(57)【要約】【課題】ウエハステージと光学系ユニットとの角度ずれを抑制することができる露光装置を提供する。【解決手段】ウエハが載置されるウエハステージ１６と、フォトマスクのパターンをウエハステージ１６上のウエハに投影する光学系ユニット１８と、ウエハステージ１６と光学系ユニット１８を支持するフレーム２０と、流体供給手段３５を有する露光装置１０。フレーム２０は、ウエハステージ１６を支持するウエハステージ支持部２２と、ウエハステージ１６の上方で光学系ユニット１８を支持する光学系ユニット支持部２４と、ウエハステージ支持部２２と光学系ユニット支持部２４とを接続する複数の第１柱状部２８ａ〜３０ａを有している。各第１柱状部２８ａ〜３０ａの内部には、第１柱状部２８ａ〜３０ａに沿って伸びる第１流路４０〜４２が形成されている。流体供給手段３５は、各第１流路４０〜４２内に流体を流通させる。【選択図】図２
2011018826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハが載置されるウエハステージと、
フォトマスクのパターンをウエハステージ上のウエハに投影する光学系ユニットと、
ウエハステージと光学系ユニットを支持するフレームと、
流体供給手段、
を有する露光装置であって、
フレームは、ウエハステージを支持するウエハステージ支持部と、ウエハステージの上方で光学系ユニットを支持する光学系ユニット支持部と、ウエハステージ支持部と光学系ユニット支持部とを接続する複数の第１柱状部を有しており、
各第１柱状部の内部には、第１柱状部に沿って伸びる第１流路が形成されており、
流体供給手段は、各第１流路内に流体を流通させることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
フレームは、光学系ユニットの上方でフォトマスクを保持するマスクステージと、マスクステージと光学系ユニット支持部とを接続する複数の第２柱状部をさらに有しており、
各第２柱状部の内部には、第２柱状部に沿って伸びており、第１流路に接続されている第２流路が形成されており、
流体供給手段は、第１流路と第２流路によって形成されている流路内に流体を流通させることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
光学系ユニット支持部の内部には、光学系ユニットの周囲に沿って伸びており、第１流路に接続されている第３流路が形成されており、
流体供給手段は、第１流路と第３流路によって形成されている流路内に流体を流通させ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトマスクのパターンをウエハに投影する露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ウエハステージと、光学系ユニットと、ウエハステージと光学系ユニットを支持するフレームを有する露光装置が開示されている。光学系ユニットは、フォトマスクのパターンをウエハステージ上のウエハに投影する。露光装置によって露光する際には、露光装置における温度分布を均一とする必要がある。温度分布が不均一となると、各部の寸法の温度特性（すなわち、膨張、収縮）によって歪みが生じ、光学系ユニットとウエハステージとの位置関係にずれが生じるためである。この位置関係にずれが生じると、ウエハにパターンを正確に投影することができない。特許文献１の露光装置では、フレームが、ウエハステージを支持する部分（以下、ウエハステージ支持部という）と、光学系ユニットを支持する部分（以下、光学系ユニット支持部という）と、ウエハステージ支持部と光学系ユニット支持部とを接続する部分（以下、接続部という）により構成されている。そして、光学系ユニット支持部に流路が設けられており、この流路内に温度を調整した流体を流通させる。これによって、光学系ユニット支持部の温度を均一化し、光学系ユニット支持部の歪みを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３２０９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フレームの光学系ユニット支持部に温度不均一が生じると、高温部は低温部よりも寸法が大きくなるため、ウエハステージと光学系ユニットが相対的に平行移動する平行位置ずれが生じる。特許文献１の露光装置では、光学系ユニット支持部の温度が均一化されるため、この平行位置ずれを抑制することができる。しかしながら、光学系ユニット支持部の温度を均一化しても、ウエハステージと光学系ユニットとの相対姿勢が変化する角度ずれが生じる場合がある。角度ずれが生じると、ウエハに対する光線の入射角度にずれが生じ、正確な縮尺でウエハにパターンを投影することができない。上述した平行移動ずれはウエハステージを位置調整することである程度修正可能であるが、角度ずれは修正が困難であるため大きな問題となる。特許文献１の露光装置では、角度ずれを抑制することができないという問題があった。
【０００５】
上述した実情に鑑み、本明細書は、ウエハステージと光学系ユニットとの角度ずれを抑制することができる露光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、上記角度ずれの原因が、フレームのうちの光学系ユニット支持部とウエハステージ支持部とを接続している接続部にあることを見出した。すなわち、接続部の温度が不均一となることによって接続部の長さが位置によって相違すると、光学系ユニット支持部がウエハステージ支持部に対して傾斜する。その結果、ウエハステージと光学系ユニットとの間に角度ずれが生じる。
したがって、本明細書により提供される露光装置は、以下の構成を備えている。この露光装置は、ウエハステージと、光学系ユニットと、フレームと、流体供給手段を備えている。ウエハステージには、ウエハが載置される。光学系ユニットは、フォトマスクのパターンをウエハステージ上のウエハに投影する。フレームは、ウエハステージと光学系ユニットを支持する。フレームは、ウエハステージを支持するウエハステージ支持部と、ウエハステージの上方で光学系ユニットを支持する光学系ユニット支持部と、ウエハステージ支持部と光学系ユニット支持部とを接続する複数の第１柱状部を有している。各第１柱状部の内部には、第１柱状部に沿って伸びる第１流路が形成されている。流体供給手段は、各第１流路内に流体を流通させる。
この露光装置では、ウエハステージ支持部と光学系ユニット支持部とを接続する各第１柱状部に第１流路が形成されており、流体供給手段が各第１流路に流体を流通させる。このため、各第１流路内を流れる流体によって各第１柱状部の温度が均一化される。すなわち、各第１柱状部間の温度差が極めて小さくなる。このため、ウエハステージと光学系ユニットとの間の角度ずれが抑制される。
【０００７】
一般に、露光装置は、フォトマスクを保持するマスクステージを有している。マスクステージと光学系ユニットとの間に角度ずれが生じた場合にも、正確な縮尺でウエハにパターンを投影することができなくなる。
したがって、上述した露光装置は、以下の構成を備えていることが好ましい。この露光装置では、フレームが、光学系ユニットの上方でフォトマスクを保持するマスクステージと、マスクステージと光学系ユニット支持部とを接続する複数の第２柱状部をさらに有している。各第２柱状部の内部には、第２柱状部に沿って伸びており、第１流路に接続されている第２流路が形成されている。流体供給手段は、第１流路と第２流路によって形成されている流路内に流体を流通させる。
この露光装置では、マスクステージ支持部と光学系ユニット支持部とを接続する各第２柱状部の内部の第２流路にも流体が流れるので、各第２柱状部の間で温度差が生じることも抑制される。このため、マスクステージと光学系ユニットとの間の角度ずれも抑制される。
【０００８】
上述した露光装置は、光学系ユニット支持部の内部に、光学系ユニットの周囲に沿って伸びており、第１流路に接続されている第３流路が形成されていることが好ましい。そして、流体供給手段が、第１流路と第３流路によって形成されている流路内に流体を流通させることが好ましい。
このような構成によれば、光学系ユニット支持部の温度分布が均一化され、ウエハステージと光学系ユニットとの間の平行位置ずれも抑制される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例の露光装置１０の概略構成を示す図。
【図２】露光ユニット１４の概略斜視図。
【図３】変形例の露光装置の概略構成を示す図。
【図４】変形例の露光装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】
実施例に係る露光装置について説明する。図１は、実施例の露光装置１０の概略構成を示している。図１に示すように、露光装置１０は、チャンバ１２と、チャンバ１２内に設置されている露光ユニット１４と、チャンバ１２外に設置されている温調機３５を備えている。また、露光装置１０は、図示しない空調機と、図示しない投光機を備えている。
【００１１】
チャンバ１２内には、図示しない空調機によって温度調整した空気が送られる。このため、チャンバ１２内の温度は、略一定の温度（本実施例では約２３℃）に制御されている。図２は、露光ユニット１４の概略斜視図を示している。図１及び図２に示すように、露光ユニット１４は、ウエハステージ１６と、光学系ユニット１８と、フレーム２０を備えている。フレーム２０は、最下部に形成されているウエハステージ支持部２２と、ウエハステージ支持部２２の上方に配置されている光学系ユニット支持部２４と、光学系ユニット支持部２４の上方に配置されているマスクステージ２６を備えている。また、フレーム２０は、３つの柱状部２８〜３０を有している。なお、図１では、図の見易さを考慮して柱状部３０の図示を省略している。各柱状部２８〜３０は、ウエハステージ支持部２２と、光学系ユニット支持部２４と、マスクステージ２６を互いに接続している。
【００１２】
ウエハステージ支持部２２上には、ウエハステージ１６が固定されている。ウエハステージ１６上には、半導体ウエハが載置される。ウエハステージ１６は、水平面内で２軸に沿って移動可能なＸＹステージである。
【００１３】
光学系ユニット支持部２４の中央には貫通孔が形成されている。光学系ユニット支持部２４には、光学系ユニット１８が貫通孔に挿通された状態で載置されている。光学系ユニット１８は、複数のレンズにより構成されている。光学系ユニット１８は、その光軸がウエハステージ１６に対して垂直となるように、光学系ユニット支持部２４に固定されている。光学系ユニット１８は、マスクステージ２６に取り付けられるレチクル（フォトマスクの一例）のパターンを縮小して、ウエハステージ１６上の半導体ウエハに投影する。
【００１４】
マスクステージ２６の中央部には、透明なガラスにより形成されたレチクル載置部２７が形成されている。レチクル載置部２７は、光学系ユニット１８の直上の位置に形成されている。レチクル載置部２７では、光が上面側から下面側に透過することができる。レチクル載置部２７は、ウエハステージ１６と平行（すなわち、水平）に形成されている。このため、レチクル載置部２７は、光学系ユニット１８の光軸に対して垂直に配置されている。レチクル載置部２７上には、半導体ウエハに投影されるパターンが形成されたレチクルが載置される。
【００１５】
半導体ウエハにレチクルのパターンを投影する際には、表面にフォトレジストを塗布した半導体ウエハをウエハステージ１６上に設置し、レチクルをレチクル載置部２７上に設置する。そして、図示しない投光機により上側からレチクルに向かって（すなわち、垂直真下に向かって）光を照射する。すると、レチクルを透過した光が光学系ユニット１８に入射し、光学系ユニット１８によってレチクルのパターンを縮小した像が半導体ウエハ上に投影（結像）される。このように半導体ウエハを露光することによって、投影したパターンに応じた形状にレジストマスクを形成することができる。
【００１６】
露光装置１０により露光を行う際には、露光の精度を確保するために、厳密に温度管理をする必要がある。上述したように、チャンバ１２内の温度は約２３℃に保たれているが、このように温度管理を行っても、フレーム２０の温度を均一化することは難しい。フレーム２０の３つの柱状部２８〜３０の温度がそれぞれ異なると、その温度差による熱膨張、熱収縮の影響によって、各柱状部の長さが互いに異なってしまう。これによって、光学系ユニット支持部２４やマスクステージ２６が水平面に対して傾き、光学系ユニット１８の光軸がウエハステージ１６やレチクル載置部２７に対して傾いてしまう。例えば、柱状部のうちのウエハステージ支持部２２と光学系ユニット支持部２４を接続している部分（以下、第１柱状部という）の長さが温度不均一により柱状部間で相違すると、ウエハステージ１６に対して光学系ユニット１８の光軸が傾いてしまう。また、柱状部のうちの光学系ユニット支持部２４とマスクステージ２６を接続している部分（以下、第２柱状部という）の長さが温度不均一により柱状部間で相違すると、光学系ユニット１８の光軸に対してレチクル載置部２７が傾斜してしまう。このように、各部と光学系ユニット１８の光軸との間に傾きが生じると、露光の精度が低下する。本実施例の露光装置１０は、各柱状部２８〜３０の温度の相違によって生じる精度の低下を防止するために、各柱状部２８〜３０の温度を均一化する機構を有している。
【００１７】
図２に示すように、柱状部２８の内部には、流路４０が形成されている。流路４０は、第１柱状部２８ａから第２柱状部２８ｂに亘って形成されている。流路４０の一端は、第２柱状部２８ｂの上端部の側面に形成された開口４０ａに接続されており、流路４０の他端は第１柱状部２８ａの略中間部の側面に形成された開口４０ｂに接続されている。柱状部２９の内部には、流路４１が形成されている。流路４１は、第１柱状部２９ａから第２柱状部２９ｂに亘って形成されている。流路４１の一端は、第２柱状部２９ｂの上端部の側面に形成された開口４１ａに接続されており、流路４１の他端は第１柱状部２９ａの略中間部の側面に形成された開口４１ｂに接続されている。柱状部３０の内部には、流路４２が形成されている。流路４２は、第１柱状部３０ａから第２柱状部３０ｂに亘って形成されている。流路４２の一端は、第２柱状部３０ｂの上端部の側面に形成された開口４２ａに接続されており、流路４２の他端は第１柱状部３０ａの下端部の側面に形成された開口４２ｂに接続されている。
【００１８】
温調機３５は、配管４３、４４によって、流路４０、４１、４２に接続されている。すなわち、温調機３５は、上流側配管４３によって開口４０ａ、４１ａ、４２ａに接続されており、下流側配管４４によって開口４０ｂ、４１ｂ、４２ｂに接続されている。温調機３５は、下流側配管４４から上流側配管４３に向けて空気を送り出す。このため、上流側配管４３、流路４０、４１、４２、及び、下流側配管４４によって構成される循環路内に空気が循環する。また、温調機３５は、下流側配管４４から温調機３５に流入する空気を、目標温度により近い温度に調整して、上流側配管４３に送り出す。本実施例では、上記目標温度は、チャンバ１２内の温度と等しい２３℃に設定されている。このため、流路４０、４１、４２内に約２３℃（より詳細には、２３℃±０．３℃）に温度調整された空気が流れる。
【００１９】
露光装置１０により露光を行う際には、温調機３５を作動させて、流路４０、４１、４２内に約２３℃に温度調整された空気を流通させる。このため、３つの柱状部２８〜３０の温度が約２３℃に保たれる。これにより、３つの柱状部２８〜３０の間の温度差が極めて小さくなり、露光精度の低下が防止される。
【００２０】
また、露光装置１０では、柱状部２８、２９が鉛直方向に対してやや傾斜して形成されており、これによって、柱状部２８、２９間の間隔が上側に向かうほど小さくなっている。このため、光学系ユニット支持部２４及びマスクステージ２６のサイズが、ウエハステージ支持部２２よりも小さい。このように、光学系ユニット支持部２４及びマスクステージ２６のサイズが小さいので、光学系ユニット支持部２４及びマスクステージ２６で熱膨張、収縮が生じた場合にも、その寸法変化量はそれほど大きくならない。このように、露光装置１０では、光学系ユニット支持部２４及びマスクステージ２６の寸法の変化が抑制されることによっても、露光精度の向上が図られている。
【００２１】
なお、上述した実施例の露光装置１０では、フレーム２０のうちの柱状部２８、２９、３０の内部にのみ流路が形成されていた。しかしながら、光学系ユニット支持部２４、ウエハステージ支持部２２、または、マスクステージ２６の内部に流路を形成し、その流路内にも温度調整した空気を流通させてもよい。例えば、図３に示すように、光学系ユニット支持部２４の内部に、光学系ユニット１８の周囲に沿って伸びており、流路４０〜４２に連通している流路４３を形成することができる。これによって、光学系ユニット支持部２４の温度も均一化することができる。また、図４に示すように、各流路を、ウエハステージ支持部２２の内部まで延長してもよい。これによって、ウエハステージ支持部２２の温度も均一化することができる。
【００２２】
なお、上述した実施例では、流路内に空気を流通させたが、流路内に流通させる流体には、種々の気体や液体を用いることができる。
【００２３】
また、上述した実施例では、チャンバ１２内に空気を送り込む空調機と、温調機３５が別個に設けられていたが、温調機３５でチャンバ１２内にも空気を送り込むようにしてもよい。すなわち、温調機３５によって柱状部内の流路に空気を流通させるとともにチャンバ１２内にも空気を送り込んで、温調機３５をチャンバ１２内の温度を調整する空調機としても機能させることができる。
【００２４】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２５】
１０：露光装置
１２：チャンバ
１４：露光ユニット
１６：ウエハステージ
１８：光学系ユニット
２０：フレーム
２２：ウエハステージ支持部
２４：光学系ユニット支持部
２６：マスクステージ
２７：レチクル載置部
２８：柱状部
２８ａ：第１柱状部
２８ｂ：第２柱状部
２９：柱状部
２９ａ：第１柱状部
２９ｂ：第２柱状部
３０：柱状部
３０ａ：第１柱状部
３０ｂ：第２柱状部
３５：温調機
４０：流路
４１：流路
４２：流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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