(57)【要約】【課題】  助走距離を短縮してスループットを向上させる露光装置を提供する。【解決手段】    投影光学系の光軸の方向における、該基板ステージに保持された該基板の表面の位置を検出する検出器と、前記検出器により検出された該表面の位置に基づいて、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する制御器と、を有し、前記制御器は、該基板の第１のショット領域を露光するための前記基板ステージの加速区間において、該第１のショット領域とは異なる該基板の第２のショット領域を露光するために前記基板ステージの等速区間において前記検出器により検出された該表面の位置に基づき、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する露光装置。【選択図】図４
2008300579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版からの光を基板に投影する投影光学系を有し、該原版および該基板を走査しながら、該原版および前記投影光学系を介して該基板のショット領域を露光する露光装置であって、
該基板を保持し、かつ移動する基板ステージと、
前記投影光学系の光軸の方向における、該基板ステージに保持された該基板の表面の位置を検出する検出器と、
前記検出器により検出された該表面の位置に基づいて、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する制御器と、
を有し、
前記制御器は、該基板の第１のショット領域を露光するための前記基板ステージの加速区間において、該第１のショット領域とは異なる該基板の第２のショット領域を露光するために前記基板ステージの等速区間において前記検出器により検出された該表面の位置に基づき、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する、ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基板ステージの加速度を計測する加速度計を有し、前記制御器は、前記加速度計の出力に基づき、該加速区間および該等速区間を判別する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御器は、該ショット領域内に前記検出器による検出の対象となる複数の箇所を予め設定し、該複数の箇所のうち該加速区間に対応する箇所に関しては、該箇所に対応する該第２のショット領域内の箇所に関し前記検出器により検出された該表面の位置に基づき、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する、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】
該第２のショット領域は、該第１のショット領域に隣接する少なくとも１つのショット領域を含む、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記検出器は、該基板の走査の方向において、該光軸から該走査の方向とは反対の方向に離れた該表面の箇所に関して、該光軸の方向における該表面の位置を検出する、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】
請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
該露光された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、露光装置及び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】
一般に、半導体露光装置において、ウェハ（基板）の表面を投影光学系の像面に精度良く位置合わせすること（フォーカシング）は、回路パターンの微細化、歩留りを向上させるために重要である。
従来、走査型半導体露光装置において、ウェハの表面を精度良く像面に追い込む手段として、特開平６−２６０３９１号公報(特許文献１)により、いわゆる先読み式のフォーカス計測システムが提案されている。
このフォーカス計測システムは、露光領域からスキャン方向とは反対の方向に所定の距離だけ離れた位置の計測点に関してフォーカス計測するようにフォーカスセンサを設ける。さらに、当該フォーカスセンサを用いて当該計測点が走査により露光領域に進入する前にウェハ表面の形状を計測する。
ここで、フォーカスセンサは、複数の計測点に関して投影光学系の光軸に平行な方向におけるウェハ表面の位置を計測する。
そして、当該計測の結果に基づいてウェハ表面を像面に合わせることにより、フォーカシングを行う。
【特許文献１】特開平６−２６０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の従来の特開平６−２６０３９１号公報(特許文献１)により提案されたフォーカス計測システムでは、露光領域に基板上のショット領域が到達する前にショット領域のフォーカス計測を開始する。
このため、露光領域にショット領域が到達する前からウェハステージが等速で駆動される等速区間が設けられねばならない。
露光に要する時間の短縮（スループットの向上）のため、この等速区間を短縮し、ウェハステージが加速して駆動される加速区間中にもフォーカス計測を行うことが考えられる。
しかし、加速区間ではウェハステージの変形や振動が発生し易く、フォーカス計測の精度が低下する。
そのため、ショット領域を走査露光するための助走距離を短縮してスループットを向上させることは困難であった。
そこで、本発明は、助走距離を短縮してスループットを向上させることを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するための本発明の露光装置は、原版からの光を基板に投影する投影光学系を有し、該原版および該基板を走査しながら、該原版および前記投影光学系を介して該基板のショット領域を露光する露光装置であって、
該基板を保持し、かつ移動する基板ステージと、前記投影光学系の光軸の方向における、該基板ステージに保持された該基板の表面の位置を検出する検出器と、前記検出器により検出された該表面の位置に基づいて、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する制御器と、を有し、前記制御器は、該基板の第１のショット領域を露光するための前記基板ステージの加速区間において、該第１のショット領域とは異なる該基板の第２のショット領域を露光するために前記基板ステージの等速区間において前記検出器により検出された該表面の位置に基づき、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、例えば、助走距離を短縮してスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１を参照して、本発明の実施例１の露光装置のシステム構成を説明する。
本実施例１の露光装置は、原版であるレチクル１４からの光を基板であるウェハ１２に投影する投影光学系を有し、原版および基板をスキャンしつつ、原版および投影光学系を介して基板のショット領域を露光する。
基板ステージであるウェハステージ１１は、基板であるウェハ１２を保持し、かつ移動し、ウェハ１２の第１のショット領域を露光するために加速区間において加速して駆動される。
さらに、基板ステージであるウェハステージ１１は、第１のショット領域とは異なる基板であるウェハ１２の第２のショット領域を露光するために等速区間において等速に駆動される。
主制御系１は、基板ステージであるウェハステージ１１の位置やフォーカス計測値に基づいて各制御系を制御する装置である。
加減速度計測系２は、ウェハステージ１１の加速度を計測する装置で、基板ステージの加速区間における加速度を計測する加速度計を有する。
【０００８】
投影光学系の光軸の方向における、基板ステージであるウェハステージ１１に保持された基板であるウェハ１２の表面の位置を検出する検出器は、露光を行う際にウェハステージ１１の位置および基板であるウェハ１２の面位置を計測する計測系である。
この計測系は、ウェハステージ干渉計５、ミラー６、レチクルステージ干渉計７、ミラー８、面位置計測系の発光部９、面位置計測系の受光部１０とから成る。
制御器は、ステージ制御系３から成り、前記検出器により検出された基板であるウェハ１２の表面の位置に基づいて、基板ステージであるウェハステージ１１の少なくとも光軸の方向における位置を制御する。
さらに、制御器は、ウェハ１２の第１のショット領域を露光するためのウェハステージ１１の加速区間において、以下の制御を行う。
第１のショット領域とは異なるウェハ１２の第２のショット領域を露光するためにウェハステージ１１の等速区間において検出器により検出されたウェハ１２の表面の位置に基づき、ウェハステージ１１の少なくとも光軸の方向における位置を制御する。
ステージ制御系３は、基板ステージであるウェハステージ１１を主制御系から送られてきた位置へ駆動する装置で、投影光学系の少なくとも光軸の方向における基板ステージの位置を加速区間において制御する制御器である。
制御器であるステージ制御系３は、加減速度計測系２である加速度計の出力に基づき、加速区間および等速区間を判別する。  フォーカス制御系４はフォーカスを制御する装置である。
ウェハステージ１１は、ウェハ１２を駆動させる装置、レチクルステージ１３は、原版であるレチクル１４を駆動させる装置である。 
露光照明光学系１５および縮小投影レンズ１６は、 露光光をウェハ１２に投影するための投影光学系である。
【０００９】
さらに、基板ステージであるウェハステージ１１の加速度を計測する加速度計１１ａを有し、制御器は、加速度計１１ａの出力に基づき、該加速区間および該等速区間を判別する。
さらに、前記制御器は、該ショット領域内に前記検出器による検出の対象となる複数の箇所を予め設定する。該複数の箇所のうち該加速区間に対応する箇所に関しては、該箇所に対応する該第２のショット領域内の箇所に関し前記検出器により検出された該表面の位置に基づき、前記基板ステージの少なくとも該光軸の方向における位置を制御する。
該第２のショット領域は、該第１のショット領域に隣接する少なくとも１つのショット領域を含む。
さらに、前記検出器は、該基板の走査の方向において、該光軸から該走査の方向とは反対の方向に離れた該表面の箇所に関して、該光軸の方向における該表面の位置を検出する。
【００１０】
次に、図２を参照して、本発明の実施例１の表面形状の計測で用いられるフォーカスセンサの構成を説明する。
フォーカスセンサ１８は、投影光学系の光軸の方向における基板であるウェハ１２の表面の位置を検出する検出器である。
露光スリット１７とフォーカスセンサ１８の距離はＬｐｒである。
フォーカスセンサ１８は露光スリット１７に対して対称な位置にも配置され、露光スリット１７の移動方向によって使用される図示されないセンサを切り替える。
従来例の先読みフォーカスシステムの露光装置では、フォーカスセンサ１８が露光スリット１７より先に露光対象領域に到達し、計測を開始する。
【００１１】
次に、図３を参照して、従来例の先読みフォーカスシステムの露光装置での露光スリット１７の駆動軌跡の状態を説明する。
ショット１９は、露光が済んだショットで、ショット２０は、これから露光を行うショットである。
従来例の先読みフォーカスシステムの露光装置では、図３（ａ）に示されるようにフォーカスセンサ１８がショット２０の露光領域に到達した時点で、ウェハステージ１１は加速が終了し、露光スリット１７は駆動軌跡１７ａを示す。
さらに、ウェハステージ１１は、図３（ｂ）に示されるように露光終了まで等速区間Ｌｃｖ１において等速な駆動を行い、露光スリット１７は駆動軌跡１７ｂを示す。
このときのウェハステージ１１の駆動距離は等速区間Ｌｃｖ１である。
【００１２】
次に、本発明の実施例１での露光スリット１７の駆動軌跡の状態を説明する。
本実施例１では、加速中にフォーカスセンサ１８がショット２０の露光領域に到達しても計測精度に影響が無い。
このため、ウェハステージ１１が等速駆動を行うのは露光スリット１７がショット２０の露光領域に到達したときからで良く、従来例においてウェハステージ１１が等速駆動でフォーカス計測を行っていた位置ではウェハステージ１１は加速して駆動を行う。
そのため、フォーカスセンサ１８と露光スリット１７との間の距離に応じてウェハステージ１１のスキャン方向の駆動量を減少させる。
図４（ａ) に示されるようにウェハステージ１１の等速駆動が開始される地点は、露光スリット１７がショット２０の露光領域に到達した時点になる。
ここで、従来例における露光スリット１７は駆動軌跡１７ａを示すのに対して、本実施例１における露光スリット１７は駆動軌跡１７ｃを示す。
そのため図４（ｂ) に示されるようにウェハステージ１１の等速区間Ｌｃｖ２は、Ｌｃｖ２＝Ｌｃｖ１−Ｌｐｒになる。
ここで、従来例における露光スリット１７は駆動軌跡１７ｂを示すのに対して、本実施例１における露光スリット１７は駆動軌跡１７ｄを示す。
次の露光のウェハステージ１１の加速開始位置までの距離もＬｐｒだけ短くなるので、露光終了から減速完了までのウェハステージ１１の駆動量も同じだけ短くなる。
よって、１ショット当り２Ｌｐｒだけウェハステージ１１の駆動量が減少する。
第１のショットは従来と同じ方法で露光を行うと、ここでの時間短縮は発生しない。
最終ショットである第２のショットは次の加速位置まで移動を行わなくても良いので短縮されない。
よって、スキャンスピードをｖ、１ウェハ当りのショット数をｎとして計算式を求めると、本実施例１によって、一枚当り２Ｌｐｒ（ｎ−１) ／ ｖ［ｓｅｃ］の露光時間が短縮される。
【００１３】
次に、フォーカス計測の有効および無効の切り替えシステムについて説明を行う。
本実施例１でフォーカス計測を行うのは、ウェハステージ１１が等速駆動中の時のみであり、加減速中は計測を行わない。
この判別を行うために、本実施例１では、ウェハステージ１１が等速駆動中であることを判別する手段を備え、図１に示されるようにウェハステージ１１上に加速度計１１ａを実装した場合について説明する。
このとき、加速度計１１ａはウェハステージ１１の加速度を直接計測できるので、その計測値を用いて計測の有効または無効を判断する。
等速駆動の判断基準は、計測系の誤差、外乱を考慮して、等速とみなせる範囲内で幅を持たせる。この判断基準は、必要なフォーカス精度によって変更しても良い。
他にも、ウェハステージ１１の位置の計測値から加速度を算出する手段、ウェハステージ１１の駆動条件から加速度の変化を算出する手段を用いても良い。
この加速度を算出する加速度計１１ａを用いた場合、図１に示される加減速度計測系２を実装する必要が無くなり、本実施例のシステムをより簡単に構成出来る。
【００１４】
次にフォーカスセンサ１８が無効であるときのウェハ１２の表面の位置決定方法について説明する。
本実施例では、フォーカス計測が無効になったとき、露光開始時のウェハ１２の表面位置を決定するために、ウェハ１２の周辺の表面形状を参照する手段を備える。
図５を参照して、第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域の露光済みショットの計測値を用いる場合について説明する。
本実施例では、制御器であるステージ制御系３は、ショット領域内に検出器であるフォーカスセンサ１８による検出の対象となる複数の箇所を予め設定する。
この複数の箇所の内、加速区間に対応する箇所に関しては、この箇所に対応する第２のショット領域内の箇所に対し検出器であるフォーカスセンサ１８によりウェハ１２の表面の位置を検出する。
さらに、検出されたウェハ１２の表面の位置に基づき、少なくとも光軸の方向における基板ステージであるウェハステージ１１の位置を制御する。
また、検出器であるフォーカスセンサ１８は、基板であるウェハ１２のスキャン方向において、光軸からスキャン方向とは反対の方向に離れたウェハ１２の表面の箇所に関して、光軸の方向におけるウェハ１２の表面の位置を検出する。
周辺のショット２１は既に露光が終了しており、表面形状が計測点２３ａ，２３ｂで計測された状態になっている。
【００１５】
第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域の露光済みショットであれば表面形状は似ている。
このため、計測点２３ａ，２３ｂで計測された値を、これから露光を行うショット２２の表面位置として用い、フォーカス計測を行わないことによるデフォーカスを低減する。
用いる計測点２３ａ，２３ｂは、スキャン方向の座標が露光スリット１７と同じ位置にあるものを使用する。
例えば、図５（ａ）に示されるように露光スリット１７が計測点２４ａの位置にあるときは計測点２３ａの値を、図５（ｂ）に示されるように計測点２４ｂにあるときは計測点２３ｂの値を使用する。
第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域の露光済みショットの選択を行う場合、用いる計測値である光軸方向位置、光軸に垂直な方向を軸とした傾き毎に選択ショットを変えても良い。
【００１６】
次に、第１のショット領域の露光方法について説明する。
本発明の方法を用いたとき、第１のショット領域ではフォーカス計測が行われず、図５に示される隣接する第２のショット領域の計測点２３ａ，２３ｂに示すようなショット領域の計測値も使用できない。
このような条件が発生した場合には加速区間で加速中であっても、フォーカス計測点が露光領域に差し掛かったら計測を行っても良い。
もしくは、助走区間である加速区間を延ばし、フォーカス計測が等速区間での等速駆動中に計測できるようにしても良い。
列が変わったときや、ショット間が離れているとき等、第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域が無いときも、この方法を用いると良い。
【００１７】
このシステムのフローチャートを図６に示す。
このフローチャートによる判断は、フォーカスセンサ１８が計測を行うタイミング毎に行われる。
その他、当該ショットの露光が開始されるタイミングで行っても良い。
まず、ステップ１０２において当該ショットが第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域か否か判断を行う。
このステップにおける判断が否定された場合、隣接する第２のショット領域の値が存在しないため、フォーカス計測を有効にする(ステップ１０７)。
チャートがステップ１０７へ進んだ場合、当該ショットはフォーカス計測結果を用いて露光を行うことになる。
次に、ステップ１０３において当該ショットに隣接する露光済みショットである隣接する第２のショット領域があるか否か判定を行う。
このステップにおける判断が否定された場合、ステップ１０２と同様にフォーカス計測が有効になる。
次に、ステップ１０４においてウェハステージ１１の加速度を計測し、ステップ１０５において、その結果の判断を行う。
ここで、加速中ではないと判断された場合、ステップ１０７へと進み、フォーカス計測を行うことになる。
ステップ１０５において加速中と判断された場合、ステップ１０６へと進み、フォーカス計測は無効になり、隣接する第２のショット領域の計測値を用いてウェハステージ１１の制御を行う(ステップ１０８)。
次にステップ１１０において当該ショットの露光が終了したか否か判断する。
ここで、否と判断された場合、ステップ１０２まで戻り、同様のフローを繰り返すことになる。
一方、露光が終了と判断された場合は、当該ショットの露光を終了し、次に露光を行うショットへと移動を行う。
【００１８】
次に、図７及び図８を参照して、上述の露光装置を利用したデバイス製造方法の実施例を説明する。
図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チップ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフローチャートである。ここでは、半導体チップの製造方法を例に説明する。
露光装置を用いてウェハを露光する工程と、前記ウェハを現像する工程とを備え、具体的には、以下の工程から成る。
ステップＳ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップＳ２（マスク製作）では設計した回路パターンに基づいてマスクを製作する。
ステップＳ３（ウェハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウェハを製造する。
ステップＳ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウェハ上に実際の回路を形成する。
ステップＳ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップＳ４によって作製されたウェハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組み立て工程を含む。
ステップＳ６（検査）では、ステップＳ５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行う。
こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、それが出荷（ステップＳ７）される。
【００１９】
図８は、ステップ４の上はプロセスの詳細なフローチャートである。ステップＳ１１（酸化）では、ウェハの表面を酸化させる。
ステップＳ１２（ＣＶＤ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。
ステップＳ１３（電極形成）では、ウェハに電極を形成する。
ステップＳ１４（イオン打ち込み）では、ウェハにイオンを打ち込む。
ステップＳ１５（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布する。
ステップＳ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウェハに露光する。
ステップＳ１７（現像）では、露光したウェハを現像する。
ステップＳ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。
ステップＳ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。
これらのステップを繰り返し行うことによってウェハ上に多重に回路パターンが形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の露光装置のシステム構成図である。
【図２】本発明の露光装置の面位置計測で用いられるセンサの構成図である。
【図３】従来の先読みフォーカスシステムでの駆動軌跡を示す説明図である。
【図４】本発明の露光装置を用いたときの駆動軌跡を示す説明図である。
【図５】本発明の露光装置における第１のショット領域とは異なる隣接する第２のショット領域の露光済みショットの計測値を用いる場合の説明図である。
【図６】本発明の露光装置におけるフォーカス計測有効/無効切り替えシステムのフローチャートである。
【図７】本発明の露光装置を使用したデバイスの製造を説明するためのフローチャートである。
【図８】図７に示すフローチャートのステップ４のウェハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００２１】
１：主制御系                      ２：加減速度計測系、
３：ステージ位置制御系            ４：フォーカス計測制御系
５：ウェハステージ干渉計          ６：ミラー
７：レチクルステージ干渉計        ８：ミラー、
９：面位置計測系の発光部          １０：面位置計測系の受光部 
１１：ウェハステージ              １２：ウェハ
１３：レチクルステージ            １４：レチクル
１５：露光照明光学系              １６：縮小投影レンズ
１７：露光スリット                １８：フォーカスセンサ
１９：ショット                    ２０：ショット
２１：ショット                    ２２：ショット  
２３ａ，２３ｂ：露光済みショットの計測点  
２４ａ，２４ｂ：計測点
【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７】
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【図８】
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