(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光によって基板を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ステージと、
前記基板ステージの位置を制御する位置制御系と、
前記位置制御系を制御する制御部と、
前記位置制御系により制御された前記基板ステージの位置と目標位置との制御偏差の時間的な変化に関する特性を記憶する記憶部と、
を含み、
前記制御部は、前記露光光における光量の時間的な変化に関する特性に基づいて、前記記憶部により記憶された前記制御偏差の時間的な変化に関する特性のうち前記基板を露光する期間に対応する部分に重み付けし、該重み付けにより得られた値に基づいて前記位置制御系における前記基板ステージの位置の指令値を補正することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基板は第１基板であって、前記制御部は、前記第１基板とは異なる露光量で露光すべき第２基板を露光する際に、前記制御偏差の時間的な変化に関する特性のうち前記第２基板を露光する期間に対応する部分に基づいて取得された、前記第１基板を露光する際の前記指令値の補正量とは異なる補正量で前記指令値を補正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、前記光量の時間的な変化に関する特性のうちの立上がり部分および立下り部分に比べて光量の時間変化の少ない部分の時間の長さを調整し、当該調整した部分を前記立上り部分と前記立下り部分とに接続することにより、光量の時間的な変化に関する特性を新たに生成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、前記露光光の照度が変化したとき、変化した照度において光量の時間的な変化に関する特性を測定し直して前記記憶部により記憶させることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御部は、一定の期間を経過した際に、制御偏差の時間的な変化に関する特性、および光量の時間的な変化に関する特性のうち少なくとも一方を測定し直して前記記憶部により記憶させることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記基板を露光している際に前記基板ステージの制御偏差の時間的な変化に関する特性を取得し、前記取得した特性を前記記憶部により記憶させることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のうちいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
前記ステップで露光された前記基板を現像するステップと、
を有することを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置および物品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスなどの製造では、露光装置を用いてマスクに形成されたパターンを基板に転写する工程を繰り返す。例えば、ステップアンドリピート方式の露光装置では、ショット領域毎に基板ステージを目標位置に移動させ、マスクのパターンを基板に転写する工程が繰り返される。そのため、露光装置では、近年の半導体集積回路における回路パターンの微細化および高集積化に伴って、基板ステージの位置を高精度に制御することが極めて重要になっている。
【０００３】
露光装置は、一般に、基板ステージが目標位置をオーバーシュートしながら目標位置に収束していき、基板ステージの位置が許容範囲に収まった後、基板に露光光を照射して基板を露光する。しかしながら、基板ステージは、露光中でも基板ステージが移動した際の振動が収まっておらず、基板ステージが収束する位置と目標位置との間には定常偏差（オフセット値）が少なからず生じてしまう。このように定常偏差が生じている場合、本来パターンが転写されるべき位置からずれた位置にパターンが転写されてしまいうる。そこで、基板に転写されたパターンの位置ずれを計測する位置計測機構を露光装置に備え、転写されたパターンの位置ずれに合わせて次のパターンを転写する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−１５２１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の露光装置では、基板に転写されたパターンの位置ずれをショット領域毎に計測し、計測した位置ずれに基づいて基板ステージを制御しながら次のパターンを基板に転写する。これにより、基板に転写されたパターンが位置ずれしていても、次のパターンを高精度に重ね合わせることができる。しかしながら、基板に転写されたパターンの位置ずれをショット領域毎に計測しているため、計測時間がかかり、露光装置のスループットが低下してしまう。更に、基板に転写されたパターンの位置ずれ量は、露光位置や露光時間などの差異によってショット領域毎に異なってしまう。そのため、全てのショット領域において基板の位置ずれが少ないパターンを転写するためには、ショット領域毎に露光位置や露光時間などを考慮して基板ステージの位置を制御する必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、露光装置において、基板に転写するパターンの位置ずれを補正するために有利な技術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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、露光光によって基板を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ステージと、前記基板ステージの位置を制御する位置制御系と、前記位置制御系を制御する制御部と、前記位置制御系により制御された前記基板ステージの位置と目標位置との制御偏差の時間的な変化に関する特性を記憶する記憶部と、を含み、前記制御部は、前記露光光における光量の時間的な変化に関する特性に基づいて、前記記憶部により記憶された前記制御偏差の時間的な変化に関する特性のうち前記基板を露光する期間に対応する部分に重み付けし、該重み付けにより得られた値に基づいて前記位置制御系における前記基板ステージの位置の指令値を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、露光装置において、基板に転写するパターンの位置ずれを補正するために有利な技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態の露光装置の構成を示す図である。
【図２】基板ステージの位置の時間的な変化に関する特性を示す図である。
【図３】基板ステージの位置と目標位置との制御偏差の時間的な変化に関する特性を示す図である。
【図４】露光条件に対応するオフセット値を示す表である。
【図５】基板ステージの目標位置を補正して基板を露光する工程を示すフローチャートである。
【図６】露光光の光量の時間的な変化に関する特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の部材ないし要素については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１１】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の露光装置１００について、図１を参照して説明する。第１実施形態の露光装置１００は、照明系１と、マスクステージ３と、投影光学系４と、基板ステージ６と、ステージ駆動部８とを備える。また、第１実施形態の露光装置１００は、基板ステージ６の位置を制御する位置制御系１０と、位置制御系１０による基板ステージ６の制御特性を記憶する記憶部１１と、位置制御系１０を制御する制御部１２とを備える。
【００１２】
照明系１は、高圧水銀灯などを光源として露光光９を射出し、マスクステージ３に保持されたマスク２を均一に照明する。投影光学系４は、所定の倍率（例えば１倍）を有し、マスク２に形成されたパターンを露光光９を用いて基板５（第１基板）に投影する。基板ステージ６は、基板５を保持する。基板ステージ６の側面には反射板７が備えられており、反射板７は、後述する測定部１０ａから射出されるレーザー光１０ｂを反射する。ステージ駆動部８は、例えば、リニアモータを含み、基板ステージ６を基板面上で互いに直交する方向（Ｘ方向およびＹ方向）に移動可能にする。
【００１３】
位置制御系１０は、基板ステージ６の現在位置を測定する測定部１０ａと、基板ステージ６の目標位置から現在位置を減算して指令値を生成する減算器１０ｃと、ステージ駆動部８による基板ステージ６の移動を制御する駆動制御部１０ｄと、で構成される。測定部１０ａは、例えば、レーザー干渉計を含み、基板ステージ６の現在位置を測定する。レーザー干渉計は、レーザー光１０ｂを基板ステージ６が備える反射板７に向けて照射し、反射板７で反射したレーザー光１０ｂによってレーザー干渉計と基板ステージ６との距離を検出する。測定部１０ａは、レーザー干渉計によって検出された距離に基づいて基板ステージ６の現在位置を算出する。減算器１０ｃは、基板ステージ６の目標位置と、測定部１０ａによって測定された基板ステージ６の現在位置との制御偏差を算出し、算出した制御偏差が小さくなるように基板ステージ６を移動させるための指令値を生成する。基板ステージ６の目標位置は、パターンが転写されるべき位置に露光するショット領域が配置される基板ステージ６の位置のことであり、各ショット領域の露光が終了する毎に設定される。駆動制御部１０ｃは、減算器１０ｃにおいて生成された指令値に基づいてステージ駆動部８による基板ステージ６の移動を制御する。
【００１４】
位置制御系１０によって基板ステージ６の移動が制御されると、基板ステージ６は、目標位置をオーバーシュートしながら収束していき、基板ステージ６の位置が許容範囲に収まったところで、基板５に露光光９が照射されて基板５が露光される。しかしながら、基板ステージ６は、図２に示すように、露光中でも基板ステージ６が移動した際の振動が収まっておらず、基板ステージ６が収束する位置と目標位置との間には定常偏差（オフセット値）が少なからず生じてしまう。このように定常偏差が生じている場合、本来パターンが転写されるべき基板５の位置からずれた位置にパターンが転写されてしまう。そこで、第１実施形態の露光装置１００では、位置制御系１０による基板ステージ６の制御特性を記憶する記憶部１１と、位置制御系１０を制御する制御部１２とが備えられている。
【００１５】
記憶部１１は、過去に露光された基板（ショット領域）において、位置制御系１０による基板ステージ６の制御特性を記憶する。第１実施形態の露光装置１００では、基板ステージ６の制御特性は、基板ステージ６の位置と目標位置との制御偏差の時間的な変化に関する特性である。ここで、記憶部１１が基板ステージ６の制御特性を記憶する方法について図３を参照して説明する。図３は、基板ステージ６の制御偏差の時間的な変化を示す図である。基板（ショット領域）の露光は、基板ステージ６の制御偏差が収束して許容範囲に収まったときに開始され、ショット領域を露光する期間（露光時間１３）を経過したときに終了する。しかしながら、露光するショット領域の位置（露光位置）が異なると、例えば、外部から基板ステージ６に伝わる振動や、基板ステージ６に接続されるケーブルの負荷などの基板ステージ６が受ける外乱が変わってしまう。また、例えば半導体デバイスでは、回路パターンなどによってパターンを解像するために最適な露光量が異なるため、基板の露光量が異なると、基板を露光する期間（露光時間）も変わってしまう。従って、ショット領域の露光位置および露光時間が変わると、露光中における基板ステージ６の振動の状態がショット領域毎に異なるため、基板ステージ６が収束する位置と目標位置との間の定常偏差もショット領域毎に異なってしまう。そこで、第１実施形態の記憶部１１には、様々な露光位置および露光時間に対応できるように、露光時間１３より長い期間１４で基板ステージ６の制御特性が露光位置毎に記憶される。これにより、後述するように、露光するショット領域の露光位置および露光時間が変わっても、基板ステージ６の制御特性を新たに取得することなくオフセット値を決定することができる。即ち、基板５と、基板５とは異なる露光量で露光すべき第２基板とにおいて、同じ制御特性を用いてオフセット値を決定することができる。
【００１６】
制御部１２は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性においてショット領域（基板５）を露光すべき期間（露光時間）に対応する部分を取得する。そして、制御部１２は、取得した部分において基板ステージ６が収束する位置と目標位置との間のオフセット値を決定し、決定したオフセット値を基板ステージの位置の補正量として目標位置から減算する。例えば、露光するショット領域の位置（露光位置）におけるオフセット値を図３に示す基板ステージ６の制御特性に基づいて決定する場合、記憶部１１により記憶されている期間１４から、露光するショット領域の露光時間１５に対応する部分１６を取得する。この取得した部分１６における基板ステージ６の制御偏差の平均値がオフセット値１７となり、このオフセット値１７が補正量として基板ステージ６の目標位置から減算される。このとき、減算器１０ｃは、オフセット値１７が減算された目標位置と基板ステージ６の現在位置との制御偏差が小さくなるように基板ステージ６を移動するための指令値を生成する。そのため、結果として、基板ステージ６が収束する位置は、オフセット値１７が減算されていないときの目標位置、即ち、パターンが転写されるべき位置にショット領域が配置される基板ステージ６の位置に近づく。また、制御部１２は、例えば、図４に示すように、算出したオフセット値を露光時間および露光位置とともに表にして記憶部１１により記憶させる。図４に示す表は、ショット領域の露光時間および露光位置に対応するオフセット値が示されており、露光位置およびオフセット値はそれぞれ、基板面上で互いに直交するＸ方向とＹ方向とに分けられている。このような表を記憶部１１により記憶させておくと、制御部１２は、同じ露光条件（露光時間および露光位置）のショット領域を露光する際に、基板ステージ６の制御特性を用いてオフセット値を算出することなく容易にオフセット値を取得することができる。ここで、第１実施形態の制御部１２は、オフセット値を目標位置から減算したが、オフセット値を測定部１０ａにより測定した基板ステージ６の現在位置から減算してもよい。
【００１７】
このように構成された第１実施形態の露光装置１００において、基板ステージ６の目標位置を補正してショット領域（基板５）を露光する工程について図５を参照して説明する。図５は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性または露光条件に対するオフセット値を示す表からオフセット値を決定し、基板ステージ６の目標位置を補正して基板を露光する工程を示すフローチャートである。
【００１８】
Ｓ２０では、制御部１２は、露光するショット領域（基板５）の露光条件（露光時間および露光位置）を設定する。Ｓ２１では、制御部１２は、記憶部１１により記憶された露光条件に対するオフセット値を示す表において、露光するショット領域の露光条件と同じ露光条件のオフセット値があるか否かの判定を実行する。露光するショット領域の露光条件と同じ露光条件のオフセット値がある場合はＳ２７に進み、制御部１２は、記憶部１１により記憶された表からオフセット値を取得し、このオフセット値によって目標位置を補正しながらショット領域（基板５）を露光する。一方で、オフセット値がない場合はＳ２２に進む。Ｓ２２では、制御部１２は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性において、露光するショット領域の露光位置と同じ露光位置における基板ステージ６の制御特性があるか否かの判定を実行する。露光するショット領域の露光位置と同じ露光位置における基板ステージ６の制御特性がある場合はＳ２５に進み、制御部１２は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性からオフセット値を決定する。一方で、基板ステージ６の制御特性がない場合はＳ２３に進む。Ｓ２３では、制御部１２は、Ｓ２０で設定した露光条件の下で基板ステージ６を移動させるように駆動制御部１０ｄを制御する。Ｓ２４では、制御部１２は、Ｓ２３において基板ステージ６を移動させたときの制御特性を記憶部１１により記憶させる。ここでは、上述したように、実際の露光における露光時間より長い期間での基板ステージ６の制御特性が記憶部１１により記憶される。このように実際の露光における露光時間より長い期間で制御特性を記憶することによって、後に露光する基板において同じ露光位置にあるショット領域の露光時間が異なる場合に、その制御特性を用いてオフセット値を決定することができる。Ｓ２５では、制御部１２は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性からオフセット値を決定する。Ｓ２６では、制御部１２は、Ｓ２５で決定したオフセット値を、露光条件とともに表にして記憶部１１により記憶させる。Ｓ２７では、Ｓ２５で決定したオフセット値によって目標位置を補正しながらショット領域（基板５）を露光する。
【００１９】
上述したように、第１実施形態の露光装置１００は、位置制御系１０による基板ステージ６の制御特性を記憶する記憶部１１と、位置制御系１０を制御する制御部１２とを備える。また、記憶部１１には、実際の露光における露光時間より長い期間で基板ステージ６の制御特性が記憶されている。これにより、露光するショット領域の位置（露光位置）が同じで露光時間が異なる場合、基板ステージ６の制御特性を新たに取得することなく、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性を用いてオフセット値を決定することができる。そのため、第１実施形態の露光装置１００は、基板に転写されたパターンの位置ずれを補正できるだけではなく、露光装置のスループットをも向上させることができる。なお、一定の期間を経過した際には、制御部１２は、基板ステージ６の制御特性を測定し直し、記憶部１１により記憶させるとよい。
【００２０】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態の露光装置について説明する。第２実施形態の露光装置では、第１実施形態の露光装置と比較して、指令値を補正する方法が異なっており、第２実施形態における指令値は、露光光９の光量に基づいて制御偏差を重み付けし、重み付けされた制御偏差から得られる値に基づいて補正される。図６は、露光時間における露光光９の光量特性を示す図である。露光時間における露光光９の光量は、一定ではなく、光量特性の立上り部分３０と立下り部分３１とでは変化しているため、より最適なオフセット値を算出するには各時刻における光量を考慮する必要がある。そこで、第２実施形態の露光装置では、制御部１２は、図６に示す露光光９の光量特性を記憶部１１により更に記憶させ、その光量特性に基づいて制御特性に重み付けしてオフセット値を決定する。
【００２１】
露光光９の光量特性に基づいて制御特性に重み付けし、オフセット値を決定する方法について説明する。オフセット値は、基板上のある一箇所のショット領域（露光位置）において、例えば、図３に示す制御特性および図６に示す光量特性の露光時間中のデータ数がそれぞれｔ個である場合、式（１）および式（２）によって表される。
【００２２】
【数１】
0006039925.tif 000002
【００２３】
【数２】
0006039925.tif 000003
【００２４】
Ｌｉはｉ番目の時刻における光量、Ｅｉはｉ番目の時刻における制御偏差、ＬＡＶＥは光量の平均値、およびＯＦＳはオフセット値である。オフセット値は、式（１）に示すように、各時刻における光量（Ｌｉ）を光量の平均値（ＬＡＶＥ）で割って得られた光量の比を、各時刻における制御偏差（Ｅｉ）に乗じて平均値をとることで算出される。また、光量の平均値（ＬＡＶＥ）は、式（２）によって算出される。
【００２５】
ここで、露光するショット領域（基板５）の露光時間が、記憶部１１により記憶された光量特性における期間と異なる場合について説明する。例えば、半導体デバイスでは、上述したように、回路パターンなどによってパターンを解像するために最適な露光量が異なってくるため、基板５を露光する期間（露光時間）も変わってしまう。そこで、露光するショット領域の露光時間に合わせて、記憶部１１により記憶された光量特性における期間を変える必要がある。例えば、図６に示す光量特性における露光光９の光量は、立上り部分３０と立下り部分３１とで変化しているものの、それ以外の部分３２は光量の変化が少なく略一定である。そのため、光量特性の立上り部分３０と立下り部分３１とを使用するとともに、立上り部分３０と立下り部分３１とを露光するショット領域の露光時間に合わせて接続することによって、その露光時間に対応した新たな光量特性を生成することができる。立上り部分３０と立下り部分３１とは、例えば、光量の変化が少ない部分３２を時間的に伸ばす又は縮めることによって接続することができる。
【００２６】
上述したように、第２実施形態の露光装置は、記憶部１１により記憶された基板ステージ６の制御特性を用いてオフセット値を決定する際に、露光光９の各時刻における光量を考慮することによって、より最適なオフセット値を決定することができる。なお、露光光９の照度が変化したときは、制御部１２は、変化した照度における光量特性を測定し直し、測定した光量特性を記憶部１１により記憶させるとよい。また、一定の期間を経過した際には、制御部１２は、露光光９の光量特性を測定し直し、記憶部１１により記憶させるとよい。
【００２７】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態にかける物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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）を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【００２８】
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ないことはいうまでもなく、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。
【図１】
0006039925.tif 000004
【図２】
0006039925.tif 000005
【図３】
0006039925.tif 000006
【図４】
0006039925.tif 000007
【図５】
0006039925.tif 000008
【図６】
0006039925.tif 000009