(57)【要約】【課題】基板に投影されるパターンの像ずれの低減に有利な露光装置を提供する。【解決手段】基板を露光する露光装置であって、原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、前記パターンの像を前記基板に投影する投影時間を設定する設定部と、前記設定部によって設定された投影時間に応じて、前記基板に投影される前記パターンの像のずれを許容範囲に収めるように、前記投影光学系を支持する特性を変更することで前記投影光学系の固有振動数を調整する調整部と、を有することを特徴とする露光装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を露光する露光装置であって、
原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、
前記パターンの像を前記基板に投影する投影時間を設定する設定部と、
前記設定部によって設定された投影時間に応じて、前記基板に投影される前記パターンの像のずれを許容範囲に収めるように、前記投影光学系を支持する特性を変更することで前記投影光学系の固有振動数を調整する調整部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記設定部によって設定された投影時間をＴ、前記投影光学系の固有振動数をｆとすると、
前記調整部は、ｓｉｎｃ（πｆＴ）の値が予め定められた範囲の値となるように、前記投影光学系の固有振動数を調整す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】
前記調整部は、前記投影光学系の固有振動数として調整可能な複数の固有振動数のうち、ｓｉｎｃ（πｆＴ）の値が最小となる固有振動数を選択す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】
前記調整部は、前記設定部によって設定された投影時間の逆数の整数倍となるように、前記投影光学系の固有振動数を調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記投影光学系を支持する支持部を更に有し、
前記調整部は、前記支持部のばね定数を変更することで前記投影光学系の固有振動数を調整することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
定盤を更に有し、
前記投影光学系は、フランジを含み、
前記支持部は、
前記定盤と前記フランジとの間に配置され、前記投影光学系を保持するスペーサと、
前記定盤と前記フランジとの間に配置されたアクチュエータと、
を含み、
前記調整部は、前記アクチュエータを駆動して前記フランジが前記スペーサ及び前記アクチュエータと接触する面積を変更することで前記支持部のばね定数を変更す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】
前記投影光学系を支持する支持部を更に有し、
前記調整部は、前記支持部が前記投影光学系を支持する位置を変更することで前記投影光学系の固有振動数を調整することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
定盤を更に有し、
前記投影光学系は、フランジを含み、
前記支持部は、前記定盤と前記フランジとの間に配置され、前記投影光学系を保持する静圧パッドを含み、
前記調整部は、前記静圧パッドの圧力を変更することで前記支持部のばね定数を変更することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項９】
定盤と、
前記原版又は前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージの位置を計測する計測器と、
前記定盤に配置され、前記計測器を支持する支柱と、
を更に有し、
前記調整部は、前記支柱に前記投影光学系を支持させることで前記支持部のばね定数を増加させることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項１０】
前記原版又は前記基板を保持して移動するステージと、
前記ステージを支持する構造体と、
を更に有し、
前記調整部は、前記構造体に前記投影光学系を支持させることで前記支持部のばね定数を増加させることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項１１】
前記投影光学系は、フランジを含み、
前記フランジは、前記投影光学系に伝わる振動を低減するかわし機構を含むことを特徴とする請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
露光し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物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造に用いられる露光装置として、矩形又は円弧のスリット状の露光領域に対して、原版（レチクルやマスク）及び基板を相対的に走査しながら原版のパターンを基板に投影するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が主流となっている。ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、基板を露光する光の照度分布が一様である場合、スリット幅を走査速度で割った投影像の露光時間で投影像の振動（揺らぎ）が平均化されるため、基板のショット領域に対する投影像のずれ（像ずれ）が低減される。かかる平均化は、投影像の振動に対して、一種のハイカットフィルターとして機能し、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置の利点である。
【０００３】
このような投影像の振動の平均化を活用した技術が従来から提案されている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１には、投影光学系の検査装置において、これまで短時間であった投影像の露光時間を、検査装置に働く振動の周期に応じて延長することで、投影像の振動を平均化して、その影響を排除する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８３８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置では、スループットを向上させるために、走査速度が速くなってきている。しかしながら、走査速度が速くなると、投影像の露光時間が短縮され、上述したハイカットフィルターの遮断周波数が増加することになる。従って、高周波数成分の振動に対して平均化の効果が減少し、基板のショット領域に対する像ずれ（量）が増大してしまう。特に、半導体デバイスの微細化が進むにつれて、構造体の弾性振動に起因する高周波数成分の振動も無視できなくなりつつある。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされ、基板に投影されるパターンの像ずれの低減に有利な露光装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板を露光する露光装置であって、原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系と、前記パターンの像を前記基板に投影する投影時間を設定する設定部と、前記設定部によって設定された投影時間に応じて、前記基板に投影される前記パターンの像のずれを許容範囲に収めるように、前記投影光学系を支持する特性を変更することで前記投影光学系の固有振動数を調整する調整部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、基板に投影されるパターンの像ずれの低減に有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】有効スリット幅を説明するための図である。
【図３】レチクルのパターンの像の振動の平均化効果を説明するための図である。
【図４】レチクルのパターンの像の振動の平均化効果を説明するための図である。
【図５】図１に示す露光装置の支持部の構成の一例を示す図である。
【図６】図１に示す露光装置の投影光学系の固有周波数の調整を具体的に説明するための図である。
【図７】本発明の一側面としての露光装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の一側面としての露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、原版を介して基板を露光するリソグラフィ装置である。露光装置１００は、本実施形態では、ステップ・アンド・スキャン方式を採用し、原版（レチクルやマスク）と基板とを走査しながら基板を露光する走査型の露光装置として具現化される。但し、露光装置１００は、原版及び基板を固定して基板を露光するステップ・アンド・リピート方式を採用することも可能である。
【００１３】
露光装置１００は、図１に示すように、照明光学系１と、スリット１４と、マスキングブレード１５と、レチクルステージ３と、基板ステージ５と、構造体８とを有する。更に、露光装置１００は、レベリングブロック９と、除振装置１０と、基準定盤１１と、投影光学系６と、支持部７と、干渉計１２及び１３と、制御部３０とを有する。
【００１４】
照明光学系１は、光源からの光（露光光）を用いて、レチクル２を照明する光学系であって、レンズ、ミラー、オプティカルインテグレーター、回折光学素子、絞りなどを含む。光源としては、例えば、エキシマレーザやｉ線ランプなどが用いられる。
【００１５】
スリット１４は、基板４に入射する露光光の範囲（露光領域）を規定するための光学部材である。スリット１４は、露光光を、Ｚ軸方向に８ｍｍ程度の幅を有するスリット状の光に絞るとともに、Ｚ軸方向に積分した照度がＸ軸方向の所定範囲において均一になるように調整する。
【００１６】
マスキングブレード１５は、レチクル２と基板４とを走査しながら露光する走査露光において、基板上のショット領域の開始端部及びショット領域の終了端部の露光範囲を動的に規定するための遮光板である。
【００１７】
レチクル２は、基板４に転写すべきパターンが形成された原版である。レチクルステージ３は、レチクル２を保持して走査方向に移動することが可能なステージである。基板４には、レチクル２のパターンが転写される。基板ステージ５は、基板４を保持して走査方向に移動することが可能なステージである。レチクル２（のパターン）を通過した光（即ち、パターン情報を有する光）は、投影光学系６を介して、基板４に投影される。
【００１８】
構造体８は、レチクルステージ３や基板ステージ５を支持する部材である。構造体８は、床に対して、レベリングブロック９で固定されている。
構造体８には、ばね定数が低い除振装置１０を介して、基準定盤１１が設置されている。また、基準定盤１１には、干渉計１２を支持する支柱１２ａや干渉計１３を支持する支柱１３ａが配置されている。干渉計１２は、レチクルステージ３（に保持されたレチクル２）の位置を計測するための計測器である。干渉計１３は、基板ステージ５（に保持された基板４）の位置を計測するための計測器である。
【００１９】
投影光学系６は、レチクル２のパターンの像を基板４に投影する光学系である。投影光学系６は、所定の投影倍率を有する投影レンズ（不図示）と、投影レンズを保持する鏡筒６ａと、フランジ６ｂとを含む。支持部７は、投影光学系６を支持する機能を有する。支持部７は、本実施形態では、基準定盤１１に配置され、フランジ６ｂを介して、投影光学系６を支持する。
【００２０】
制御部３０は、ＣＰＵやメモリなどを含み、露光装置１００の全体を制御する。制御部３０は、露光装置１００の各部を制御して基板４を露光する露光処理を行う。制御部３０は、本実施形態では、ユーザの入力に応じて、レチクル２のパターンの像を基板４（詳細には、１つのショット領域）に投影する投影時間、即ち、露光時間を設定する設定部として機能する。また、制御部３０は、かかる露光時間に応じて、基板４に投影されるレチクル２のパターンの像のずれを許容範囲に収めるように、投影光学系６を支持する特性を変更することで投影光学系６の固有振動数を調整する調整部としても機能する。
【００２１】
露光装置１００での走査露光において、基板４に投影されるレチクル２のパターンの像の振動（揺らぎ）の平均化について説明する。基板４に対して、スリット状の露光領域のスリット幅をＬ［ｍｍ］、走査速度をＶ［ｍｍ／ｓ］、露光光の照度分布を一定として走査露光を行うと、レチクル２のパターンの像を基板４に投影する投影時間、即ち、露光時間Ｔは、以下の式（１）で表される。なお、スリット幅Ｌや走査速度Ｖは、スループットや光量などから決定される。
【００２２】
【数１】
2017097118.tif 000003
【００２３】
式（１）において、スリット幅Ｌは、空間的な長さであるため、露光光の照度分布が一定ではない場合には、かかる照度分布を考慮したスリット幅（以下、「有効スリット幅」と称する）Ｌ’にしてもよい。例えば、露光光の照度分布が台形形状である場合を考える。この場合、有効スリット幅Ｌ’を、図２に示すように定義すると、照度分布を考慮した露光時間Ｔ’は、以下の式（２）で表される。
【００２４】
【数２】
2017097118.tif 000004
【００２５】
ここで、露光装置１００の振動やレチクルステージ３と基板ステージ５との同期制御誤差などに起因するレチクル２のパターンの像の振動をｗとし、以下の式（３）で定義する。
【００２６】
【数３】
2017097118.tif 000005
【００２７】
式（３）において、Ａは、レチクル２のパターンの像の振動の振幅、ｆは、レチクル２のパターンの像の振動の周波数（振動数）、ｔは、時刻である。レチクル２のパターンの像の振動ｗについて、露光時間Ｔ’で平均化されるとして移動平均μを求めると、以下の式（４）となる。但し、式（４）において、ｔ０は、代表的な時刻である。
【００２８】
【数４】
2017097118.tif 000006
【００２９】
式（４）におけるｓｉｎｃ（πｆＴ’）を縦軸とし、レチクル２のパターンの像の振動の周波数ｆを横軸としてグラフにすると、図３となる。但し、図３では、露光時間Ｔ’＝Ｔ１としている。図３を参照するに、ｓｉｎｃ（πｆＴ’）は、一種のハイカットフィルターとして機能していることがわかる。かかるハイカットフィルターが露光時間Ｔ１で期待できるレチクル２のパターンの像の振動の平均化効果である。また、図３を参照するに、レチクル２のパターンの像の振動の周波数ｆが露光時間Ｔ１の逆数の整数倍となる場合に、平均化効果が最も高くなる。
【００３０】
次に、スループットを向上させるために、走査速度を速くした場合における平均化効果を考える。例えば、走査速度を１．５倍、即ち、露光時間Ｔ’＝Ｔ２＝Ｔ１／１．５とし、式（４）におけるｓｉｎｃ（πｆＴ’）を縦軸とし、レチクル２のパターンの像の振動の周波数ｆを横軸としてグラフにすると、図４となる。図４を参照するに、走査速度を速く、即ち、露光時間Ｔ’を短縮したことによって、ハイカットフィルターの遮断周波数が増加していることがわかる。従って、例えば、レチクル２のパターンの像の振動の周波数ｆが１／Ｔ１の近傍であるとすると、露光時間Ｔ１と比較して、露光時間Ｔ２の方がｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値が大きく、平均化効果が減少していることがわかる。
【００３１】
現在の一般的な露光装置におけるスリット幅及び走査速度から露光時間Ｔ’を求める場合、１／Ｔ’の近傍の周波数での振動成分として、基準定盤１１及び投影光学系６を含む系の固有モードがあることが知られている。例えば、投影光学系６が基準定盤１１に対して倒れるモードである。
【００３２】
そこで、本実施形態の露光装置１００では、走査速度を変更する場合に、ｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値が予め定められた範囲の値、例えば、最小となるように、露光時間Ｔ’に応じて、投影光学系６（が倒れるモード）の固有周波数（固有振動数）ｆを調整する。露光装置１００では、一般的に、目標とするスループットから走査速度（露光時間Ｔ’）が一意に決定されるため、投影光学系６の固有周波数として調整可能な複数の固有周波数から、ｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値が最小となる固有周波数を選択する。
【００３３】
投影光学系６の固有周波数の調整は、上述したように、投影光学系６を支持する特性、例えば、支持部７のばね定数の変更によって実現することができる。支持部７は、図５に示すように、フランジ６ｂに対応して、投影光学系６の光軸を中心として円周方向に等間隔で配置されている。支持部７は、基準定盤１１（のＺ軸方向の上面）とフランジ６ｂ（のＺ軸方向の下面）との間に配置され、投影光学系６を保持するスペーサ７ａと、基準定盤１１とフランジ６ｂとの間に配置されたアクチュエータ７ｂ及び７ｃとを含む。但し、支持部７の数やアクチュエータの数は限定されるものではない。
【００３４】
アクチュエータ７ｂ及び７ｃは、基準定盤１１に固定され、Ｚ軸方向に伸縮することで、フランジ６ｂに対する接触と非接触とを切り替えることができる。従って、制御部３０の制御下において、アクチュエータ７ｂ及び７ｃの少なくとも一方を駆動して支持部７とフランジ６ｂとの接触面の面積を変更することで支持部７のばね定数を変更することが可能となる。例えば、フランジ６ｂに対して、スペーサ７ａの他にアクチュエータ７ｂ及び７ｃの少なくとも一方を接触させることで、フランジ６ｂが支持部７（スペーサ７ａ、アクチュエータ７ｂ及び７ｃ）と接触する面積を変更する（増加させる）ことができる。
【００３５】
図６を参照して、投影光学系６の固有周波数の調整について具体的に説明する。図６において、ｆａは、アクチュエータ７ｂ及び７ｃがフランジ６ｂに接触していない場合における投影光学系６の固有周波数を示している。ｆｂは、アクチュエータ７ｂのみがフランジ６ｂに接触している場合における投影光学系６の固有周波数を示している。ｆｃは、アクチュエータ７ｂ及び７ｃがフランジ６ｂに接触している場合における投影光学系６の固有周波数を示している。
【００３６】
図６を参照するに、例えば、露光時間をＴ１に設定すると、投影光学系６の固有周波数がｆａである場合に、ｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値が最小となるため、アクチュエータ７ｂ及び７ｃをフランジ６ｃに接触させないで基板４を露光する。一方、走査速度を１．５倍にして露光時間をＴ２に設定すると、投影光学系６の固有周波数がｆｂである場合に、ｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値が最小となるため、アクチュエータ７ｂのみをフランジ６ｃに接触させて基板４を露光する。更に、スキャン速度を速くして露光時間をＴ３に設定する場合には、アクチュエータ７ｂ及び７ｃをフランジ６ｃに接触させて基板４を露光することも考えられる。なお、露光時間に対してｓｉｎｃ（πｆＴ’）の値を最小にする投影光学系６の固有周波数は、シミュレーション又は実験などで予め求め、制御部３０のメモリなどの記憶部に記憶させておけばよい。
【００３７】
支持部７は、図５に示す構成に限定されるものではない。例えば、支持部７をスペーサ７ａのみで構成して、スペーサ７ａとフランジ６ｂとの接触面の面積を変更することで、支持部７のばね定数を変更してもよい。また、アクチュエータ７ｂ及び７ｃを静圧パッドに置換し（即ち、スペーサ７ａ及び静圧パッドで支持部７を構成し）、静圧パッドの圧力を変更（制御）することで支持部７のばね定数を変更してもよい。
【００３８】
干渉計１２を支持する支柱１２ａや干渉計１３を支持する支柱１３ａを、投影光学系６を支持する支持部７に含めてもよい。この場合、支柱１２ａや支柱１３ａを投影光学系６に対して着脱可能に構成し、露光時間に応じて、支柱１２ａや支柱１３ａに投影光学系６を支持させることで支持部７のばね定数を増加させることが可能である。また、支柱１２ａや支柱１３ａに投影光学系６に対して着脱可能な別の部材を設け、かかる部材に投影光学系６を支持させることで支持部７のばね定数を増加させてもよい。
【００３９】
レチクルステージ３や基板ステージ５を支持する構造体８を、影光学系６を支持する支持部７に含めてもよい。この場合、構造体８を投影光学系６に対して着脱可能に構成し、露光時間に応じて、構造体８に投影光学系６を支持させることで支持部７のばね定数を増加させることが可能である。また、構造体８に投影光学系６に対して着脱可能な別の部材を設け、かかる部材に投影光学系６を支持させることで支持部７のばね定数を増加させてもよい。
【００４０】
また、投影光学系６を支持する位置を変更することができるように、支持部７を構成してもよい。支持部７が投影光学系６を支持する位置、特に、Ｚ軸方向における位置を変更することで投影光学系６の固有周波数を調整することが可能である。
【００４１】
支持部７は、投影光学系６を支持する機能に加えて、基準定盤１１の変形、即ち、投影光学系６に伝わる振動をかわす（低減する）かわし機能を有するとよい。但し、支持部７のばね定数（剛性）を増加させると、かわし機能が低下することが懸念される。
【００４２】
そこで、図７に示すように、投影光学系６に伝わる振動を低減するかわし機構６ｃをフランジ６ｂに設けるとよい。本実施形態では、かわし機構６ｃは、フランジ６ｂに形成された切り込みとして具現化されているが、これに限定されるものではなく、投影光学系６に伝わる振動を低減する構造であればよい。
【００４３】
また、かわし機構６ｃの形状によっては、投影光学系６において所定の剛性を得ることができない可能性がある。従って、投影光学系６において所定の剛性が得られるように、解析などによって、かわし機構６ｃの形状を予め最適化し、支持部７の剛性を維持するとともに、投影光学系６に振動が伝わるのを抑制できるようにするとよい。
【００４４】
本実施形態の露光装置１００によれば、露光時間を変更する、特に、走査速度を速くして露光時間を短縮する場合であっても、レチクル２のパターンの像の振動（揺らぎ）に対して高い平均化効果を得ることができる。従って、露光装置１００は、スループットを向上させながらも、基板に投影されるパターンの像ずれ低減することができる。
【００４５】
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、デバイス（半導体素子、磁気記憶媒体、液晶表示素子など）などの物品を製造するのに好適である。かかる製造方法は、露光装置１００を用いて、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、露光された基板を現像する工程を含む。また、かかる製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージングなど）を含みうる。本実施形態における物品の製造方法は、従来に比べて、物品の性能、品質、生産性及び生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００４６】
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ないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１００：露光装置    ２：レチクル    ４：基板    ６：投影光学系    ７：支持部    ３０：制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017097118.tif 000009
【図４】
2017097118.tif 000010
【図５】
2017097118.tif 000011
【図６】
2017097118.tif 000012
【図７】
2017097118.tif 000013