(57)【要約】【課題】様々な要因により発生するX倍率を補正する場合に、個々の部品の精度や組み立て精度を向上させることなしに、アライメントマークと倍率誤差補正機構の駆動点との距離がある場合にもX倍率補正誤差を最小に抑える高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】予め倍率誤差補正機構の感度を計測により算出し、感度算出時とは異なるアライメント間距離を持つプロセスに関しては既知の感度より線形補間等により補正駆動量を算出する。また基板全体で発生する倍率誤差を最小化するために、アライメント間距離よりも狭い区間で算出された感度をすべて利用し、補正駆動量を算出する。【選択図】図５
2015082556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版ステージ上に搭載されるマスクパターンを、投影光学系を介して基板ステージ上に搭載されたプレートに走査露光する投影露光装置において、
画像計測センサ間距離を変化させ、予め倍率補正機構感度を複数保持し、
上記感度を用いてデバイスサイズに合わせた倍率補正量を算出する演算手段を備えることを特徴する投影露光装置。
【請求項２】
前記倍率誤差補正機構の駆動量は、前記倍率誤差補正機構の感度により算出され、上記感度は精密計測のマーク間距離ごとに、少なくとも２点以上算出されることを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記倍率補正機構感度を用いデバイスを製造する過程において、対象のプロセスのマーク間距離と同様の間隔にて感度が算出されている場合、当該プロセスにおいて前記感度より倍率補正駆動量を算出し、
感度算出を行っていない画像計測センサ距離におけるデバイスを製造する過程においては、線形補間法により調整量を算出することを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記倍率誤差補正機構の駆動量は、露光領域中の全ての倍率補正機構感度より、最大・最小感度を算出し、露光される基板範囲全体の倍率補正誤差を最小化する調整量を算出することを特徴とする請求項２に記載の投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走査方向に直行する倍率に対する補正機構を有する投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
投影露光装置を用いて液晶表示素子や半導体素子等のデバイスを製造することが行われている。露光装置は、マスク、レチクル等の原版をマスクステージ上に搭載し、走査駆動してプレートステージ上のプレートにマスクパターンを転写露光することによって、デバイスを製造する。
【０００３】
このような大型プレートにマスクパターンを転写する際、既にプレート面に形成されたパターン群に対し、現在のマスクパターンを重ね合わせて転写するため、マスクとプレートのマーク位置合わせ（アライメント）を行う必要がある。しかし様々な要因により、両者を所望の位置関係にまで追い込めない場合がある。このマスクパターンと、プレートの位置関係が合わせられない要因の一つとして倍率誤差がある。
【０００４】
倍率誤差はマスクマークをプレートに転写する際、像を拡大、または縮小し、プレートマークに対し補正を行った補正残差、またはプレートに転写されたマーク間隔が拡大・縮小されているため発生する。結果、プレート上に形成された前工程のパターンと、本工程でのパターンの位置関係が保てず、重ね合わせ誤差が発生する。倍率誤差の発生要因としては、マスク、プレートの温度変化による伸びや縮み、たわみ等があげられる。
【０００５】
倍率の補正方法として、露光時の走査方向に対する倍率（Ｙ倍率）は、MaskとPlateを同期駆動させる際に、相対的な位置を制御することで補正する。また、走査方向に直交する倍率（X倍率）は、非常に薄く像性能に影響を与えない倍率補正ガラス等をマスクとプレートの間に配置し、その倍率補正ガラスを湾曲させてその作用により倍率誤差を補正する方法が提案されている。
【０００６】
しかしながら、X倍率補正ガラスを均一に湾曲させることは困難であり、倍率補正残差が発生してしまう。この問題に対して特許文献１では、投影光学系中に平凸又は平凹レンズの第一レンズと、平凹レンズ又は平凸レンズの第二レンズの２枚のレンズを挿入し、レンズ間距離を変化させることにより露光光学系の全系倍率を微少に変化させている。しかしながら特許文献1では、２枚のレンズ形状は保たれるため、位置合わせを行う上で重要なアライメント位置における倍率を最適化することはできない。
【０００７】
また、予め計測されたデータテーブルに基づいて、倍率補正を行う提案もされている。特許文献２では、露光した場合のプレート上での理想格子からのずれ(ディストーション)の最大絶対値を最小に補正するため、予め計測したディストーションデータにより補正量を算出する方法を提案している。これは、予め計測したディストーションデータを入力とし、その最大絶対値を最小化するように線形計画法により補正量を算出し、マスクステージ及び、プレートステージのＸＹＺの各々の並進方向の調整量及び回転方向の調整量を含む走査中の移動プロファイルを決定している。しかし特許文献２では、ディストーションデータにより移動プロファイルを決定するため、装置が持つスループットを最大限に発揮できないという懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−２２２７９５号公報
【特許文献２】特開２００９−８８１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
現状では形状を保持するために光学被膜ではなく、ガラス等を使用したＸ倍率補正ガラスを含む倍率誤差補正手段を湾曲するように駆動させ、Ｘ倍率を補正している。上記倍率誤差補正機構の感度(１μｍの倍率を発生させるために必要なガラスの駆動量)は、湾曲させた際にガラス全体で均一になることが望ましいが、ガラスの製造上、または倍率誤差補正機構の駆動構造上困難であり、実際の感度は湾曲させる駆動点からの距離により異なる。
【００１０】
例として、アライメント位置SdStdでの感度CoefStdを100とし、そのアライメント位置より狭い間隔Sdでの感度をCoef=92である特性を持つＸ倍率補正ガラスを想定する。例として示す図１は、アライメント間隔SdStdにおける感度を用いてSdStd位置におけるＸ倍率を補正した場合と、感度算出を実施した間隔より狭い間隔でのアライメント位置SdにおいてCoefStdを用いてX倍率を補正した場合の補正残差を示す図である。この場合、SdStdでの感度CoefStd=100とSdでの感度Coef=92と差があるため、Sd位置でのＸ倍率補正量に差が生じ、結果として補正残差が発生する。
【００１１】
これにより上記Ｘ倍率補正ガラスを湾曲し、倍率を発生させるための駆動量は、アライメントに使用するマーク間距離により変化させる必要がある。
【００１２】
また従来のＸ倍率補正ではアライメントマークの位置合わせ精度を向上させる方法については提案されているが、プレート全面においてX倍率が一定量で発生しているとは限らず、アライメントマーク以外の場所において、マークの位置ずれが発生する場合もある。
【００１３】
本発明は、様々な要因により発生するＸ倍率を補正する場合に、個々の部品の精度や組み立て精度を非常に向上させることなしに、アライメントマークと上記倍率誤差補正機構の駆動点からの距離がある場合にもＸ倍率の補正残差を最小に抑える高性能な投影露光装置を提供することを目的とする。また、上記投影露光装置を用いた投影露光プロセスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための本発明の投影露光装置は、マスクステージに搭載されるマスクの回路パターンを、投影光学系を介してプレートステージ上に搭載されるプレートに走査露光する投影露光装置において、予め計測により算出された倍率誤差補正機構の感度を基に、マスクマークと予め投影されたプレートマークの位置合わせの倍率誤差を最小化する前記倍率誤差補正機構の駆動量を算出する演算手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明の露光方法は、予め実計測により感度が算出されていないアライメントマーク位置でのX方向の倍率補正において、他の算出されている感度を基に線形補間法により駆動量を算出する演算手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一実施形態の露光装置は、倍率誤差補正を行う結像光学系を備え、倍率誤差を補正するための感度の計測手段と、前記計測された感度に基づいて、発生した倍率誤差を最小に抑える制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の露光装置によれば、Ｘ倍率を補正する場合に、個々の部品の精度や組み立て精度を向上させることなしに、アライメントマークと倍率誤差補正機構の駆動点との距離がある場合にもＸ倍率の補正残差を最小に抑える高性能な投影露光装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】アライメント位置の違いによるＸ倍率補正残差を示す図である。
【図２】本実施形態の露光装置の構成例を示す図である。
【図３】本実施形態の露光装置の動作処理フローの例を示す図である。
【図４】本実施形態のＸ倍率補正ガラスの感度を算出するフローの例を示す図である。
【図５】Ｘ倍率補正ガラスを湾曲された時に生じるＸ倍率を示す図である。
【図６】Ｘ倍率誤差を最小化する調整量を算出するフローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
図２は、本実施形態の露光装置の構成例を示す図である。図２に示す露光装置１は、ステップ・アンド・リピート方式、又はステップ・アンド・スキャン方式を採用する走査型投影露光装置である。この露光装置１は、不図示の光源部を有する照明光学系を備え、光源部からの光でマスクＭに形成された回路パターンをプレートＰに投影する。マスクＭは、例えば、石英ガラス製である。マスクＭには、転写されるべき回路パターンが形成されている。  また、照明光学系は、レンズ、ミラー、ライトインテグレーター、及び絞り等を含む。一般に、光学系は、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、スリット、結像光学系の順で整列する。
【００２１】
図２に示すように、露光装置１は、マスクマークＭＭａ、ＭＭｂが付されたマスクＭを搭載するマスクステージＭＳ、プレートマークＰＭａ、ＰＭｂを付されたプレートＰを搭載するプレートチャックＰＣを備える。また、露光装置１は、プレートチャックをＸ，Ｙ方向に駆動するプレートステージＰＳ、マスクＭに付されたパターンをプレートＰへ投影露光するための投影光学系ＵＭを備える。投影光学系ＵＭの上部にはマスクＭを透過した露光光をＸ方向に拡大または縮小補正を行うX倍率補正ガラスＸＭを備える。また、露光装置１は、マスクマークＭＭａ、ＭＭｂとプレートマークＰＭａ、ＰＭｂの位置合わせに用いる画像を計測する画像計測装置としてのセンサＣＣＤａ、ＣＣＤｂを備える。また、露光装置１は、干渉計制御装置ＩＣＭ、センサ制御装置ＳＣＭ、装置制御装置ＭＣＭ、演算制御装置ＡＣＭを備える。
【００２２】
プレートステージＰＳは、プレートＰをＸ，Ｙ，Ｚ方向に搬送するプレート搬送手段である。プレートステージＰＳは、レーザー干渉計ＰＳＸＩａ、ＰＳＹＩｂとプレートステージＰＳ上に搭載されたミラーＰＳＸＢＭ、ＰＳＹＢＭでＸＹθ方向に精密に計測され、制御される。レーザー干渉計ＰＳＸＩａ、ＰＳＹＩｂは、干渉計制御装置ＩＣＭによって制御される。センサ制御装置ＳＣＭは、画像計測センサＣＣＤａ、ＣＣＤｂを制御する。プレートチャックＰＣは、θ方向にのみ駆動可能であり、内部に備えられたモータによって制御される。プレートＰは、表面上にレジスト（感光剤）が塗布された、ガラス、またはシリコンウエハ等の被処理体である。
【００２３】
プレートＰの露光時においては、投影光学系ＵＭは、照明光学系からの露光光で照明されたマスクＭ上のパターンを所定倍率（例えば等倍、若しくは、１／４、１／５）で、プレートステージＰＳによって搬送されたプレート上に投影露光する。投影光学系ＵＭとしては、複数の光学要素のみから構成される光学系や、複数の光学要素と少なくとも一枚の凹面鏡とから構成される光学系（カタディオプトリック光学系）が採用可能である。若しくは、投影光学系として、複数の光学要素と少なくとも一枚のキノフォーム等の回折光学要素とから構成される光学系や、全ミラー型の光学系等も採用可能である。
【００２４】
図３は、本実施形態の露光装置１の全体処理フローの例を示す図である。まず、不図示のマスク搬送装置が、マスク保管棚からマスクステージＭＳ上へマスクＭを搬入して搭載する（Ｓ３０）。次に、露光装置が、露光対象となるプレートＰのプレートステージＰＳ上への搭載処理を行う（Ｓ３１）。マスクＭ及びプレートＰの搭載後、露光装置はプレートステージＰＳ及びプレートチャックＰＣを、精密計測を行うための位置である精密計測位置へ駆動させる。
【００２５】
後に露光装置は、プレートＰの既存パターン上にマスクＭ上のパターンを精度良く重ね合わせ露光するために、投影光学系ＵＭを通して、画像計測センサＣＣＤａ、ＣＣＤｂで画像計測を行い、マスクマークＭＭ及びプレートマークＰＭのアライメントを行う（Ｓ３２）。精密計測終了後、露光装置は露光動作を開始する（Ｓ３３）。
【００２６】
次に、本第１実施形態の露光装置における、倍率誤差補正機構であるX倍率補正ガラスの感度算出方法について説明する。
【００２７】
図４はデバイス製造プロセスにおけるアライメント時にX倍率補正ガラスの駆動量を算出するための感度を算出するフローチャートである。
【００２８】
デバイス製造の際には、対象のレイアウトによりアライメントを行うマーク間距離が様々なため、本露光装置では２間隔以上の画像計測センサ位置にて、X倍率補正ガラスを湾曲させる駆動量を変化させながら感度算出を実施し、画像計測センサ間隔毎に感度を保持する。
【００２９】
まず、計測間隔に指定した位置へセンサを移動させる(Ｓ４０)。次にX倍率補正ガラスを湾曲させていない駆動量０の位置にてマーク計測を行う(Ｓ４１)。その後にX倍率補正ガラスを指定間隔で湾曲させ(Ｓ４２)、その都度画像計測(Ｓ４３)を行う。この際の駆動方向はX倍率補正ガラスを凸方向と凹方向、両方向について一方方向ずつ行う。両方向について指定駆動範囲まで繰り返す(Ｓ４４)。全区間まで計測を行った後、現在のセンサ間隔における感度を算出する。
【００３０】
図５のようにX倍率補正ガラスを湾曲させた場合、左右の画像計測結果のマークのずれ量をdXr,dXlとすると、Ｘ倍率量MXは以下の式１で求められる。
【００３１】
【数１】
2015082556.tif 000003
【００３２】
また、センサ間距離を変化させ感度を算出するため、基準となるセンサ間距離のX倍率に換算する必要がある。その時の基準センサ間距離をSdStdとし、計測をした際のセンサ間距離をSdとするとSdStd換算のＸ倍率量MXStdは以下の式２で求められる。
【００３３】
【数２】
2015082556.tif 000004
【００３４】
上記X倍率補正ガラス駆動量を変化させながら算出されたMXより最小自二乗法等により傾きKiを求め、各センサ間距離での感度Coefiは以下の式３で求められる（Ｓ４５）。
【００３５】
【数３】
2015082556.tif 000005
【００３６】
この感度の算出を指定されたセンサ間距離ごとに繰り返し(Ｓ４６)、各装置が持つX倍率補正ガラスの固有の感度を、２点以上センサ間距離について算出する。
【００３７】
また、感度の算出は、全ての計測が終了した後に実施してもよい。
【００３８】
次に上記で算出した感度を基に、デバイス製造時にて所望のX倍率を発生させる工程について説明する。
【００３９】
図６はデバイス製造プロセスにおける、露光時におけるX倍率補正ガラスの駆動量を算出するための感度を算出するフローチャートである。
【００４０】
倍率誤差を最小化するにあたり、マスクマークとプレートマークの位置を合わせるために、画像計測を行ったマーク位置でのＸ倍率誤差を最小化する方法と、マーク計測を行わない部分も含め電極領域のプレート全体の倍率誤差を最小化する２つの方法について説明する。
【００４１】
まず２つの補正駆動量算出のどの算出方法を用いるか判断を行う(Ｓ６０)。アライメント位置において倍率誤差を最小化方法では、定められたマーク間隔においてX倍率補正ガラスの感度が算出されているか判断を行う(Ｓ６１)。 前記感度算出工程にて感度が算出されている場合には、Ｘ倍率補正ガラス駆動量算出に用いる感度Coefは、当アライメント間距離での感度をCoefiとすると、以下の式４のように決まる（Ｓ６２）。
【００４２】
【数４】
2015082556.tif 000006
【００４３】
上記感度より、倍率誤差補正機構の補正駆動量Dは以下の式５で求められる。
【００４４】
【数５】
2015082556.tif 000007
【００４５】
また、当アライメント間隔Sdでの感度が算出されていない場合には、算出されている前後1点の感度を線形補間して算出する（Ｓ６３）。前後１点の感度をそれぞれCoefi、Coefi+1とし、その時のアライメント間距離をSdi、Sdi+1とすると、補正駆動量算出に用いる感度Coefは以下の式６で求められる。
【００４６】
【数６】
2015082556.tif 000008
【００４７】
さらに当アライメント間隔よりも広い、または狭い間隔での感度を保持していない場合にはそれぞれ、以下の式７及び式８で求める。
【００４８】
【数７】
2015082556.tif 000009
【００４９】
前記プレート全体の倍率誤差を最小化する方法においては、当アライメント間距離よりも１点広い位置における感度Coefi+1と、最も間隔の狭い位置での感度Coef1までの感度を全て利用し、Ｘ倍率誤差を最小化する補正駆動量を算出する（Ｓ６４）。
まず、当アライメント間隔をSdiとすると以下の式９を満足させる、感度数iを求める。
【００５０】
【数８】
2015082556.tif 000010
【００５１】
上記感度のうち、最大/最小を以下の式１０及び式１１で求める。
【００５２】
【数９】
2015082556.tif 000011
【００５３】
その結果、補正駆動量算出に用いる感度Coefは以下の式１２で求められる。
【００５４】
【数１０】
2015082556.tif 000012
【００５５】
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】
【００５６】
１                            露光装置
Ｍ                            マスク
ＭＳ                          マスクステージ
ＭＭａ、ＭＭｂ                マスクマーク
Ｐ                            プレート
ＰＳ                          プレートステージ
ＰＭａ、ＰＭｂ                プレートマーク
ＵＭ                          投影光学系
ＸＭ                          倍率誤差補正機構
ＣＣＤ                              画像計測センサ
ＰＳＸＩ、ＰＳＹＩａ、ＰＳＹＩｂ    レーザー干渉計
ＰＳＸＢＭ、ＰＳＹＢＭ              ミラー
ＳＣＭ                              センサ制御装置
ＭＣＭ                              装置制御装置
ＩＣＭ                              干渉計制御装置
ＡＭＣ                              演算制御装置
【図２】
2015082556.tif 000013
【図３】
2015082556.tif 000014
【図１】
2015082556.tif 000015
【図４】
2015082556.tif 000016
【図５】
2015082556.tif 000017
【図６】
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