(57)【要約】【課題】  複数の基板ステージの制御精度の差を低減する。【解決手段】  露光装置は、基板を計測する計測処理を行う計測ステーション１０６と、前記計測処理が行われた基板を、レチクルのパターンを介して走査露光する露光処理を行う露光ステーション１０５と、基板を保持して、前記計測ステーション１０６と前記露光ステーション１０５とにわたって移動可能な複数の基板ステージ１０４，１０７と、前記複数の基板ステージの移動を制御する制御部１０８と、を備え、前記制御部１０８は、前記露光処理における基板ステージの目標制御精度と前記露光処理における目標露光量とに応じて、前記露光ステーション１０５における前記複数の基板ステージ１０４，１０７それぞれの走査速度を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を計測する計測処理を行う計測ステーションと、前記計測処理が行われた基板を、レチクルのパターンを介して走査露光する露光処理を行う露光ステーションと、基板を保持して、前記計測ステーションと前記露光ステーションとにわたって移動可能な複数の基板ステージと、前記複数の基板ステージの移動を制御する制御部と、を備えた露光装置であって、
前記制御部は、前記露光処理における基板ステージの目標制御精度と前記露光処理における目標露光量とに応じて、前記露光ステーションにおける前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度を決定することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記目標制御精度と前記目標露光量とを満たす前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度が存在するように、露光光の強度を低下させる減光フィルタを選択することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数の基板ステージのそれぞれについて、前記露光ステーションにおける走査速度として、前記露光処理に要する時間が前記計測処理に要する時間を越えない範囲で、前記目標制御精度と前記目標露光量とを満たす最速の走査速度より遅い走査速度を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記複数の基板ステージの少なくとも一方について、決定された前記走査速度で行われる前記露光処理に要する時間を前記計測処理に要する時間が超えない範囲で、目標計測精度を超える計測精度を与える計測処理を選択することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項５】
前記複数の基板ステージのそれぞれについて、その走査速度と制御精度との関係を示す第１情報を格納する第１記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第１情報に基づいて、前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度を決定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記複数の基板ステージのそれぞれについて、その走査速度と露光量との関係を示す第２情報を格納する第２記憶部をさらに備え、
前記制御部は、前記第２情報に基づいて、前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度を決定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
前記目標制御精度は、前記レチクルを保持するレチクルステージと前記露光ステーションに位置する基板ステージとの目標同期精度を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の露光装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記目標制御精度と前記目標露光量を満たす最速の走査速度を、前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度として決定することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記工程で露光された基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイスを製造するためのリソグラフィ工程で用いられる露光装置及び当該露光装置を用いたデバイス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体露光装置では、いわゆる走査露光装置が主流となっている。走査露光装置は、スリット状の照明領域に対してレチクルを走査し、その照明領域と共役な露光領域に対してウエハをレチクルと同期して走査することにより、レチクルの上に描画されたパターン像を介して逐次ウエハを露光する。走査露光装置においては、レチクルを保持するレチクルステージと、感光基板であるウエハを保持するウエハステージとを同期させて、投影光学系に対して互いに逆向きかつ投影倍率に応じた速度比で相対的に走査し、ウエハに対する露光処理が行われる。
【０００３】
近年、更なる高精度、高スループットが要求され、同一定盤上に２つのウエハステージを配置した、２ステージ構成の走査露光装置が提案されている（特許文献１）。この２ステージ構成の走査露光装置は、露光処理と計測処理とを並行して行うことが可能なため、計測処理に要する時間が露光処理に要する時間内であれば、計測処理はスループットの低下要因とならないメリットがある。このため、従来の１ステージ構成の走査露光装置と比較して、多くの計測結果が得られ、計測精度の向上及びスループットの向上が期待できる。
【０００４】
しかし、２つのウエハステージが独立して動作するため、装置のフットプリントが大きくなり、装置の価格も上昇してしまう。そのため、２つのウエハステージ上の様々なセンサや計測マークの配置を工夫して、個々のウエハステージに異なったセンサ等を配置する事により、ウエハステージ自身の軽量化、スリム化、露光装置の低価格化を行っている。
【０００５】
例えば、図５に示すように、ウエハステージ１０４とウエハステージ１０７にはステージ位置を計測し補正するためのマークやセンサが配置されている。ウエハステージ１０４に配置したセンサ５０２、センサ５０３はステージの位置を計測するために用いるセンサである。ウエハステージ１０７上にも全く同じセンサがセンサ５１２、センサ５１３として配置されている。一方、センサ５０４とセンサ５１４とは、図５に示すように、構成や用途の違うセンサである。例えば、装置のメンテナンスに用いる目的でセンサ５０４としてピンホールセンサがレンズの収差を計測するのに用いられる。他方、センサ５１４として、走査方向の照度むらを計測するためにラインセンサが配置されている。このように、ウエハステージ上に配置するセンサを工夫することで、ウエハステージの軽量化及び低価格化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１０８５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
２ステージ構成の走査露光装置では、同一定盤上の２つのウエハステージを高精度に制御しなければならない。しかし、２つのウエハステージが独立に動作するため、ウエハステージの走査速度を高速化した場合に、お互いの反力の影響でレチクルの走査とウエハの走査との同期精度を維持することが困難になる。同様に、センサの配置等が異なることによってウエハステージ個々の特性が違っている場合、同期精度のみならず、ウエハステージ自身の制御精度の維持も困難となる。
【０００８】
本発明は、例えば、複数の基板ステージの制御精度の差を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、基板を計測する計測処理を行う計測ステーションと、前記計測処理が行われた基板を、レチクルのパターンを介して走査露光する露光処理を行う露光ステーションと、基板を保持して、前記計測ステーションと前記露光ステーションとにわたって移動可能な複数の基板ステージと、前記複数の基板ステージの移動を制御する制御部と、を備えた露光装置であって、前記制御部は、前記露光処理における基板ステージの目標制御精度と前記露光処理における目標露光量とに応じて、前記露光ステーションにおける前記複数の基板ステージそれぞれの走査速度を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、例えば、複数の基板ステージの制御精度の差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る露光装置の一例を示した図
【図２】本発明に係るデータフローのダイアグラム
【図３】露光処理における走査速度、ステージ制御の指示値及び露光量制御の指示値を決定する方式のフローチャート
【図４】制御精度と走査速度との関係を示した図
【図５】基板ステージ上に配置したセンサの違いを示した図
【図６】露光量と走査速度の関係を示した図
【図７Ａ】２つの基板ステージにおける処理のタイムチャート
【図７Ｂ】２つの基板ステージにおける処理のタイムチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る露光装置を実施例で説明する。
【００１３】
［実施例１］
図１は本発明の特徴を最もよく表わす図であり、露光装置はハードウェアとソフトウェアとから構成される。ハードウェアの特徴的な部分は、複数の基板ステージ（ウエハステージ）１０４，１０７から構成されている事と、露光量制御機構１０３が備えられている事である。ソフトウェア１０８での特徴的な部分は、同期精度をウエハステージ１０４，１０７の制御精度の情報等を蓄積する記憶部１０９、ハードウェアの制御部としての主制御部１１１、ステージ制御部１１０及び露光量制御部１１２が備わっていることである。主制御部１１１、ステージ制御部１１０及び露光量制御部１１２は、複数のウエハステージ１０４，１０７の移動とレチクルステージ１１４の移動と露光量制御機構１０３等とを制御する制御部１１５を構成している。
【００１４】
本実施例では、計測ステーション（ＭＥＴＲＯ）１０６において、ウエハステージ１０７により保持された基板（ウエハ）の形状や焼付け済みのパターンを計測する計測処理が行われる。露光ステーション（ＥＸＰＯ）１０５において、計測処理が行われた基板を、レチクルステージ１１４に保持されたレチクルのパターンを介して走査露光する露光処理が行われる。
【００１５】
複数のウエハステージ１０４，１０７は、ウエハを保持して計測ステーション１０６と露光ステーション１０５とにまたがって移動可能である。本実施例では、ウエハステージの数を２としているが、３以上とすることも可能である。
【００１６】
露光量制御機構１０３には、光源としてのレーザ１０２や不図示の光量計測センサ等が備えられている。レーザ１０２から発せられたレーザ光は、投影光学系１１３を介して、露光ステーション１０５に配置されているウエハステージ１０４上に存在するウエハにレチクルのパターンを焼き付ける。ウエハステージ１０４及びウエハステージ１０７の移動はステージ制御部１１０によって高精度に制御されている。ウエハステージ１０４及び１０７の走査速度、制御精度は計測可能である。ステージ制御部１１０はレチクルステージ１１４の移動も高精度に制御している。レチクルステージ１１４と露光ステーション１０５に配置されたウエハステージ１０４との同期精度のモニタリングも可能である。
【００１７】
ウエハステージ１０４上のウエハに対する露光処理が終了した後、露光ステーション１０５のウエハステージ１０４と計測ステーション１０６のウエハステージ１０７との位置交換処理を行い、ウエハステージ１０７が露光ステーション１０５に配置される。その交換処理の後、露光ステーション１０５に配置されたウエハステージ１０７によって保持されたウエハにレチクルのパターンが焼き付けられる。
【００１８】
外部入出力装置１０１は、ステージ制御部１１０によって取得された制御精度情報や露光量制御部１１２によって取得された露光量制御情報に関する計測結果を出力することができる。また、外部入出力装置１０１は、ウエハの露光処理に必要な制御精度情報、露光量制御情報を入力することができる。
【００１９】
これより、具体的に例を示す。図２は本実施例のデータフローのダイアグラムである。目標制御精度２１は、ウエハの露光処理においてウエハステージが達成しなければならない共通の制御精度で、図１の外部入出力装置１０１によって記憶部１０９に格納されている。目標露光量２２は、ウエハに照射しなければならない共通の露光量であって、外部入出力装置１０１より記憶部１０９に格納されている。
【００２０】
ステージの制御精度情報２３は、各々のウエハステージの露光ステーションにおける走査速度等の制御パラメータと制御精度との関係を示す第１情報であって、予め計測されて記憶部１０９の第１記憶部に格納されている。露光量制御情報２４は、ウエハに照射するための露光量制御機構１０３にて設定可能な制御パラメータやウエハステージの走査速度と露光量との関係を示す第２情報であって、記憶部１０９の第２記憶部に格納されている。ウエハステージの配置情報２５は、露光ステーション１０５に配置されるウエハステージを特定するための情報であって、記憶部１０９に格納されている。
【００２１】
ステージ制御の指示値２６は、露光処理を実施するときにステージ制御部１１０が使用する走査速度等、ステージ制御のパラメータであって、記憶部１０９に格納される。露光量制御の指示値は、露光処理を実施するときに露光量制御部１１２が使用する露光量制御のパラメータであって、記憶部１０９に格納される。
【００２２】
主制御部１１１は、ステージの制御精度情報２３と露光量制御情報２４とウエハステージの配置情報２５とに基づき、目標制御精度２１と目標露光量２２とに応じて複数のウエハステージの走査速度、ステージ制御の指示値２６を個々に決定する。また、主制御部１１１は、目標制御精度２１と目標露光量２２とに応じて露光量制御の指示値２７も決定する。
【００２３】
図３は、主制御部１１１によるステージ制御及び露光量制御の決定プロセス２８を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１において、主制御部１１１は、目標制御精度２１と目標露光量２２とを記憶部１０９から取得する。次に、ステップＳ２において、主制御部１１１は、実際に露光処理を露光ステーション１０５で行う際に、当該ウエハが保持されるウエハステージを決定する。主制御部１１１が、ウエハステージを露光ステーション１０５に交互に配置する様にウエハステージを制御しているとする。そうすると、主制御部１１１は、処理すべきウエハが奇数番目であればウエハステージ１０４に、処理ウエハが偶数番目であればウエハステージ１０７と事前に決定することができる。以下、ウエハステージ１０４を第１ステージ、ウエハステージ１０７を第２ステージと呼ぶこととする。
【００２４】
ステップＳ３では、主制御部１１１は、ステージの制御精度情報２３から目標制御精度２１を達成できる第１ステージ及び第２ステージの最速の走査速度を個々に算出する。この処理によって第１ステージ及び第２ステージの制御精度を均一にすることができる。しかし、その結果第１ステージ及び第２ステージの間で走査速度が異なる事になる。
【００２５】
ステップＳ４において、主制御部１１１はステップＳ３で個々に算出した第１、第２ステージの走査速度で目標露光量２２が実現できるかを露光量制御情報２４を用いて確認する。レーザ１０２の発振エネルギーや発振周波数等、露光量制御の指示値２７を最大値にしても第１、第２ステージの走査速度が速いため、ウエハ面上の単位面積あたりの露光量が目標露光量２２を達成できない場合がある。
【００２６】
目標露光量２２を満たせない場合、ステップＳ５において、主制御部１１１は目標露光量２２を実現できる最速の走査速度を算出する。ステップＳ６において、主制御部１１１は、ステップＳ５で算出した走査速度で目標制御精度２１を達成できるかを確認する。目標制御精度２１を達成できない場合、目標制御精度２１と目標露光量２２とを同時に満たすことができない為、決定プロセス２８は異常終了となる。
【００２７】
ステップＳ４又はステップＳ６における確認で目標制御精度２１と目標露光量２２を同時に満たすことが可能となった場合、主制御部１１１は、ステップＳ７において、第１、第２ステージの走査速度を決定する。そして、主制御部１１１は、決定した走査速度から露光量制御の指示値とステージ制御の指示値を決定する。
【００２８】
主制御部１１１は、当該ウエハの露光処理のときにステージ制御部１１０と露光量制御部１１２にステップＳ７で決定した指示値を伝達して露光処理を行う。
【００２９】
図４を使用して、ステップＳ３において主制御部１１１が目標制御精度２１を満たすウエハステージ１０４，１０７の走査速度を算出する方法の具体例を示す。図４には例として各ウエハステージの走査速度と、各ウエハステージとレチクルステージ１１４との同期精度との関係が事前に計測されて、記憶部１０９にステージの制御精度情報２３として格納されている。図４に示す様に、ステージの制御精度情報２３はステージ毎に個体差があるため各々個別に制御精度情報を保持する必要がある。
【００３０】
主制御部１１１が第１ステージの制御精度情報を元に目標制御精度２１から走査速度を算出する例を説明する。目標制御精度２１として図４に示した目標同期精度４２が入力され、目標同期精度４２を達成可能な走査速度４３が算出される。目標同期精度４２は、必ずしも記憶部１０９に格納されているステージの制御精度情報２３の値である必要はない。目標制御精度２１から算出できる関係式を別途保持することにより、目標制御精度２１を同期精度に換算して目標制御精度２１を達成可能な走査速度４３を算出してもよい。
【００３１】
同様に、第２ステージの場合はその同期精度と走査速度との関係を使用して、第１ステージにて使用した目標制御精度２１（目標同期精度４２）を達成可能な走査速度４６を算出する。その結果、目標制御精度２１を達成可能な第１、第２ステージの相異なる走査速度４３，４６が算出される。
【００３２】
図６は、目標露光量２２とステージ制御の指示値２６に含まれるウエハステージの走査速度との関係を示した図である。図６を用いて、レーザ１０２からウエハまでの光路上に設置されている減光フィルタによってウエハ面上に照射される露光光の強度を低下させて露光量を制御している。図６では、ＮＤ１からＮＤ４までの減光フィルタの例が示されている。減光フィルタが決定された場合でも、レーザ１０２の出力エネルギーを変化させることにより、図中の網掛け領域内において、ウエハステージの走査速度によってウエハ面に到達する露光量を制御することが可能である。具体的には、目標露光量２２が決定された場合、第１速度〜第４速度の速度範囲がウエハステージの走査速度の候補となる。ウエハステージの走査速度を決定する条件が露光量以外には無い場合、スループットを最大にするために、主制御部１１１は、最速の走査速度６０３を、適用するウエハステージの走査速度として決定する。
【００３３】
しかし、ステップＳ５で算出される目標制御精度を実現するための最速の走査速度が走査速度６０２であるとする。その場合、主制御部１１１は、目標制御精度２１と目標露光量２２を満たす走査速度が存在するように露光光の強度を低下させる減光フィルタＮＤ３を選択し、走査速度６０２を露光処理における走査速度として決定する。
【００３４】
以上のようにして、ウエハステージの個体差に起因する制御精度の違いが存在していても、均一の制御精度になるようにウエハステージ毎にステージ制御の指示値と露光量制御の指示値を決定して、露光処理を行う。
【００３５】
［実施例２］
次に、２つのウエハステージで露光処理、計測処理を交互に行うと空き時間が発生する場合に、その空き時間を有効に活用する例を図７Ａ，図７Ｂを用いて説明する。
【００３６】
（露光処理で空き時間が発生する場合）
図７Ａは、目標制御精度の露光処理を行うと露光処理に空き時間が発生する場合の両ウエハステージにおける処理のタイムチャートである。基本タイムチャート７１０では、第１ステージで目標制御精度の露光処理７１１を実施している間に第２ステージでは計測処理７１３を行い、両ステージの処理が終了したタイミングで第１ステージと第２ステージとの交換処理７１５を実施する。交換処理後、第１ステージでは不図示のウエハの搬出/搬入処理を経て新しいウエハに対して計測処理７１２を行い、第２ステージでは計測処理されたウエハに対して目標制御精度の露光処理７１４を行う。両ステージの処理が終了したときに再びステージの交換処理７１６を実施する。
【００３７】
図４に示すように、一般的に同期精度はウエハステージの走査速度を遅くすることで精度が向上することが知られている。同期精度を向上するために露光処理に要する時間が計測処理に要する時間を越えない範囲で第１ステージの走査速度のみを遅くした場合、タイムチャートは７２０に示すようになり、第１ステージの露光延長時間７２１だけ露光処理に要する時間が長くなる。この場合、第２ステージの走査速度を変更しないと、第１、第２ステージ間で同期精度を同調させえないし、しかも、第２ステージ側には露光延長可能な時間７２２が存在する。したがって、第２ステージにおいても、第２ステージの走査速度を遅くすることで、スループットを低下させることなく第２ステージの制御精度を目標制御精度を超えて向上することができる。具体的には、第１ステージの同期精度と同調させつつ、露光延長可能な時間７２２内で第２ステージにおける露光処理が終了するための第２ステージの走査速度を算出する。その結果、第１ステージ、第２ステージにおける処理は、タイムチャート７３０に示されるものとなる。
【００３８】
（計測処理で空き時間が発生する場合）
図７Ｂを用いて計測処理で空き時間が発生する場合について説明する。今、目標制御精度を満たす露光処理と目標計測精度を満たす計測処理とを第１及び第２ステージで行う基本タイムチャートがタイムチャート７４０のとおりであるとする。
【００３９】
この場合、ステージの交換処理後の第２ステージにおける露光処理に要する時間が、並行して行われる第１ステージにおける計測処理に要する時間よりも短い。すなわち、第２ステージにおける露光処理には空き時間が発生している。しかし、第１ステージにおける露光処理に要する時間には空きがない。第２ステージにおいて、露光処理の空き時間を利用して露光処理での第２ステージの走査速度を遅くすると、露光処理における第１及び第２ステージの制御精度が異なることになる。したがって、第２ステージにおける露光処理の空き時間を利用することはできない。
【００４０】
一方、第２ステージにおける計測処理に要する時間は、並行して行われる第１ステージにおける露光処理に要する時間よりも短い。すなわち、第２ステージにおける計測処理には延長可能な空き時間７４２が発生している。この場合、第２ステージにおける計測処理として、例えば、ウエハ面の計測箇所を増加させる等、計測精度の向上を図る事ができる。  そのように第２ステージにおける計測処理の空き時間７４２を活用すると、タイムチャートは、７５０に示されるように、第２ステージにおける計測処理に要する時間と第１ステージにおける露光処理に要する時間とが一致したものとなる。
【００４１】
このように、第１及び第２ステージにおける露光処理に要する時間に延長可能な時間が存在する場合、両２ステージの走査速度を低速化することで、スループットを低下させずに、目標同期精度を超える同期精度を与える露光処理とすることが可能となる。また、第１又は第２ステージにおける計測処理に要する時間に延長可能な時間が存在する場合、計測処理に要する時間を延長して計測箇所を増加する等、スループットを低下させることなく、目標計測精度を超える計測精度を与える計測処理とすることが可能である。
【００４２】
次に、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法について説明する。デバイスは、前述の露光装置を使用して、感光剤が塗布された基板を露光する工程と、該工程で露光された基板を現像する工程と、他の周知の工程とを経ることにより製造する。デバイスは、半導体集積回路素子、液晶表示素子等でありうる。基板は、ウエハ、ガラスプレート等でありうる。当該周知の工程は、例えば、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、パッケージング等の各工程である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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