JP4905452B2 - 露光装置及び露光方法並びにデバイスの製造方法 - Google Patents
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Description
本願は、2006年4月21日に出願された特願2006−118004号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
。
本発明の第1の態様に従えば、基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、前記マスクと前記基板とを所定方向に同期移動させる制御装置と、前記マスク(R)のパターンを所定の投影倍率で前記基板(W)上の所定の露光領域に投影し、前記パターンが投影される投影領域(33)の中心と光軸中心とが異なる位置に設定された投影光学系(PL)と、前記投影光学系の投影倍率を変更する倍率変更装置(LC)と、前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出する算出装置(23)と、前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記所定方向に関する前記マスクと前記基板との相対速度を補正するとともに、前記所定方向と交差する方向に関する前記マスクと前記基板との相対位置を補正する補正装置と、を有する露光装置が提供される。
本実施形態は、投影光学系として反射屈折系を使用するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置に本発明を適用したものである。
投影光学系PLの物体面側に配置されるレチクルRは、走査露光時にレチクルベース21上をエアベアリングを介して少なくともY方向に定速移動するレチクルステージ20に吸着保持されている。レチクルステージ20の移動座標位置(X方向、Y方向の位置、及びZ軸の周りの回転角)は、レチクルステージ20に固定された移動鏡(不図示)と、これに対向して配置された複数のレーザ干渉計を有するレチクル干渉計システム(不図示)とで逐次計測される。レチクルステージ20の移動は、リニアモータや微動アクチュエータ等を有する駆動系22によって制御される。レチクル干渉計システムは、実際には、X方向に1つの光軸、及びY方向に2つの光軸を有する少なくとも3軸のレーザ干渉計を構成する。レチクル干渉計システムの計測情報は装置全体の動作を統轄制御する主制御装置23内のステージ制御部及び統轄制御部に供給される。ステージ制御部はその計測情報及び統轄制御部からの制御情報(入力情報)に基づいて、駆動系22の動作を制御する。
以下、それぞれの場合について詳述する。
ここでは、まず、レチクルRの伸縮(熱変形)を求める手順について説明する。
なお、レチクルRの伸縮量(変形量)を算出する方法は、例えば特開平11−195602号公報に詳述されているため、ここでは簡単に説明する。
このレチクル伸縮は、照明光(露光光IL)の照射量を計測することで算出する。具体的には、レチクル伸縮は、レチクルRの温度分布に依存して発生するため、熱変形量を計算するために、レチクルRの或る時点における温度分布を求める。この温度分布を計算する方法として、レチクルRを所定の有限な要素に分解し、各点の温度変化を差分法、又は有限要素法等により計算する。
レチクルRのブロックB1〜B20が互いに同一な照度で照明された場合であっても、レチクルRに吸収される熱量はパターン存在率の分布によりブロックB1〜B20ごとに異なる。このため、レチクルR上のブロックB1〜B20ごとにパターン存在率を求める必要がある。但し、吸収される熱量は各ブロック内においては均一であると仮定する。
主制御装置23は、求めた温度分布とレチクルR(例えば石英ガラス)の線膨張係数とから、各ブロックB1〜B20の中心点P1〜P20の相互の距離の変化を求め、伸縮計測装置としてレチクルR上の各点の変位(すなわち伸縮量)を決定する。
これらの結像特性の関数化された各成分は、主制御装置23内の記憶部に記憶される。主制御装置23は、一例として記憶された各成分を相殺するように、レンズコントローラLCを介して投影光学系PLの倍率をそれぞれ変更する。
(X方向補正)
X方向に関する倍率変化をΔX、上述した中心の偏心量をkとする。主制御装置23は、下式を用いて像シフト量Sを算出する。
S=k×ΔX …(1)
ステージ制御部は位置制御装置として、予め設定されているウエハW上のショット領域SAの位置を、上記式(1)で算出された像シフト量Sで補正したX方向の位置に位置決めする。
このとき、レチクルRのブロックB1〜B4が照明されている際には、照明領域に対してブロックB1〜B4の中心点P1〜P4のXシフト量が照明領域中心でのシフト量となるようにY座標に応じてXシフト量(補正量)を制御する。
走査方向であるY方向の像シフト量を補正するには、レチクルRとウエハWとの相対速度をレチクルRのY座標に応じて変更する。具体的に、上述のようにY座標に応じてYシフト量を求め、Y座標に応じてそのYシフト量を相殺するようにレチクルRの走査速度(レチクルとウエハとの速度比、同期移動速度)を変更して補正を行う。
例えば照明光の吸収によりレチクルRがY方向に膨張したようにYシフトが発生しているときは、ウエハW(ウエハステージ35)の走査速度を低速にし、その逆の場合は、ウエハW(ウエハステージ35)の走査速度を高速にする。
なお、図5の(f)部の回転成分を補正する場合には、レチクルRとウエハWとの相対回転量を変更することで補正できる。即ち、レチクルステージ20上を介してレチクルRを回転するか、ウエハステージ35を介してウエハWをθZ方向(Z軸周りの回転方向)に回転させればよい。
このようにして、レチクルの伸縮を補正するために投影倍率を変更した場合にも、像シフト量を補正した状態で露光処理を実施することができる。
上述したように、ウエハWに対する露光が第2層目以降の露光であるときには、既に形成されている回路パターンと重ね合わせ精度良く回路パターンを形成するため、アライメンセンサ43を使用してウエハW上の不図示のウエハマーク(基板マーク)を計測するEGA計測が行われる。また、主制御装置23においてウエハW上におけるショット領域の配列座標とともに、倍率補正値が求められる。主制御装置23は、求めた倍率補正値が反映されるようにレンズコントローラLCを介して投影光学系PLの倍率を変更させる。
このようにして、EGA計測に基づき投影倍率を変更した場合にも、像シフト量を補正した状態で露光処理を実施することができる。
なお、このEGA計測に伴う補正は、EGA計測を実施する毎に行われる。
上記EGA計測に伴う補正においては、複数のショット領域の中、EGA計測を実施するショット領域のウエハマークを計測する手順としたが、全ショット領域についてウエハマークを計測し、この計測結果に基づいてパターンを重ね合わせる手順を採る際に、投影倍率を変更する場合でも本発明を適用できる。
そのため、主制御装置23は、算出した投影倍率の変更量に基づき、結像特性補正装置51を介して投影光学系PLの倍率を変更させるとともに、上記の式(1)を用いて算出した像シフト量Sをステージ制御部に対して出力する。これにより、X方向についての像シフト量はウエハW(ウエハステージ35)の位置調整により補正される。Y方向の像シフト量は、上記の場合と同様にウエハW(ウエハステージ35)の走査速度調整により補正される。
この場合も、上記のベースライン量を用いてウエハW上のショット領域SAを投影領域33に位置決めする際に、ベースライン量に像シフト量を加算した駆動量で位置決めしたり、像シフト量により補正したベースライン量を用いてウエハを送り込む構成とすればよい。
また、本実施形態では、照明光の吸収によるレチクルRの熱変形に起因する結像特性の変化を高精度に補正することができ、パターンの転写精度が低下することを防止できる。
なお、このレチクルアライメントによる投影倍率の変更、及び倍率変更に伴う露光位置の補正は、上述したベースライン量の計測毎や、露光処理を施すウエハのロット先頭、または適宜ロットの途中で実施される。
まず、ステップS10(設計ステップ)において、マイクロデバイスの機能・性能設計(例えば、半導体デバイスの回路設計等)を行い、その機能を実現するためのパターン設計を行う。引き続き、ステップS11(マスク製作ステップ)において、設計した回路パターンを形成したマスク(レチクル)を製作する。一方、ステップS12(ウエハ製造ステップ)において、シリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
次に、ステップS13(ウエハ処理ステップ)において、ステップS10〜ステップS12で用意したマスクとウエハを使用して、後述するように、リソグラフィ技術等によってウエハ上に実際の回路等を形成する。次いで、ステップS14(デバイス組立ステップ)において、ステップS13で処理されたウエハを用いてデバイス組立を行う。このステップS14には、ダイシング工程、ボンティング工程、及びパッケージング工程(チップ封入)等の工程が必要に応じて含まれる。最後に、ステップS15(検査ステップ)において、ステップS14で作製されたマイクロデバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。こうした工程を経た後にマイクロデバイスが完成し、これが出荷される。
ステップS21(酸化ステップ)おいては、ウエハの表面を酸化させる。ステップS22(CVDステップ)においては、ウエハ表面に絶縁膜を形成する。ステップS23(電極形成ステップ)においては、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップS24(イオン打込みステップ)においては、ウエハにイオンを打ち込む。以上のステップS21〜ステップS24のそれぞれは、ウエハ処理の各段階の前処理工程を構成しており、各段階において必要な処理に応じて選択されて実行される。
ウエハプロセスの各段階において、上述の前処理工程が終了すると、以下のようにして後処理工程が実行される。この後処理工程では、まず、ステップS25(レジスト形成ステップ)において、ウエハに感光剤を塗布する。引き続き、ステップS26(露光ステップ)において、上で説明したリソグラフィシステム(露光装置)及び露光方法によってマスクの回路パターンをウエハに転写する。次に、ステップS27(現像ステップ)においては露光されたウエハを現像し、ステップS28(エッチングステップ)において、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去る。そして、ステップS29(レジスト除去ステップ)において、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの前処理工程と後処理工程とを繰り返し行うことによって、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。
Claims (15)
- 基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクと前記基板とを所定方向に同期移動させる制御装置と、
前記マスクのパターンを所定の投影倍率で前記基板上の所定の露光領域に投影し、前記パターンが投影される投影領域の中心と光軸中心とが異なる位置に設定された投影光学系と、
前記投影光学系の投影倍率を変更する倍率変更装置と、
前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出する算出装置と、
前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記所定方向に関する前記マスクと前記基板との相対速度を補正するとともに、前記所定方向と交差する方向に関する前記マスクと前記基板との相対位置を補正する補正装置と、
を有する露光装置。 - 請求項1載の露光装置において、
前記基板に形成された基板マークを計測する基板計測装置をさらに有し、
前記算出装置は、前記基板計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。 - 請求項1または2記載の露光装置において、
前記マスクに形成されたマスクマークを計測するマスク計測装置をさらに有し、
前記算出装置は、前記マスク計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記マスクの伸縮に関する情報を計測する伸縮計測装置をさらに有し、
前記算出装置は、前記伸縮計測装置の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光装置。 - 請求項2記載の露光装置において、
前記補正装置は、前記基板計測装置の計測結果から求められる前記露光領域の位置情報を前記ずれ量に基づいて補正する露光装置。 - 請求項3記載の露光装置において、
前記補正装置は、前記マスク計測装置の計測結果から求められる前記マスクの位置情報を前記ずれ量に基づいて補正することにより、前記露光領域の位置情報を補正する露光装置。 - 請求項1から6のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記パターンが投影される投影領域はスリット状である露光装置。 - 請求項7に記載の露光装置において、
前記投影光学系は、反射屈折系である露光装置。 - 請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の露光装置において、
前記補正装置は、前記マスクと前記基板との速度比又は同期移動速度を補正する露光装置。 - 基板上にマスクのパターンを転写する露光装置であって、
前記マスクのパターンを所定の投影倍率で所定の露光領域に投影する投影光学系の光軸中心と前記パターンが投影される投影領域の中心とを異なる位置に設定して露光を行うステップと、
前記マスクと前記基板とを所定方向に同期移動させるステップと、
前記投影光学系の投影倍率を変更するステップと、
前記投影倍率の変更に伴う前記投影領域の中心のずれ量を算出するステップと、
前記投影領域の中心のずれ量に基づいて、前記所定方向に関する前記マスクと前記基板との相対速度を補正するとともに、前記所定方向と交差する方向に関する前記マスクと前記基板との相対位置を補正するステップと、
を有する露光方法。 - 請求項10に記載の露光方法において、
前記基板に形成された基板マークを計測するステップをさらに有し、
前記基板マークの計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光方法。 - 請求項10又は請求項11に記載の露光方法において、
前記マスクに形成されたマスクマークを計測するステップをさらに有し、
前記マスクマークの計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光方法。 - 請求項10から請求項12のうちいずれか一項に記載の露光方法において、
前記マスクの伸縮に関する情報を計測するステップをさらに有し、
前記マスクの伸縮に関する情報の計測結果から求められる前記投影倍率の変更情報に基づいて前記ずれ量を算出する露光方法。 - 請求項10から請求項13のうちいずれか一項に記載の露光方法において、
前記補正するステップは、前記マスクと前記基板との速度比、又は前記マスクと前記基板との同期移動速度を補正する露光方法。 - リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、
前記リソグラフィ工程において請求項10から請求項14のいずれか一項に記載の露光方法を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
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