JP2009194204A - 露光装置、露光システムおよびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射光学系を有する露光装置。
【解決手段】第１のパターンが形成されたパターン面を有するマスクを保持するマスク保持部と、第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板のパターン領域あるいは第２パターンの歪みを計測するパターン歪み計測部と、パターン歪み計測部で計測したパターン領域あるいは第２パターンの歪みに応じて、歪みを補償する補正値を計算する補正値計算部と、補正値計算部が計算した補正値に基づき、マスクのパターン面の形状を制御する制御部とを備える。
【選択図】図７

Description

本発明は、露光装置、露光システムおよびデバイス製造方法に関する。より詳細には、マスクあるいはレチクルを用いて基板の露光処理を実行する露光装置と、露光装置を含む露光システムと、当該露光装置または露光システムを用いたデバイス製造方法とに関する。

レジストが塗布されたウエハあるいはガラスプレート等の基板表面に、パターンを形成するリソグラフィ技術に対しては、解像度向上への不断の要求がある。変形照明、位相シフトマスク、光学近接効果補正、液浸露光等の技術の開発により、既に４５ｎｍルールの光リソグラフィ技術が実用化されている。さらに、３２ｎｍルールおよびそれ以細のリソグラフィに関しては、露光光の波長が１０〜１４ｎｍとなる極端紫外線リソグラフィ技術に期待が寄せられている。

しかしながら、露光光としての極端紫外線を低損失で透過させる硝材は知られていない。そこで、極端紫外線を露光光とする露光装置では反射型の光学系が用いられる。また、マスクも反射型となる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−００４１４６号公報

半導体デバイス、電子デバイス等のデバイスの製造過程では、ひとつの基板の表面に複数のショット領域を形成して、各ショット領域に対して露光工程が何度も実行される。３２ｎｍルールおよびそれ以細のリソグラフィでは、積層されるパターン間の重ね合わせ誤差を抑制してデバイスの歩留りを向上させる要請がある。

また、半導体デバイス、電子デバイス等の量産工程では、ひとつの基板の各ショット領域に対して、複数の露光装置を用いて露光工程を実行する場合がある。このような場合も、ひとつひとつの露光装置が許容範囲の精度を有していても、各露光装置毎の特性に起因する重ね合わせ誤差を抑制してデバイスの歩留りを向上させる要請がある。

上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを保持するマスク保持部と、第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を保持する基板保持部と、基板保持部に保持された基板のパターン領域あるいは第２パターンの歪みを計測するパターン歪み計測部と、パターン歪み計測部で計測したパターン領域あるいは第２パターンの歪みに関する情報に基づき、マスクのパターン面の形状を制御する制御部とを備えた露光装置が提供される。

また、本発明の第２の形態として、第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを保持するマスク保持部と、第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を保持する基板保持部と、前記マスクの前記パターン面の形状を制御する制御部とを備える露光装置と、基板のパターン領域あるいは第２パターンの歪みを計測する歪み計測装置部と、歪み計測装置で計測した歪みに関する情報に基づき、マスク保持部が保持するマスクのパターン面の形状を制御する制御装置とを備える露光システムが提供される。

更に、本発明の第３の形態として、第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを用意する段階と、第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を用意する段階と、基板のパターン領域あるいは第２パターンの歪みを計測する段階と、パターン領域あるいは第２パターンの歪みに応じて、マスクのパターン面の形状を制御する段階と、パターン面の形状を制御した状態で、基板のパターン領域に形成された第２パターン上に、第１パターンを露光する段階と、を備えたデバイスの製造方法が提供される。

上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。しかしながら、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、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発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、露光装置１００全体の構造を模式的に示す図である。露光装置１００は、光源部１１０、照明光学系１２０、マスクステージ１３０、投影光学系１４０および基板ステージ１５０と、それらを収容したチャンバ１６０を有する。なお、以下の説明において位置、方向等を示す場合に、図面の表示に従って上、下等と記載する場合がある。しかしながら、露光装置１００内部のレイアウトがその方向に限られるわけではない。

チャンバ１６０は、封止窓１６２により気密に封止された開口を側面に有する。また、チャンバ１６０は、図示していない排気装置に連結された排気孔１６４を底面に有する。これにより、チャンバ１６０の内部を排気して、外部雰囲気の影響を受けることなく露光処理を実行できる環境が画成される。

光源部１１０は、ターゲットノズル１１２、凹面反射鏡１１４、レーザ光源１７０および集光レンズ１７２を含む。ターゲットノズル１１２は、チャンバ１６０の内部に、ターゲット材料を吐出する先端を有する。凹面反射鏡１１４は、ターゲットノズル１１２の先端付近を包囲する。レーザ光源１７０は、チャンバ１６０の外部に配置され、封止窓１６２を介して、チャンバ１６０内部に向かってレーザ光を照射する。

光源部１１０において、ターゲットノズル１１２は、気体または液体のターゲット材料を間欠的に吐出する。レーザ光源１７０から出射されたレーザ光は、集光レンズ１７２により収束されて、吐出されたターゲット材料に対して高い密度で照射される。これにより、プラズマ化したターゲット材料からパルス状の極端紫外線（以下、露光光と記載する）が放射される。放射された露光光は、凹面反射鏡１１４により一定方向に誘導され、照明光学系１２０に導かれる。

なお、上記実施形態において、光源部１１０は極端紫外線の露光光を射出するが、例えば、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ｆ_２レーザ（１５７ｎｍ）、Ｋｒ_２レーザ（１４６ｎｍ）、Ａｒ_２レーザ（１２６ｎｍ）等を露光光として出射する光源部１１０を用いてもよい。

照明光学系１２０は、凹面反射鏡１２１、１２６、フライアイ反射鏡１２２、１２３、凸面反射鏡１２５および平面反射鏡１２７を含む。凹面反射鏡１１４から照明光学系１２０に入射された露光光は、照明光学系１２０の入射端に配置された凹面反射鏡１２１に反射されてコリメート化される。コリメート化された露光光は、オプティカルインテグレータ１２４を形成する一対のフライアイ反射鏡１２２、１２３に順次反射される。

フライアイ反射鏡１２３から出射された露光光は、凸面反射鏡１２５および凹面反射鏡１２６により順次反射された後、平面反射鏡１２７により偏向される。偏向された露光光は、可動遮光羽根１２８および固定遮光羽根１２９の開口を通じて、マスクステージ１３０に保持されたマスク１８０の下面（パターン面）に照射される。

なお、本実施形態では、可動遮光羽根１２８および固定遮光羽根１２９によって、マスク１８０のパターン面を照明する照明領域が、Ｘ方向に細長い円弧状に形成される。

マスク１８０は、マスク保持部２００に静電吸着される被吸着面と、所定の回路パターンを有する第１パターン１８６が形成されたパターン形成領域１８４を有するパターン面１８２（図２参照）とを備える。

パターン面１８２には、極端紫外線の光を反射する反射面を形成する多数の反射層と、この反射層の上に積層され、所定の回路パターン及びアライメントマークに対応して反射面上に部分的に形成された吸収層とを有する。吸収層は、照射された露光光を吸収する一方、反射面が露出した領域では、照射された露光光を投影光学系１４０に向けて反射する。具体的には、図２に示すように、パターン面１８２には、パターン面１８２の中央部に形成され、所定の回路パターンとして多数の第１パターン１８６を有するパターン形成領域１８４が形成されている。なお、パターン面１８２には、パターン形成領域１８４を取り囲むように、位置合わせに用いられる複数のアライメントマーク（不図示）が形成されている。なお、アライメントマークは、パターン形成領域１８４の４辺のそれぞれにふたつ以上設けられていることが望ましい。

マスク１８０のパターン面１８２の一部には、可動遮光羽根１２８および固定遮光羽根１２９の開口を通過した露光光によって、Ｘ方向に延びる円弧状の照明領域２０２、２０４が形成される。

投影光学系１４０は、複数の凹面反射鏡１４１、１４４と、複数の凸面反射鏡１４２、１４３とを含み、物体（マスク）面側が非テレセントリックで、像面（ウエハ）面側がテレセントリックな反射光学系であり、投影倍率は、１／４倍（あるいは１／５倍等）の縮小倍率である。

マスク１８０で反射された露光光は、投影光学系１４０を介して、レジストが塗布されたウエハ等の基板１９０表面に投射され、基板１９０の表面には、マスク１８０のパターン形成領域１８４に対応するショット領域１９４（パターン領域ともいう）が形成される（図２参照）。ショット領域１９４には、マスク１８０の吸収層の形状を反映したパターンの像が形成される。また、ショット領域１９４の周囲には、複数のアライメントマークの像（不図示）が形成される。

マスクステージ１３０は、ステージ部１３２と、ステージ部１３２の下側に支持されたマスク保持部２００とを有する。ステージ部１３２は、図示していない支持台に支持された基部１３１と、マスク保持部２００を支持する支持部１３５とを有する。マスク保持部２００はマスク１８０を静電吸着する。なお、マスク保持部２００の詳細な構成は後述する。

ステージ部１３２は、支持台に対して、図中に矢印Ｘ、ＹおよびＺで示す各方向、及びＺ軸回りの回転方向に駆動することができる。一方、基部１３１および支持部１３５の間に設けられた複数のアクチュエータ１３３、１３７を個別に伸縮させることにより、図中で矢印Ｔにより示すように、基部１３１に対して支持部１３５をチルトさせることができる。

従って、支持部１３５のチルトに伴い、マスク保持部２００もチルトするので、マスク保持部２００に保持されたマスク１８０の水平面に対する角度を任意に変化させることができる。なお、このマスク保持部２００のチルト動作は、マスクの高さ（Ｚ方向の位置）を計測する不図示のマスク用フォーカスセンサによって制御される。このマスク用フォーカスセンサは、マスク１８０の表面に複数のスリット像を投射する送光系と、マスク１８０の表面で反射したスリット像を受光する受光系を有する構成である。

同様に、基板ステージ１５０も、図中に矢印Ｘ、ＹおよびＺで示す方向、及びＺ軸回りの回転方向に駆動することができるステージ部１５２と、ステージ部１５２に支持され、基板１９０を静電吸着するチャック部１５４とを有する。また、図示は省略したが、チャック部１５４の近傍には、基板１９０の表面に複数のスリット像を投射する送光系と、基板１９０の表面で反射したスリット像を受光する受光系とを有する基板用フォーカスセンサが設けられており、この基板用フォーカスセンサによって、投影光学系１４０の像面を基準とする基板１９０のＺ方向の位置が計測される。そして、制御部３１０は、基板用フォーカスセンサの計測結果に基づいて、チャック部１５４の動作を制御し、基板１９０の高さ及び傾きを調整する。

さらに、本実施形態では、投影光学系１４０の側面の近傍に、基板１９０上に形成されたアライメントマークを計測するアライメント光学系３３０が設けられている。このアライメント光学系３３０は、基板１９０のレジストを感光させないブロードバンド光を基板１９０上のアライメントマークに照射し、その反射光を受光して画像処理方式でマーク検出を行う構成である。

露光装置１００において、マスク１８０のパターン形成領域１８４に形成された第１パターン１８６を基板１９０に転写する場合には、照明光学系１２０からの露光光の照射を開始して、パターン形成領域１８４の一部に露光光を照射する。そして、パターン形成領域１８４で反射した露光光を投影光学系１４０を介して基板１９０の一つのショット領域上に投影しつつ、マスク１８０と基板１９０とを投影光学系１４０に対して縮小倍率を速度比として、Ｙ方向に同期移動する動作と、露光光の照射を停止して、基板１９０をＸ方向、Ｙ方向にステップ移動する動作とを繰り返す。このような繰り返し動作によって、パターン形成領域１８４に形成された第１パターン１８６の像が基板１９０上の複数のショット領域に転写される。

ところで、デバイスの製造過程においては、基板１９０に形成された各ショット領域１９４のそれぞれに、異なる回路パターンを重ね合わせるための複数回の露光処理を繰り返す必要がある。

すなわち、基板１９０には、既に1枚目のマスクを用いた第１回目の露光処理によって、第２パターン１９６を有する複数のショット領域１９４が形成されており、この第２パターン１９６に対する第２回の露光処理、すなわち、2枚目のマスク１８０に形成された第１パターン１８６を第２パターン１９６に重ね合わせて露光しなければならない。
第１パターン１８６を第２パターン１９６に重ね合わせて露光する場合、既に基板１９０に形成された第２パターン１９６が、投影光学系１４０の収差の影響、あるいはマスク１８０と基板１９０との同期誤差に起因して歪んでいることがある。特に、この歪みは、パターンの線幅が細くなるにつれて無視できなくなる。

本実施形態では、投影光学系１４０の収差として、ディストーションの影響によって、基板１９０の各ショット領域１９４が歪んでいる場合を例に説明する。

図３は、露光装置１００の制御系３００を模式的に示すブロック図である。制御系３００は、照明光学系１２０、マスクステージ１３０、投影光学系１４０、基板ステージ１５０を制御する制御部３１０と、アライメント光学系３３０で計測されたアライメントマークの位置に基づいて、ショット領域１９４の歪みを算出する計算部３４０とを有する。なお、同図において、図１と共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

アライメント光学系３３０は、各ショット領域１９４の周辺に形成された複数のアライメントマークのそれぞれの位置を計測し、計測結果を計算部３４０に出力する。そして、計算部３４０は、アライメント光学系３３０で計測されたアライメントマークのそれぞれの位置と、基準位置（例えば、設計位置、あるいはショット領域１９４に歪みが生じていない状態で形成されたアライメントマークの位置等）とを比較する。

計算部３４０は、計測されたアライメントマークの位置と基準位置との比較結果に基づいて、基板１９０の各ショット領域１９４の歪みの情報を計算する。本実施形態では、各ショット領域１９４の歪みの情報として、ショット領域１９４で歪みが生じている位置と、この位置における歪みの量とを求める。なお、計算部３４０は、計測されたアライメントマークの位置に基づいて、ショット領域１９４の形状を近似計算し、近似計算されたショット領域１９４の形状と、設計上のショット領域１９４の形状とを比較して、ショット領域１９４の歪みの情報を算出してもよい。

そして、算出された各ショット領域１９４の歪みの情報から、基板１９０に投影される第１パターン１８６が、既に基板１９０上に形成されている第２パターン１９６の歪みに合わせて投影されるように、マスク１８０のパターン形成領域１８４を変形するための補正位置及びその位置における補正値を算出する。

計算部３４０で算出された各ショット領域の歪みの情報と、パターン形成領域１８４を変形させる補正位置及び補正値とは、不図示の記憶装置（メモリ）に記憶される。

制御部３１０は、記憶装置に記憶された補正位置及び補正値を呼び出し、マスク保持部２００の動作を制御する。

なお、補正位置及び補正値は、基板１９０上に形成されたショット領域１９４毎に算出してもよいし、あるいは、各ショット領域１９４の歪みの傾向が略同じであれば、基板上に形成された複数のショット領域１９４のうち、任意の数（例えば、一つ）のショット領域１９４で算出してもよい。あるいは、複数枚の基板１９０に対して露光処理を行う場合には、最初に露光処理が実行される基板１９０のショット領域１９４で補正位置及び補正値を算出してもよい。

また、ショット領域１９４毎に歪みの情報を算出した場合には、各歪みの情報を基板１９０のショット領域に対応させて、マップ情報として記憶してもよい。

図４は、マスク保持部２００の構造を示す断面図である。マスク保持部２００は、支持部１３５に支持されるベース部２１０と、ベース部２１０の下面に配置された弾性支持部２２０と、ベース部２１０の下面および内部に配置された駆動部２３０とを有する。なお、以下の説明においては、図面の表示に従って位置または方向を上または下と記載する場合があるが、マスク保持部２００の構造および使用がこの方向に限られるわけではない。

ベース部２１０は、支持部１３５に支持された平坦な板材であり、それ自体は実質的に変形しない高い剛性を有する。一方、弾性支持部２２０は、一端部（本実施形態では、上端部）がベース部２１０に支持され、他端部（本実施形態では下端部）がベース部２１０に対して突出した形状を有する。マスク１８０は、弾性支持部２２０の他端部で支持される。

ここで、弾性支持部２２０は、ベース部２１０よりも弾性変形の度合いが大きい。即ち、「弾性変形の度合いが大きい」とは、一定の応力が作用した場合に生じる変形量が、ベース部２１０よりも弾性支持部２２０において大きいことを意味する。

このような構造は、例えば、弾性支持部２２０全体を、ベース部２１０よりも弾性率の小さい材料で形成することにより実現できる。また、弾性支持部２２０の厚さ方向の一部を、弾性率の小さい材料で形成してもよい。あるいは、弾性支持部２２０を形成する材料の弾性率がベース部２１０の材料の弾性率と等しいかより大きい場合であっても、弾性支持部２２０の形状を、ベース部２１０よりも変形しやすい形状とすることによっても実現できる。

駆動部２３０は、ベース部２１０において、弾性支持部２２０を支持する面に設けられた複数の電極２３２と、電極２３２の各々に個別に一端を接続された駆動線２３４とを含む。駆動線２３４の他端は、制御部３１０に接続される。

制御部３１０は、計算部３４０で算出された補正位置及び補正値に基づいて、駆動線２３４に個別に駆動電圧を印加して、電極２３２の電位を個別に変化させる。電位が変化した電極２３２は、対向するパターン面１８２内の任意の領域を、電位に応じた静電力により個別に引き付ける。これにより、制御部３１０は、パターン形成領域１８４を含むパターン面１８２の異なる領域に対して、互いに異なる力を作用させてパターン形成領域１８４を変形させることができる。従って、制御部３１０は、基板１９０の各ショット領域１９４の歪みに応じて、パターン形成領域１８４の異なる領域ごとの駆動部２３０の駆動量を異ならせることができる。

図５は、マスク保持部２００の外観を示す斜視図である。同図において、図４と共通の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。

弾性支持部２２０は、異なる方向に繰り返す構造を有する。即ち、この実施形態では、Ｘ方向に繰り返される線状の部分と、Ｙ方向に繰り返される線状の部分とを両方含み、格子状の形状をなす。格子状の弾性支持部２２０において、格子の各々の内側には、それぞれ電極２３２が配置される。

弾性支持部２２０は、このような形状により、マスク１８０のパターン形成領域１８４とは反対側の被吸着面を略均等な間隔で支持する。また、電極２３２はマスク１８０の被吸着面に対して均等に分布する。なお、弾性支持部２２０が形成する格子の寸法は、調整する対象となるマスク１８０のパターン形成領域１８４に形成されるパターン形状に応じて変更できる。

図６は、マスク保持部２００のマスク１８０を変形させる動作を説明する図である。本実施形態では、基板１９０のショット領域１９４の各々がディストーションによって、非スキャン方向（本実施形態ではＸ方向）の歪みが生じた場合、この歪みに合わせてマスク１８０のパターン形成領域１８４を変形させる動作について説明する。

マスク保持部２００において、電極２３２の各々は、デマルチプレクサ３１２を介して電圧源Ｖに結合されている。デマルチプレクサ３１２は、制御部３１０により制御され、任意の電極２３２を電圧源Ｖに導通させることができる。

制御部３１０は、計算部３４０で算出した補正値に応じて、マスク１８０のパターン形成領域１８４における補正すべき部分とその補正量を決定する。そして、その補正量に基づいて、パターン形成領域１８４のうち、補正すべき部分のみが変形するように、複数の電極２３２に印加する駆動電圧を制御する。

図示の例では、△印を付したＡおよびＤのふたつの電極２３２に高い駆動電圧が印加して領域１８１を変形させている。なお、マスク保持部２００は、マスク１８０のパターン形成領域１８４の形状の補正と共に、マスク１８０を保持する機能も担っている。従って、パターン形成領域１８４の変形に関与しない他の電極２３２にも一定の駆動電圧は印加される。

なお、マスク保持部２００を用いてマスク１８０のパターン形成領域１８４を変形させるタイミングは、マスクステージ１３０が走査露光を開始する前であっても、走査露光を開始した後であってもよい。更に、走査露光開始前にパターン形成領域１８４の変形を開始し、マスクステージ１３０の移動に合わせて徐々に変形量を加えてもよい。

なお、本実施形態では、非スキャン方向におけるパターン形成領域１８４を変形するだけでなく、スキャン方向におけるパターン形成領域１８４も変形することができる。また、スキャン方向に関してパターン形成領域１８４を変形する場合には、マスクステージ１３０のチルト動作を併用することもできる。

図７は、パターン形成領域１８４を変形させることにより、基板１９０に投影される第１パターンの変化を模式的に示す図である。制御部３１０は、マスク保持部２００を制御することにより、マスク１８０のパターン形成領域１８４の異なる領域に対し互いに異なる力を加えて、領域毎に異なる変形を生じさせることができる。

即ち、図７（Ａ）に示すように、基板１９０のショット領域１９４のうち、歪み量が許容範囲内であれば、マスク１８０のパターン形成領域１８４を変形させる必要がない。この場合、制御部３１０は、マスク１８０のパターン形成領域１８４を均等な静電力で引き付けるように、複数の電極２３２に印加する駆動電圧を制御する。これに対して、図７（Ｂ）に示すように、基板１９０のショット領域１９４のうち、歪み量が許容範囲を超えて、設計値よりも小さく形成されている領域がある場合、制御部３１０は、マスク１８０が凸状に変形するように、複数の電極２３２に印加する駆動電圧を制御する。更に、図７（Ｃ）に示すように、基板１９０のショット領域１９４のうち、歪み量が許容範囲を超えて、設計値よりも大きく形成されている領域がある場合、制御部３１０は、マスク１８０が凹状に変形するように、複数の電極２３２に印加する駆動電圧を制御する。

なお、制御部３１０は、図７に示すように、マスク１８０を凸状あるいは凹状に変形させるばかりではなく、マスク１８０の領域毎に異なる変形を生じさせることができる。従って、基板１９０の第２パターン１９６において検出された様々な歪みに合わせて、マスク１８０を変形することができる。

本実施形態の投影光学系１４０は、前述したように、マスク１８０側が非テレセントリックであるので、マスク１８０のパターン形成領域１８４がＺ軸方向に変位した部分は、マスク１８０における円弧状の照射領域に対応する基板１９０における円弧状の露光領域での投影位置が、円弧状の領域の中心に対して放射方向にシフト（移動）する。そこで、制御部３１０は、このシフト量を考慮して、マスク１８０のパターン形成領域１８４を変形することによって、基板１９０のショット領域１９４への重ね合わせ精度を向上させることができる。

なお、上記実施形態では、アライメント光学系３３０を用いて、基板１９０に形成されたショット領域１９４の周囲に設けられたアライメントマークの位置を計測し、ショット領域１９４の形状を算出していたが、アライメント光学系３３０の代わりに、ショット領域全体を撮像できる撮像装置を用いて、ショット領域１９４の形状を算出してもよい。この場合には、アライメントマークの位置を計測しなくともよい。

また、撮像装置を用いる場合には、ショット領域１９４の形状ではなく、ショット領域内に形成されている第２パターン１９６の形状を撮像し、第２パターン１９６そのものの形状と、理想的なパターン形状と比較してもよい。

本実施形態では、上記露光装置１００を用いて、第１パターン１８６が形成されたパターン形成領域１８４を有するマスク１８０を用意する段階と、第２パターン１９６を有するショット領域１９４が形成されている基板１９０を用意する段階と、基板１９０のショット領域１９４あるいは第２パターン１９６の歪みを計測する段階と、ショット領域１９４あるいは第２パターン１９６の歪みに応じて、歪みを補償する補正値を計算する段階と、計算した補正値に基づき、マスク１８０のパターン形成領域１８４の形状を制御する段階と、パターン形成領域１８４の形状を制御した状態で、基板１９０のショット領域１９４に形成された第２パターン１９６上に、第１パターン１８６を露光する段階とを備えたデバイスの製造方法が実行できる。

図８は、他の実施形態に係る露光システム５００の構造を模式的に示す図である。露光システム５００は、共通のバス５１０に接続された、歪み計測装置５２０、歪み傾向算出装置５３０、格納装置５４０、抽出装置５５０およびホスト５６０と、複数の露光装置１００とを含む。歪み計測装置５２０、歪み傾向算出装置５３０、格納装置５４０、抽出装置５５０、ホスト５６０および露光装置１００の各々は、バス５１０を介して相互に信号を送受信できる。

歪み計測装置５２０は、露光装置１００で露光処理された基板１９０の複数のショット領域１９４あるいは第２パターン１９６の歪みを計測する。なお、歪み計測装置５２０は、露光装置１００の個々の内部に配置されてもよい。また、露光装置１００から独立して配置されてもよい。更に、露光装置１００の内部および外部の両方に配してもよい。

歪み傾向算出装置５３０は、歪み計測装置５２０の計測結果に基づいて、個々の露光装置１００に固有の歪み傾向を算出する。これにより、露光装置１００の各々において定常的に発生する歪みを把握することが可能になる。

格納装置５４０は、基板１９０の複数のショット領域１９４に生じている歪みを当該基板に関連付けて格納した歪み情報と、歪み傾向算出装置５３０が算出した露光装置１００の歪み傾向を当該露光装置１００に関連付けて格納した歪み傾向情報とを蓄積する。一方、抽出装置５５０は、格納装置５４０に格納された歪み情報および歪み傾向情報を参照して、個々の基板１９０に生じている歪みに似た傾向を有する露光装置１００を抽出する。ホスト５６０は、このような一連の動作を統括して制御すると共に、既に第２パターン１９６が形成された基板１９０を露光処理する場合に、当該第２パターン１９６と似た歪み傾向を有する露光装置１００を割り当てる。

このような露光システム５００においては、露光装置１００の各々が有する固有の歪み傾向と、基板１９０に形成されている複数のショット領域１９４の歪み傾向とが互いに似ているので、マスク保持部２００でマスク１８０の変形量を小さくすることができる。また、基板１９０に形成されているショット領域の歪みに対して、マスク１８０のパターン形成領域１８４の形状を最適に変化させることができ、重ね合わせ精度を向上させることができる。

図９は、他の実施形態に係るマスク１８０の構造を示す断面図である。なお、他の実施形態と同一の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、以下に説明する部分を除き、ここまでに示したマスク１８０と同じ構造および作用を有する。このマスク１８０は、その内部に駆動部２４０を有する。

駆動部２４０は、パターン形成領域１８４の異なる領域に対応してパターン形成領域１８４を変形させる。即ち、駆動部２４０は、マスク１８０の母体を形成するマスクブランク内に埋設された複数の駆動素子２２４と、駆動素子２２４に接続された駆動線２４４と、駆動線２４４を制御部３１０に接続する場合の接点となる駆動パッド２４６とを含む。駆動素子２２４は、駆動パッド２４６および駆動線２４４を介して制御部３１０から制御信号を供給され、供給された制御信号に応じて変形する。

即ち、制御部３１０は、マスク１８０の駆動部２４０に制御信号を送信して、異なる領域ごとの駆動部２４０を個別に制御することにより、異なる領域ごとにパターン形成領域１８４の形状を制御する。制御部３１０は、基板１９０に形成されたショット領域１９４の歪みに合わせて、異なる領域ごとの駆動部２４０の駆動量を異ならせる。

これにより、駆動素子２２４の各々は、対応する領域のパターン形成領域１８４を変位させる。なお、駆動素子２２４としては、圧電素子、電歪素子等を用いることができる。

ここで、駆動素子２２４からパターン面１８２までの距離Ｔ_１は、駆動素子２２４からパターン面１８２とは反対側の面までの距離Ｔ_２に比較して短い。これにより、駆動素子２２４が伸張または収縮した場合には、パターン形成領域１８４を含むパターン面１８２が変形する。

図１０は、更に他の実施形態に係るマスク１８０の構造を示す断面図である。なお、他の実施形態と同一の構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。また、以下に説明する部分を除き、図９に示したマスク１８０と同じ構造および作用を有する。

このマスク１８０において、駆動部２４０は、駆動素子２２４として発熱素子２４５を備える。発熱素子２４５の各々は、マスクブランクの内部に設けられ、発熱素子２４５の駆動線２４８がパターン面１８２とは反対側の面に露出している。

このような構造により、駆動線２４８を介して発熱素子２４５に供給する駆動電流を変化させて、発熱素子２４５の温度を個別に設定することができる。発熱素子２４５の周囲においては、マスクブランクの熱膨張が生じるので、マスクブランクの厚さが変化して、供給した駆動電流に応じてパターン面１８２を変形することができる。

この実施形態においても、発熱素子２４５からパターン面１８２までの距離Ｔ_１は、発熱素子２４５からパターン面とは反対側の面までの距離Ｔ_２に比較して短い。これにより、マスクブランクが熱膨張または熱収縮した場合にパターン面１８２が主に変形する。

なお、本実施形態において、マスク１８０のパターン面１８２の形状を計測する形状測定装置を設け、計算部３４０が算出した補正位置及び補正値のとおりに変形しているかどうかの検証を行うようにしてもよい。この形状測定装置は、前述したマスク用フォーカスセンサが兼用してもよい。

ここまでに説明した実施形態に係る露光装置１００の使用は、半導体素子などのマイクロデバイスの製造に限られない。例えば、液晶表示素子（ＬＣＤ）等のディスプレイ装置の製造に用いることもできる。このような場合は、露光装置１００により、ガラス基板上に形成されるデバイスパターンが露光装置１００により転写される。

また、本実施形態の露光装置１００として、マスク１８０および基板１９０を相互に静止させた状態でマスク１８０の第１パターン１８６を基板１９０へ転写し、更に基板１９０を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の露光装置であってもよい。

また、薄膜磁気ヘッド等の製造において、セラミックス基板の表面にデバイスパターンを転写する場合に用いることもできる。更に、ＣＣＤ等の撮像素子の製造に用いることもできる。以下に、本発明の実施形態の露光装置１００を用いたリソグラフィ工程を含み得るマイクロデバイスの製造工程の一例を示す。

図１１は、基板処理を含むデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。なお、ここでいう「デバイス」とは、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等を含む。

ステップＳ６０１（設計ステップ）において、製造するデバイスの仕様が決定され、その仕様を実現し得る素子、回路等が設計される。また、その素子および回路を製造する場合に用いるマスク１８０のパターンも設計される。

次に、ステップＳ６０２（マスク製作ステップ）において、設計されたパターンを有するマスク１８０（レチクルと呼ばれる場合もある）が作製される。一方、ステップＳ６０３（基板製造ステップ）においては、デバイスが形成される基板１９０も作製される。なお、基板１９０は、シリコン等の半導体基板の他、ガラス、セラミックス等により形成された基板が用いられる場合もある。

続いて、ステップＳ６０４（基板処理ステップ）においては、ステップＳ６０３で調製された基板に対して、ステップＳ６０２で調製したマスク１８０を用いた基板処理が実行される。基板処理の内容については、図１２を参照して後述する。

ステップＳ６０５（デバイス組立ステップ）においては、ステップＳ６０４において処理された基板１９０を用いてデバイス組立を行う。このステップＳ６０５には、基板１９０に対するダイシング工程、ボンティング工程およびパッケージング工程（チップ封入）等が必要に応じて含まれる。

最後に、ステップＳ６０６（検査ステップ）においては、ステップＳ６０５で作製されたデバイスに対して、動作確認、耐久性等のテストが実行される。こうした一連のステップを経てテストに合格したデバイスが出荷される。

図１２は、図１１に示すステップＳ６０４における基板処理の一例を示すフローチャートである。なお、ステップＳ６１１からステップＳ６１４までのそれぞれのステップは、基板処理における前処理工程に含まれる。

まず、ステップＳ６１１（酸化ステップ）おいて、基板１９０の表面が一様に酸化される。次に、ステップＳ６１２（ＣＶＤステップ）において、必要に応じて基板１９０の表面に絶縁膜が形成される。更に、ステップＳ６１３（電極形成ステップ）において、基板１９０の表面に、蒸着により電極が形成される。また更に、ステップＳ６１４（イオン打込みステップ）において、基板１９０に対するイオンを打ち込みが実行される。

これらの各ステップは、目的とするデバイスの設計に応じて、必要な処理が選択されて実行される。また、場合によっては、同じステップが複数回実行される場合もある。

上記前処理工程が終了すると、以下のような後処理工程が実行される。まず、ステップＳ６１５（レジスト形成ステップ）において、基板に感光性材料が塗布されてレジスト層が形成される。次に、ステップＳ６１６（露光ステップ）において、露光装置１００を用いてレジスト層が露光される。更に、ステップＳ６１７（現像ステップ）において、露光されたレジスト層が現像される。こうして、基板１９０上には、マスク１８０のパターンが転写されたマスク層が形成される。

続いて、ステップＳ６１８（エッチングステップ）において、マスク層の開口パターンから露出したから露出部材をエッチングにより取り去る。更に、ステップＳ６１９（レジスト除去ステップ）において、不要になったレジスト装置が取り除かれる。

上記のような前処理工程および後処理工程を繰り返すことによって、基板上に多層の構造が形成される。形成された構造は、素子または回路を形成する。

以上詳細に説明したように、マスク保持部２００およびそれを備えた露光装置１００を用いることにより、マスク１８０により形成した露光パターン１８７を、基板１９０に形成された第２パターン１９６にフィットさせることができ、多層構造を有するデバイスを歩留りよく製造できる。極端紫外線の短波長を活かした高い解像度で露光処理を実行できる。従って、半導体デバイスの製造の他、マイクロマシンの製造など、リソグラフィ技術を利用する分野で広く使用できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

露光装置１００の光学系の構造を模式的に示す図である。 マスク１８０による露光処理を模式的に示す図である。 制御系３００を模式的に示すブロック図である。 マスク保持部２００の構造を示す断面図である。 マスク保持部２００の形状を示す斜視図である。 マスク保持部２００によるマスク１８０の操作を説明する図である。 マスク１８０の操作による投影パターンの変化を模式的に示す図である。 露光システム５００の構造を模式的に示す図である。 他の実施形態に係るマスク１８０の構造を示す断面図である。 更に他の実施形態に係るマスク１８０の構造を示す断面図である。 露光工程を含むデバイスの製造工程の一例を示すフローチャートである。 露光工程の詳細な過程の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１００ 露光装置、１１０ 光源部、１１２ ターゲットノズル、１１４ 凹面反射鏡、１２０ 照明光学系、１２１、１２６ 凹面反射鏡、１２２、１２３ フライアイ反射鏡、１２４ オプティカルインテグレータ、１２５ 凸面反射鏡、１２７ 平面反射鏡、１２８ 可動遮光羽根、１２９ 固定遮光羽根、１３０ マスクステージ、１３１ 基部、１３２、１５２ ステージ部、１３３、１３７ アクチュエータ、１５４ チャック部、１３５ 支持部、１４０ 投影光学系、１４１、１４４ 凹面反射鏡、１４２、１４３ 凸面反射鏡、１５０ 基板ステージ、１６０ チャンバ、１６２ 封止窓、１６４ 排気孔、１７０ レーザ光源、１７２ 集光レンズ、１８０ マスク、１８１ 領域、１８２ パターン面、１８４ パターン形成領域、１８６ 第１パターン、１８７ 露光パターン、１９０ 基板、１９４ ショット領域、１９６ 第２パターン、２００ マスク保持部、２０２、２０４ 照明領域、２１０ ベース部、２２０ 弾性支持部、２３０、２４０ 駆動部、２３２ 電極、２３４、２４４、２４８ 駆動線、２４５ 発熱素子、２４６ 駆動パッド、３００ 制御系、３１０ 制御部、３１２ デマルチプレクサ、３３０ アライメント光学系、３４０ 計算部、５００ 露光システム、５１０ バス、５２０ 歪み計測装置、５３０ 歪み傾向算出装置、５４０ 格納装置、５５０ 抽出装置、５６０ ホスト

Claims (12)

1. 第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを保持するマスク保持部と、
   第２パターンが形成されたパターン領域を有する基板を保持する基板保持部と、
   前記基板保持部に保持された前記基板の前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みを計測するパターン歪み計測部と、
   前記パターン歪み計測部で計測した前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みに関する情報に基づき、前記マスクの前記パターン面の形状を制御する制御部と、
   を備えた露光装置。
2. 前記制御部は、前記パターン面を変形させる、
   請求項１に記載の露光装置。
3. 前記マスク保持部は、前記パターン面とは反対側の面を静電吸着することによって前記マスクを保持し、
   前記制御部は、前記マスク保持部が前記マスクを静電吸着する吸着力を制御し、前記パターン面の異なる領域に対し互いに異なる力を加える、
   請求項２に記載の露光装置。
4. 前記マスクは、前記パターン面の異なる領域に対応して前記パターン面を変形させる駆動部を有し、
   前記制御部は、前記マスクの前記駆動部に制御信号を送信して、前記異なる領域ごとの前記駆動部を個別に制御することにより、前記異なる領域ごとに前記パターン面の形状を制御する、
   請求項２に記載の露光装置。
5. 前記パターン歪み計測部で計測した前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みに関する情報を記憶する記憶装置をさらに備え、
   前記制御部は、前記記憶装置に記憶された前記歪みに関する情報に基づき、前記パターン面の形状を制御する、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の露光装置。
6. 前記基板に形成されている複数のアライメントマークの位置を検出するアライメントマーク検出部と、
   前記アライメントマーク検出部で計測した前記複数のアライメントマークの位置に基づいて、前記歪みに関する補正値を計算する補正値計算部と、をさらに備え、
   前記記憶装置は、前記補正値計算部で計算された補正値を記憶する、
   請求項５に記載の露光装置。
7. 前記マスクは、反射型マスクであり、
   前記反射型のマスクを照明する照明光学系と、
   前記反射型マスクに形成されたパターンで反射した露光ビームを前記基板に導き、前記反射型マスク側が非テレセントリックである投影光学系とを備え、
   前記制御部によって形状が制御された前記パターン面の前記第１パターンを前記投影光学系を介して前記基板に投影する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の露光装置。
8. 第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを保持するマスク保持部と、
   第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を保持する基板保持部と、
   前記マスクの前記パターン面の形状を制御する制御部とを備える露光装置と、
   前記基板の前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みを計測する歪み計測装置と、
   前記歪み計測装置で計測した前記歪みに関する情報に基づき、前記マスク保持部が保持する前記マスクの前記パターン面の形状を制御する制御装置
   を備える露光システム。
9. 前記露光装置を複数備え、
   前記歪み計測装置は、前記複数の露光装置において形成された前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みをそれぞれ計測する
   請求項８に記載の露光システム。
10. 前記歪み計測装置で計測した前記歪みに関する情報から、前記露光装置ごとの歪み傾向を算出する歪み傾向算出装置と、
    前記基板ごとの前記歪みに関する情報および前記露光装置ごとの前記歪み傾向を格納する格納装置と、
    前記格納装置から、前記複数の露光装置のうち、前記基板に形成された前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みに適合する露光装置を抽出する抽出装置と、
    を備える請求項９に記載の露光システム。
11. 前記露光装置のそれぞれの前記制御部は、前記露光装置のそれぞれに固有の歪みを補正するよう、それぞれの前記パターン面の形状を制御する、
    請求項１０に記載の露光システム。
12. 第１パターンが形成されたパターン面を有するマスクを用意する段階と、
    第２パターンを有するパターン領域が形成されている基板を用意する段階と、
    前記基板の前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みを計測する段階と、
    前記パターン領域あるいは前記第２パターンの歪みに応じて、前記マスクの前記パターン面の形状を制御する段階と、
    前記パターン面の形状を制御した状態で、前記基板の前記パターン領域に形成された前記第２パターン上に、前記第１パターンを露光する段階と、
    を備えたデバイス製造方法。

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