(57)【要約】【課題】鏡筒の周囲温度の変化に伴う鏡筒の熱変形を簡単な構造で抑えることができる露光装置を提供する。【解決手段】露光装置１００は、原版Ｍに形成されているパターンに光を照射し、投影光学系５を介してパターンの像を基板Ｐ上に露光するものであり、投影光学系５を収容し、外側の壁面にリブ構造１３を有する筐体１０と、リブ構造１３の間の凹部に配置され、筐体１０の外部と内部との間の熱伝達がリブ構造１３よりも小さい熱伝達低減部１４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版に形成されているパターンに光を照射し、投影光学系を介して前記パターンの像を基板上に露光する露光装置であって、
前記投影光学系を収容し、外側の壁面にリブ構造を有する筐体と、
前記リブ構造の間の凹部に配置され、前記筐体の外部と内部との間の熱伝達が前記リブ構造よりも小さい熱伝達低減部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記熱伝達低減部は、前記リブ構造の材質よりも熱伝導率が小さい材質の部材であ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】
前記熱伝達低減部は、断熱材であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記凹部を覆う封止部材を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記筐体の外側の壁部に設置され、前記凹部を閉空間とする封止部材と、
前記封止部材により形成された前記閉空間に気体を給気する給気機構と、を備え、
前記熱伝達低減部は、前記閉空間にある前記気体である、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項６】
前記閉空間に供給する気体の温度を調整する調整部を備えることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記筐体の内側の壁面は、平坦であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１ないし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、
その露光した基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、液晶表示デバイスや半導体デバイスなどの製造工程の１つであるリソグラフィ工程において、原版（マスクやレチクル）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたガラスプレートやウエハ）に露光する装置である。特に液晶表示デバイスの製造工程では、凹面鏡と凸面鏡とを組み合わせた投影光学系を用いる、いわゆるミラープロジェクションタイプの走査型露光装置が使用されるのが一般的である。ここで、ミラープロジェクションタイプの露光装置における投影光学系では、複数の光学素子により露光光を折り曲げる構成であり、そのため複数の光軸が存在する。したがって、原版のパターンの像を常に高解像度かつ高い重ね合わせ精度で基板上に転写するためには、各軸の相対位置を正確に調整するとともに、その相対位置関係、および投影光学系の像特性（光学性能）を所定の状態に維持する必要がある。しかしながら、投影光学系を構成する複数の光学素子の間に存在する空気などの気体の屈折率や、光学素子を保持するための保持部材などは、周囲の温度によって変化する。そして、このような周囲温度の変化は、フォーカス・倍率・像の歪み等に代表される投影光学系の像特性に変化を及ぼし得る。そこで、従来、露光装置では、装置全体もしくは投影光学系またはその両方を恒温チャンバー（または鏡筒）で取り囲み、装置全体もしくは投影光学系の周囲温度を一定に制御している。
【０００３】
ここで、投影光学系の周囲には、各種ステージ装置を駆動するアクチュエーターや可動部の位置を計測する干渉計用のレーザー光源、さらには種々の電気基板など、発熱源となり得る構成要素が存在する。一方、投影光学系を覆い、かつ保持する鏡筒は、一般的に鋳鉄等で製作されており、熱膨張係数が十数ｐｐｍと大きいため熱膨張しやすく、結果、それらの発熱源の影響を受けやすい。したがって、上記のように周囲温度を一定に制御していても、鏡筒の熱変形に起因して投影光学系の各光学素子の相対位置が不用意に変化し、像特性（特にフォーカス特性）が変化する可能性がある。また、液晶表示デバイスの大型化に伴って投影光学系の大型化も進み、投影光学系を覆う鏡筒も、大型化、および剛性確保のために形状が複雑化しており、鏡筒の熱変形による像特性への影響が一段と増している。そこで、投影光学系を覆う鏡筒を所望の温度に制御、維持するために、特許文献１および２は、鏡筒の側壁内に流路を形成したり、温調ジャケットを鏡筒の外側の壁面に取り付けたりし、温度制御された液体を流す露光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−８２６２１号公報
【特許文献２】特開２００２−５５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１および２に示す方法では、投影光学系を覆う鏡筒の温度を調整するための機構の部品点数が増加し、構造が複雑になる。さらに、鏡筒の材質としてインバー材やセラミック材などの低熱膨張材を採用したり、壁部を二重構造にしたりするなど、鏡筒が熱変形しづらい構成も考えられるが、この場合でも、構造が複雑となったり、高価となったりすることは避けられない。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、鏡筒の周囲温度の変化に伴う鏡筒の熱変形を簡単な構造で抑えることができる露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、原版に形成されているパターンに光を照射し、投影光学系を介してパターンの像を基板上に露光する露光装置であって、投影光学系を収容し、外側の壁面にリブ構造を有する筐体と、リブ構造の間の凹部に配置され、筐体の外部と内部との間の熱伝達がリブ構造よりも小さい熱伝達低減部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、例えば、鏡筒の周囲温度の変化に伴う鏡筒の熱変形を簡単な構造で抑えることができる露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】一実施形態における鏡筒の構造を示す図である。
【図３】フォーカス変動とその補正回数とを従来と比較するグラフである。
【図４】他の実施形態における鏡筒の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１１】
まず、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、一例として液晶表示デバイス（液晶パネル）の製造工程におけるリソグラフィ工程に採用されるものとする。この場合、露光装置１００は、ミラープロジェクションタイプで、かつステップ・アンド・スキャン方式を採用する走査型投影露光装置とし得る。具体的には、露光装置１００は、マスクＭと、表面にレジスト（感光剤）層が形成された基板であるプレート（ガラスプレート）Ｐとを同期走査させつつ、マスクＭに形成されているパターンを、投影光学系５を介してプレートＰ上（基板上）に転写する。なお、図１では、鉛直方向であるＺ軸に垂直な平面内で露光時のマスクＭおよびプレートＰの走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。露光装置１００は、まず、照明系１と、マスクステージ２と、投影光学系５と、プレートステージ３と、制御部２０とを備える。
【００１２】
照明系１は、不図示であるが、例えば起高圧水銀ランプなどの光源から発せられた光を受けて、マスクＭに対してスリット状に成形された照明光を照射する。マスクＭは、例えば、露光されるべき微細なパターン（例えば回路パターン）が描画されたガラス製の原版である。マスクステージ２は、例えば真空吸着によりマスクＭを保持し、ＸＹ方向に可動である。
【００１３】
投影光学系５は、マスクＭと、プレートステージ３に保持されたプレートＰとを光学的に共役な関係に維持し、マスクＭの照明領域に存在するパターンの像をプレートＰ上に投影する。投影光学系５は、第１レンズ６ａ、反射鏡（台形ミラー）７、凹面鏡８、凸面鏡９、および第２レンズ６ｂとを含む。マスクＭからのスリット光は、投影光学系５内において、第１レンズ６ａ、反射鏡７、凹面鏡８、凸面鏡９、再び凹面鏡８、反射鏡７、そして第２レンズ６ｂを経て、プレートＰに到達する。すなわち、投影光学系５を構成する光学素子のうち、反射鏡７、凹面鏡８、および凸面鏡９は、鉛直方向（Ｚ軸方向）と交差する方向（Ｘ軸方向）に延びる光軸を有する。プレートＰ上への投影光学系５の投影領域（露光領域）は、所定の形状（例えば円弧形状）に設定される。また、投影光学系５は、鏡筒（筐体）１０の内部に保持し収容されている。特に、反射鏡７、凹面鏡８、および凸面鏡９の材質としては、鏡筒１０の内部温度が上昇した場合でも、各光学素子の熱膨張（熱変形）による面変化に伴う像特性への影響を抑えるために、熱膨張係数の小さい高安定性ガラスとするのが望ましい。なお、鏡筒１０の構造については、以下で詳説する。
【００１４】
プレートステージ３は、例えば真空吸着によりプレートＰを保持し、例えばＸＹＺ方向（さらには各軸の回転方向であるθｘ、θｙ、θｚ方向）に可動である。また、プレートステージ３は、その表面に、投影光学系５の像特性の１つとしてのフォーカスを計測するために用いられる光量センサー（光電変換素子）４を備える。
【００１５】
制御部２０は、例えばコンピューターなどで構成され、かつ露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続されており、プログラムなどに従って、露光装置１００の各構成要素の動作制御および演算処理などを実行し得る。なお、制御部２０は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００１６】
また、露光装置１００は、恒温チャンバー１１内に設置されている。恒温チャンバー１１内は、不図示の温調機構により、通常のクリーンルームよりも高精度に温度を制御可能であり、例えば、クリーンルームでの温度が±２〜３°Ｃの範囲で制御されるのに対し、±０．１°Ｃ程度に維持される。特に、図１に例示する恒温チャンバー１１は、ダウンフロー型を採用するものである。この場合、恒温チャンバー１１は、空気中に浮遊する異物（パーティクル）が、装置本体、およびマスクＭやプレートＰに付着するのを抑えるために、天井に、温調機構からの温調気体を吹き出す気体吹き出し口１２を備える。気体吹き出し口１２からは、温調気体（例えば温調された空気）が、図中矢印で示すように投影光学系５の光軸（Ｚ軸）に沿って床面方向に流れる。また、恒温チャンバー１１内、特に投影光学系５を含む装置本体に、パーティクル、または硫酸イオンやアンモニウムイオン等が流入するのを抑えるために、気体吹き出し口１２（または気体取り入れ口）に濾過器を備える。濾過器としては、例えば、ＨＥＰＡ（またはＵＬＰＡ）フィルターや、ケミカルフィルターを採用し得る。
【００１７】
また、投影光学系５を覆う鏡筒１０内も、不図示の温調機構により温調気体を給気および排気することで、鏡筒１０内全体もしくは局所的またはその両方で温度が制御され、投影光学系５およびその周囲環境の温度分布の均一化が図られる。鏡筒１０内は、温調気体が、投影光学系５内の光学素子の温度変化、および空気の屈折率変化に敏感であるため、恒温チャンバー１１よりも高精度に温度を制御可能である。例えば、恒温チャンバー１１の温度が上記のように±０．１°Ｃの範囲で制御されるのに対し、鏡筒１０内は、±０．０５°Ｃ程度に維持される。さらに、パーティクル等の流入を抑えるために、温調気体の総量が陽圧になるように、排気総流量よりも給気総流量の方が多いことが望ましい。
【００１８】
次に、鏡筒１０の構造について詳説する。図２は、鏡筒１０の構造のみを示す斜視図である。鏡筒１０の全体形状は、例えば、上半部が三角屋根形で、下半部が箱形であり、両部材がＺ軸方向で重なり合うことで、投影光学系５を収容し、かつ上記のように温調される内部空間を形成する。なお、この鏡筒１０の全体形状自体は、これに限定するものではない。また、鏡筒１０の大きさ、および重量は、マスクＭとプレートＰとの間の限られた空間内で必要最小限とすることが望ましい。そこで、本実施形態では、鏡筒１０は、限られた空間内で大幅な重量増加を抑えつつ剛性を確保するために、図２に示すようなリブ構造１３を有する。リブ構造１３は、鏡筒１０の壁面の外側に配置（形成）され、鏡筒１０の壁面の内側は、平坦になっている。リブ構造１３の形状、および外壁面での配置は、重量、重心、またはシミュレーション等で導き出された自重変形量や固有振動数に基づいて必要最小限となるように決定される。
【００１９】
また、鏡筒１０は、リブ構造１３の間にある凹部に、鏡筒１０（リブ構造１３）とは異なる材質で、鏡筒１０の外部と内部との間の熱伝達（鏡筒１０の壁部内の熱伝導）を低減する（小さくする）ための熱伝達低減部を設置する。熱伝達低減部としては、例えば、図１および図２に示すように、リブ構造１３の間にある凹部に埋め込まれる断熱材１４とし得る。断熱材１４としては、熱による性能変化や材質変化が小さく、パーティクルが発生しづらいものが望ましく、例えばウレタン断熱材や真空断熱材などが採用可能である。または、断熱材１４に換えて、リブ構造１３の間にある凹部に鏡筒１０の材質（鋳鉄の熱伝導率：約５０（Ｗ／ｍｋ））よりも熱伝導率の低い材質（樹脂（例えばポリアセタール）の熱伝導率：約０．２５（Ｗ／ｍｋ））を直接、充填または配置する構成としてもよい。ここで、断熱材１４を設置したり、熱伝導率の低い材質を充填等したりすると、それらの物質に起因してパーティクルやガスが発生することも考えられる。その対策として、例えば図１に示すように、封止部材（例えば板金）１５を設置することで、熱伝達低減部が鏡筒１０の周囲に触れないように凹部を封止し、周囲環境への拡散を抑える構成としてもよい。
【００２０】
鏡筒１０は、このような構造とすることで、限られた空間で大幅に形状変更することなく、また剛性を低下させることなく、必要最小限の構造を維持し得る。その上で、鏡筒１０では、外側の壁面にリブ構造１３が配置され、かつリブ構造１３の間の凹部には熱伝達低減部が設置されているので、鏡筒１０が周囲環境と接触する面は、リブ構造１３の凸部のみとなる。これにより、鏡筒１０は、周囲温度が変化しても、その周囲温度の影響を局所的にしか受けないので、例えば、その内部で保持している投影光学系５の各光学素子間の相対変位の変動を抑えることができる。また、鏡筒１０は、リブ構造１３を外側の壁面に配置していることから、壁面の内側を平坦化することができる。これにより、鏡筒１０の内部では、温調気体の流路を遮る遮蔽物を追加することがないので、高精度な温調制御を維持することができる。
【００２１】
また、露光装置１００では、上述した光量センサー４を用いてフォーカス計測を実施する。このフォーカス計測について、まず、マスクステージ２は、不図示であるが、スリットまたはピンホールが形成されているマスク側基準板を有する。同様に、プレートステージ３も、不図示であるが、スリットまたはピンホールが形成されているプレート側基準板を有する。そして、光量センサー４は、照明系１から照射され、マスク側基準板、投影光学系５、およびプレート側基準板を順次通過した光を検出する。光量センサー４の出力に基づいて得られる光量は、フォーカスがズレていると小さくなり、フォーカスが合っていると大きくなる。したがって、制御部２０は、プレートＰを保持した状態のプレートステージ３をＺ軸方向に移動させつつ、光量センサー４の出力に基づいて光量の最大値を検出することで、最適なフォーカス位置を特定することができる。このようなフォーカス計測は、露光開始前や、プレートＰの交換時など、定期的に実施される。
【００２２】
図３は、従来の場合と本実施形態の場合とを比較する、フォーカス変動の推移を示すグラフであり、横軸の時間に対して、縦軸はフォーカスである。このうち、図３（ａ）が従来の場合を示し、図３（ｂ）が本実施形態の場合を示す。上記のフォーカス計測の結果、フォーカス位置の変化量が図３の各グラフに示すようにフォーカス変動許容値を超えた場合、制御部２０は、プレートステージ３または投影光学系５の位置を適宜移動させることで、フォーカス補正を実施させる。ここで、図３（ａ）の従来の場合を見ると、外部からの熱に起因する鏡筒の熱変形が大きいために、フォーカスの変動も大きいので、露光装置は、フォーカス補正を多く実施しなければならない。これに対して、図３（ｂ）の本実施形態の場合を見ると、鏡筒１０の熱変形が小さく、具体的には熱膨張の時定数を伸ばすことができるために、フォーカスの変動が小さく、露光装置１００は、フォーカス補正の回数（間隔）を従来の場合よりも少なくし得る。すなわち、上記のように投影光学系５の像特性の変動を抑えることにより、像特性の補正を実施する回数や間隔を低減させることができ、結果的に、露光装置１００の生産性を向上させることができる。
【００２３】
以上のように、本実施形態によれば、鏡筒の周囲温度の変化に伴う鏡筒の熱変形を簡単な構造で抑えることができる露光装置を提供することができる。
【００２４】
なお、上記説明では、鏡筒１０のリブ構造１３の間の凹部には、熱伝達低減部として具体的に部材を配置、充填する構成とした。しかしながら、本発明は、これに限定されるものではなく、以下のような気体を用いた機構とすることもできる。図４は、他の実施形態における鏡筒１０の構成を示す概略図である。例えば、熱伝達低減部は、凹部と封止部材１５との間を単なる複数の閉空間とし、これらの複数の閉空間を任意の数だけ配管を用いてつなげ、外部の給気機構（不図示）から給気口１６を介して気体を供給し、排気口１７から排出するような排熱機構とし得る。ここで、閉空間内を通る気体は、温度調整装置（調整部）により所望の温度に温調されていてもよい。この場合でも、上記の熱伝達低減部として具体的に部材を配置する場合と同様に、鏡筒１０の周囲環境と接する面は、リブ構造１３の凸部のみであり、結果、同様の効果を奏する。また、上述の熱伝達低減部のうち異なる種類の物を組み合わせてもよい。
【００２５】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００２６】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
５      投影光学系
１０    鏡筒
１３    リブ構造
１４    熱伝達低減部
１００  露光装置
【図１】
2015095503.tif 000003
【図２】
2015095503.tif 000004
【図３】
2015095503.tif 000005
【図４】
2015095503.tif 000006