(57)【要約】【課題】  光電子増倍管を備えた空間像計測センサを使用した場合においても真空放電による装置の破損または故障を防止することができる露光装置を提供する。【解決手段】  この発明の露光装置は、レチクルステージＲＳＴに載置されるレチクルＲに形成されたパターンを基板ステージＷＳＴに載置される感光性基板Ｗ上に露光する露光装置において、基板ステージ上に設置され、レチクルステージまたはレチクルに形成された位置計測用マーク３を検出するための微細スリット、シンチレータ及び光電子増倍管を備えて構成される空間像計測センサ２２と、レチクルステージにガスを供給するレチクル用ガスフロー機構８及び基板ステージにガスを供給する基板用ガスフロー機構１８の少なくとも一方と、空間像計測センサにより位置計測用マークを検出する際に、レチクル用ガスフロー機構及び基板用ガスフロー機構の少なくとも一方によるガスの供給を停止するガスフロー停止手段１０，２０とを備える。【選択図】  図１
2007201210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レチクルステージに載置されるレチクルに形成されたパターンを基板ステージに載置される感光性基板上に露光する露光装置において、
前記基板ステージ上に設置され、前記レチクルステージまたは前記レチクルに形成された位置計測用マークを検出するための微細スリット、シンチレータ及び光電子増倍管を備えて構成される空間像計測センサと、
前記レチクルステージにガスを供給するレチクル用ガスフロー機構及び前記基板ステージにガスを供給する基板用ガスフロー機構の少なくとも一方と、
前記空間像計測センサにより前記位置計測用マークを検出する際に、前記レチクル用ガスフロー機構及び前記基板用ガスフロー機構の少なくとも一方による前記ガスの供給を停止するガスフロー停止手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記ガスフロー停止手段により前記ガスの供給を停止した後、前記露光装置内の雰囲気の真空度を検出する真空度検出手段を更に備え、
前記空間像計測センサは、前記真空度検出手段による検出結果に基づいて、前記位置計測用マークの検出を開始することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ガスフロー停止手段により前記ガスの供給を停止する前に、前記基板ステージ上に載置されている前記感光性基板を前記露光装置外に搬出する基板搬出手段を更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記ガスフロー停止手段により前記ガスの供給を停止する前に、前記レチクルステージ上に載置されている前記レチクルを前記露光装置外に搬出するレチクル搬出手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記レチクル搬出手段により前記レチクルを前記露光装置外に搬出した後、前記レチクルステージ上にダミーレチクルを載置するダミーレチクル載置手段を更に備えることを特徴とする請求項４記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レチクルに形成されたパターンを感光性基板上に露光する露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、露光光として波長約５〜４０ｎｍの領域の極端紫外光（ＥＵＶ光）を用いてレチクルのパターンを感光性基板上に投影露光する投影露光装置の実用化が進められている。ＥＵＶ露光装置においては、レチクルと感光性基板との位置関係を正確に求めるためにレチクルまたはレチクルステージに形成されたマークを基板ステージに設けられた空間像計測センサにより検出することが考えられている。なお、露光光としてＥＵＶ光よりも波長の長い紫外光を用いて露光を行う露光装置においても、レチクルと感光性基板との位置関係を正確に求めるために、レチクルまたはレチクルステージに形成されたマークを基板ステージに設けられた空間像計測センサにより検出することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−９４０３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでＥＵＶ露光装置においては、微小光量の検出光を用いてレチクルまたはレチクルステージに形成されたマークの検出を行うために空間像計測センサに光電子増倍管を備えることが考えられている。しかしながら、空間像計測センサに光電子増倍管を備えた場合、数百〜数ｋＶの電圧を印加する必要がある。ＥＵＶ露光装置においては、装置内の投影光学系を保護するため、あるいはレチクル表面に異物が付着するのを防止するため、アルゴン（Ａｒ）等の希ガスが導入されており、ウエハステージ近傍では数Ｐａの圧力となっている。したがって、ウエハステージ近傍では、真空放電が非常に起きやすく、空間像計センサに光電子増倍管を備えることを阻害していた。
【０００５】
この発明の課題は、光電子増倍管を備えた空間像計測センサを使用した場合においても真空放電による装置の破損または故障を防止することができる露光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の露光装置は、レチクルステージ（ＲＳＴ）に載置されるレチクル（Ｒ）に形成されたパターンを基板ステージ（ＷＳＴ）に載置される感光性基板（Ｗ）上に露光する露光装置において、前記基板ステージ（ＷＳＴ）上に設置され、前記レチクルステージ（ＲＳＴ）または前記レチクル（Ｒ）に形成された位置計測用マーク（３）を検出するための微細スリット（２４）、シンチレータ（２６）及び光電子増倍管（２８）を備えて構成される空間像計測センサ（２２）と、前記レチクルステージ（ＲＳＴ）にガスを供給するレチクル用ガスフロー機構（８）及び前記基板ステージ（ＷＳＴ）にガスを供給する基板用ガスフロー機構（１８）の少なくとも一方と、前記空間像計測センサ（２２）により前記位置計測用マーク（３）を検出する際に、前記レチクル用ガスフロー機構（８）及び前記基板用ガスフロー機構（１８）の少なくとも一方による前記ガスの供給を停止するガスフロー停止手段（１０，２０）とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
この発明の露光装置によれば、光電子増倍管を備えた空間像計測センサを使用した場合においても真空放電による装置の破損または故障を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。以下の説明においては、図１中に示すＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。
【０００９】
図示しない光源から射出された露光光としてのＥＵＶ光は、図示しない照明光学系を介して、レチクルステージＲＳＴに保持されている反射型レチクルＲにより反射される。反射型レチクルＲは、レチクル保護カバー２によりパターン面が保護された状態で、レチクルライブラリＲＬからレチクルステージＲＳＴに搬送され、レチクル保護カバー２を取り外してレチクルステージＲＳＴに保持される。レチクルステージＲＳＴはＸＹ平面内及びＺ方向に移動可能に構成されている。また、レチクルステージＲＳＴにはレチクルフィデューシャルマーク（ＲＦＭ）３が設けられている。ＲＦＭ３には後述する空間像計測センサ２２が備える微細スリット２４（図２参照）に対応するマークが形成されている。なお、ＲＦＭ３は、反射型レチクルＲに設けられていても良い。
【００１０】
レチクルステージＲＳＴはレチクルチャンバ４内に収容されており、レチクルチャンバ４内はアルゴン（Ａｒ）等の希ガス６で満たされている。希ガス６は、ガスフローライン８からレチクルチャンバ４内に導入されている。ガスフローライン８は電磁弁１０を備えており、電磁弁１０の開閉により希ガス６の導入の有無を制御をすることができる。電磁弁１０の開閉は、制御部１２により制御されている。また、レチクルステージＲＳＴの位置は、図示しない斜入射型の光学センサまたは図示しないレチクルステージ干渉計により計測され且つ位置制御されている。
【００１１】
反射型レチクルＲにより反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを介して、ウエハステージＷＳＴに載置されているウエハＷ上に、反射型レチクルＲに形成されているパターンの像を投影する。ウエハステージＷＳＴはウエハチャンバ１４内に収容されており、ウエハチャンバ１４内はアルゴン（Ａｒ）等の希ガス１６で満たされている。希ガス１６は、ガスフローライン１８からウエハチャンバ１４内に導入されている。ガスフローライン１８は電磁弁２０を備えており、電磁弁２０の開閉により希ガス１６の導入の有無を制御することができる。電磁弁２０の開閉は、制御部１２により制御されている。また、この露光装置には、ウエハチャンバ１４内の雰囲気の真空度を計測する真空計２１が設けられている。真空計２１により計測されたウエハチャンバ１４内の雰囲気の真空度は、制御部１２に対して出力される。また、ウエハステージＷＳＴの位置は、図示しない斜入射型の光学センサまたは図示しないウエハステージ干渉計により計測され且つ位置制御されている。
【００１２】
ウエハステージＷＳＴには、レチクルステージＲＳＴの位置と、反射型レチクルＲのパターンの像がウエハＷ上に投影される位置の関係を求めるための空間像計測センサ（ＡＩＳ）２２が設けられている。図２は、空間像計測センサ２２の構成を示す図である。図２に示すように、空間像計測センサ２２は、ウエハＷ面と同一の高さに位置する微細スリット２４、微細スリット２４を通過したＥＵＶ光を可視光に変換するシンチレータ２６、及びシンチレータ２６を介した可視光を光電変換する光電子増倍管２８を備えている。シンチレータ２６及び光電増倍管２８は、ウエハステージＷＳＴに埋設されている。
【００１３】
空間像計測センサ２２は、微細スリット２４を介してＲＦＭ３の像を検出し、検出信号をＰｒｅＡＭＰ３０を介して制御部１２に対して出力する。即ち、図示しない照明光学系を介したＥＵＶ光がＲＦＭ３を照射する位置にレチクルステージＲＳＴを移動させ、投影光学系ＰＬを介したＥＵＶ光が微細スリット２４を照射する位置にウエハスエージＷＳＴを移動させる。ＲＦＭ３により反射されたＥＵＶ光は、投影光学系ＰＬを介して、微細スリット２４を通過する。微細スリット２４を通過したＥＵＶ光は、シンチレータ２６を通過することにより可視光に変換され、光電子倍増管２８を通過することにより光電変換される。光電子増倍管２８により光電変換された検出信号は、ＰｒｅＡＭＰ３０を介して制御部１２に出力される。
【００１４】
制御部１２は、空間像計測センサ２２から出力された検出信号に基づいて、レチクルステージＲＳＴの位置と、レチクルＲのパターンの像がウエハＷ上に投影される位置との関係を求める。なお、ウエハステージＷＳＴの位置は、図示しないウエハステージ干渉計により検出される。
【００１５】
ここで、光電増倍管２８を駆動させるためには数百〜１ｋＶ程度の電圧が必要であり、その電圧は高圧電源３２から供給される。高圧電源３２のオンオフは、制御部１２により制御されている。空間像計測センサ２２の周辺の雰囲気が低真空状態のとき、高圧電源３２により光電増倍管２８に高電圧が印加されると真空放電が起こる場合がある。真空放電は、周辺の雰囲気が高真空度及び大気圧の場合には起こりにくく、周辺の雰囲気が低真空度の場合に起こりやすい。
【００１６】
真空放電が起こった場合、空間像計測センサ２２による計測が不能になる。また、真空放電により火花が発生し、露光装置を構成する光学系や光学部材の破損及び露光装置を構成する様々な計測系の故障等を招くおそれがある。したがって、高圧電源３２により光電子倍増管２８に高電圧を印加した場合においても、真空放電が発生するのを防止する必要がある。
【００１７】
この実施の形態にかかる露光装置においては、高圧電源３２により光電子倍増管２８に高電圧を印加した場合においても真空放電が発生するのを防止することができる。具体的には、空間像計測センサ２２による計測前に、制御部１２は、電磁弁２０を閉じ、ガスフローライン１８を停止させる。ガスフローライン１８を停止させることにより、希ガス１６のウエハチャンバ１４内への導入を停止する。即ち、ウエハチャンバ１４内雰囲気が低真空度となるのを防止する。次に、制御部２２は、真空計２１により計測される真空度の値を取得し、取得した真空度の値が所定の値、例えば約１０−２Ｐａであるか否かを判別する。所定の値でないと判別された場合には、所定の値となるまで空間像計測センサ２２による計測を行わず、所定の値であると判別された場合に空間像計測センサ２２による計測を開始する。
【００１８】
希ガス１６のウエハチャンバ１４内への導入を停止する際、ウエハステージＷＳＴ上にはウエハＷを載置しないようにするのが望ましい。即ち、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されている場合にはウエハＷを退避させ、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷが載置されていない場合にはウエハＷをウエハステージＷＳＴ上への搬入を停止する。希ガス１６のウエハチャンバ１４内への導入は、ウエハＷに塗布されているレジストから発生するガスにより投影光学系ＰＬを構成する光学素子の光学特性が劣化するのを防止することを目的としているが、ウエハステージＷＳＴ上にウエハＷを載置しないようにすることにより、希ガス１６のウエハチャンバ１４内への導入を停止した場合においても、投影光学系ＰＬを構成する光学素子の光学特性の劣化を防止することができる。
【００１９】
また、希ガス１６のウエハチャンバ１４内への導入を停止する際、電磁弁１０を閉じ、ガスフローライン８を停止させることにより、希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入を停止するのが望ましい。希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入を停止することにより、ウエハチャンバ１４内の雰囲気が低真空度となるのを防止する。また、レチクルステージＲＳＴ上のレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上から退避し露光装置外に搬出する基板搬出装置を備え、希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入を停止する際、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上から退避し露光装置外、例えばレチクルライブラリＲＬに搬出することが望ましい。希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入は、レチクルＲにレチクルチャンバ４内に浮遊しているパーティクルが付着するのを防止することを目的としているが、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上から退避することにより、希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入を停止した場合においても、レチクルＲにレチクルチャンバ４内に浮遊しているパーティクルが付着するのを防止することができる。
【００２０】
さらに、レチクルステージＲＳＴ上にダミーレチクルを載置するダミーレチクル載置装置を備え、レチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上から退避した後に、レチクルステージＲＳＴ上にダミーレチクルを載置することが望ましい。これにより、希ガス６のレチクルチャンバ４内への導入を停止している間に、レチクルチャンバ４内に浮遊しているパーティクルがレチクルステージＲＳＴ上に付着しレチクルＲをレチクルステージＲＳＴ上に載置した際に、レチクルＲの平坦度を悪化させるのを防止することができる。
【００２１】
なお、上述の実施の形態においては、レチクルステージＲＳＴに希ガスを供給するレチクル用のガスフロー機構であるガスフローライン８及び基板ステージＷＳＴに希ガス１６を供給する基板用のガスフロー機構であるガスフローライン８の少なくとも一方を備え、空間像計測センサ２２により位置計測用マーク（ＲＦＭ）を検出する際に、ガスフローライン８及びガスフローライン１８の少なくとも一方による希ガスの供給を停するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。
【図２】実施の形態にかかる空間像計測装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
２…保護カバー、３…ＲＦＭ、４…レチクルチャンバ、６…希ガス、８…ガスフローライン、１０…電磁弁、１２…制御部、１４…ウエハチャンバ、１６…希ガス、１８…ガスフローライン、２０…電磁弁、２１…真空計、２２…空間像計測センサ、２４…微細スリット、２６…シンチレータ、２８…光電子増倍管、３０…ＰｒｅＡＭＰ、Ｒ…レチクル、ＲＳＴ…レチクルステージ、ＲＬ…レチクルライブラリ、Ｗ…ウエハ、ＷＳＴ…ウエハステージ。
【図１】
2007201210.tif 000003
【図２】
2007201210.tif 000004