JP2006287119A - 露光システム及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光ユニットが配置される露光チャンバを小型化する。
【解決手段】露光システムは、露光チャンバ１０、２０内に配置された露光ユニット５０、６０を含む露光装置１、２と、露光チャンバ１０の外部に配置されたアライメント計測装置３とを備える。アライメント計測装置３は、基板Ｗ１上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板Ｗ１上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測ユニット３０、４０を含み、露光ユニット５０、６０は、そのアライメント情報に基づいて露光動作を実施する。アライメント情報は、露光チャンバ１０、２０内の環境において誤差を含まないように、収縮率演算部８１及び補正部８２によって補正されうる。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光システム及び露光方法に係り、例えば、感光剤が塗布された基板に荷電粒子ビーム、Ｆ_２レーザ光ビーム、ＥＵＶ光ビーム等の露光ビームによって潜像パターンを形成する露光システム及び露光方法に関する。

半導体デバイス等のデバイスを製造するために使用される露光装置は、露光光源から基板に対してパターン情報を含む露光ビームを提供するための照明系及び投影光学系を含む露光ユニット、露光前の基板上に形成されたアライメントマークの位置を計測するアライメント計測ユニット、露光前の基板をアライメント計測ユニットの直下のアライメント計測位置に移動させたりアライメントが完了した基板を露光ユニットの直下の露光位置に移動させたりする基板ステージ等を備えている。

従来より、露光装置におけるスループットを向上するために露光ユニットの光源の照度アップ、より短時間で計測処理を実行するアライメント計測ユニット、より高速移動する基板ステージなどの各ユニットの性能向上が図られている。更に、２つの基板ステージを設けて、一方を露光用のステージとして使用している間に他方をアライメント計測用のステージとして使用して露光動作とアライメント動作とを並行して実行する露光装置が実用化されている。

また、基板に微細な潜像パターンを形成するために、露光ビームとして、電子ビーム等の荷電粒子ビーム、Ｆ_２レーザ光ビーム、ＥＵＶ光ビームなど、短波長の露光ビームが使われはじめている。これらの露光ビームを利用するためには、露光光源から基板上までの露光ビームの光路を露光光源の種類に応じた所定の真空度に保持された空間内又は所定の濃度の窒素空間内に配置する必要がある。このために、露光装置内の露光ユニット、アライメント計測ユニット及び基板ステージ等の様々なユニットをチャンバ内に配置し、該チャンバ内を減圧環境又は窒素雰囲気に維持する。

なお、本出願人は、以下で例示的に説明するような課題又はその解決方法に関連する先行技術文献を認識していない。

露光装置が単一の基板ステージを備えて構成されている場合は、露光動作とアライメント計測動作を同時に実施することはできない。一方、２つのステージを備えた露光装置では、露光動作とアライメント計測動作を同時に実施することができるが、ステージ構成の大型化は避けられない。更に、ウエハサイズは、大型化する傾向にあり、これに対応するためには、単一のステージを備える露光装置についても、２つのステージを備える露光装置についても、大型化する傾向にある。
このようにステージ構成が大型化すると、電子ビーム等の荷電粒子ビーム、Ｆ_２レーザ光ビーム、ＥＵＶ光ビームといった短波長の露光ビームを使う露光装置では、露光ユニット、アライメント計測ユニット及び基板ステージ等のユニットを収納し外部環境（大気）から内部環境を隔離するためのチャンバの大型化をもたらす。更に、チャンバの大型化は、チャンバの内部空間を所定の真空度又は雰囲気に維持するの真空装置又はパージ装置の大規模化を招く。

しかも、チャンバの大型化は、露光装置の立ち上げ時にチャンバの内部空間を大気環境から所定の減圧環境又は雰囲気にする際に要する時間を増加させる。

ここで、本願において提案されるように、チャンバの容積を小さく抑えるために、アライメント計測ユニットを露光チャンバの外部に配置して、大気中においてアライメント計測を実施する方式が有用である。このような方式では、アライメント計測後の基板を露光チャンバ内に搬送するために、典型的には、基板の搬送経路において大気中の雰囲気を露光チャンバ内の雰囲気に置換するロードロックチャンバを露光チャンバに隣接して配置することになる。

この場合において、大気状態のロードロックチャンバを所定の真空度まで排気する際に、断熱膨張により基板の熱が奪われるため基板温度が低下して基板が収縮することに留意すべきである。基板の寸法が変化すると、大気中においてアライメント計測した値が露光チャンバ内では誤差をもってしまう。ロードロックチャンバを窒素等の気体でパージする場合においても、大気温度と気体温度とに差があると基板の寸法はその温度差に応じて変化する。

本発明は、上記の課題認識を基礎としてなされたものであり、その主要な目的は、例えば、露光ユニットが配置される露光チャンバを小型化することにある。

本発明の第１の側面は、露光システムに係り、前記露光システムは、露光チャンバ内に配置された露光ユニットを含む露光装置と、前記露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置とを備える。ここで、前記アライメント計測装置は、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測ユニットを含み、前記露光ユニットは、前記アライメント情報に基づいて露光動作を実施する。
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光システムは、前記露光装置を複数備え、前記アライメント計測装置が複数の前記露光装置によって共用されることが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光システムは、前記アライメント計測装置による計測が終了した基板を複数の前記露光装置に搬送する搬送ロボットを更に備えることが好ましい。前記搬送ロボットは、複数の前記露光装置のうち待ち状態にある露光装置又は実施中の露光処理が最先に終了する露光装置に対して、計測が終了した基板を搬送するように制御される、ことが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記アライメント計測装置は、前記アライメント計測ユニットを複数含むことが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光システムは、前記アライメント計測装置から提供されるアライメント情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正演算ユニットを更に備えることが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、露光チャンバ内の環境下における基板の所定部分の位置を計測するための計測器を含み、前記アライメント計測装置は、前記基板の前記所定部分の位置を計測し、前記補正演算ユニットは、前記計測器及び前記アライメント計測装置からそれぞれ提供される前記基板の前記所定部分の位置に基づいて前記アライメント情報を補正する、ことが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、露光チャンバ内において基板の所定部分の位置を計測するための第１計測器と、前記アライメント計測装置が計測を実施する環境と等価な環境において前記基板の前記所定部分の位置を計測するための第２計測器とを含み、前記補正演算ユニットは、前記第１及び第２計測器から提供される前記基板の前記所定部分の位置に基づいて前記アライメント情報を補正する、ことが好ましい。

本発明の好適な実施形態によれば、前記所定部分は、アライメントマークを含みうる。
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、前記露光チャンバに接続されたロードロックチャンバを更に含みうる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記露光装置は、前記露光チャンバに接続されたロードロックチャンバを更に含み、前記第２計測器は、前記ロードロックチャンバ内に配置されている、ことが好ましい。
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光ユニットは、基板チャックを保持する露光ステージを含み、前記アライメント計測ユニットは、前記基板チャックを保持する計測ステージを含み、前記アライメント計測ユニットから前記露光ユニットに対して、基板とともに前記基板チャックが搬送される、ことが好ましい。
本発明の好適な実施形態によれば、前記露光ステージは、前記基板チャックを位置決めする位置決め部材を有し、前記計測ステージは、前記基板チャックを位置決めする位置決め部材を有する、ことが好ましい。
本発明の第２の側面は、露光システムに係り、前記露光システムは、露光チャンバ内に配置された露光ユニットを含む露光装置と、前記露光チャンバの外部に配置され、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測するアライメント計測装置と、前記アライメント計測装置から提供される情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正演算ユニットとを備え、ここで、前記露光ユニットは、前記補正演算ユニットから提供される情報に基づいて露光動作を実施する。
本発明の第３の側面は、露光方法に係り、前記露光方法は、露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置によって、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測工程と、前記アライメント情報に基づいて前記露光チャンバ内に配置された露光ユニットによって露光を実施する露光工程とを含む。

本発明の第４の側面は、露光方法に係り、前記露光方法は、露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置によって、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測工程と、前記アライメント情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正工程と、前記補正工程で得られる位置情報に基づいて前記露光チャンバ内に配置された露光ユニットによって露光を実施する露光工程とを含む。

本発明によれば、例えば、露光ユニットが配置される露光チャンバを小型化することができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態の露光システムの概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光システムは、少なくとも１台の露光装置、好ましくは複数台の露光装置１、２と、アライメント計測装置３と、コントローラ４とを含む。

露光装置１は、感光剤が塗布された基板（例えば、ウエハ、ガラスプレート）の感光剤を露光ビームによって感光させて潜像パターンを形成する装置であり、例えば、電子ビーム露光装置として構成されうる。露光装置１の本体部分である露光ユニット５０は、基板を駆動する基板ステージ１１、電子ビーム等の露光ビームを基板に投影する投影系１８、基板上のアライメントマークの位置を計測する計測器（例えば、アライメントスコープ）等を含んで構成されうる。露光ユニット５０は、露光チャンバ１０内に配置され、減圧環境等の所定環境に維持されうる。
露光チャンバ１０にはロードロックチャンバ１２が接続されている。露光チャンバ１０内の空間とロードロックチャンバ１２内の空間とはゲートバルブ１５を介して接続されている。なお、露光チャンバ１０とロードロックチャンバ１２のそれぞれにゲートバルブを設けてもよい。ロードロックチャンバ１２内の空間と外部環境（大気）とは、ゲートバルブ１４を介して接続されている。ロードロックチャンバ２２内には、基板或いは基板チャックを保持する保持台１３と、基板上のアライメントマークの位置を計測する計測器（例えば、アライメントスコープ）１７が配置されている。
露光装置２は、感光剤が塗布された基板（例えば、ウエハ、ガラスプレート）の感光剤を露光ビームによって感光させて潜像パターンを形成する装置であり、例えば、電子ビーム露光装置として構成されうる。露光装置２の本体部分である露光ユニット６０は、基板を駆動する基板ステージ２１、電子ビーム等の露光ビームを基板に投影する投影系２８、基板上のアライメントマークの位置を計測するアライメント計測ユニット２７等を含んで構成されうる。露光ユニット６０は、露光チャンバ２０内に配置され、減圧環境等の所定環境に維持されうる。
露光チャンバ２０にはロードロックチャンバ２２が接続されている。露光チャンバ２０内の空間とロードロックチャンバ２２内の空間とはゲートバルブ２５を介して接続されている。なお、露光チャンバ１０とロードロックチャンバ１２のそれぞれにゲートバルブを設けてもよい。ロードロックチャンバ２２内の空間と外部環境（大気）とは、ゲートバルブ２４を介して接続されている。ロードロックチャンバ２２内には、基板或いは基板チャックを保持する保持台２３と、基板上のアライメントマークの位置を計測する計測器（例えば、アライメントスコープ）２７が配置されている。
アライメント計測装置３は、露光装置１、２の露光チャンバ１０、２０の外部、典型的には、大気環境下に配置されうる。アライメント計測装置３を露光チャンバ１０、２０の外部に配置することによって露光装置１、２或いは露光チャンバ１０、２０を小型化することができるとともに、複数（２以上）の露光装置１、２によってアライメント計測装置３を共用することができる。アライメント計測装置３の共用は、アライメント計測装置３とそれを共用する複数の露光装置１、２を含んで構成される露光システム全体の小型化に寄与する。アライメント計測装置３を大気環境下に配置し、基板が大気環境に配置された状態で該基板のアライメント計測を実施する構成は、アライメント計測装置３と大気環境との間にロードロックチャンバを配置することを不要とするほか、ロードロックチャンバによる環境の置換を不要としてアライメント計測のスループットを向上させる。
アライメント計測装置３は、典型的には、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測し、基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得る。アライメント計測装置３による計測が終了した基板は、アライメント情報とともに露光装置１、２のうち利用可能な露光装置に提供される。基板の搬送は、搬送ロボット７０によってなされる。搬送ロボット７０は、複数の露光装置１０、２０のうち待ち状態にある露光装置又は実施中の露光処理が最先に終了する露光装置に対して基板を搬送するように、コントローラ４によって制御されうる。アライメント情報は、典型的には、コントローラ４を介してアライメント計測装置３から該当する露光装置（基板が提供される露光装置）に提供されうる。

アライメント計測装置３から計測が終了した基板がアライメント情報とともに露光装置に提供される構成によれば、露光装置は、基板上の複数のアライメントマークの一部（少なくとも１つ）の位置を計測し、その計測結果とアライメント計測装置３から提供されるアライメント情報とに基づいて、基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定し、各ショット領域に対してパターンを精密に位置合わせすることができる。
アライメント計測装置３は、少なくとも１つのアライメント計測ユニット、好ましくは複数のアライメント計測ユニット３０、４０を備える。各アライメント計測ユニットは、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測し、基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得る。複数のアライメント計測ユニット３０、４０を備えることにより複数の基板についてアライメント計測を並行して実施することができる。また、アライメント計測装置３に複数のアライメント計測ユニット３０、４０を組み込むことにより、複数のアライメント計測ユニットを独立してフロアに配置する場合よりも、全体の設置面積を縮小することができる。
図２は、アライメント計測ユニット３０、４０の構成例を示す図である。アライメント計測ユニット３０、４０は、典型的には、同一の構成を有する。図２においては、アライメント計測ユニット４０の構成要素は、括弧書きで示されている。アライメント計測ユニット３０（４０）は、基板チャンクＣ１（Ｃ２）を搭載する計測ステージ３５（４５）と、基板チャックＣ１（Ｃ２）上にチャックされる基板Ｗ１（Ｗ２）上に形成されている複数のアライメントマーク３３（４３）の位置を計測する計測器（例えば、アライメントスコープ）３１（４１）とを備えている。アライメント計測ユニット３０（４０）では、典型的には、計測対象のアライメントマークが計測器３１（４１）の視野内に入るように計測ステージ３５（４５）を移動させ、視野内におけるアライメントマークの位置が計測器３１（４１）によって計測される。なお、図２において、１つのアライメントマーク３３（４３）のみが示されているが、実際には、基板上には複数のアライメントマークが形成されていて、これらのアライメントマークのうち、基板Ｗ１（Ｗ２）上の複数のショット領域の位置を特定するために必要なアライメントマークの位置が順に形成されうる。

基板チャックＣ１（Ｃ２）は、計測ステージ３５（４５）から分離可能に構成されていることが好ましく、アライメント計測が終了した後に、基板Ｗ１（Ｗ２）を保持した状態で、搬送ロボット７０によって、ロードロックチャンバ１２内の保持台１３又はロードロックチャンバ２２内の保持台２３上に渡されることが好ましい。

計測ステージ３３（４３）には、基板チャックＣ１（Ｃ２）をＸ方向について位置決めするための位置決め部材３４Ｘ（４４Ｘ）と、基板チャックＣ１（Ｃ２）をＹ方向について位置決めするための位置決め部材３４Ｙ（４４Ｙ）とが設けられていることが好ましい。この場合において、基板チャックＣ１（Ｃ２）は、位置決め部材３４Ｘ（４４Ｘ）及び位置決め部材３４Ｙ（４４Ｙ）に対して突き当てられて位置決めされうる。

このような位置決め部材は、ロードロックチャンバ１２内の保持台１３及びロードロックチャンバ２２内の保持台２３、並びに、露光装置１の露光ステージ１１及び露光装置２の露光ステージ２１にも設けられることが好ましい。これにより、計測ステージ３５（４５）上における基準位置と基板（更には、アライメントマーク）との相対的な位置関係と、保持台１３及び露光ステージ１１上における各基準位置と基板（更には、アライメントマーク）との相対的な位置関係、又は、保持台２３及び露光ステージ２１上における各基準位置と基板（更には、アライメントマーク）との相対的な位置関係とを一致させることができる。
以下、図１に示す露光システムにおける代表的な動作を例示的に説明する。

まず、コントローラ４による制御の下で、ウエハＷ１を保持したウエハチャックＣ１が複数のアライメント計測ユニット３０、４０のうち利用可能なアライメント計測ユニットの１つ（ここでは、説明の具体化のためにアライメント計測ユニット３０とする）に対して不図示の搬送ロボットによって渡され、位置決め部材３４Ｘ、３４Ｙに対して位置決めされつつ計測ステージ３５上に固定される。
次いで、アライメント計測ユニット３０は、基板Ｗ１上の複数のアライメントマークの位置（アライメントマーク３３の位置（Ｘ１，Ｙ１）を含む）を計測し、基板Ｗ１上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得て、そのアライメント情報をコントローラ４に提供する。また、アライメント計測ユニット３０は、基板チャックＣ１の基準マーク３２の位置（Ｘ，Ｙ）も計測して、その計測結果を紺とローア４に提供する。
次いで、アライメントマークの位置の計測が完了したウエハＷ１及びそれを保持したウエハチャックＣ１は、コントローラ４による制御の下で、複数の露光装置１、２のうち利用可能な露光装置の１つ（ここでは、説明の具体化のために露光装置１とする）に搬送ロボット７０によって搬送される。ここで、コントローラ４は、複数の露光装置１０、２０のうち待ち状態にある露光装置又は実施中の露光処理が最先に終了する露光装置に対して基板を搬送するように、搬送ロボット７０を制御することが好ましい。
露光装置１への基板Ｗ１１及びそれを保持している基板チャンクＣ１の搬送は、ゲートバルブ１４を開放し、搬送ロボット７０によって基板チャックＣ１をロードロックチャンバ１２内の保持台１３に設けられた位置決め部材に突き当てるように保持台１３に渡すことによってなされうる。これによって、基板Ｗ１及びそれを保持している基板チャックＣ１が保持台１３上の基準位置に位置決めされる。なお、この段階では、ロードロックチャンバ１２内の雰囲気は大気と同じになっていて、かつ、ゲートバルブ１５は閉塞されている。また、アライメント計測ユニット３０から基板Ｗ１及びそれを保持している基板チャックＣ１が取り除かれた後は、次の基板を保持した基板チャックがアライメント計測ユニット３０に提供される。

基板Ｗ１を保持した基板チャックＣ１が保持台１３上に載置されると、ゲートバルブ１４が閉塞されて、ロードロックチャンバ１２が露光チャンバ１０と同じ環境（例えば、真空度）に達したところで、ゲートバルブ１５が開放される。そして、基板Ｗ１及びそれを保持している基板チャックＣ１は、不図示の搬送機構によって、ロードロックチャンバ１２内の保持台１３上から露光チャンバ１０内の露光ステージ１１上に搬送される。この際に、基板チャックＣ１は、露光ステージ１１に設けられた位置決め部材に突き当てられる。これによって、基板Ｗ１及びそれを保持している基板チャックＣ１が露光ステージ１１上の基準位置に対して位置決めされる。その後、ゲートバルブ１５が閉塞されて、露光チャンバ１０とロードロックチャンバ１２とが分離される。
次いで、基板Ｗ１を保持した基板チャックＣ１は、基板チャックＣ１の基準マーク３２が計測器１７の視野内に入るように露光ステージ１１によって駆動され、その後、計測器１７によって基準マーク３２の位置（Ｘ’，Ｙ’）が計測される。また、基板チャックＣ１は、基板Ｗ１のアライメントマーク３３が計測器１７の視野内に入るように露光ステージ１１によって駆動され、その後、計測器１７によってアライメントマーク３３の位置（Ｘ２，Ｙ２）が計測される。

ここで、第１環境（典型的には、大気環境）でアライメント計測ユニット３０によって計測された基準マーク３２の位置（Ｘ，Ｙ）とアライメントマーク３３の位置（Ｘ１，Ｙ１）との差分、すなわち、（ΔＸ１，ΔＹ１）＝（Ｘ−Ｘ１，Ｙ−Ｙ１）は、第１環境（典型的には、大気環境）における基準マーク３２とアライメントマーク３３とのＸ，Ｙ各方向の距離を意味する。また、第２環境（露光環境）で計測器１７によって計測された基準マーク３２の位置（Ｘ’，Ｙ’）とアライメントマーク３３の位置（Ｘ２，Ｙ２）との差分、すなわち、（ΔＸ２，ΔＹ２）＝（Ｘ’−Ｘ２，Ｙ’−Ｙ２）は、第２環境（露光環境）における基準マーク３２とアライメントマーク３３とのＸ，Ｙ各方向の距離を意味する。

コントローラ４は、収縮率演算部８１及び補正部８２を備えている。収縮率演算部８１は、ΔＸ２とΔＸ１との比（ΔＸ２／ΔＸ１）、及び、ΔＹ２とΔＹ１との比（ΔＹ２／ΔＹ１）を演算する。ここで、ΔＸ２／ΔＸ１は、基板の周辺環境が第１環境（典型的には、大気環境）から第２環境（露光環境）に変化した際の断熱膨張等による温度変化に起因するＸ方向における基板の収縮率（基板の寸法変化率）を示す。また、ΔＹ２／ΔＹ１は、基板の周辺環境が第１環境（典型的には、大気環境）から第２環境（露光環境）に変化した際の断熱膨張等による温度変化に起因するＹ方向における基板の収縮率（基板の寸法変化率）を示す。
補正部８２は、アライメント計測ユニット３０から提供される基板Ｗ１につてのアライメント情報（第１環境下における複数のアライメントマークの各位置を示す情報）に対して、収縮率演算部８１で演算された収縮率（Ｘ方向についてはΔＸ２／ΔＸ１、Ｙ方向についてはΔＹ２／ΔＹ１）を補正係数として乗じることにより、第２環境（露光環境）下における複数のアライメントマークの各位置を算出し、露光装置１に提供する。露光装置１（露光ユニット５０）は、補正部８２から提供されるアライメント情報（補正されたアライメント情報）に基づいて露光動作を実施する。すなわち、露光装置１（露光ユニット５０）は、補正部８２から提供されるアライメント情報（補正されたアライメント情報）に基づいて、基板上の各ショット領域を投影系１８の投影領域（露光領域）に位置決めし各ショット領域に潜像パターンを形成する。

前述の例示的に実施形態においては、基板チャックに設けられた基準マークのほか、１つのアライメントマークの位置（Ｘ２，Ｙ２）に基づいて基板及び基板チャックの収縮率に依存する補正係数を求めたが、必要に応じて数点を計測して、例えばそれらの平均から補正係数を求めてもよい。また、基板チャックに設けられた基準マークを利用することなく、基板上の少なくとも１つの任意のアライメントマーク又は他の特徴部分の位置に基づいて補正係数を求めてもよい。

更に、ロードロックチャンバ１２、２２内に計測器１６、２６を設けて、これによって第１環境（典型的には、大気環境）から第２環境（露光環境）への変更後に、基板Ｗ１（Ｗ２）上のアライメントマークアライメントマークの位置（Ｘ３、Ｙ３）と基板チャックＣ１（Ｃ２）上の基準マークの位置（Ｘ”,Ｙ”）を計測してもよい。
この場合、収縮率演算部８１は、ΔＸ３（＝Ｘ’−Ｘ３）とΔＸ１（＝Ｘ−Ｘ１）との比（ΔＸ３／ΔＸ１）、及び、ΔＹ３（＝Ｙ’−Ｙ３）とΔＹ１（＝Ｙ−Ｙ１）との比（ΔＹ３／ΔＹ１）を演算する。ここで、ΔＸ３／ΔＸ１は、基板の周辺環境が第１環境（典型的には、大気環境）から第２環境（露光環境）に変化した際の断熱膨張等による温度変化に起因するＸ方向における基板の収縮率（基板の寸法変化率）を示す。また、ΔＹ３／ΔＹ１は、基板の周辺環境が第１環境（典型的には、大気環境）から第２環境（露光環境）に変化した際の断熱膨張等による温度変化に起因するＹ方向における基板の収縮率（基板の寸法変化率）を示す。
補正部８２は、アライメント計測ユニット３０から提供される基板Ｗ１につてのアライメント情報（第１環境下における複数のアライメントマークの各位置を示す情報）に対して、収縮率演算部８１で演算された収縮率（Ｘ方向についてはΔＸ３／ΔＸ１、Ｙ方向についてはΔＹ３／ΔＹ１）を補正係数として乗じることにより、第２環境（露光環境）下における複数のアライメントマークの各位置を算出し、露光装置１に提供する。

ここで、基板チャックに設けられた基準マークのほか１つのアライメントマークの位置（Ｘ３，Ｙ３）に基づいて基板及び基板チャックの収縮率に依存する補正係数を求める代わりに、必要に応じて数点を計測して、例えばそれらの平均から補正係数を求めてもよい。また、基板チャックの基準マークを利用することなく、基板上の少なくとも１つの任意のアライメントマーク又は他の特徴部分の位置に基づいて補正係数を求めてもよい。

ロードロックチャンバ１２、２２で補正係数の算出のための計測を実施する場合には、露光チャンバ１０、２０における補正係数の算出のための計測を省略してもよい。ロードロックチャンバ１２、２２で補正係数の算出のための計測を実施する場合には、露光チャンバ１０、２０内で露光を実施している間にロードロックチャンバ１２、２２で補正係数の算出のための計測を実施することができるので、スループットを向上させることができる。もちろん、ロードロックチャンバと露光チャンバの双方で補正係数の算出のための計測を実施してもよい。
更に、ロードロックチャンバ１２、１４において、第１環境から第２環境への置換前における基板チャックの基準マーク位置と基板上のアライメントマークの位置（又は、基板上の少なくとも２つのアライメントマークの位置）を計測し、露光チャンバ１０、２０において、第２環境における基板チャックの基準マーク位置と基板上のアライメントマークの位置（又は、基板上の少なくとも２つのアライメントマークの位置）を計測してもよい。

更に、収縮率演算部８１及び補正部８２は、１つのユニット（例えば、補正演算ユニット）として構成されてもよいし、例えば、露光装置又はアライメント計測装置の一部として構成されてもよい。

更に、基板を基板チャックに保持された状態で搬送する構成に代えて、基板のみを搬送する構成を採用することもできる。この場合は、基板チャックは、アライメント計測ユニットの計測ステージ、ロードロックチャンバ内の保持台、露光チャンバ内の露光ステージの各上に配置されうる。
露光装置は、電子ビーム露光装置等の荷電粒子ビーム露光装置のほか、例えば、ＥＵＶ露光装置として構成することができる。或いは、露光装置は、Ｆ_２レーザ露光装置として構成することもできる。この場合には、露光チャンバ内の空間は、典型的には、窒素雰囲気とされうる。

本発明の好適な実施形態によれば、露光装置が配置された露光チャンバの外部にアライメント計測装置を配置し、このアライメント計測装置によって、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測し、基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得ることによって、露光チャンバ内に配置すべきアライメント計測のための構成を小型化することができる。これによって露光チャンバが小型化され、露光チャンバ内の環境の制御が容易になるとともに、その制御のための構成（例えば、真空装置、パージ装置）が小型化される。露光チャンバ内の環境制御の容易化は、露光チャンバ内を所定の環境にするために要する時間を短縮し、スループットの向上に寄与する。

また、アライメント計測装置が計測を実施する第１環境と露光装置が露光を実施する第２環境とが異なる場合において、その環境の相違による基板の寸法変化に起因する計測誤差を補正することによって、パターンを高い精度で重ね合わせることができる。

本発明の好適な実施形態の露光システムの概略構成を示す図である。 アライメント計測ユニットの構成例を示す図である。

符号の説明

１、２ 露光装置
３ アライメント計測装置
４ コントローラ
１０、２０ 露光チャンバ
１１、２１ 露光ステージ
１２、２２ ロードロックチャンバ
１３、２３ 保持台
１４、１５、２４、２５ ゲートバルブ
１６、１７、２６、２７ 計測器
１８、２８ 投影系
３０、４０ アライメント計測ユニット
３１、４１ 計測器
３２、４２ 基準マーク
３３、４３ アライメントマーク
３５、４５ 計測ステージ
３４Ｘ、３４Ｙ、４４Ｘ、４４Ｙ 位置決め部材
Ｗ１、Ｗ２ 基板
Ｃ１、Ｃ２ 基板チャック
５０、６０ 露光ユニット
７０ 搬送ロボット
８１ 収縮率演算部
８２ 補正部

Claims (16)

1. 露光システムであって、
   露光チャンバ内に配置された露光ユニットを含む露光装置と、
   前記露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置とを備え、
   前記アライメント計測装置は、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測ユニットを含み、
   前記露光ユニットは、前記アライメント情報に基づいて露光動作を実施する、
   ことを特徴とする露光システム。
2. 前記露光装置を複数備え、
   前記アライメント計測装置が複数の前記露光装置によって共用される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光システム。
3. 前記アライメント計測装置による計測が終了した基板を複数の前記露光装置に搬送する搬送ロボットを更に備え、
   前記搬送ロボットは、複数の前記露光装置のうち待ち状態にある露光装置又は実施中の露光処理が最先に終了する露光装置に対して、計測が終了した基板を搬送するように制御される、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光システム。
4. 前記アライメント計測装置は、前記アライメント計測ユニットを複数含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の露光システム。
5. 前記アライメント計測装置から提供されるアライメント情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正演算ユニットを更に備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の露光システム。
6. 前記露光装置は、露光チャンバ内の環境下における基板の所定部分の位置を計測するための計測器を含み、
   前記アライメント計測装置は、前記基板の前記所定部分の位置を計測し、
   前記補正演算ユニットは、前記計測器及び前記アライメント計測装置からそれぞれ提供される前記基板の前記所定部分の位置に基づいて前記アライメント情報を補正する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の露光システム。
7. 前記所定部分は、アライメントマークを含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載の露光システム。
8. 前記露光装置は、
   露光チャンバ内において基板の所定部分の位置を計測するための第１計測器と、
   前記アライメント計測装置が計測を実施する環境と等価な環境において前記基板の前記所定部分の位置を計測するための第２計測器とを含み、
   前記補正演算ユニットは、前記第１及び第２計測器から提供される前記基板の前記所定部分の位置に基づいて前記アライメント情報を補正する、
   ことを特徴とする請求項５に記載の露光システム。
9. 前記所定部分は、アライメントマークを含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の露光システム。
10. 前記露光装置は、前記露光チャンバに接続されたロードロックチャンバを更に含むことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光システム。
11. 前記露光装置は、前記露光チャンバに接続されたロードロックチャンバを更に含み、前記第２計測器は、前記ロードロックチャンバ内に配置されている、
    ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の露光システム。
12. 前記露光ユニットは、基板チャックを保持する露光ステージを含み、
    前記アライメント計測ユニットは、前記基板チャックを保持する計測ステージを含み、
    前記アライメント計測ユニットから前記露光ユニットに対して、基板とともに前記基板チャックが搬送される、
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の露光システム。
13. 前記露光ステージは、前記基板チャックを位置決めする位置決め部材を有し、
    前記計測ステージは、前記基板チャックを位置決めする位置決め部材を有する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の露光システム。
14. 露光システムであって、
    露光チャンバ内に配置された露光ユニットを含む露光装置と、
    前記露光チャンバの外部に配置され、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測するアライメント計測装置と、
    前記アライメント計測装置から提供される情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正演算ユニットとを備え、
    前記露光ユニットは、前記補正演算ユニットから提供される情報に基づいて露光動作を実施する、
    ことを特徴とする露光システム。
15. 露光方法であって、
    露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置によって、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測工程と、
    前記アライメント情報に基づいて前記露光チャンバ内に配置された露光ユニットによって露光を実施する露光工程と、
    を含むことを特徴とする露光方法。
16. 露光方法であって、
    露光チャンバの外部に配置されたアライメント計測装置によって、基板上の複数のアライメントマークの位置を計測して基板上に配列された複数のショット領域の位置を特定するアライメント情報を得るアライメント計測工程と、
    前記アライメント情報を補正して前記露光チャンバ内の環境下における前記複数のアライメントマークの位置情報を得る補正工程と、
    前記補正工程で得られる位置情報に基づいて前記露光チャンバ内に配置された露光ユニットによって露光を実施する露光工程と、
    を含むことを特徴とする露光方法。

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