(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンが形成された原版を移動する原版ステージと、前記原版のパターンを介して露光される基板を移動する基板ステージとを備え、前記原版及び前記基板を、前記原版ステージ及び前記基板ステージを介して同期走査させながら、且つ走査軸方向において前記基板ステージを加速させながら第１の距離だけ移動させたのち走査軸方向において前記基板ステージを等速度で第２の距離だけ移動させてから、前記基板のショット領域を、前記原版のパターンを介して露光する露光装置において、
前記基板ステージのステップ移動に改行が伴うか否かを検出する改行検出手段と、
前記改行検出手段によりステップ移動に改行が伴わないことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行ってから、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させ、前記改行検出手段によりステップ移動に改行が伴うことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行わずに、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させるステージ制御手段とを具備することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記改行検出手段は、ステップ移動前後のショット領域の中心座標を比較することにより、ステップ移動に改行が伴うか否かを検出し、前記ステージ制御手段は、前記減速の開始と同時に前記基板ステージを非走査軸方向へステップ移動させ、前記減速が完了した後に、前記走査軸方向における前記基板ステージの走査方向を反転させ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】
パターンが形成された原版を移動する原版ステージと、前記原版のパターンを介して露光される基板を移動する基板ステージとを用い、前記原版及び前記基板を、前記原版ステージ及び前記基板ステージを介して同期走査させながら、且つ走査軸方向において前記基板ステージを加速させながら第１の距離だけ移動させたのち走査軸方向において前記基板ステージを等速度で第２の距離だけ移動させてから、前記基板のショット領域を、前記原版のパターンを介して逐次露光する露光方法において、
前記基板ステージのステップ移動に改行が伴うか否かを検出し、
ステップ移動に改行が伴わないことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行ってから、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させ、ステップ移動に改行が伴うことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行わずに、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させることを特徴とする露光方法。
【請求項４】
前記検出は、ステップ移動前後のショット領域の中心座標を比較することにより、ステップ移動に改行が伴うか否かを検出するものであり、前記減速の開始と同時に前記基板ステージを非走査軸方向へステップ移動させ、前記減速が完了した後に、前記走査軸方向における前記基板ステージの走査方向を反転させることを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
【請求項５】
請求項１または２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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の各ショット領域を逐次露光するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置及び露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子（ＣＣＤ等）、または薄膜磁気ヘッド等を製造するためのフォトリソグラフィ工程では、原版であるマスクとしてのレチクルに形成されたパターンを、感光性の基板であるウェハ上に露光するステッパ等の一括露光型の露光装置が使用されている。最近では、半導体素子のチップが大型化する傾向があり、レチクル上のより大きな面積のパターンをウェハ上に露光する必要から、レチクルとウェハとを同期して走査することで、投影光学系の照野フィールド（静止状態でのパターンの露光領域）より広い範囲の領域を露光することが可能な、ステップ・アンド・スキャン方式の露光装置が多く利用されている。
【０００３】
さて、一括露光型の走査露光装置では、露光対象のショット領域を照野フィールドへステッピングする動作と、そのショット領域とレチクルとを位置合わせする位置決め動作と、そのショット領域へ露光する動作とが繰り返される。
【０００４】
これに対して、ステップ・アンド・スキャン方式のような走査型の走査露光装置においては、前のショット領域から次のショット領域の走査露光を開始する位置まで基板ステージであるウェハステージをステップ移動して、ウェハステージ及び原版ステージであるレチクルステージの走査を開始する。そして、走査露光開始位置で、それぞれ所定の走査速度になるように加速した後、レチクルステージとウェハステージとの相対位置を高い位置決め精度で整定する。
【０００５】
さらに、露光光の照射を開始して、所定の走査速度でレチクルステージ、及びウェハステージを駆動して走査露光を行う。走査露光が終了した後は、次ショットへ向かって非走査軸方向へステップ移動を開始すると同時に、走査露光開始前にウェハステージを整定させるために必要な距離だけ走査させて、その後減速する。そして、走査軸に対する走査が完了したならば、走査方向を反転させ、次ショットの走査露光を開始するという一連の動作が繰り返される。
【０００６】
このように、次のショットの露光開始前に必要となる整定に要する移動距離と加速に要する距離を事前に進めることで、次ショットの走査開始位置へのステップ移動後は、スムーズに所定の走査速度まで加速できる。さらに、レチクルステージとウェハステージとの相対位置を、高い位置決め精度で整定させることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の走査露光型の走査露光装置においては、基板であるウェハ上の一つのショット領域を露光する毎に、走査方向を反転して露光を行うため、前ショット領域と次ショット領域が隣り合っているショットレイアウトであれば、効率よくステップ・アンド・スキャン方式の走査露光を行うことができる。しかし、次ショット領域へのステップ移動に改行を伴うショットレイアウトの場合には、整定に要する距離＋加速に要する距離＋ショット領域の露光サイズだけ、次ショット領域への走査開始位置より離れた位置から走査を開始しなければならない場合も起こりうる。これは、ショットレイアウトに依存するものである。しかし、このような場合が発生した際は、通常より次ショット領域へのステップ移動に時間を要するため、スループットが低下するという問題点があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、ステップ移動する距離を短縮し、スループットを向上できる露光方法及び露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明による走査露光装置は、パターンが形成された原版を移動する原版ステージと、前記原版のパターンを介して露光される基板を移動する基板ステージとを備え、前記原版及び前記基板を、前記原版ステージ及び前記基板ステージを介して同期走査させながら、且つ走査軸方向において前記基板ステージを加速させながら第１の距離だけ移動させたのち走査軸方向において前記基板ステージを等速度で第２の距離だけ移動させてから、前記基板のショット領域を、前記原版のパターンを介して露光する露光装置において、
前記基板ステージのステップ移動に改行が伴うか否かを検出する改行検出手段と、
前記改行検出手段によりステップ移動に改行が伴わないことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行ってから、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させ、前記改行検出手段によりステップ移動に改行が伴うことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行わずに、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させるステージ制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明の露光方法は、パターンが形成された原版を移動する原版ステージと、前記原版のパターンを介して露光される基板を移動する基板ステージとを用い、前記原版及び前記基板を、前記原版ステージ及び前記基板ステージを介して同期走査させながら、且つ走査軸方向において前記基板ステージを加速させながら第１の距離だけ移動させたのち走査軸方向において前記基板ステージを等速度で第２の距離だけ移動させてから、前記基板のショット領域を、前記原版のパターンを介して逐次露光する露光方法において、
前記基板ステージのステップ移動に改行が伴うか否かを検出し、
ステップ移動に改行が伴わないことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行ってから、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させ、ステップ移動に改行が伴うことが検出された場合、ショット領域の露光終了後、走査軸方向において前記基板ステージの前記第２の距離の移動を行わずに、走査軸方向において前記基板ステージの減速を開始させることを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明のデバイス製造方法は、前記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。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。本実施形態は、原版であるレチクル及び基板であるウェハを投影光学系に対して同期して走査することにより、レチクル上のパターンをウェハ上の各ショット領域に遂次転写露光する、ステップ・アンド・スキャン方式の投影走査露光装置で露光する場合に本発明を適応したものである。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示す図である。
図１において、照明光学系ＳＬは、光源、照明光の形状を整形する可変の視野絞り、及びコンデンサレンズ等を含む。照明光学系ＳＬから射出された照明光ＩＬは、レチクルＲ上のスリット上の照明領域を均一な照度分布で照明する。レチクルＲ上の照明領域内のパターンを投影光学系ＵＬを介して投影倍率α（例えばα＝１／４）で反転縮小し、その像が、ウェハＷ上のスリット状の照野フィールドに投影露光される。照明光ＩＬとしては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ光やＡｒＦエキシマレーザ光、あるいは超高圧水銀ランプの紫外域の輝線（ｇ線、ｉ線等）が用いられる。
【００１６】
以下、照明光ＩＬの光軸に平行にΖ軸をとり、その光軸に垂直な平面内で紙面と平行な軸をＸ軸、紙面に垂直な軸をＹ軸として説明する。
レチクルＲは、レチクルステージ６に載置されている。レチクルステージ６は、投影光学系ＵＬの光軸に垂直な平面内で２次元的に微動してレチクルＲを位置決めするとともに、ウェハステージ１と同期を取りながら走査する。また、レチクルステージ６は、走査軸方向にレチクルＲのパターン領域の全面が少なくとも照明領域を横切ることができるだけのストロークを有している。
【００１７】
レチクルステージ６の端部には、外部のレーザ干渉計２６からのレーザビームを反射するバーミラー７が固定されている。レチクルステージ６の位置は、レーザ干渉計２６により常時モニタされている。レーザ干渉計２６からのレチクルステージ６の位置情報は、制御系２１に供給されている。制御系２１は、その位置情報に基づいてレチクルステージ駆動部２４を介して、レチクルステージ６の位置及び速度を制御している。
【００１８】
一方、ウェハＷは、ウェハステージ１上の吸着版の上に載置される。ウェハステージ１により、ウェハＷ上の各ショット領域ヘスキャンする動作とを繰り返すステップ・アンド・スキャン動作が行われる。また、Ζ方向への移動やチルト方向の移動についても、制御系２１がウェハステージ１を制御することにより行っている。
【００１９】
また、ウェハステージ１の端部には、レーザ干渉計２５からのレーザビームを反射するためのバーミラー２が備え付けられている。ウェハステージ１の位置は、レーザ干渉計２５により常時モニタされている。レチクルステージ６の制御と同様に、ウェハステージ１の位置及び速度は、その位置情報に基づいてウェハステージ駆動部２３を介して、制御系２１によって制御されている。
【００２０】
走査露光時にレチクルＲが＋Ｙ方向へ、例えば、速度Ｖｒでスキャンされる。
それと同期して、ウェハＷが−Ｙ方向に速度Ｖｗでスキャンされる。走査速度ＶｗとＶｒとの比（Ｖｗ／Ｖｒ）は、投影光学系ＵＬのレチクルＲからウェハＷへの投影倍率αに、正確に一致したものになっている。これによって、レチクルＲ上のパターンが、ウェハＷの各ショット領域に正確に転写される。
【００２１】
本実施形態の走査露光装置は、上記説明した図１において、ウェハ上の前ショット領域から次ショット領域の露光開始位置へのステップ移動に改行が伴うか否かを検出する改行検出手段である改行検出部２２を備えている。また、改行を伴う次ショット領域の位置に応じてウェハステージ１の動作を制御し、ウェハＷを露光位置へ移動させるステージ制御手段（不図示）をも備えている。改行検出部２２は、制御系２１から次ショット領域の露光中心座標とショット領域の露光サイズを取得し、前ショット領域の露光中心座標と比較することで、次ショット領域が改行を伴うか否かを検出することができる。
【００２２】
また、ステージ制御手段により、次ショット領域が改行を伴う場合であれば、前ショット領域の露光終了後、直ちにウェハステージ１の減速を開始する。そして、整定に要する走査距離を考慮して、次ショット領域への走査露光を開始する位置へ直ちにウェハステージ１を移動させることができる。
【００２３】
言い換えれば、ステージ制御手段により、ウェハステージ１の減速開始と同時に次ショット領域への非走査軸（Ｘ軸）方向へのステップ移動を行う。その後、前ショット領域の走査軸（Ｙ軸）方向の走査が完了した後に走査露光する方向を反転させ、次ショット領域の走査露光を開始する。従って、本実施形態の第１の走査露光方法を実施することが可能である。
【００２４】
なお、図１において、３はウェハステージ定盤、４は多点ＡＦセンサ、５は鏡筒定盤、８はレチクルステージガイド、９は外筒をそれぞれ示しており、２２は後述する改行検出部を示している。
【００２５】
次に、上記走査露光装置を用いて、転写露光する走査露光について説明する。
まず、転写露光とは、露光に伴うウェハステージ１やレチクルステージ６のステッピング、停止動作、位置決め動作、露光開始前の整定に要する走査、減速や加速走査、光源の発光や停止動作、及び走査露光動作等を表すものである。上記した転写露光のなかで、露光開始前の整定に要する走査は、露光時のウェハステージ１とレチクルステージ６との同期精度や、実際の露光に影響を与える要素である。この整定に要する走査とは、ウェハステージ１が露光開始位置で所定の走査速度になるように加速する際に発生した振動が、露光に支障がない状態におさまるまでに必要な走査である。整定に要する距離は、ウェハステージ１の性能で決まる整定時間と走査速度により決定される。
【００２６】
図２は、走査露光を行った時の走査軸（Ｙ軸）方向のウェハステージ１（図１）の速度と時間の関係を示す図である。通常、走査露光を行う場合は、所定の露光速度に達するまで加速する（区間Ｌ１）。その後、整定に要する距離だけ等速度移動し（区間Ｌ２）、ウェハステージ１が整定したら露光を開始する（区間Ｌ３）。露光終了後は、次ショット領域への非走査軸（Ｘ軸）方向へのステップ移動を行うのと同時に、露光を開始する前に必要になった整定に要する距離だけ走査軸方向に等速度移動（区間Ｌ４）した後に、減速を開始する（区間Ｌ５）。走査軸方向の移動が完了したならば、走査露光する方向を反転させ、次ショット領域への走査を開始する。
【００２７】
この動作を繰り返し行うことで、ウェハＷ（図１）上に配置されたショット領域のレイアウトの順番で露光が行われる。隣り合うショット領域を露光する場合には、露光終了後に整定に要する距離だけ等速度移動することで、次ショット領域の露光開始前に必要になる整定距離を予め進めることができる。さらに、ショット領域間の移動の際の走査を停止することなく、露光を行うことが可能である。
【００２８】
図３は、ウェハを露光するショットレイアウトと走査露光順序の一例を示す図である。例えば、図３のように、ショット領域Ｓ１からＳ５を露光する場合には、Ｐａｔｈ１からＰａｔｈ４の露光軌道を描きながら、順次露光が行われる。本発明の走査露光では、例えば、図３のショット領域Ｓ４からＳ５の走査露光開始位置への移動パターンのような場合（ＳＢ部分）に有効となるものである。
【００２９】
次に、図４及び図５を用いて走査露光の説明を行う。図４は、図３のＳＢ部分を拡大したもので、ウェハ上の次ショット領域への移動に改行を伴う場合の従来のウェハステージのステップ移動の軌跡を示した図である。まず、従来の走査露光方法では、ショット領域Ｓ４の露光終了後、整定に要する距離ＤＬ２だけ等速度移動した後に、減速を開始し停止する。減速して停止するまでに移動する距離がＤＬ１である。露光終了後、走査軸（Ｙ軸）方向に走査しながら非走査軸（Ｘ軸）方向に移動しているのは、露光終了後に次ショット領域であるＳ５への非走査軸へのステップ移動を開始しているためである。通常、ショット領域Ｓ４からＳ５のように次ショット領域への移動に改行を伴うショットレイアウトの場合でも、ショット領域Ｓ２からＳ３（図３）のように隣り合うショットレイアウトの場合でも、露光終了後は整定に要する距離だけ等速度移動した後に減速し、次ショット領域の走査露光を開始する。
【００３０】
もし仮に、ショット領域Ｓ２からＳ３（図３）のような隣り合うショットレイアウトにおいて、ショット領域Ｓ２の露光終了後、整定に要する距離を移動せずに減速にかかる距離ＤＬ１だけ移動し、次ショット領域の走査露光を開始する場合を考える。この場合、ショット領域Ｓ３の露光開始前の整定に要する距離が確保できないため、走査軸方向とは逆側に整定に要する距離だけステップ移動してから、走査を開始しなければならない。よって、この方法では、露光効率が悪くなってしまう。
【００３１】
これに対して、隣り合う改行を伴わないショットレイアウトでは、整定に要する距離だけ予め進め、次ショット領域の走査露光をスムーズに行っている。
【００３２】
図５は、図４と同様に、図３のＳＢ部分を拡大したもので、ウェハ上の次ショット領域への移動に改行を伴う場合の本実施形態におけるウェハステージのステップ移動の軌跡を示した図である。図５に示されるように、本実施形態の走査露光では、ショット領域Ｓ４からＳ５（図３）のような改行を伴うショットレイアウトの場合、ショット領域Ｓ４の露光終了後、減速に要する距離ＤＬ３を走査した後にショット領域Ｓ５の走査露光を開始する。このため、ショット領域Ｓ５の露光開始前に整定に要する距離ＤＬ４を十分とることができる。そのため、ショット領域Ｓ４の露光終了後の整定に要する距離の走査は行う必要がない。
【００３３】
上記説明したように、本実施形態では、例えばショット領域Ｓ４からＳ５（図３）のように改行を伴うショット領域へ移動の際に、改行検出工程により改行を検出し、ステージ制御工程により前ショット領域の露光終了後の整定に要する距離の走査を行わない。これにより、次ショット領域への移動距離を短縮し、スループットの向上を可能とすることを目的とした走査露光を提供する。
【００３４】
［デバイス生産方法の実施形態］
次に、上記説明した走査露光装置または走査露光方法を利用したデバイスの生産方法の実施形態を説明する。
図６は、微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の製造のフローを示す。ステップ１（回路設計）ではデバイスのパターン設計を行う。ステップ２（マスク製作）では設計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３（ウェハ製造）ではシリコンやガラス等の材料を用いてウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウェハを用いて、リソグラフィ技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。次のステップ５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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）等の工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５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、これが出荷（ステップ７）される。
【００３５】
図７は、上記ウェハプロセスの詳細なフローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェハ表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）ではウェハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン打込み）ではウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）ではウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した走査露光装置及び走査露光方法によってマスクの回路パターンをウェハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では露光したウェハを現像する。
ステップ１８（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１９（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。
本実施形態の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ステップ移動する距離を短縮し、スループットを向上できる露光方法及び露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る投影露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】走査露光を行った時の走査軸方向のウェハステージの速度と時間の関係を示す図である。
【図３】ウェハを露光するショットレイアウトと走査露光順序の一例を示す図である。
【図４】図３のＳＢ部分を拡大したもので、ウェハ上の次ショット領域への移動に改行を伴う場合の従来のウェハステージのステップ移動の軌跡を示す図である。
【図５】図３のＳＢ部分を拡大したもので、ウェハ上の次ショット領域への移動に改行を伴う場合の本実施形態におけるウェハステージのステップ移動の軌跡を示す図である。
【図６】微小デバイスの製造のフローを示す図である。
【図７】図６におけるウェハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
ＳＬ：照明光学系、ＩＬ：照明光、Ｒ：レチクル、Ｗ：ウェハ（感光基板）、ＵＬ：投影光学系、１：ウェハステージ、２：バーミラー、３：ウェハステージ定盤、４：多点ＡＦセンサ、５：鏡筒定盤、６：レチクルステージ、７：バーミラー、８：レチクルステージガイド、９：外筒、２１：制御系、２２：改行検出部、２３：ウェハステージ駆動部、２４：レチクルステージ駆動部、２５，２６：レーザ干渉計、Ｌ１：所定の露光速度に達するまで加速する区間、Ｌ２：整定に要する距離だけ等速度移動する区間、Ｌ３：露光を開始する区間、Ｌ４：整定に要する距離だけ走査軸方向に等速度移動する区間、Ｌ５：走査軸方向に減速する区間、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５：ショット領域、Ｐａｔｈ１，Ｐａｔｈ２，Ｐａｔｈ３，Ｐａｔｈ４：露光する軌道、ＤＬ１：整定に要する距離を移動せずに減速にかかる距離、ＤＬ２：整定に要する距離（等速度移動する距離）、ＤＬ３：減速に要する距離、ＤＬ４：整定に要する距離、ＳＢ：図４及び図５への参照箇所。
【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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