JP6313795B2 - シャッタユニット、リソグラフィ装置、インプリント装置、及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シャッタユニット、リソグラフィ装置、インプリント装置、及び物品の製造方法に関する。

半導体デバイス等の製造においては、一般的に、原版のパターンを縮小投影レンズによって縮小して基板に投影する縮小投影露光装置等が用いられる。これは、基板を載せたＸＹステージをステップ移動させる工程と露光工程とを交互に繰り返すことで、原版のパターン数十個分を一枚の基板に転写、焼き付けするものである。

近年では、露光装置の生産性を向上させるために、露光光の光路に配設されるシャッタの開閉速度を高速化することで露光サイクルタイムを短縮する努力がなされている。例えば特開平１１−２３３４２３号公報（特許文献１）では、遮光部分と光の通過部分とを有する回転シャッタ部材を２枚用い、それらの回転を制御して基板への光の照射と非照射とを切り換える露光装置が提案されている。この構成によれば、各シャッタ部材を小型軽量化することができ、これによりシャッタ動作を高速化することができる。

特開平１１−２３３４２３号公報

ところで、シャッタは開閉駆動をすることから、シャッタ部材の周囲には隙間がある。そのため、露光光はその隙間で反射を繰り返してシャッタユニットを通過しうるため完全に遮光することができず、基板に塗布されたレジストが感光してしまうことがある。

本発明は、例えば、遮光性能の点で有利なリソグラフィ装置用のシャッタユニットを提供することを目的とする。

本発明の一側面によれば、原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置に用いられるシャッタユニットであって、光通過領域を定める遮光板と、第１光遮蔽部と第２光遮蔽部とが重なる構造を有するシャッタとを有し、前記シャッタが閉じた状態において前記遮光板の一部と前記光通過領域とが前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部の間の位置にあることを特徴とするシャッタユニットが提供される。

本発明によれば、例えば、遮光性能の点で有利なリソグラフィ装置用のシャッタユニットが提供される。

実施形態におけるシャッタユニットの構成を示す図。 実施形態におけるシャッタユニットの断面図。 従来のシャッタユニットの構成を示す図。 実施形態におけるシャッタユニットの作用を説明する図。 実施形態に係る露光装置の概略構成図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。

図１（ａ）は、本実施形態に係るシャッタユニット１０の側面図、図１（ｂ）は、光源側から見たシャッタユニット１０におけるシャッタ部材（シャッタ）の正面図である。シャッタユニット１０は、露光光の光路を開閉する、リソグラフィ装置用のシャッタユニットである。シャッタユニット１０は、光路３を横切る方向に回転することで光路３の開閉を行うシャッタ部材を備えている。このシャッタ部材の回転駆動はモータ１７によって行われる。また、モータ１７にはロータリーエンコーダ１８が設けられており、モータ１７は、このロータリーエンコーダ１８の出力値に基づき駆動制御されうる。

本実施形態において、シャッタ部材は、ボス１５を介して、モータ１７の回転軸１４に複数取り付けられている。ここでは、第１シャッタ部材１（第１光遮蔽部）と第２シャッタ部材２（第２光遮蔽部）が二重に取り付けられているものとする。第１シャッタ部材１及び第２シャッタ部材２は、例えば、ボス１５に螺入するボルト１０１の締結によってモータ１７の回転軸１４に固定されている。

第１シャッタ部材１及び第２シャッタ部材２はそれぞれ、光を遮蔽する光遮蔽部と光を透過する光透過部とを有し、光遮蔽部と光透過部とが光路３を横切る方向に回転することで光路３の開閉を行う。図１（ｂ）を参照して、光源側から見て手前に配置されている第１シャッタ部材１について具体的な構成例を説明すると、第１シャッタ部材１は、回転軸１４を中心に回転する円盤を等角度に複数切り欠いた構造となっている。これにより、第１シャッタ部材１は、回転軸１４を中心に等間隔に放射状に延びる光遮蔽部１１ａ，１２ａ，１３ａを有する。そして、光遮蔽部１１ａ，１２ａ，１３ａの間を切り欠いて形成された空間Ａ，Ｂ，Ｃがそれぞれ、光透過部を構成している。例えば、第１シャッタ部材１の光遮蔽部１１ａ，１２ａ，１３ａは、回転軸１４に対して周方向に６０°の間隔で、中心角６０°の遮光領域を形成する。第１シャッタ部材１は、図１（ａ）に示されるように、露光光１００の光路３に対して楕円鏡の第２焦点近傍に挿入され、回転によって順次、露光光１００のビーム断面を遮光するように構成されている。

光源側から見て第１シャッタ部材１の後ろに配置されている第２シャッタ部材２も、第１シャッタ部材１と同様に構成され、かつ、光遮蔽部及び光透過部が重複する角度で取り付けられている。第２シャッタ部材２は光遮蔽部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを有する。光遮蔽部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂの位置では、露光光１００のビーム断面は広がることになるが、シャッタ切換動作の全ての位置において光遮蔽部１１ａ，１２ａ，１３ａの影となり露光光１００のビームが直接当たらないように構成されている。すなわち、第２シャッタ部材２は、回転軸１４に対して周方向に６０°プラスα°の光透過部を有し、１２０°の等間隔で光遮蔽部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを有する。

また、複数のシャッタ部材のうち光源側から見て最前段のシャッタ部材（本実施形態では第１シャッタ部材１）以外のシャッタ部材（本実施形態では第２シャッタ部材２）は、入射された光を吸収する光吸収部材を備えている。最前段のシャッタ部材である第１シャッタ部材１の光源側の面は一般に、鏡面仕上げがなされる。これは、シャッタを閉じたときに光遮蔽部が露光光の熱を吸収すると、光遮蔽部の変形や溶解を招くおそれがあるためである。これに対し、最前段のシャッタ部材以外のシャッタ部材（本実施形態では第２シャッタ部材２）は黒メッキ等の光吸収部材を有する。これにより、漏れ光の低減を促進することができる。

次に、図２を参照して、本実施形態に係る仕切り板の構成について説明する。シャッタユニット１０は、各シャッタ部材の間の位置に、前段のシャッタ部材（第１シャッタ部材１）から漏れた光を遮るための仕切り板２１（遮光板、第１遮光板）を有する。この仕切り板２１が介在することにより、漏れ光の強度を大幅に低減することができる。

また、本実施形態では、第１シャッタ部材１の前（入射側）に第２仕切り板２０（第２遮光板）が配置される。さらに、最後段のシャッタ部材（本実施形態では第２シャッタ部材２）の後ろ（出射側）に第３仕切り板２２（第３遮光板）が配置される。仕切り板２１、第２仕切り板２０、第３仕切り板２２は、露光光のビームが通過する部分（光通過領域）を避けて設けられる。例えば仕切り板２１、第２仕切り板２０、第３仕切り板２２には、露光光１００のビームが通過する開口部が設けられ、露光光１００のビームは開口部以外の光経路は無い形状とされる。

図５は、本実施形態におけるシャッタユニット１０が採用される、リソグラフィ装置の一例である露光装置２００の概略構成図である。本実施形態では、シャッタユニット１０を露光装置に使用するが、インプリント装置等、原版のパターンを基板上に形成する他のリソグラフィ装置にも使用可能である。

図５において、露光装置２００は、照明光学系７６と、投影光学系７９とを含む。原版（レチクル）を照明する照明光学系７６は、ランプ室３０、シャッタ室３１、レンズ７４、ハーフミラー７５を含む。照明光学系７６において、ランプ室３０は、光源である水銀ランプ７１と、水銀ランプ７１から発生された露光光１００を集光する楕円鏡７２とを含む。シャッタ室３１は、ランプ室３０からの露光光を折り曲げる偏向ミラー５１と、上述したシャッタユニット１０とを含む。なお、光遮蔽部によって反射された露光光が光源に向かって逆進すると光源に熱変動を生じるため、光遮蔽部の反射光が光源に逆進しないように、モータの回転軸は露光光の光路に対して斜めに配置されるとよい。レンズ７４は、楕円鏡７２で絞られた光束を平行光に戻す機能を有し、ハーフミラー７５は、露光光１００の一部を取り出す機能を有する。

露光装置２００は、更に、基板であるウエハＷの各ショット領域に転写されるパターンを有する原版であるレチクルＲを載せるレチクルステージ７７を有する。照明光学系７６はレチクルステージ７７に載置されたレチクルＲを照明する。投影光学系７９は、レチクルＲ上のパターンをウエハＷに縮小投影する縮小投影レンズ７８等を含む。

さらに、露光装置２００は、ウエハＷを搭載し、光軸方向の移動を行うθＺチルトステージ８０と、ウエハＷをＸＹ方向に移動させるＸＹステージ８１等を含むウエハステージ８２とを有する。ＸＹステージ８１の位置は、レーザ干渉計８３によって計測される。

制御部８５は、モータドライバ８４を介して、シャッタユニット１０のモータ１７の回転を制御することができる。これにより、制御部８５は、ハーフミラー７５によって取り出された露光光１００の一部を検知するフォトディテクタ８６の出力に基づいて、ウエハＷの積算露光量が所定の値になるようにシャッタユニット１０の開口時間を制御する。

レチクルＲに描かれたパターン領域は、所定の露光量で露光され、投影光学系７９により所定の倍率（例えば１／４、または１／５）でパターンが縮小され、ウエハステージ８２に保持されたウエハＷに転写される。また、投影光学系７９に対して、レチクルＲとウエハＷを走査することにより、レチクルＲのバターン領域をウエハＷの感光材に転写し、この走査露光がウエハＷ上の複数の転写領域に対して繰り返し行われる。複数の転写領域に対して繰り返し走査露光が行われるため、本実施形態におけるシャッタユニット１０により、シャッタ遮光時の漏れ光が軽減される。

以下、図４を参照して、本実施形態におけるシャッタユニット１０の作用について説明する。露光光１００は、光路３に沿ってシャッタユニット１０を通過するが、シャッタユニット１０の遮光時には、露光光１００の大部分は、第１シャッタ部材１の表面で反射され、基板面には届かない。しかし、露光光１００が、例えば、光源からの途中の経路での乱反射などにより理想光束以外からシャッタユニット１０に入射する光を含むことが考えられる。このような場合、露光光１００の一部は、第１シャッタ部材１と第２仕切り板２０の間で反射を繰り返し、仕切り板２１の開口部を通過する可能性がある。こうして通過した光は、その先に配置された第２シャッタ部材２に到達する。第２シャッタ部材２の表面の光吸収部材によって、その光強度は減少される。更に、第２シャッタ部材２で反射した光は、第２シャッタ部材２と第１シャッタ部材１、第２シャッタ部材２と仕切り板２１、及び、第２シャッタ部材２と第３仕切り板２２との間で反射を繰り返す。このような反射を繰り返すことによってその光強度は更に減少しうる。

図３に従来のシャッタユニット１０’の構成例を示す。シャッタユニット１０’には、本実施形態のシャッタユニット１０が有するような、第２シャッタ部材２、仕切り板２１、及び第３仕切り板２２がない。本発明者のシミュレーションによれば、本実施形態における図４の構成によって、漏れ光の光強度が、図３の従来構成に対して５％以下に低減されうることが示された。

上述の実施形態では、第１シャッタ部材１、第２シャッタ部材２、及び３枚の仕切り板を含む構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータの回転軸に光吸収部材で製作された第３シャッタ部材と仕切り板を追加することにより、シャッタユニットで遮光時に発生する漏れ光の強度をさらに小さく抑えられることは、当業者には容易に理解されよう。

なお、上述の実施形態は、露光装置における露光光の光路を開閉するためのシャッタユニットの例について説明したものである。上述したように、本発明のシャッタユニットは、インプリント装置等にも適用可能である。インプリント装置の場合、シャッタユニットは例えば、インプリント材を硬化させるための光の光路を開閉するために使用されうる。

＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態における物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、上記のリソグラフィ装置（露光装置やインプリント装置、描画装置など）を用いて基板に原版のパターンを転写する工程と、かかる工程でパターンが転写された基板を加工する工程とを含む。更に、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、パッケージング等）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。

１：第１シャッタ部材、２：第２シャッタ部材、１０：シャッタユニット、１４：回転軸、１７：モータ、２１：仕切り板

Claims (19)

1. 原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置に用いられるシャッタユニットであって、
   光通過領域を定める遮光板と、
   第１光遮蔽部と第２光遮蔽部とが重なる構造を有するシャッタと、を有し、
   前記シャッタが閉じた状態において前記遮光板の一部と前記光通過領域とが前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部の間の位置にある
   ことを特徴とするシャッタユニット。
2. 光入射側から順に、前記第１光遮蔽部、前記遮光板、前記第２光遮蔽部が配置され、前記シャッタが閉じた状態での漏れ光が、前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部との間、及び前記第２光遮蔽部と前記遮光板との間で反射することを特徴とする請求項１に記載のシャッタユニット。
3. 前記第１光遮蔽部および前記第２光遮蔽部が取り付けられた回転軸を有するモータを有し、前記回転軸が前記遮光板を貫通し前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部の間に前記遮光板が配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシャッタユニット。
4. 前記回転軸が前記光通過領域を通過する光の光路に対して斜めに配置されることにより、前記第１光遮蔽部および前記第２光遮蔽部が前記光路に対して斜めに配置されることを特徴とする請求項３に記載のシャッタユニット。
5. 前記遮光板は、前記光通過領域としての開口部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシャッタユニット。
6. 前記開口部を有する前記遮光板は第１遮光板であり、光入射側から順に、開口部を有する第２遮光板、前記第１光遮蔽部、前記第１遮光板、前記第２光遮蔽部、開口部を有する第３遮光板が配置され、前記シャッタが閉じた状態での漏れ光が前記第２光遮蔽部と前記第３遮光板との間で反射することを特徴とする請求項５に記載のシャッタユニット。
7. 前記第２光遮蔽部は、光を吸収する光吸収部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシャッタユニット。
8. 前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部は前記回転軸を中心に放射状に延び、前記第１光遮蔽部は、前記第２光遮蔽部よりも前記回転軸に対して周方向において大きいことを特徴とする請求項３又は４に記載のシャッタユニット。
9. 原版とインプリント材を用いて基板上にパターンを形成するインプリント装置であって、
   請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシャッタユニットを有し、
   前記シャッタユニットを用いて前記インプリント材を硬化させる光の光路の開閉を行うことを特徴するインプリント装置。
10. 請求項９に記載のインプリント装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
    を含み、
    前記加工された基板を用いて物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。
11. 原版のパターンを基板に形成するリソグラフィ装置であって、
    前記原版を照明する照明光学系を備え、
    前記照明光学系は、シャッタユニットを含み、
    前記シャッタユニットは、
    光通過領域を定める遮光板と、
    第１光遮蔽部と第２光遮蔽部とが重なる構造を有するシャッタと、を有し、
    前記シャッタが閉じた状態において前記遮光板の一部と前記光通過領域とが前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部の間の位置にある
    ことを特徴とするリソグラフィ装置。
12. 光入射側から順に、前記第１光遮蔽部、前記遮光板、前記第２光遮蔽部が配置され、前記シャッタが閉じた状態での漏れ光が、前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部との間、及び前記第２光遮蔽部と前記遮光板との間で反射することを特徴とすることを特徴とする請求項１１に記載のリソグラフィ装置。
13. 前記シャッタユニットは、前記第１光遮蔽部および前記第２光遮蔽部が取り付けられた回転軸を有するモータを有し、前記回転軸が前記遮光板を貫通し前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部の間に前記遮光板が配置されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のリソグラフィ装置。
14. 前記回転軸が前記光通過領域を通過する光の光路に対して斜めに配置されることにより、前記第１光遮蔽部および前記第２光遮蔽部が前記光路に対して斜めに配置されることを特徴とする請求項１３に記載のリソグラフィ装置。
15. 前記遮光板は、前記光通過領域としての開口部を有することを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
16. 前記開口部を有する前記遮光板は第１遮光板であり、光入射側から順に、開口部を有する第２遮光板、前記第１光遮蔽部、前記第１遮光板、前記第２光遮蔽部、開口部を有する第３遮光板が配置され、前記シャッタが閉じた状態での漏れ光が前記第２光遮蔽部と前記第３遮光板との間で反射することを特徴とする請求項１５に記載のリソグラフィ装置。
17. 前記第２光遮蔽部は、光を吸収する光吸収部材を備えていることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
18. 前記第１光遮蔽部と前記第２光遮蔽部は前記回転軸を中心に放射状に延び、前記第１光遮蔽部は、前記第２光遮蔽部よりも前記回転軸に対して周方向において大きいことを特徴とする請求項１３又は１４に記載のリソグラフィ装置。
19. 請求項１１乃至１８のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パターンが形成された基板を加工する工程と、
    を含み、前記加工された基板を用いて物品を製造することを特徴とする物品の製造方法。

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