(57)【要約】      （修正有）【課題】マスク交換を効率的に行えるよう改良を加えた露光方法及び露光装置を提供する。【解決手段】複数枚のマスクＡ、Ｂのうち露光装置のマスクステージ１１上に搭載していないマスクＢを、マスクへの搬送装置５０（ローダー）のエンドエフェクタ５９−２上で待機させる。そして、１枚の感応基板の露光の途中でマスクステージ１１上のマスクＡと待機中のマスクＢを交換しながらＡＢＢＡＡＢＢＡＡＢＢ…と露光する。これによりマスクの交換回数を減らすことができ、装置全体のスループットが向上し、さらに、ローダー５０の作動回数を減らすことができるため、ローダー５０の作動に伴う振動の発生や磁場の外乱を最小に抑えることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１枚の感応基板上に形成するデバイスパターンの１つのレイヤーの露光に複数枚のマスクを用いてパターンを前記感応基板上に転写する露光方法であって、
前記複数枚のマスクのうち露光装置のマスクステージ上に搭載していないマスクを、前記マスクの搬送装置（ローダー）上で待機させることを特徴とする露光方法。
【請求項２】
１枚の感応基板の露光の途中で前記マスクステージ上のマスクと前記待機中のマスクを交換しながら露光することを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項３】
１枚の感応基板上の全チップにつき１番目のマスクを用いて転写を行い、その後にマスク交換して２番目のマスクを用いて全チップにつき転写を行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項４】
複数枚の感応基板上の全チップにつき１番目のマスクを用いて転写を行い、その後にマスク交換して２番目のマスクを用いて該複数枚の感応基板上の全チップにつき転写を行うことを特徴とする請求項１記載の露光方法。
【請求項５】
前記ローダーの搬送アームとその上で待機中のマスクとの間の位置関係を計測しておき、該マスクを前記マスクステージ上に搭載する際に前記位置関係の計測結果を用いてマスク搭載位置を補正することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の露光方法。
【請求項６】
前記ローダーで待機しているマスクの温度を制御することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の露光方法。
【請求項７】
感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、
該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、
を備える露光装置であって、
露光待機中のマスクを前記ローダー上で待機させることを特徴とする露光装置。
【請求項８】
感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、
該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、
を備える露光装置であって、
前記ローダーの搬送アームとその上で待機中のマスクとの間の位置関係を計測する手段を備え、
該マスクを前記マスクステージ上に搭載する際に前記位置関係計測手段の計測結果を用いてマスク搭載位置を補正することを特徴とする露光装置。
【請求項９】
感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、
該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、
を備える露光装置であって、
前記ローダー上で待機中のマスクの温度を計測する手段及び該マスクの温度を制御する手段を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、
該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、
を備える露光装置であって、
前記ローダーが複数のエンドエフェクターを有することを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体集積回路等の露光方法及び露光装置に関する。特には、マスクの搬送に改良を加えた露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子ビーム露光装置のように真空（減圧）雰囲気下で露光を行う装置においては、マスクや感応基板を、マスク（レチクル）や感応基板（ウェハ）が収容されているカセットからプリアライナ装置等の前処理装置に搬送し、その後同前処理装置から露光装置の露光チャンバに搬送している。カセットは、常圧、雰囲気下にあり、前処理装置や露光装置は真空雰囲気下にある。
【０００３】
図６は、従来の電子ビーム露光装置の露光装置におけるマスク搬送装置を模式的に説明するための平面図である。
この例の露光装置の露光チャンバには、前処理された複数枚のマスクが収容されているマスクストッカ６１と、マスクローダー１００が配置されている。露光チャンバ内で、マスクは、ローダー１００によって、マスクストッカ６１から露光チャンバ内のマスクステージ１１上に搬送されて、同ステージ１１上に載置され、露光転写に供される。ローダー１００は、第１アーム１０１、同アーム１０１と回転可能に連結された第２アーム１０３、同アーム１０３と回転可能に連結された第３アーム１０５から構成されている。第１アーム１０１にはエンドエフェクタ（手）１０９が備えられている。
【０００４】
上述のような搬送装置においては、マスクは、マスクストッカ６１からマスクステージ１１へローダー１００により一枚ずつ搬送される。また、転写終了後にマスクステージ１１からマスクストッカ６１へ戻される場合も、一枚ずつ搬送される。
【０００５】
ところで、露光されるデバイスパターンが大きくて１枚のマスクに入りきらない場合は、パターンを分割して２枚（あるいはそれ以上の）マスクに形成している。また、いわゆるパターンのコンプリメンタリー分割を行う場合にも、デバイスパターンの１つのレイヤーを露光するのに２枚のマスクを用いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一つのパターンが複数のマスク上に形成されている場合、パターンを１枚のウェハに転写する際に、途中でマスクを交換する必要がある。マスクの搬送は上述のように１枚ずつ行われるため、このマスク交換には時間がかかる。この結果、装置全体のスループットが低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、マスク交換を効率的に行えるよう改良を加えた露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の露光方法は、  １枚の感応基板上に形成するデバイスパターンの１つのレイヤーの露光に複数枚のマスクを用いてパターンを前記感応基板上に転写する露光方法であって、  前記複数枚のマスクのうち露光装置のマスクステージ上に搭載していないマスクを、前記マスクの搬送装置（ローダー）上で待機させることを特徴とする。
マスクを露光毎にカセットから搬送する必要がないのでマスク交換時間を短縮でき、露光装置のスループットを向上できる。さらに、ローダーの作動時間を短くできるため、ローダーの作動に伴う振動の発生や磁場の外乱を最小に抑えることができ、パターン精度がへの影響を低減できる。なお、露光に用いるエネルギ線の種類に限定はなく、光、紫外光、Ｘ線、電子線、イオンビームなどを用いることができる。また、露光の方式も限定されず、縮小投影露光及び等倍近接転写、描画式などに適用できる。
【０００９】
本発明においては、  １枚の感応基板の露光の途中で前記マスクステージ上のマスクと前記待機中のマスクを交換しながら露光することができる。例えば、コンプリメンタリーな２枚のマスクＡ、Ｂを露光する際は、２枚のマスクを交換しながらＡＢＢＡＡＢＢＡＡＢＢ…と露光すると、マスクの交換回数を減らすことができる。これにより、装置全体のスループットが向上し、さらに、ローダーの作動回数を減らすことができるため、ローダーの作動に伴う振動の発生や磁場の外乱を最小に抑えることができ、パターン精度が向上する。
【００１０】
本発明においては、  １枚の感応基板上の全チップにつき１番目のマスクを用いて転写を行い、その後にマスク交換して２番目のマスクを用いて全チップにつき転写を行うこととすれば、マスクの交換回数を減らすことができる。
【００１１】
本発明においては、  複数枚の感応基板上の全チップにつき１番目のマスクを用いて転写を行い、その後にマスク交換して２番目のマスクを用いて該複数枚の感応基板上の全チップにつき転写を行うこととできる。つまり、１ロット（例えば１２枚）の全ての感応基板についてマスクＡの転写を行い、その後、同ロットの全ての感応基板についてマスクＢの転写を行う（ＡＡＡＡＡ…ＡＢＢＢＢＢ…Ｂ）ことにより、マスク交換回数を減らすことができる。
【００１２】
本発明においては、  前記ローダーの搬送アームとその上で待機中のマスクとの間の位置関係を計測しておき、該マスクを前記マスクステージ上に搭載する際に前記位置関係の計測結果を用いてマスク搭載位置を補正することが好ましい。マスクアライメント（位置合わせ時間）を短縮でき、スループットが向上する。
【００１３】
本発明においては、  前記ローダーで待機しているマスクの温度を制御して、露光中の温度上昇に対応するエネルギーを与えれば、待機中のマスクの温度低下を防ぐことができる。したがって、マスクの熱変形を低減でき、露光精度が向上する。
【００１４】
本発明の露光装置は、  感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、  該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、を備える露光装置であって、  露光待機中のマスクを前記ローダー上で待機させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様の露光装置は、  感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、  該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、を備える露光装置であって、  前記ローダーの搬送アームとその上で待機中のマスクとの間の位置関係を計測する手段を備え、  該マスクを前記マスクステージ上に搭載する際に前記位置関係計測手段の計測結果を用いてマスク搭載位置を補正することを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の態様の露光装置は、  感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、  該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、を備える露光装置であって、  前記ローダー上で待機中のマスクの温度を計測する手段及び該マスクの温度を制御する手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の態様の露光装置は、  感応基板上に転写すべきパターンを有するマスクを載置するマスクステージと、  該マスクステージにマスクを搭載するローダーと、を備える露光装置であって、  前記ローダーが複数のエンドエフェクターを有することを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ説明する。
まず、電子線露光装置全体の構成と結像関係の概要について説明する。
図５は、電子線露光装置（分割転写方式）の構成例を模式的に示す図である。光学系の最上流に配置されている電子銃１は、下方に向けて電子線を放射する。電子銃１の下方には、コンデンサレンズ２及び照明レンズ３が備えられており、電子線は、これらのレンズ２、３を通って、マスク１０を照明する。
【００１９】
これらのレンズ２、３を主な構成要素とする照明光学系中には、図示されていないが、照明ビーム成形開口やブランキング偏向器、ブランキング開口、照明ビーム偏向器等が配置されている。照明光学系において成形された照明ビームＩＢは、マスク１０上で順次走査され、照明光学系の視野内にあるマスク１０の各サブフィールドの照明を行う。
【００２０】
マスク１０は多数のサブフィールドを有し、移動可能なマスクステージ１１に載置されている。マスクステージ１１を光軸垂直面内で移動させることにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がるマスク上の各サブフィールドを照明する。
【００２１】
マスク１０の下方には第１投影レンズ１５、第２投影レンズ１９、及び、収差補正や像位置調整に用いられる偏向器１６（１６−１〜１６−６）が設けられている。マスク１０の一つのサブフィールドを通過した電子線は、投影レンズ１５、１９、偏向器１６によってウェハ（感応基板）２３上の所定の位置に結像される。ウェハ２３上には適当なレジストが塗布されており、レジスト上に電子線のドーズが与えられ、マスク１０上のパターンが縮小（一例で１／４）されてウェハ２３上に転写される。なお、投影光学系中には、図示は省略されているが、各種の収差補正レンズや倍率・形状補正レンズも設けられている。
【００２２】
マスク１０とウェハ２３の間を縮小率比で内分する点にクロスオーバーＣ．Ｏ．が形成され、同クロスオーバー位置にはコントラスト開口１８が設けられている。同開口１８は、マスク１０の非パターン部で散乱された電子線がウェハ２３に達しないように遮断する。
【００２３】
ウェハ２３は、静電チャックを介してＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２４上に載置されている。マスクステージ１１とウェハステージ２４とを互いに逆方向に同期走査することにより、投影光学系の視野を越えて広がるデバイスパターンの各部を順次露光することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る露光装置に使用されるマスクローダーについて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置（ローダー）の構造を模式的に示す平面図である。
ローダー５０は、露光装置のチャンバ８０内に設置されており、チャンバ８０内のマスクストッカ６１とマスクステージ１１との間でマスクを搬送する。この例では、ウェハ２３に露光すべき１つのパターンが２枚のマスクＡ、Ｂに分割されている場合を示す。
ローダー５０は、第１アーム部材５１と、第２アーム部材５３と、第３アーム部材５５とから構成される。第３アーム部材５５の一端は露光装置内に固定された台座５７に回転可能に取り付けられ、他端は第２アーム部材５３の一端に回転可能に接続している。第２アーム部材５３の他端は、第１アーム部材５１の中央に回転可能に接続している。
【００２５】
第１アーム部材５１は直線状で、その両端には、各々エンドエフェクタ（手）５９が設けられている。このエンドエフェクタ５９にマスクが載せられる。各アーム部材は接続部を中心に回転して、マスクをエンドエフェクタ５９に載せてマスクストッカ６１とマスクステージ１１との間で搬送する。
【００２６】
このローダー５０を用いてマスクを露光する手順を説明する。
まず、エンドエフェクタ５９−１でマスクＡをマスクストッカ６１から取り出し、次に、第１アーム部材５１を回転させて、エンドエフェクタ５９−２でマスクＢをマスクストッカ６１から取り出す。そして、マスクＡをマスクステージ１１に搬送し、同ステージ上に載置してマスクＡの露光を行う。マスクＡの露光が終了すると、マスクＡをエンドエフェクタ５９−１でマスクステージ１１から取り出す。そして、第１アーム部材５１を回転させて、エンドエフェクタ５９−２でマスクＢをマスクステージ１１に搬送し、同ステージ上に載置してマスクＢの露光を行う。これにより、マスクＡとマスクＢからなる一つのパターンを１枚のウェハに露光できる。なお、この間、マスクＡはエンドエフェクタ５９−１上で待機している。
【００２７】
そして、露光終了後のウェハを次のウェハに交換する。この間、マスクＢはマスクステージ１１上で待機している。次のウェハがウェハステージに載置されると、今度は、最初にマスクＢの露光が行われる。そして、マスクＢの露光終了後、第１アーム部材５１を回転させてエンドエフェクタ５９−１上で待機していたマスクＡをマスクステージ１１に載置する。このように、ＡＢＢＡＡＢＢＡＡＢＢＡ…の順序でマスクをマスクステージ１１に搬送して、露光する。これにより、露光終了後のマスクをいったんマスクストッカ６１に戻したり、同ストッカから取り出す操作が必要なくなるため、マスク交換時間を短縮できる。
【００２８】
なお、この例では、ウェハ１枚ごとにマスクＡとマスクＢを交換していたが、１ロット（例えば１２枚）のウェハについては、全てのウェハにマスクＡの転写を終了した後、マスクＡを待機中のマスクＢと交換して、全てのウェハにマスクＢを転写してもよい。つまり、ＡＡＡＡＡ…ＡＢＢＢＢＢ…Ｂの順序とする。この場合もマスク交換時間を短縮できる。
【００２９】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す平面図である。
この例のローダー５０’は、第１アーム部材５１が十字状で、４つのエンドエフェクタ５９−１〜４が等角度で配置されている。このようにエンドエフェクタを４個設けることにより、最大で３枚のマスクＢ、Ｃ、Ｄを待機させておくことができる。
【００３０】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は一部を示す平面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の側面図である。
この例のローダー５０’’は、図１のローダーとほぼ同様の構成を有するが、マスクとエンドエフェクタ５９の各々に位置検出用マーク６３、６５が設けられている。そして、待機位置にあるエンドエフェクタ５９の下方に、マーク位置検出センサ６７が配置されている。マーク位置検出センサ６７としては、例えば画像処理方式の顕微鏡センサを使用できる。
【００３１】
あるマスク（Ａ）が待機中のとき、マーク位置検出センサ６７でマスクＡとエンドエフェクタ５９の各マーク６３、６５の位置を検出して、マスクＡとエンドエフェクタ５９の相対位置関係を求めておく。そして、待機中のマスクＡをマスクステージ１１に搬送する際に、得られた位置関係に基づいてマスクステージ１１をＸＹ方向に移動させて、マスクＡを所定の位置に位置決めする。
【００３２】
一般に、マスクＡの位置は、アーム５１の回転によってはずれず、主にマスクＡの載せ降ろしによってずれる。このため、マスクＡのマスクステージ１１とエンドエフェクタ５９との間の載せ降ろしの繰り返しによって、マスクの位置ずれが徐々に発生する。そこで、待機中のマスクＡとエンドエフェクタ５９の相対位置関係を予め求めておき、このマスクＡをマスクステージ１１に位置決めする際に、エンドエフェクタ５９とマスクステージ１１との位置関係に基づいて、マスクＡが所定の位置となるようにマスクステージ１１をＸＹ方向に移動させる。
【００３３】
この例においては、マスクのマスクステージ上への設置精度が向上し、マスクステージ上でのマスク位置合わせ時間を短縮できる。
【００３４】
図４は、本発明の第４の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は一部を示す側面図である。
この例のローダー５０’’’は、図１のローダーとほぼ同様の構成を有するが、待機位置にあるエンドエフェクタ５９の下方に、非接触温度センサ７１と非接触加熱手段７３が配置されている。非接触温度センサ７１は、待機中のマスクＡの温度を計測し、非接触加熱手段７３は同マスクＡを加熱する。非接触温度センサ７１としては、例えば放射温度計を使用できる。非接触加熱手段７３としては、例えば加熱用ランプを使用できる。
【００３５】
マスクＡは、露光中は、露光ビームを若干吸収して温度上昇するが、待機中ではその熱が発散して温度が低下する。そこで、待機中のマスクＡの温度を非接触温度センサ７１で計測し、温度がマスクステージ上のマスクの温度より低下した場合、加熱用ランプ７３でマスクＡの温度を上昇させる。これにより、マスクＡは露光中と待機中でほぼ同じ温度に維持され、露光開始後のマスクの温度上昇勾配を小さくできる。このため、熱によるマスクの変形が起こらず、露光精度が向上する。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、マスクステージ上に搭載していないマスクを、ローダー上で待機させることにより、マスク交換時間を短縮でき、露光装置のスループットを向上できる。さらに、ローダーの作動時間を短くできるため、ローダーの作動に伴う振動の発生や磁場の外乱を最小に抑えることができ、パターン精度への影響を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置（ローダー）の構造を模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す図であり、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は一部を示す平面図、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）の側面図である。
【図４】本発明の第４の実施の形態に係る露光装置のマスク搬送装置の構造を模式的に示す図であり、図４（Ａ）は平面図、図４（Ｂ）は一部を示す側面図である。
【図５】電子線露光装置（分割転写方式）の構成例を模式的に示す図である。
【図６】従来の電子ビーム露光装置の露光装置におけるマスク搬送装置を模式的に説明するための平面図である。
【符号の説明】
１１  マスクステージ
５０  ローダー                    ５１  第１アーム部材
５３  第２アーム部材              ５５  第３アーム部材
５７  台座                        ５９  エンドエフェクタ
６１  マスクストッカ              ６３  位置検出用マーク
６５  位置面出用マーク            ６７  マーク位置検出センサ
７１  非接触温度センサ            ７３  非接触加熱手段
８０  チャンバ
【図１】
2004158643.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004158643.tif 000005
【図４】
2004158643.tif 000006
【図５】
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【図６】
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