(57)【要約】【課題】ステージの駆動時間の短縮を図ることでスループットに関して有利な露光装置を提供すること。【解決手段】露光装置において、ショット配置入力部は、露光ショットの配置及び露光順序を入力する。上限値入力部は、ステージの加速度の上限値及び速度の上限値を入力する。作成部は、入力された露光ショットの配置及び露光順序と、入力された加速度及び速度の上限値とに基づき、露光終了時から次の露光開始時までのステージの駆動時間が許容値内になるように、ステージの目標軌跡を制約二次線形計画法を用いて作成する。制御部は、作成された目標軌跡に基づいてステージを駆動する駆動部の制御を行う。【選択図】  図１
2015216326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光対象を保持するステージと、
前記ステージを駆動する駆動部と、
露光ショットの配置及び露光順序を入力するショット配置入力部と、
前記ステージの加速度の上限値及び速度の上限値を入力する上限値入力部と、
前記入力された露光ショットの配置及び露光順序と、前記入力された加速度及び速度の上限値とに基づき、露光終了時から次の露光開始時までの前記ステージの駆動時間が許容値内になるように、前記ステージの目標軌跡を制約二次線形計画法を用いて作成する作成部と、
前記作成された目標軌跡に基づいて前記駆動部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
ジャークプロファイルを入力するジャークプロファイル入力部を更に有し、
前記作成部は、前記入力されたジャークプロファイルに更に基づいて前記ステージの目標軌跡を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制約二次線形計画法における制約条件は、
（１）前記目標軌跡が、前記露光終了時の前記ステージの位置及び速度を同時に満たすこと、
（２）前記目標軌跡が、前記次の露光開始時の前記ステージの位置と速度を同時に満たすこと、
（３）前記ステージの速度が前記入力された速度の上限値を超えないこと、
（４）前記ステージの加速度が前記入力された加速度の上限値を超えないこと、
（５）ジャークに要する時間が下限値を下回らないこと、
とすることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
露光と次の露光の間の目標軌跡が等速運動で始まって等速運動で終わることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
露光と次の露光の間の目標軌跡が静止で始まって静止で終わることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
露光対象を保持するステージと、前記ステージを駆動する駆動部とを有する露光装置の制御方法であって、
露光ショットの配置及び露光順序を入力するショット配置入力工程と、
前記ステージの加速度の上限値及び速度の上限値を入力する上限値入力工程と、
前記入力された露光ショットの配置及び露光順序と、前記入力された加速度及び速度の上限値とに基づき、露光終了時から次の露光開始時までの前記ステージの駆動時間が許容値内になるように、前記ステージの目標軌跡を制約二次線形計画法を用いて作成する作成工程と、
前記作成された目標軌跡に基づいて前記駆動部を制御する制御工程と、
を有することを特徴とする露光装置の制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか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、
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デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置の制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体露光装置ではウエハを所望の位置に動かすためにＸＹステージが利用される。ＸＹステージが時間に沿ってどう動いていくかのデータを目標軌跡という。ある露光を終えてから次の露光を始めるまでのステージの目標軌跡は、以下に述べる３つの条件を満たす必要がある。
（１）露光を終えたときの速度と位置の初期条件、
（２）次の露光を始めるときの位置と速度の終了条件、
（３）ステージを駆動する加速度と速度が上限値を超えてはならないという制約条件。
【０００３】
さらに、目標軌跡は駆動時間をできるだけ短くし生産性を向上させることが求められる。従来の技術では、特許文献１のように、Ｘ方向の駆動とＹ方向の駆動のタイミングを合わせて初期条件と終了条件を満足させていた。また、特許文献２のように、露光中のスキャン速度を向上させることで駆動時間を短くしていた。さらに、特許文献３のように、重ね合わせ精度向上のための整定時間を短くすることで駆動時間を短くしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−０８７４７０号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４７４６７号公報
【特許文献３】特開２００５−１８３９６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記したいずれの文献でも、露光と露光の間の目標軌跡の作成にあたり、初期条件と終了条件を満たすことと、速度と加速度が制約条件内に収まることを優先して目標軌跡を作成していた。そのため、駆動時間を最小化することは必ずしも保証できていない。したがって、スループット向上の余地が残されているといえる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、ステージの駆動時間の短縮を図ることでスループットに関して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】
【０００７】
本発明の一側面によれば、露光対象を保持するステージと、前記ステージを駆動する駆動部と、露光ショットの配置及び露光順序を入力するショット配置入力部と、前記ステージの加速度の上限値及び速度の上限値を入力する上限値入力部と、ジャークの関数形を入力するジャークプロファイル入力部と、前記入力された露光ショットの配置及び露光順序、前記入力された加速度及び速度の上限値、前記入力されたジャークプロファイルに基づき、露光終了時から次の露光開始時までの前記ステージの駆動時間が許容値内になるように、前記ステージの目標軌跡を制約二次線形計画法を用いて作成する作成部と、前記作成された目標軌跡に基づいて前記駆動部を制御する制御部とを有することを特徴とする露光装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ステージの駆動時間の短縮が図られ、スループットに関して有利な露光装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における露光装置の構成を示す図。
【図２】第１実施形態における目標軌跡作成処理のフローチャート。
【図３】目標軌跡の例を示す図。
【図４】実施形態１における目標軌跡の第１の例を示す図。
【図５】実施形態１における目標軌跡の第２の例を示す図。
【図６】実施形態１における目標軌跡の第３の例を示す図。
【図７】実施形態２における目標軌跡の第１の例を示す図。
【図８】実施形態２における目標軌跡の第２の例を示す図。
【図９】実施形態２におけるショット配置と初期条件及び終了条件を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決のために必須のものであるとは限らない。
【００１１】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１における露光装置の構成を示す図である。露光装置は、露光対象を保持するＸＹステージ７を備える。Ｘ軸アクチュエータ５及びＹ軸アクチュエータ６はそれぞれ、ＸＹステージ７をＸ軸方向及びＹ軸方向に駆動する駆動部である。ショット配置入力部１は、露光ショットの配置及び露光順序の情報を入力する。上限値入力部２は、ＸＹステージ７の加速度の上限値及び速度の上限値の情報を入力する。ジャークプロファイル入力部３はジャークプロファイルの入力情報を受け取る。目標軌跡作成部４は、入力情報に基づき制約二次線形計画法を用いて、ＸＹステージ７が時間に沿ってどう動いていくかのデータすなわち目標軌跡を作成する。制御部８は、作成された目標軌跡に基づいて、Ｘ軸アクチュエータ５とＹ軸アクチュエータ６の駆動を制御する。ここで、ジャークとは、加速度を増減させる運動のことをいう。ジャークプロファイルとは、ジャークのとき加速度をどう変化させるかという情報である。
【００１２】
図２は、本実施形態における目標軌跡作成処理のフローチャートである。まず、ショット配置入力部１を介して、露光ショットの配置と移動順序、スキャン速度、露光エリアのサイズが設定される（Ｓ２０２）。次に、上限値入力部２を介して、加速度の最大値AMax、速度の最大値VMaxが設定される（Ｓ２０３）。次に、ジャークプロファイル入力部３を介して、ジャークプロファイルa(t)が設定される（Ｓ２０４）。
【００１３】
目標軌跡作成部４は、ステージ待機位置と待機速度を、初期条件(初位置xs、初速度vs)に設定する（Ｓ２０５）。目標軌跡作成部４は更に、次のショットの露光開始位置と露光速度を、終了条件(終位置xe、終速度ve)に設定する（Ｓ２０６）。目標軌跡作成部４はその後、(xs,vs)から(xe,ve)までを結んで露光終了時から次の露光開始時までのステージ駆動時間が許容値内になるように、目標軌跡を算出する（Ｓ２０７）。例えば、目標軌跡作成部４は、駆動時間が最小となるように目標軌跡を算出する。算出されたショット間の目標軌跡が、全体の目標軌跡に追加される（Ｓ２０８）。また、ショット露光の目標軌跡が、全体の目標軌跡に追加される（Ｓ２０９）。そして、ショット露光終了時の位置と速度を初期条件(xs,vs)にして（Ｓ２１１）、すべてのショットについて計算し終えるまで繰り返す（Ｓ２１０）。
【００１４】
次に、Ｓ２０７の目標軌跡の算出の方法について詳しく述べる。図３は、初期条件３０１から終了条件３０２までを結ぶ目標軌跡３０３の例を示す。本実施形態１において、ジャークプロファイルは、以下の式で与えられる。
【００１５】
【数１】
2015216326.tif 000003
【００１６】
図４に、初期条件と終了条件が具体的に与えられたときの目標軌跡の例を示す。ここでは、露光と次の露光の間の目標軌跡が、等速運動で始まって等速運動で終わる例を示す。例えば、目標軌跡を、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度、と９区間に分割する。９区間に分割することにより、どのような初期条件と終了条件を与えられたときでも、実現可能な目標軌跡を求めることができる。
【００１７】
各区間の所要時間をt0,...,t8、各区間の開始時刻をs0,...,s8とする。また、各区間の開始時刻での速度をv0,...,v9、各区間の開始時刻での位置をx0,...,x9とする。
【００１８】
このとき、加速度a(t)は以下のように区間ごとに数式で記述できる。
【００１９】
【数２】
2015216326.tif 000004
【数３】
2015216326.tif 000005
【００２０】
速度は、
【数４】
2015216326.tif 000006
の関係から以下の数式で記述できる。
【００２１】
【数５】
2015216326.tif 000007
【００２２】
また、位置は、
【数６】
2015216326.tif 000008
の関係から以下の数式で記述できる。
【００２３】
【数７】
2015216326.tif 000009
【００２４】
式11から式28に各区間の終了時刻t=si+tiを代入し、siを消去することで、以下の関係式が得られる。
【００２５】
【数８】
2015216326.tif 000010
【００２６】
また、以下の条件も満たす必要がある。
【００２７】
【数９】
2015216326.tif 000011
【００２８】
さらに、ジャーク時間には下限tjがある。
【００２９】
【数１０】
2015216326.tif 000012
【００３０】
最小の駆動時間の目標軌跡を求めるという問題は、式29から式54を制約条件とし、以下の駆動時間
【数１１】
2015216326.tif 000013
を目標関数として最小化する制約二次線形計画問題と定式化され、解くことができる。
【００３１】
上記の制約二次線形計画法における制約条件は、まとめると、以下のとおりである。
（１）目標軌跡が、露光終了時のステージの位置及び速度を同時に満たすこと。
（２）目標軌跡が、次の露光開始時のステージの位置と速度を同時に満たすこと。
（３）ステージの速度が、入力された速度の上限値を超えないこと。
（４）ステージの加速度が、入力された加速度の上限値を超えないこと。
（５）ジャークに要する時間が下限値を下回らないこと。
【００３２】
図５は、別の初期条件と終了条件が与えられたときの目標軌跡の例である。目標軌跡を、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度の５区間に分割している。初期条件と終了条件によっては、このような５区間では目標軌跡は実現不可能である。５区間の場合も前述の９区間と同様に、以下の式が成り立つ。加速度a(t)は以下のように区間ごとに数式で記述できる。
【００３３】
【数１２】
2015216326.tif 000014
【００３４】
速度は、
【数１３】
2015216326.tif 000015
の関係から以下の数式で記述できる。
【００３５】
【数１４】
2015216326.tif 000016
【００３６】
また、位置は、
【数１５】
2015216326.tif 000017
の関係から以下の数式で記述できる。
【００３７】
【数１６】
2015216326.tif 000018
【００３８】
式61から式70に各区間の終了時刻t=si+tiを代入し、siを消去することで、以下の関係式が得られる。
【００３９】
【数１７】
2015216326.tif 000019
【００４０】
また、以下の条件も満たす必要がある。
【００４１】
【数１８】
2015216326.tif 000020
【００４２】
さらに、ジャーク時間には下限tjがある。
【００４３】
【数１９】
2015216326.tif 000021
【００４４】
最小の駆動時間の目標軌跡を求めるという問題は、式71から式88を制約条件とし、以下の駆動時間
【数２０】
2015216326.tif 000022
を目標関数として最小化する制約二次線形計画問題と定式化され、解くことができる。
【００４５】
図６は、更に別の初期条件と終了条件が与えられたときの目標軌跡の例である。目標軌跡を、等速度の１区間のみである。初期条件と終了条件によっては、このような目標軌跡は実現不可能である。この場合も前述の９区間や５区間と同様に、以下の式が成り立つ。加速度a(t)は以下のように区間ごとに数式で記述できる。
【００４６】
【数２１】
2015216326.tif 000023
【００４７】
速度は、
【数２２】
2015216326.tif 000024
の関係から以下の数式で記述できる。
【００４８】
【数２３】
2015216326.tif 000025
【００４９】
また、位置は、
【数２４】
2015216326.tif 000026
の関係から以下の数式で記述できる。
【００５０】
【数２５】
2015216326.tif 000027
【００５１】
式91と式92に各区間の終了時刻t=s0+t0を代入し、s0を消去することで、以下の関係式が得られる。
【００５２】
【数２６】
2015216326.tif 000028
【００５３】
また、以下の条件も満たす必要がある。
【００５４】
【数２７】
2015216326.tif 000029
【００５５】
最小の駆動時間の目標軌跡を求めるという問題は、式93から式100を制約条件とし、駆動時間
t0    (式101)
を目標関数として最小化する線形計画問題と定式化され、解くことができる。この場合は非常に単純なため、解を書き下ろすことができる。
【００５６】
【数２８】
2015216326.tif 000030
【００５７】
前述のように、初期条件と終了条件によっては解は実現不可能である。たとえば式102のt0が負の値になったとき、解は実現不能である。
【００５８】
以上の９区間、５区間、１区間の三つの目標軌跡のうち、実現可能で駆動時間が最小の目標軌跡が、求める目標軌跡である。
【００５９】
＜実施形態２＞
実施形態２では、別のジャークプロファイルが、以下の式で与えられる。
【００６０】
【数２９】
2015216326.tif 000031
【００６１】
図７は初期条件と終了条件が具体的に与えられたときの目標軌跡の例である。目標軌跡を、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度、と９区間に分割する。このとき、加速度a(t)は以下のように区間ごとに数式で記述できる。
【００６２】
【数３０】
2015216326.tif 000032
【００６３】
速度は、
【数３１】
2015216326.tif 000033
の関係から以下の数式で記述できる。
【００６４】
【数３２】
2015216326.tif 000034
【００６５】
また、位置は、
【数３３】
2015216326.tif 000035
の関係から以下の数式で記述できる。
【００６６】
【数３４】
2015216326.tif 000036
【００６７】
式113から式130に各区間の終了時刻t=si+tiを代入し、siを消去することで、以下の関係式が得られる。
【００６８】
【数３５】
2015216326.tif 000037
【００６９】
また、以下の条件も満たす必要がある。
【００７０】
【数３６】
2015216326.tif 000038
【００７１】
さらに、ジャーク時間には下限tjがある。
【００７２】
【数３７】
2015216326.tif 000039
【００７３】
最小の駆動時間の目標軌跡を求めるという問題は、式131から式156を制約条件とし、駆動時間
【数３８】
2015216326.tif 000040
を目標関数として最小化する制約二次線形計画問題と定式化され、解くことができる。
【００７４】
図８は、別の初期条件と終了条件が与えられたときの目標軌跡の例である。目標軌跡を、等速度、ジャーク、等加速度、ジャーク、等速度、の５区間に分割している。初期条件と終了条件によっては、このような５区間では目標軌跡は実現不可能である。５区間の場合も前述の９区間と同様に、以下の式が成り立つ。
【００７５】
加速度a(t)は以下のように区間ごとに数式で記述できる。
【００７６】
【数３９】
2015216326.tif 000041
【００７７】
速度は、
【数４０】
2015216326.tif 000042
の関係から以下の数式で記述できる。
【００７８】
【数４１】
2015216326.tif 000043
【００７９】
また、位置は、
【数４２】
2015216326.tif 000044
の関係から以下の数式で記述できる。
【００８０】
【数４３】
2015216326.tif 000045
【００８１】
式162から式171に各区間の終了時刻t=si+tiを代入し、siを消去することで、以下の関係式が得られる。
【００８２】
【数４４】
2015216326.tif 000046
【００８３】
また、以下の条件も満たす必要がある。
【００８４】
【数４５】
2015216326.tif 000047
【００８５】
さらに、ジャーク時間には下限tjがある。
【００８６】
【数４６】
2015216326.tif 000048
【００８７】
最小の駆動時間の目標軌跡を求めるという問題は、式172から式189を制約条件とし、駆動時間
【数４７】
2015216326.tif 000049
を目標関数として最小化する制約二次線形計画問題と定式化され、解くことができる。次に、目標軌跡を等速度の１区間のみで実現できるかを計算するが、これは前述の実施例１の1区間の場合とまったく同じであるので省略する。以上の９区間、５区間、１区間の三つの目標軌跡のうち、実現可能で駆動時間が最小の目標軌跡が、求める目標軌跡である。
【００８８】
＜実施形態３＞
図９は、実施形態３の露光ショットの配置と初期条件と終了条件を示す図である。ここで、静止露光とステップ駆動を繰り返して、露光ショットａ→ｂ→ｃと動いていく。このような露光装置は一般にステッパと呼ばれる。この場合、露光と次の露光の間の目標軌跡は、静止で始まって静止で終わることになる。実施形態１にスキャン速度と露光エリアのサイズをゼロにするという特殊な条件を入力することにより、ステッパの目標軌跡を最適化できる。
【００８９】
＜他の実施形態＞
上述の露光装置において、制御部、目標軌跡作成部、ショット配置入力部、上限値入力部、ジャークプロファイル入力部の処理は、プロセッサにより実行されうる。露光装置は、プロセッサ及びプログラムを記憶したメモリを搭載した制御基板を１つあるいは複数有する構成としてもよい。
また、ショット配置入力部、上限値入力部、ジャークプロファイル入力部による入力に際して、キーボード等の入力装置、または、無線もしくは有線の通信装置を用いてもよい。
【００９０】
＜物品の製造方法の実施形態＞
本発明の実施形態に係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（基板を露光する工程）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。
【符号の説明】
【００９１】
１：ショット配置入力部、２：上限値入力部、３：ジャークプロファイル入力部、４：目標軌跡作成部、５：Ｘ軸アクチュエータ、６：Ｙ軸アクチュエータ、７：ＸＹステージ
【図１】
2015216326.tif 000050
【図２】
2015216326.tif 000051
【図３】
2015216326.tif 000052
【図４】
2015216326.tif 000053
【図５】
2015216326.tif 000054
【図６】
2015216326.tif 000055
【図７】
2015216326.tif 000056
【図８】
2015216326.tif 000057
【図９】
2015216326.tif 000058