする原版保持面が設けられた第１の原版保持部位と、前記第１の原版保持部位の原版保持面に対して異なる位置で前記原版に当接し保持する原版保持面とピンとが設けられた第２の原版保持部位とを備え、
前記第１の原版保持部位および前記第２の原版保持部位の少なくともいずれかに真空吸引手段が設けられ、
前記第２の原版保持部位は、前記第１の原版保持部位に対して前記原版ステージの移動方向に延びて連続的に構成され、前記第２の原版保持部位の原版保持面およびピンは前記第１の原版保持部位の原版保持面に対して鉛直方向に変位可能であることを特徴とする露光装置。
前記第１および第２の原版保持部位は一体構造であり、
前記第２の原版保持部位の原版保持面の鉛直方向の厚さが前記第１の原版保持部位の原版保持面の鉛直方向の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記第２の原版保持部位は、前記第１の原版保持部位に対して前記原版ステージの移動方向側のみに設けられ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。
前記第２の原版保持部位は、該原版面の位置決め計測手段の計測光透過孔が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。
前記第２の原版保持部位の原版保持面に真空吸引溝を有し、
前記ピンは前記真空吸引溝に設けられてい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。
原版に描かれたパターンを、投影光学系を介して基板に投影転写する走査露光装置において、
走査方向に沿う複数の箇所で前記原版に当接する第１の原版保持面を有し、前記原版を前記投影光学系の光軸方向に位置決めする第１の原版保持部位と、
前記第１の原版保持面の複数の当接箇所間において前記原版に当接する第２の原版保持面と、吸着溝と、前記吸着溝の内部に形成され前記第２の原版保持面とは異なる位置で前記原版に当接するピンとを有する第２の原版保持部位と、
前記吸着溝の内部の空間を排気する真空吸引手段とを備え、
前記第２の原版保持面および前記ピンが前記第１の原版保持面に対して、前記光軸方向に変位可能に構成されることを特徴とする露光装置。
請求項１〜６のいずれかに記載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、を具備することを特徴とするデバイス製造方法。