(57)【要約】【課題】パターンの転写位置のずれの発生を抑えるのに有利な露光装置を提供する。【解決手段】この露光装置は、基板を保持して移動可能な基板保持部と、光を照射する露光タイミングにおける基板保持部の移動目標位置と現在位置との差の平均値を求め、平均値と予め設定されている許容値とを比較して、平均値が許容値を超えると判断した場合には、移動目標位置に平均値を加えた第２の移動目標位置へ基板保持部を移動させる制御部とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明系からの光を原版に形成されているパターンに照射し、該パターンの像を基板上に露光する露光装置であって、
前記基板を保持して移動可能な基板保持部と、
前記光を照射する露光タイミングにおける前記基板保持部の移動目標位置と現在位置との差の平均値を求め、該平均値と予め設定されている許容値とを比較して前記平均値が前記許容値を超えると判断した場合には、前記移動目標位置に前記平均値を加えた第２の移動目標位置へ前記基板保持部を移動させる制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、複数の前記移動目標位置へ前記基板保持部を移動させるごとに前記平均値を求め、複数の該平均値と前記許容値とを比較して、前記複数の平均値が前記許容値を超えない値となるまで複数の前記第２の移動目標位置を求めることを繰り返す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、前記第２の移動目標位置を求める際に加えられた前記平均値を記憶し、前記第２の移動目標位置を求めたときと同一の条件で前記基板保持部を移動させる際に、新たに求めることなく適用することを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
【請求項４】
照明系からの光を原版に形成されているパターンに照射し、該パターンの像を基板上に露光する露光方法であって、
前記光を照射する露光タイミングと、前記基板を保持して移動可能な基板保持部の移動目標位置と現在位置との差の許容値とを取得する工程と、
前記基板保持部を移動目標位置に移動させて、前記露光タイミングにおける前記基板保持部の移動目標位置と現在位置との差の平均値を求める工程と、
前記平均値が前記許容値を超えるかどうかを判断する工程と、
前記平均値が前記許容値を超えると判断した場合には、前記移動目標位置に前記平均値を加えて第２の移動目標位置を求める工程と、
前記基板保持部を前記第２の移動目標位置に移動させる工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置、または請求項４に記載の露光方法を用いて基板を露光する工程と、
その露光し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、露光装置および露光方法、ならびにそれらを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの製造工程に含まれるリソグラフィー工程において、原版（レチクルなど）のパターンを投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）に転写する装置である。この露光装置は、基板を保持し、基板上の所望の位置に露光光が照射されるよう、少なくとも露光光に対して垂直な平面内で移動可能とする基板ステージを備える。ここで、基板ステージの移動動作について考える。図４は、従来の露光装置における基板ステージ（具体的には基板を保持した可動部）がある距離を移動したときのステージ位置の時間変化（挙動）を示すグラフである。図４おいて、横軸は時間を示し、縦軸はステージ位置（距離）を示す。また、水平方向の点線は、基板ステージの移動目標位置である。基板ステージの移動動作は、ステージ制御系の調整にもよるが、おおよそ図４に示すように目標位置へオーバーシュートしながら収束していく。さらに、２本の垂直方向の点線で挟まれた区間は、露光タイミング（露光時間）である。このように、露光装置は、基板ステージが目標位置にある程度収束した状態で露光を実施する。しかしながら、基板ステージは、露光タイミングにおいても、移動時の振動が完全に収まっていないため、目標位置に完全に一致し続けるわけではない。通常、露光装置は、基板上の所望の位置に数ｎｍの精度でパターン転写するよう求められている。半導体などのデバイスは、このようなパターン転写を何重にも実施して製造されるものであるから、転写位置がずれると適切な積層がなされない可能性がある。すなわち、露光中に基板ステージが所望の目標位置に完全に一致し続けるわけではないことは、このような転写位置のずれの要因の１つとなり得ることから望ましくない。そこで、特許文献１は、転写位置のずれを、基板ステージの位置を測長する機構とは別の位置計測スコープを用いて計測し、計測したずれに合わせて次層を転写する位置合わせ装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５２１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示すような、転写位置が所望の位置からずれた状態で複数の転写を繰り返すことは望ましくない。これは、例えば半導体デバイスでは、そのチップサイズにもよるが、基板上には約百以上のチップ（パターン転写位置）が存在するため、１層目のパターンの１つ１つのずれをすべて計測していたのでは、計測時間がかかり生産性に影響を及ぼすためである。これに対して、パターンが所望の位置に転写されるよう、例えば以下のように基板ステージの移動動作を調整する方法もあり得る。まず、基板上のすべてのパターン形成位置に対して、基板ステージを移動させつつパターン転写を実施する。次に、転写された複数のパターンのうち、代表的な数箇所のパターンの位置をなんらかの計測器を用いて計測し、所望の転写位置からのずれを求める。この処理を何度か繰り返すことで、発生するずれの傾向がわかるので、次回からは、基板ステージの目標位置（目標値）にそのずれ分だけオフセットをかけた上で移動させれば、パターンが所望の位置に転写され得る。しかしながら、半導体などのデバイスは、様々な寸法（画角）を持ち、基板ステージの移動距離は、この画角により異なる。また、デバイスによりパターンの解像に最適な露光量があるので、露光タイミングも異なる。そして、基板ステージの移動距離または露光タイミングが異なれば、露光中の基板ステージの振動も異なることになり、結果的にパターンの転写位置のずれも異なる。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、パターンの転写位置のずれの発生を抑えるのに有利な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、照明系からの光を原版に形成されているパターンに照射し、パターンの像を基板上に露光する露光装置であって、基板を保持して移動可能な基板保持部と、光を照射する露光タイミングにおける基板保持部の移動目標位置と現在位置との差の平均値を求め、平均値と予め設定されている許容値とを比較して平均値が許容値を超えると判断した場合には、移動目標位置に平均値を加えた第２の移動目標位置へ基板保持部を移動させる制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、パターンの転写位置のずれの発生を抑えるのに有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】基板ステージの調整の流れを示すフローチャートである。
【図３】基板ステージ移動時のステージ偏差などを示すグラフである。
【図４】従来の露光タイミングと基板ステージの挙動を示すグラフである。
【図５】従来の基板ステージ移動時のステージ偏差などを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１０】
まず、本発明の一実施形態に係る露光装置および露光方法について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略図である。露光装置１００は、一例として、半導体デバイスの製造工程に使用され、ステップ・アンド・リピート方式にてレチクル１に形成されているパターンをウエハ３上（基板上）に露光（転写）する投影型露光装置とする。露光装置１００は、照明系８と、原版ステージ２と、投影光学系１０と、基板ステージと、制御部７とを備える。なお、図１では、投影光学系１０の光軸（本実施形態では鉛直方向）に平行にＺ軸を取り、Ｚ軸に垂直な平面内で露光時のウエハ３の走査方向にＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向にＹ軸を取っている。照明系８は、不図示の光源から照射された光９を調整し、レチクル１を照明する。レチクル１は、ウエハ３上に転写されるべきパターン（例えば回路パターン）が形成された、例えば石英ガラス製の原版である。原版ステージ２は、レチクル１を保持しつつ、ＸＹの各軸方向に移動可能である。投影光学系１０は、照明系８からの光９で照明されたレチクル１上のパターンの像を所定の倍率（例えば１／２〜１／５）でウエハ３上に投影する。ウエハ３は、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、例えば単結晶シリコンからなる基板である。基板ステージ（基板保持部）は、ウエハ３を保持しつつＸＹＺの各軸方向に移動可能なステージ可動部４と、ステージ可動部４を支持するステージ固定部５とを含む。ステージ可動部４のＸ−Ｙ面位置は、ステージ可動部４に固定された移動鏡１１との間の距離をレーザー干渉計６で計測する測長機構（計測部）で求められる。制御部７は、露光装置１００の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部７は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。なお、制御部７は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００１１】
次に、露光装置１００の各処理動作に関して、特に本実施形態における基板ステージの調整、具体的には基板ステージ移動時の位置ずれ補正について説明する。図２は、本実施形態における基板ステージ移動時の位置ずれ補正の流れを示すフローチャートである。まず、作業者は、不図示のインターフェイスから露光タイミングとステージ偏差許容値とを入力して、制御部７は、これらの情報を取得する（ステップＳ１０１）。ここで、「露光タイミング」とは、ウエハ３上の所望の位置にパターンを転写するために、ステージ可動部４を移動目標位置（以下、単に「目標位置」と表記する）に移動させた後に、どのタイミングでどのくらいの時間露光するかを示す情報をいう。以下で例示する図３および図５では、上記例示した図４と同様に、２本の垂直方向の点線で挟まれる区間を露光タイミングとしている。また、「ステージ偏差許容値」とは、その露光タイミングにて許容されるステージ偏差（目標位置と現在位置との差）の平均値をいう。
【００１２】
次に、制御部７は、転写すべきパターンの画角（寸法）に従って、ある１つの目標位置へステージ可動部４を移動させる（ステップＳ１０２）。次に、制御部７は、その移動後の露光タイミングでのステージ偏差平均値を求める（ステップＳ１０３）。これにより、制御部７は、露光タイミングにてステージ可動部４が目標位置から平均的にどの程度ずれているかを認識することができる。例えば、図４の例では、目標位置が０．０２６ｍｍで、露光タイミングは、移動開始の０．０２ｓ後から０．０６ｓ後までの０．０４ｓの間であるが、その間のステージ偏差平均値は、２８９１ｎｍである。この値は、数ｎｍの精度で位置合わせするよう求められる基板ステージにとって、許容できるものではない。
【００１３】
図５は、図４と同一のグラフである上図と、目盛りを拡大した従来のステージ偏差を示すグラフである下図との比較図である。まず上図を参照すると、露光タイミングではステージ可動部４がおおよそ目標位置に収束しているよう見える。しかしながら、次に下図を参照すると、ステージ可動部４は、露光タイミングに入ってしばらくの間は目標位置に収束せず、その平均値がある程度の大きさを持つことがわかる。
【００１４】
次に、制御部７は、ステップＳ１０３で求めたステージ偏差平均値を評価する（ステップＳ１０４）。ここで、上記の図４および図５の例では、ステージ偏差平均値が２８９１ｎｍであった。そこで、制御部７は、この値がステップＳ１０１で設定（入力）したステージ偏差許容値を超えていなければ、基板ステージ移動時の位置ずれ量が許容範囲内であるとして（スペックＩＮ）、基板ステージの調整を行わずに終了する。一方、制御部７は、この値がステージ偏差許容値を超えていれば、基板ステージ移動時の位置ずれ量が許容範囲を超えるとして（スペックＯＵＴ）、基板ステージの調整を行う必要があると判断し、ステップＳ１０５に移行する。
【００１５】
ステップＳ１０５での基板ステージの調整として、制御部７は、例えば、ステップＳ１０３で求めたステージ偏差平均値をステージ可動部４の目標位置に加える、すなわち目標位置にオフセットをかける。ステージ可動部４は、図５に示すように目標位置に向かって単純に移動した場合には、露光タイミングでは、平均的に２８９１ｎｍの偏差を持つ、すなわち目標位置に対して２８９１ｎｍだけ手前に位置してしまうことがわかっている。したがって、予め目標位置を、当初の０．０２６ｍに厳密に合わせるのではなく、新たな目標位置（第２の移動目標位置）である０．０２６００２８９１ｍとすれば、制御部７からの移動指示を受けたステージ可動部４は、結果的に所望の位置に存在することになる。次に、制御部７は、ステップＳ１０５の終了後、再度ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０４での次の目標位置に対するステージ偏差平均値の評価を実行する。そして、制御部７は、複数の目標位置ごとにステージ偏差平均値の評価を繰り返し、必要とされるすべての目標位置に対するステージ偏差平均値の評価およびオフセットが終了したら、基板ステージの調整を終了する。
【００１６】
図３は、従来のステージ偏差を示す図５に対応した、本実施形態におけるステージ偏差を示すグラフである。ここでは、目標位置を上記の例に合わせて０．０２６００２８９１ｍとしている。そして、ここでのステージ偏差は、当初の目標位置の０．０２６ｍと現在位置との差である。図３の下図からわかるとおり、ステップＳ１０５の結果、ステージ偏差の収束レベルがゼロからオフセットしている。これにより、ステージ可動部４は、当初の目標位置からオフセットした位置に収束する。なお、この基板ステージの調整後のパターンの転写位置ずれは、露光タイミングにおけるステージ偏差平均値に相当することになり、図３の例では０．３２１ｎｍである。この値は、従来の図５の例と比較して、約１０００分の１である。このようにオフセットをかけることでステージ偏差平均値がゼロに近づくのは、以下の理由が挙げられる。図３および図５のいずれの露光タイミングの前半部分に注目しても、その時点での偏差レベルがかなり大きいことがわかる。すなわち、本実施形態のようにオフセットをかけることは、この前半部分の大きな偏差が露光タイミング全体のステージ偏差平均値へ与える影響を抑えることに他ならない。
【００１７】
なお、図２を用いて説明した基板ステージの調整は、照明系８から光９を照射していない状態で予め実施され、実際にパターンを転写するときに反映させることが望ましい。ただし、本発明ではこれに限らず、例えば、複数枚のウエハ３を１ロットとしてパターン転写を実施する場合には、１枚目のウエハ３に対するパターン転写の際に、同時に上記の基板ステージの調整を実施する方法もあり得る。また、制御部７は、ステップＳ１０５にて新たな目標位置を求める際に加えられた平均値を、例えば、いわゆる露光レシピの一項目として記憶しておくことが望ましい。これにより、以後、この新たな目標位置を求めたときと同一の条件（例えばステージ可動部４の移動距離や露光タイミング）でステージ可動部４を移動させる際に、再度新たに平均値を求めることなく適用し、基板ステージの調整時間を短縮させることができる。
【００１８】
このように、ある一定時間に蓄積される光量を用いてパターン転写がなされる露光装置では、露光タイミングでのステージ偏差平均値がパターンの転写位置ずれの一因となり得る。これに対して、本実施形態に係る露光装置１００は、基板ステージの調整として露光タイミングでのステージ偏差平均値をステージ可動部４の目標位置に加えることで、パターンの転写位置のずれの発生を抑えることができる。特に、本実施形態における基板ステージの調整は、複数存在し得るステージ可動部４の移動距離や露光タイミングのそれぞれの条件を踏まえて実施するものである。したがって、従来の露光装置で考えられる、ステージ可動部４の移動距離または露光タイミングが１つのウエハ３に対する処理において異なることに起因するパターンの転写位置のずれの発生をも抑えることができる。
【００１９】
以上のように、本実施形態によれば、パターンの転写位置のずれの発生を抑えるのに有利な露光装置および露光方法を提供することができる。
【００２０】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。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。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００２１】
以上、本発明の好ましい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。
【符号の説明】
【００２２】
１      レチクル
３      ウエハ
４      ステージ可動部
７      制御部
８      照明系
１００  露光装置
【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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