JP2015005666A - 露光装置、情報管理装置、露光システムおよびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でもフォーカス計測値の変化量を補正すること。
【解決手段】照明光学系からの光で照明されたマスクのパターンを、投影光学系により基板ステージに保持されている基板に投影する露光装置は、投影光学系の光軸方向における基板上の面の位置を計測する計測部と、計測部による計測値と、基板の識別番号および基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報と、を関連付けて記憶する記憶部と、基板上に先に処理されている第１レイヤについての面の位置の第１計測値を記憶部から取得し、取得した第１計測値と、第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を計測部で計測して得られた第２計測値との差分を算出する計算処理部と、第２レイヤの露光時に、算出された差分を用いて基板ステージの光軸方向における位置を制御する制御部と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置、情報管理装置、露光システムおよびデバイス製造方法に関する。

従来のリソグラフィ情報管理システム（以下、「情報管理システム」と呼ぶ。）としては、基板の表面形状を計測した計測データと、基板を識別するための基板識別番号とを関連付けて情報管理システムに記憶・管理するものがある。

また、基板の形状等を測定しておき、この測定結果を装置内の基板の搬送条件やアライメントの補正に用いる構成として、例えば、特許文献１、２がある。特許文献１は、基板の反りに起因する基板搬送の際の作業者の負担を軽減することを目的とするものである。基板が装置に進入する前に基板の表面形状を測定・記憶しておき、装置に基板が進入したときに基板の反り情報に基づいて、真空圧のしきい値の変更、内部リトライの追加、真空圧の変更等の基板の搬送条件を変更する構成が開示されている。

特許文献２では、アライメント精度向上を図るため、アライメントパターンの初期歪のデータベース、プロセスがアライメントパターンの検出に影響を及ぼすデータのデータベース、装置固有のデータを格納する装置データベースを用いる構成が開示されている。

特開２００６−３３９５７４号公報 特開２００１−１７６７６９号公報

従来の情報管理システムを使用したフォーカス補正方法（基板面をフォーカス位置に位置合わせする方法）では、Ｎ−１レイヤの基板形状からＮレイヤの面をフォーカス位置に位置合わせするための補正量を算出する。そして、その補正量に基づいて基板面にフォーカス（焦点）の位置を合わせている。従来の情報管理システムを使用した補正方法では、Ｎ−１レイヤの基板形状を考慮しているが、Ｎ−１レイヤの露光工程以降の工程（以下、「プロセス工程」と呼ぶ）、例えば、エッチング工程などでは、熱要因などにより基板形状が変化してしまう場合がある。この場合、Ｎ−１レイヤの基板形状に対して補正量を算出したとしても、Ｎ−１レイヤの露光工程以降のプロセス工程における基板形状の変化が考慮されないため、Ｎレイヤの露光時にフォーカスを正しく補正することができないという問題がある。

また、特許文献１、２の構成は、それぞれ装置内において基板の搬送条件やアライメント位置の補正を行うことを課題とするものである。露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス位置に対する基板面位置の計測値に変化が生じた場合について、その計測値の変化量を補正して露光することは考慮されていない。

本発明は、露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス位置に対する基板面位置の計測値に変化が生じた場合でも、フォーカス位置に対する基板面位置の変化を補正して露光することが可能な技術の提供を目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面にかかる露光装置は、照明光学系からの光で照明されたマスクのパターンを、投影光学系により基板ステージに保持されている基板に投影する露光装置であって、
前記投影光学系の光軸方向における前記基板上の面の位置を計測する計測部と、
前記計測部による計測値と、前記基板の識別番号および前記基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報と、を関連付けて記憶する記憶部と、
前記基板上に先に処理されている第１レイヤについての前記面の位置の第１計測値を前記記憶部から取得し、取得した前記第１計測値と、前記第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を前記計測部で計測して得られた第２計測値との差分を算出する計算処理部と、
前記第２レイヤの露光時に、算出された前記差分を用いて前記基板ステージの前記光軸方向における位置を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でも、フォーカス位置に対する基板面位置の変化を補正して露光することが可能になる。

実施形態の露光装置の構成を示す図。 実施形態の露光装置における露光方法のフローチャート。 実施形態の露光システムの構成を示す図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の露光装置の構成について、図１を用いて説明する。マスク１は、マスクステージ２に保持されている。マスク１上の回路パターンを転写する時、照明光学系６によってマスク１の回路パターンは照明される。照明されたマスク１上の回路パターンは投影光学系３によって、基板ステージ５に保持されている基板４上のフォトレジストに結像し、露光光７を用いて露光処理が行われる。

基板ステージ５は投影光学系３の光軸方向（フォーカス方向：Ｚ方向）及び、光軸に対して交差する平面（ＸＹ方向）に移動可能である。フォーカス計測部８は投影光学系３の光軸方向（フォーカス方向）における基板４の上面の位置を計測する。以下、フォーカス計測部による計測値をフォーカス計測値と呼ぶ。ステージ制御部９は基板形状データを元に基板ステージ５を光軸方向（フォーカス方向）に駆動させて基板形状に起因するフォーカスずれを補正して露光処理をする。

フォーカス計測部８は、露光処理中に計測したフォーカス計測値を基板情報管理部１１に送信する。また、ステージ制御部９は、基板ステージ５の制御中に計測した平面（ＸＹ）位置（位置情報）を基板情報管理部１１に送信する。基板情報管理部１１は、フォーカス計測値および平面（ＸＹ）位置の情報（以下、これらの情報を「基板情報」と呼ぶ）を関連付けて管理する。

基板情報管理部１１は、基板情報と、外部システム１２から基板搬入時に取得した基板識別番号と処理レイヤ情報との関連付けを行い、基板情報記憶部１０に基板情報と基板識別番号と処理レイヤとを保存する。

ここで、基板識別番号は、基板に対して処理を行う全ての装置(露光、現像液の塗布・現像等)で、基板を一意に特定するための情報であり、基板毎に固有の情報を管理する情報として使用することができる。

また、処理レイヤ情報は、基板の処理レイヤを示す情報である。フォーカス補正を行う際に、処理レイヤ情報によって、基板上で先に処理されている一のレイヤを基板情報記憶部１０に記憶されているデータの中から指定することができる。また、基板情報管理部１１は、外部システム１２から、先に処理されているレイヤのフォーカス計測値と基板識別番号と処理レイヤ情報とを取得し、これらの情報を基板情報記憶部１０に保存する。

計算処理部１３は、基板識別番号が一致した時に基板情報をもとにフォーカス計測値の変化量を計算する。データ入力部１４は、ユーザインタフェース画面を介して、フォーカス計測値の変化量を計算するためにサンプリングする基板枚数の指定とフォーカス計測値の変化量の閾値を入力する。

尚、図１において、基板情報記憶部１０、基板情報管理部１１、計算処理部１３、データ入力部１４は露光装置内に構成されているが、生産工場内に構築されているサーバ（情報管理装置）などに構成しても良い。

次に、図２に基づいて露光装置における露光方法について説明する。まず、ステップＳ１０において、外部システム１２は、基板が露光装置に搬入されたときに基板情報管理部１１に基板識別番号と処理レイヤ情報を送信する。

ステップＳ２０において、露光装置は、フォーカス計測部８を使用して、フォーカス方向について、基板の形状データの計測（フォーカス計測）と露光を行う。フォーカス計測部８は基板情報を構成するフォーカス計測値を基板情報管理部１１に送信し、ステージ制御部９は基板情報を構成する基板の平面（ＸＹ）位置の情報を基板情報管理部１１に送信する。露光装置は、基板の搬出処理を行うと同時に基板情報と基板識別番号を基板情報管理部１１に送信する。

ステップＳ３０において、基板情報管理部１１は、受信した基板識別番号、処理レイヤ情報と直近の基板情報との関連付けを行う。

ステップＳ４０において、基板情報管理部１１は、受信した基板識別番号と一致する基板識別番号の基板情報が、基板情報記憶部１０に存在するか否かを判定する。ステップＳ４０の判定で、基板識別番号の一致する基板情報が存在しない場合（Ｓ４０−Ｎｏ）、ステップＳ５５で基板情報管理部１１は、基板情報記憶部１０に基板情報を保存して、処理を終了する。この場合、露光装置は第１レイヤを露光することになり、第１レイヤの露光後のプロセス工程の処理がこの段階で行われていないので、フォーカス計測値の変化量の計算を行わず、基板情報を基板情報記憶部１０に保存して処理を終了する。

一方、ステップＳ４０の判定で、基板識別番号の一致する基板情報が存在する場合（Ｓ４０−Ｙｅｓ）、ステップ５０において、基板情報管理部１１は、基板情報を、基板情報記憶部１０に保存する。既に保存されている基板情報と新たに保存される基板情報とは、基板情報記憶部１０内の異なる記憶領域に保存される。このとき、計算処理部１３は、基板情報記憶部１０に保存されているそれぞれの基板情報を参照することができる。

例えば、この露光装置で、基板上に形成されているＮレイヤ（Ｎは整数）の露光を行う場合、基板情報記憶部１０には、基板上に先に処理され、Ｎレイヤの下層に形成されているＮ−１レイヤの基板情報と、Ｎレイヤの基板情報とが保存されていることになる。

ステップＳ６０において、計算処理部１３は、基板上に先に処理されている第１レイヤについての面の位置の計測値（第１計測値）を基板情報記憶部１０から取得する。そして、計算処理部１３は、取得した計測値（第１計測値）と、第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を計測部で計測して得られた計測値（第２計測値）との差分を算出する。計算処理部１３は、基板情報記憶部１０に保存されている基板情報から２つのフォーカス計測値、例えば、Ｎ−１レイヤ（第１レイヤ）とＮレイヤ（第２レイヤ）の面の位置の計測値の差分計算をする。計算処理部１３は、この差分計算によりフォーカス計測値の変化量を算出し、算出したフォーカス計測値の変化量を基板情報記憶部１０に保存する。フォーカス計測値の変化量は、基板識別番号、処理レイヤ情報、基板情報と関連付けられ、基板情報記憶部１０に保存される。

ステップＳ７０において、基板情報管理部１１は、基板情報記憶部１０に保存されているフォーカス計測値の変化量を算出した基板枚数がデータ入力部１４で入力された基板枚数（指定基板枚数）に到達しているか否かを判定する。入力された基板枚数に到達していない場合（Ｓ７０−Ｎｏ）、処理はステップＳ１０に戻され、同様の処理が繰り返される。一方、入力された基板枚数に到達している場合（Ｓ７０−Ｙｅｓ）、処理はステップＳ８０に進められる。

ステップＳ８０で、計算処理部１３は、基板情報記憶部１０に記憶されている基板情報のうち、平面（ＸＹ）位置の情報（位置情報）を参照して、指定基板枚数のフォーカス計測値の変化量の平均値を平面（ＸＹ）位置の情報（位置情報）に関連付けて算出する。

ステップＳ９０において、基板情報管理部１１は、フォーカス計測値の変化量の平均値をプロセス工程でのフォーカス計測値の変化量としてステージ制御部９に送信する。基板情報管理部１１は、データ入力部１４のフォーカス計測値の変化量の閾値に基づいて、フォーカス計測値の変化量の送信の可否を判断しても良い。

ステップＳ１００において、ステージ制御部９は、以降の露光時において、プロセス工程でのフォーカス計測値の変化量をフォーカス方向のステージの制御情報（位置制御情報）に加算して、フォーカス方向におけるステージの位置を制御しながら露光を行う。

ステップＳ１１０において、露光装置は、フォーカス計測部８を使用してフォーカス計測を行い、かつ、露光を行い、基板情報を基板情報管理部１１に送信する。露光装置は、基板の搬出処理を行うと同時に基板情報と基板識別番号を基板情報管理部１１に送信する。

本実施形態によれば、プロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でも、フォーカス位置に対する基板面位置の変化を補正して、高品位なデバイスを製造することができる。

（第２実施形態）
図３を用いて、本発明の第２実施形態にかかる露光システムの構成を説明する。第２実施形態にかかる露光システムは、サーバ１８（情報管理装置）、外部システム１２、複数の露光装置（１５、１６、１７）を有する。サーバ１８、外部システム１２、複数の露光装置（１５、１６、１７）は、ネットワーク３００を介して接続されている。また、露光システムには、エッチング工程などのプロセス工程を行うプロセス装置３１、３２がネットワーク３００を介して接続されている。プロセス装置３１は、露光装置１５の露光工程以降にプロセス工程を実行する。また、プロセス装置３２は、露光装置１６の露光工程以降にプロセス工程を実行する。

サーバ１８（情報管理装置）は、ネットワーク３００を介して複数の露光装置（１５、１６、１７）と通信可能である。サーバ１８（情報管理装置）は、基板情報記憶部１０、基板情報管理部１１、計算処理部１３、データ入力部１４を備える。外部システム１２は基板識別番号と、基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報とを管理する。露光装置１５は第１レイヤ用の露光装置、露光装置１６は第２レイヤ用の露光装置、露光装置１７は第３レイヤ用の露光装置をそれぞれ示している。

基板が第１レイヤの露光からプロセス装置３１のプロセス工程を経て第２レイヤの露光、プロセス装置３２のプロセス工程を経て第３レイヤの露光の順に処理される場合、外部システム１２は、サーバ１８と露光装置１５に基板識別番号を送信する。露光装置１５のフォーカス計測部８は、基板の第１レイヤのフォーカス計測を行い、基板情報を構成するフォーカス計測値をサーバ１８の基板情報管理部１１に送信する。また、露光装置１５のステージ制御部９は基板情報を構成する基板ステージ５の平面（ＸＹ）位置の情報をサーバ１８の基板情報管理部１１に送信する。

サーバ１８の基板情報管理部１１は、基板識別番号と露光装置１５から送信された基板情報（フォーカス計測値、基板ステージ５の平面（ＸＹ）位置の情報）の関連付けを行いサーバ１８内の基板情報記憶部１０に保存する。このとき、第１レイヤの処理であるので、基板情報記憶部１０に既に記憶されている情報として一致する基板情報はないので、フォーカス計測値の変化量の算出を行わずに基板情報は、サーバ１８の基板情報記憶部１０に保存される。

次に、露光装置１６のフォーカス計測部８は、露光装置１５で露光され、プロセス装置３１のプロセス工程で処理された基板が搬入されるとフォーカス計測を行い、第２レイヤの露光を行い、フォーカス計測値をサーバ１８の基板情報管理部１１に送信する。また、露光装置１６のステージ制御部９は基板情報を構成する基板ステージ５の平面（ＸＹ）位置の情報をサーバ１８の基板情報管理部１１に送信する。

サーバ１８の基板情報管理部１１は、同様に基板識別番号と基板情報の関連付けを行う。サーバ１８内の基板情報記憶部１０には、第１レイヤの基板情報が存在するので、計算処理部１３は、フォーカス計測値の変化量を算出する。

サーバ１８は、データ入力部１４により指定された基板枚数に達するまで以上の処理を繰り返す。そして、サーバ１８の計算処理部１３は、指定枚数に達した時点でフォーカス計測値の変化量の平均値を算出する。計算処理部１３の算出処理により露光装置１５と露光装置１６との間の露光工程以外のプロセス工程でのフォーカス計測値の変化量が算出される。

サーバ１８の基板情報管理部１１は、露光装置１６に算出したフォーカス計測値の変化量を送信する。露光装置１６のステージ制御部９は、プロセス工程でのフォーカス計測値の変化量を、フォーカス方向に加算して基板ステージ５を制御することで、プロセス工程で発生するフォーカス成分を補正することができる。すなわち、露光装置１５による露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でもフォーカス計測値の変化量を露光装置１６において補正して露光することが可能になる。露光装置１６と露光装置１７とについても同様であり、露光装置１６による露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でもフォーカス計測値の変化量を露光装置１７において補正して露光することが可能になる。

尚、フォーカス計測値の変化量の補正は、露光装置１５と露光装置１６との間のプロセス工程や、露光装置１６と露光装置１７との間のプロセス工程に限定されるものではない。露光装置１５と露光装置１７との間のプロセス工程で生じるフォーカス計測値の変化にも適用することが可能である。露光装置１７の処理レイヤをＮレイヤとすると、露光装置１５の処理レイヤ（Ｎ−２レイヤ）以降のプロセス工程についても適用可能である。

本実施形態によれば、複数の装置間で露光を行う際に、プロセス工程で発生するフォーカス成分を補正し、高品位なデバイスを製造することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態としてデバイス（液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。

上述の露光装置を利用したデバイス製造方法は、液晶表示デバイスの他に、例えば、半導体デバイス等のデバイスの製造にも好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、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）を含みうる。

以上、本発明の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ず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

上記の各実施形態によれば、露光工程後のプロセス工程で基板形状の変化が発生し、フォーカス計測値に変化が生じた場合でも、フォーカス位置に対する基板面位置の変化を補正して露光することが可能になる。

Claims (8)

1. 照明光学系からの光で照明されたマスクのパターンを、投影光学系により基板ステージに保持されている基板に投影する露光装置であって、
   前記投影光学系の光軸方向における基板上の面の位置を計測する計測部と、
   前記計測部による計測値と、前記基板の識別番号および前記基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報と、を関連付けて記憶する記憶部と、
   前記基板上に先に処理されている第１レイヤについての前記面の位置の第１計測値を前記記憶部から取得し、取得した前記第１計測値と、第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を前記計測部で計測して得られた第２計測値との差分を算出する計算処理部と、
   前記第２レイヤの露光時に、算出された前記差分を用いて前記基板ステージの前記光軸方向における位置を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記計測部による計測値と、前記基板の識別番号および前記基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報と、を関連付ける管理部を更に有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御部は、前記基板ステージの制御中に計測した位置情報を前記管理部に送信し、
   前記管理部は、前記位置情報を、前記差分と前記識別番号と前記処理レイヤ情報と関連付けることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記記憶部は、前記管理部で関連付けられた前記位置情報と前記差分と前記識別番号と前記処理レイヤ情報とを保持することを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記差分の平均を計算するためにサンプリングする基板枚数を入力するデータ入力部を更に備え、
   前記計算処理部は、前記入力された基板枚数について、前記差分の平均を算出し、
   前記制御部は、前記差分の平均値を用いて前記基板ステージの前記光軸方向における位置を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
6. ネットワークを介して露光装置と、通信可能な情報管理装置であって、
   前記露光装置の計測部で計測された投影光学系の光軸方向における基板上の面の位置の計測値と、基板の識別番号および前記基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報と、を関連付けて記憶する記憶部と、
   前記基板上に先に処理されている第１レイヤについての前記面の位置の第１計測値を前記記憶部から取得し、取得した前記第１計測値と、第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を前記計測部で計測して得られた第２計測値との差分を算出する計算処理部と、
   を備え、
   前記計算処理部で算出された前記差分のデータを前記露光装置に送信することを特徴とする情報管理装置。
7. 照明光学系からの光で照明されたマスクのパターンを、投影光学系により基板ステージに保持されている基板に投影する露光装置と、ネットワークを介して前記露光装置と通信可能な情報管理装置と、を有する露光システムであって、
   前記露光装置は、
   前記投影光学系の光軸方向における基板上の面の位置の計測を行う計測部と、
   前記基板ステージの位置を制御する制御部と、を備え、
   前記情報管理装置は、
   前記計測部による計測値と、前記基板の識別番号および前記基板の処理レイヤを示す処理レイヤ情報とを関連付けて記憶する記憶部と、
   前記基板上に先に処理されている第１レイヤについての前記面の位置の第１計測値を前記記憶部から取得し、取得した前記第１計測値と、第１レイヤ上の第２レイヤの面の位置を前記計測部で計測して得られた第２計測値との差分を算出する計算処理部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記第２レイヤの露光時に、算出された前記差分を用いて前記基板ステージの前記光軸方向における位置を制御する
   ことを特徴とする露光システム。
8. デバイス製造方法であって、
   感光剤が塗布された基板を請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置によって露光する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法。

Images