(57)【要約】【課題】大気圧の変動に対する補正の追従性が良好な露光装置とその補正方法、及び電子装置の製造方法を提供すること。【解決手段】大気圧Pを測定する気圧計２２と、内部が密閉された鏡筒１４と、鏡筒１４内に収められたレンズ系１５と、鏡筒１４内の圧力を調節する圧力調節部１６と、基板１００が載置され昇降可能なステージ１８と、気圧計２２で測定された大気圧Pを所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量ΔP/tを算出し、該算出された大気圧変動量ΔP/tと取り込まれた大気圧Pとに基づいて、圧力調節部１６を制御して大気圧変動に伴うレンズ系１５の倍率を補正するか、或いはステージ１８を昇降させて大気圧変動に伴うレンズ系１５の焦点ずれを補正する制御部２１とを有する露光装置による。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を測定する気圧計と、
内部が密閉された鏡筒と、
前記鏡筒内に収められたレンズ系と、
前記鏡筒内の圧力を調節する圧力調節部と、
基板が載置され昇降可能なステージと、
前記気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、該算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記圧力調節部を制御して大気圧変動に伴う前記レンズ系の倍率を補正するか、或いは前記ステージを昇降させて大気圧変動に伴う前記レンズ系の焦点ずれを補正する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブル、及び第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルが格納された記憶部を有し、
前記制御部は、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得すると共に、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得して、前記取得された第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節するように前記圧力調節部に指示し、前記倍率を補正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】
前記第１の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の倍率を基準大気圧のときにおける倍率に等しくするために必要な前記鏡筒内の圧力調節量であり、
前記第２の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロでない場合に、該大気圧変動量がゼロの場合と同じ倍率を得るために前記第１の圧力調節量と共に必要な前記鏡筒内の圧力調節量であ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】
第１のステージ移動量と大気圧との対で構成される第１のステージ調節テーブル、及び第２のステージ移動量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２のステージ調節テーブルが格納された記憶部を有し、
前記制御部は、前記取り込まれた大気圧に対応する第１のステージ移動量を前記第１のステージ調節テーブルから取得すると共に、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２のステージ移動量を前記第２のステージ調節テーブルから取得して、前記取得された第１のステージ移動量と前記第２のステージ移動量の和の分だけ前記ステージを昇降させて、前記焦点ずれを補正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５】
前記第１のステージ移動量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の焦点ずれをゼロにするために必要な前記ステージの昇降量であり、
前記第２のステージ移動量は、前記大気圧変動量がゼロでない場合に、前記焦点ずれをゼロにするために前記第１のステージ移動量と共に必要な前記ステージの昇降量であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記算出された前記大気圧変動量が予め定められた上限値を超えた場合、次に露光する予定の前記基板の受け入れを停止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７】
前記制御部は、前記算出された前記大気圧変動量が予め定められた上限値を超えた場合、アラームを出すことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項８】
前記倍率の補正と前記焦点ずれの補正のタイミングは、任意に設定し得ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項９】
気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出するステップと、
大気圧変動に伴うレンズ系の光学特性の変化を補正する補正ステップとを有し、
前記補正ステップは、
前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められた前記レンズ系の倍率を補正するステップ、
或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正するステップのいずれかのステップを含むことを特徴とする露光装置の補正方法。
【請求項１０】
前記倍率を補正するステップは、
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブルを参照し、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得するステップと、
第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルを参照し、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得するステップと、
前記取得した第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節するステップとを有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１１】
前記第１の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の倍率を基準大気圧のときにおける倍率に等しくするために必要な前記鏡筒内の圧力調節量であり、
前記第２の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロでない場合に、該大気圧変動量がゼロの場合と同じ倍率を得るために前記第１の圧力調節量と共に必要な前記鏡筒内の圧力調節量であることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１２】
前記露光装置を複数設け、前記第１の圧力調節テーブルと前記第２の圧力調節テーブルを前記複数の露光装置に個別に設けることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１３】
前記焦点ずれを補正するステップは、
第１のステージ移動量と大気圧との対で構成される第１のステージ調節テーブルを参照し、前記取り込まれた大気圧に対応する第１のステージ移動量を前記第１のステージ調節テーブルから取得するステップと、
第２のステージ移動量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２のステージ調節テーブルを参照し、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２のステージ移動量を前記第２のステージ調節テーブルから取得するステップと、
前記取得した第１のステージ移動量と前記第２のステージ移動量の和の分だけ前記ステージを昇降させるステップとを有することを特徴とする請求項９に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１４】
前記第１のステージ移動量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の焦点ずれをゼロにするために必要な前記ステージの昇降量であり、
前記第２のステージ移動量は、
前記大気圧変動量がゼロでない場合に、前記焦点ずれをゼロにするために前記第１のステージ移動量と共に必要な前記ステージの昇降量であることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１５】
前記露光装置を複数設け、前記第１のステージ調節テーブルと前記第２のステージ調節テーブルを前記複数の露光装置に個別に設けることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置の補正方法。
【請求項１６】
基板の上に膜を形成する工程と、
前記膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、
大気圧変動に伴う露光装置の光学特性の変化を補正する工程と、
前記補正の後、前記露光装置を用いて前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングし、エッチングされずに残った前記膜をデバイスパターンとする工程と、
前記レジストパターンを除去する工程とを有し、
前記露光装置の光学特性の変化を補正する工程は、
気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、
前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められたレンズ系の倍率を補正するか、或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正することにより行われることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１７】
前記倍率の補正は、
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブルを参照して、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得し、
第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルを参照して、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得し、
前記取得した第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節することにより行われることを特徴とする請求項１６に記載の電子装置の製造方法。
【請求項１８】
前記焦点ずれの補正は、
第１のステージ移動量と大気圧との対で構成される第１のステージ調節テーブルを参照して、前記取り込まれた大気圧に対応する第１のステージ移動量を前記第１のステージ調節テーブルから取得し、
第２のステージ移動量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２のステージ調節テーブルを参照して、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２のステージ移動量を前記第２のステージ調節テーブルから取得し、
前記取得した第１のステージ移動量と前記第２のステージ移動量の和の分だけ前記ステージを昇降させることにより行われることを特徴とする請求項１６に記載の電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、露光方法、及び半電子装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
LSIや液晶パネル等の電子装置の製造工程では、ステッパやスキャナ等の露光装置を用いて、フォトレジストにパターンを露光する露光工程が行われる。その露光装置は複数のレンズで構成されるレンズ系を鏡筒内に有するが、大気圧の変動によって各レンズの相対距離が変動したり空気密度が変動したりすることで、倍率や焦点距離等のレンズ系の光学特性が基準値から変動する。よって、露光装置では、倍率変動や焦点ずれを補正することにより、倍率を基準値に戻すと共に、焦点ずれがゼロになるようにする必要がある。【０００３】
特許文献１〜３では、大気圧の値を基にしてそのような補正を行っている。【０００４】
また、特許文献４では、気圧計で測定した大気圧から鏡筒内の気圧を推定し、その推定値を用いて上記の補正を行っている。【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３のように大気圧の値だけを用いたのでは、台風通過時のように気圧変動が大きな場合に補正の追従性が悪くなるという不都合がある。
【特許文献１】実開昭６３−１７８３２０号公報
【特許文献２】実公平８−２１５３１号公報
【特許文献３】特開２００３−５９８０７号公報
【特許文献４】特許第３３８７８６１号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明の目的は、大気圧の変動に対する補正の追従性が良好な露光装置とその補正方法、及び電子装置の製造方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の一観点によれば、大気圧を測定する気圧計と、内部が密閉された鏡筒と、前記鏡筒内に収められたレンズ系と、前記鏡筒内の圧力を調節する圧力調節部と、基板が載置され昇降可能なステージと、前記気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、該算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記圧力調節部を制御して大気圧変動に伴う前記レンズ系の倍率を補正するか、或いは前記ステージを昇降させて大気圧変動に伴う前記レンズ系の焦点ずれを補正する制御部とを有する露光装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、倍率補正や焦点ずれ補正を、大気圧だけでなく大気圧変動量にも基づいて行うので、大気圧の変動に補正結果が良好に追従するようになり、大気圧変動が大きい場合でも倍率変動や焦点ずれを十分に低減することが可能となる。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出するステップと、大気圧変動に伴うレンズ系の光学特性の変化を補正する補正ステップとを有し、前記補正ステップは、前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められた前記レンズ系の倍率を補正するステップ、或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正するステップのいずれかのステップを含む露光装置の補正方法が提供される。
【００１０】
そして、本発明の更に別の観点によれば、基板の上に膜を形成する工程と、前記膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、大気圧変動に伴う露光装置の光学特性の変化を補正する工程と、前記補正の後、前記露光装置を用いて前記フォトレジストを露光する工程と、前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングし、エッチングされずに残った前記膜をデバイスパターンとする工程と、前記レジストパターンを除去する工程とを有し、前記露光装置の光学特性の変化を補正する工程は、気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められたレンズ系の倍率を補正するか、或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正することにより行われる電子装置の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明によれば、露光装置の光学特性の変化を補正する工程において、大気圧だけでなく大気圧変動量にも基づいて補正を行う。そのため、大気圧の変動に補正結果が良好に追従し、大気圧変動が大きい場合でもデバイスパターンの線幅を規格値に容易に収めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態で使用される露光装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態で使用される第１の圧力調節テーブルを模式的に示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態で使用される第２の圧力調節テーブルを模式的に示す図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態で使用される第１のステージ調節テーブルを模式的に示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態で使用される第２のステージ調節テーブルを模式的に示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態に係る露光装置の補正方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態において、レンズ系の倍率を補正するステップの詳細を示すフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の実施の形態において、レンズ系の焦点ずれを補正するステップの詳細を示すフローチャートである。
【図９】図９は、大気圧が時間と共に変化する場合に、補正項K4(ΔP/t)を用いないと焦点ずれが時間と共にどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態のように補正項K4(ΔP/t)を用いた場合において、大気圧の変化と共に焦点ずれがどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。
【図１１】図１１は、図１０の調査に使用した補正項K4(ΔP/t)の値を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態で使用し得る補正項K2(ΔP/t)の値を示す図である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その１）である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その２）である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その３）である。
【図１６】図１６は、本発明の実施の形態に係る電子装置の製造途中の断面図（その４）である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。【００１４】
（１）露光装置についての説明
図１は、本実施形態で使用される露光装置の構成図である。【００１５】
この露光装置はステッパであり、筐体１１、制御部２１、及び気圧計２２を有する。【００１６】
これらのうち、筐体１１内には、光源１２、レチクル１３、鏡筒１４、及びステージ１８が配される。【００１７】
鏡筒１４は内部が密閉されており、複数のレンズ１５ａで構成されるレンズ系１５がその鏡筒１４内に収められる。また、この鏡筒１４には、その内部の圧力を調節するための圧力調節部１６と、圧力を測定する圧力測定部１７とが設けられる。【００１８】
一方、ステージ１８には基板１００が載置される。そのステージ１８は、鏡筒１４に向かって図示の方向に基板１００を昇降させる昇降機構１９を有し、更に、その昇降距離を測定するための距離測定部２０を有する。【００１９】
また、制御部２１は、圧力コントローラ２３、記憶部２５、及びフォーカスコントローラ２４を備える。【００２０】
圧力コントローラ２３は、気圧計２２から出力された大気圧値(P)を所定のサンプリング周期、例えば３０分の周期で取り込み、単位時間あたりの大気圧変動量(ΔP/t)を算出する機能を有する。そして、記憶部２５内に格納された後述の圧力調節テーブル、大気圧値(P)、及び大気圧変動量(ΔP/t)に基づいて、圧力コントローラ２３は圧力調節部１６に圧力調節量を指示する。【００２１】
調節後の鏡筒１４内の圧力は、圧力測定部１７において測定され、その測定結果が圧力コントローラ２３に帰還される。これにより、鏡筒１４内の圧力は、クローズドループ方式により制御されることになる。【００２２】
また、この圧力コントローラ２３と同様に、フォーカスコントローラ２４も、大気圧値(P)を３０分程度の所定のサンプリング周期で取り込み、単位時間あたりの大気圧変動量(ΔP/t)を算出する機能を有する。そして、フォーカスコントローラ２４は、記憶部２５内に格納された後述のステージ調節テーブル、大気圧値(P)、及び大気圧変動量(ΔP/t)に基づいて、移動機構１９に昇降量を指示する。【００２３】
なお、上記の昇降量は距離測定部２０で測定され、その測定値がフォーカスコントローラ２４に帰還される。これにより、ステージ１８の昇降量は、クローズドループ方式により制御される。【００２４】
この露光装置では、光源１２から出た露光光がレチクル１３とレンズ系１５とを通り、レチクル１３に形成された露光パターン（不図示）が基板１００上に縮小投影されることになる。【００２５】
但し、倍率や焦点距離等のレンズ系１５の光学特性は大気圧によって変動するので、大気圧に応じてその光学的特性を補正する必要がある。【００２６】
例えば、倍率の変動は、空気密度の変化やレンズ１５ａ間の相対距離の変化によって引き起こされるので、鏡筒１４内の圧力を調節することにより補正することができる。【００２７】
一方、焦点距離の変動に伴う焦点ずれは、ステージ１８を昇降させ、光学系１５の焦点が基板１００の表面上に来るようにすることで補正し得る。【００２８】
これらの補正は、記憶部２５に格納されている各種テーブルを用いて行われる。【００２９】
図２〜図５は、上記の補正に使用されるテーブルを模式的に示す図である。【００３０】
図２は、第１の圧力調節テーブル３１を模式的に示す図である。これに示されるように、第１の圧力調節テーブル３１は、第１の圧力調節量K1と大気圧P(hPa)との対で構成される。【００３１】
第１の圧力調節量K1は、既述の大気圧変動量ΔP/tがゼロの条件下において、レンズ系１５の倍率を基準大気圧（例えば１０００hPa）のときにおける倍率に等しくするために必要な鏡筒１４内の圧力調節量である。例えば、図示の例では、大気圧変動量ΔP/tがゼロで大気圧Pが１０１０hPaのとき、鏡筒１４内の圧力調節量を＋１とすることで、基準大気（１０００hPa）圧の場合と同じ倍率にすることができる。【００３２】
なお、その圧力調節量は、制御上の単位で測定するものであり、その単位として圧力の単位（hPa）を採用しなくてもよい。【００３３】
一方、図３は、第２の圧力調節テーブル３２を模式的に示す図である。その第２の圧力調節テーブル３２は、第２の圧力調節量K2と単位時間あたりの大気圧変動量ΔP/t(hPa/hour)との対で構成される。【００３４】
第２の圧力調節量K2は、大気圧変動量ΔP/tがゼロでない場合に、大気圧変動量ΔP/tがゼロの場合と同じ倍率を得るために第１の圧力調節量K1と共に必要な鏡筒１４内の圧力調節量である。【００３５】
また、図４は、第１のステージ調節テーブル４１を模式的に示す図である。これに示されるように、第１のステージ調節テーブル４１は、第１のステージ移動量K3と大気圧P(hPa)との対で構成される。【００３６】
第１のステージ移動量K3は、大気圧変動量ΔP/tがゼロの条件下において、レンズ系１５の焦点ずれをゼロにするために必要なステージ１８の昇降量である。例えば、図示の例では、大気圧変動量ΔP/tがゼロで大気圧Pが１０２０hPaのとき、ステージ１８の昇降量を＋２とすることで焦点ずれをゼロにすることができる。【００３７】
また、このステージ移動量は、制御上の単位で測定するものであり、その単位として長さの単位を採用しなくてもよい。【００３８】
一方、図５は、第２のステージ調節テーブル４２を模式的に表す図である。その第２のステージ調節テーブル４２は、第２のステージ移動量K4と単位時間あたりの大気圧変動量ΔP/t(hPa/hour)との対で構成される。【００３９】
第２のステージ移動量K4は、大気圧変動量ΔP/tがゼロでない場合に、焦点ずれをゼロにするために第１のステージ移動量K3と共に必要なステージ１８の昇降量である。【００４０】
図２〜図５に示される各テーブルは、オペレータが大気圧Pや大気圧変動量ΔP/tをモニターしながら、図１に示した露光装置における焦点ずれや倍率変動を測定することにより、各露光装置に個別に作製される。【００４１】
これらのテーブルを用いて、本実施形態では以下のようにして露光装置の補正を行う。【００４２】
（２）露光装置の補正方法
図６は、露光装置の補正方法を示すフローチャートである。【００４３】
最初のステップＳ１では、気圧計２２から出力された大気圧値Pを所定のサンプリング周期、例えば３０分の周期で制御部２１が取り込み、単位時間あたりの大気圧変動量ΔP/tを算出する。大気圧変動量ΔP/tの算出は、圧力コントローラ２３又はフォーカスコントローラ２４が行う。【００４４】
次のステップＳ２では、大気圧変動量ΔP/tが上限値、例えば５hPa/hourを超えるか否かを判断する。このときの上限値としては、例えば、露光装置が据え付けられている工場において今まで経験したことのある大気圧変動量ΔP/tの最大値を採用するのが好ましい。これは、その最大値を超える大気圧変動量ΔP/tでは、露光装置における倍率変動や焦点ずれがどのような振る舞いをするのか未知でるためである。【００４５】
そこで、ステップＳ２において、大気圧変動量ΔP/tが上限値を超える（ＹＥＳ）と判断された場合には、ステップＳ６に移行して露光装置にインターロックをかけ、次に露光する予定の基板１０の受け入れを停止する。なお、露光装置において基板１００に対して露光中の場合は、その露光が終了した後に上記のインターロックをかける。【００４６】
その後、ステップＳ７に移行し、警告音や警告ランプ等のアラームを出して、オペレータに大気圧変動量ΔP/tが上限値を超えたことを知らせる。【００４７】
一方、大気圧変動量ΔP/tが上限値を超えない（ＮＯ）と判断された場合には、補正ステップＳ３に移行する。【００４８】
その補正ステップＳ３は、レンズ系１５の倍率を補正するステップＳ４と、レンズ系１５の焦点ずれを補正するステップＳ５とを有する。【００４９】
そのうち、ステップＳ４では、鏡筒１４内の圧力を調節することにより、大気圧Pが標準大気圧（例えば１０００hPa）で且つ大気圧変動量ΔP/tがゼロの場合と同じ倍率を得る。【００５０】
一方、ステップＳ５では、ステージ１８の昇降量を調節することにより焦点ずれをゼロにする。【００５１】
図７は、レンズ系１５の倍率を補正するステップＳ４の詳細を示すフローチャートである。【００５２】
その図７の最初のステップＳ１０では、圧力コントローラ２３が第１の圧力調節テーブル３１（図２）を参照し、現在の大気圧Pに対応する第１の圧力調節量K1(P)を取得する。【００５３】
次に、ステップＳ１１に移行して、圧力コントローラ２３が第２の圧力調節テーブル３２（図３）を参照して、ステップＳ１で得た大気圧変動量ΔP/tに対応する第２の圧力調節量K2(ΔP/t)を取得する。【００５４】
続いて、ステップＳ１２に移行し、鏡筒１４内に付与すべき圧力LP2を次の式（１）により求める。【００５５】
LP2＝P＋K1(P)＋K2(ΔP/t)      ・・・（１）
式（１）において、大気圧Pからの増加分、すなわちK1(P)＋K2(ΔP/t)が鏡筒１４に与えるべき圧力調節量である。【００５６】
圧力コントローラ２３は、この圧力調節量K1(P)＋K2(ΔP/t)だけ鏡筒１４内の圧力が調節されるように圧力調節部１６を制御し、それにより大気圧変動に伴う倍率補正を行う。【００５７】
一方、図８は、レンズ系１５の焦点ずれを補正するステップＳ５の詳細を示すフローチャートである。【００５８】
図８の最初のステップＳ１５では、フォーカスコントローラ２４が第１のステージ調節テーブル４１（図４）を参照し、現在の大気圧Pに対応する第１のステージ移動量K3(P)を取得する。【００５９】
次いで、ステップＳ１６に移行し、フォーカスコントローラ２４が第２のステージ調節テーブル４２（図５）を参照して、ステップＳ１で得た大気圧変動量ΔP/tに対応する第２のステージ移動量K4(ΔP/t)を取得する。【００６０】
続いて、ステップＳ１７に移行して、焦点ずれをゼロにするために必要なステージ１８の昇降量FO2を次の式（２）により求める。【００６１】
FO2＝K3(P)＋K4(ΔP/t)      ・・・（２）
フォーカスコントローラ２４は、このFO2だけステージ１８が昇降するように昇降機構１９を制御し、それにより大気圧変動に伴う焦点ずれがゼロになるようにする。【００６２】
ここまでにより、図６の補正ステップＳ３の主要ステップが終了し、本実施形態に係る露光装置が補正されたことになる。【００６３】
ところで、上記した式（１）及び式（２）は、大気圧変動量ΔP/tに応じた補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を有する。【００６４】
これに対し、特許文献１〜３のように、式（１）、（２）からこれらの補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を落として補正をすることも考えられる。【００６５】
図９は、大気圧が時間と共に変化する場合に、式（２）から上記のように補正項K4(ΔP/t)を落とすと、焦点ずれが時間と共にどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。【００６６】
図９に示されるように、大気圧の変化が緩やか（１hPa/hour程度）であれば、補正項K4(ΔP/t)を落としても十分な補正を行うことができる。例えば、大気圧変動量ΔP/tが２hPa/hour以内であれば、焦点ずれ量、すなわちレンズ系１４の焦点と基板１００とのずれ量は０．０５μm以下となる。この値は、露光装置で制御し得る焦点ずれの範囲内にあるため問題とならない。【００６７】
しかし、実際の大気圧の変化は様々であり、台風通過時や、西高東低の冬型の気圧配置が急激に崩れるときには大気圧変動量ΔP/tが大きくなるため、上記の補正項K4(ΔP/t)を落としたのでは、補正の時間的な追従性が悪くなる。図９によれば、補正項K4(ΔP/t)を落とした場合、補正が追従するのは大気圧変動量ΔP/tが２hPa/hour程度までであり、それ以上は大気圧変動量ΔP/tの増大に伴い追従性が悪くなる。特に、速度の速い台風が通過するときには、大気圧変動量ΔP/tが４〜５hPa/hourに達する場合があり、その場合には焦点ずれの補正の誤差が大きくなる。【００６８】
図９から明らかなように、大気圧変動量ΔP/tが３hPa/hour程度になると焦点ずれが０．１μm程度となる。この状態でフォーカスマージンが厳しい層に露光を行うと、その層に形状不良や線幅不良といったパターニング不良が発生する。更に、大気圧変動量ΔP/tが４hPa/hourとなると、焦点ずれが０．１〜０．２μmになることも分かる。【００６９】
また、倍率の変動に関しては、大気圧変動量ΔP/tが２hPa/hour以内であれば、式（１）から補正項K2(ΔP/t)を落としても倍率変動が１ppm程度に抑えられることが本願発明者の経験から知られている。この値は、基板１００と露光装置との位置合わせをする際に特に問題になるような値ではない。【００７０】
しかし、補正項K2(ΔP/t)を落とした状態で大気圧変動量ΔP/tが３hPa/hour程度になると、倍率変動は２ppm程度となり、基板１００と露光装置との位置合わせマージンが厳しい層に対する露光では、パターニング後のその層においてリーク電流等が増大するといった不都合が発生する。更に、大気圧変動量ΔP/tが４hPa/hour以上になると倍率変動は２〜３ppmとなり、かなりの不良を発生させる恐れがある。【００７１】
上記のように、式（１）、（２）から大気圧変動量ΔP/tに応じた補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を落とすと、焦点ずれ補正や倍率補正が大気圧変動に追従しきれない。【００７２】
これに対し、本実施形態では、式（１）、（２）に補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を加えたので、大気圧変動に追従した補正を行うことができる。【００７３】
図１０は、本実施形態のように式（２）に補正項K4(ΔP/t)を加えた場合において、大気圧の変化と共に焦点ずれがどのように変化するのかを調査して得られたグラフである。【００７４】
なお、この調査では、第２のステージ移動量K4として、図１１に示されるようなテーブルの値を使用した。図１１に示されるように、大気圧変動量ΔP/tが−２から＋２の間ではK4の値を０にした。これは、図９に示したように、この範囲では移動量K4がゼロでも焦点ずれ補正が大気圧変動にある程度追従するためである。また、大気圧変動量ΔP/tが５以上の範囲と−６以下の範囲でK4を一定値にしたのは、これらの範囲に大気圧変動量ΔP/tが入るのは稀で、これらの範囲では大気圧変動量ΔP/tの値が５と−６の場合のK4の値を用いれば十分なためである。【００７５】
図１０に示されるように、大気圧変動量ΔP/tが４hPa/hourのときに０．１５μmもの焦点ずれが発生していた図９に対し、本実施形態では大気圧変動量ΔP/tが３〜４hPa/hourの場合にも焦点ずれを±０．０５μm以内に抑えることができる。これにより、本実施形態では、大気圧Pのみを考慮したステージ調節テーブル４１（図４参照）だけを使用する場合と比較して焦点ずれ補正の精度を高めることができ、大きな気圧変化に対しても安定したフォーカスマージンを得ることができる。【００７６】
なお、図１０の調査結果では、第２のステージ移動量K4として図１１に示されるテーブルの値を使用したが、勿論、図５で説明した第２のステージ調節テーブル４２における移動量K4を用いてもよい。【００７７】
また、図１０では、焦点ずれ補正についてのみ示したが、式（１）に補正項K2(ΔP/t)を加えることで、倍率補正についても図１０と同様の傾向が得られる。その場合、第２の圧力調節量K2としては、図１２に示されるテーブルの値を用いても良い。図１２の例では、図１１に示した第２のステージ移動量K4と同じ理由により、大気圧変動量ΔP/tが−２から＋２の間でK2の値を０にし、且つ、大気圧変動量ΔP/tが５以上の範囲と−６以下の範囲でK2を一定値にしている。【００７８】
大気圧変動量ΔP/tに対応する補正項K2(ΔP/t)を用いることで、大気圧Pのみを考慮した第１の圧力調節テーブル３１（図２参照）だけを使用する場合と比較して、本実施形態では大気圧変動量ΔP/tが大きい場合における倍率補正の追従性を高めることがき、大きな気圧変化に対しても安定した露光マージンを得ることができる。【００７９】
上記した露光装置の補正のタイミング、すなわち図６のフローチャートを実施するタイミングは特に限定されない。そのタイミングは、気圧計２２の出力値を取り込むサンプリング周期と同じであってもよいし、或いはそれよりも細かくてもよい。本実施形態に係る露光装置では、そのタイミングを任意に設定し得る。【００８０】
また、上記では、一台の露光装置に対する補正方法について説明したが、半導体工場等に露光装置が複数ある場合は、各露光装置について上記の方法で補正が行われる。【００８１】
その場合、第１の圧力調節テーブル３１と第２の圧力調節テーブル３２は、各露光装置に共通である必要はなく、各装置の癖に基づいて、各露光装置に個別に設けるのが好ましい。【００８２】
同様の理由で、第１のステージ調節テーブル４１と第２のステージ調節テーブル４２も、各露光装置に個別に設けるのが好ましい。【００８３】
（３）電子装置の製造方法
次に、上記の露光装置を用いた電子装置の製造方法について説明する。【００８４】
図１３〜図１６は、本実施形態に係る電子装置の製造途中の断面図である。本実施形態では、その電子装置としてMOSトランジスタを形成する。【００８５】
最初に、図１３（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。【００８６】
まず、n型又はp型のシリコン（半導体）基板５０に素子分離用の溝を形成し、その溝に素子分離絶縁膜５１として酸化シリコン膜を形成する。このような素子分離構造はSTI(Shallow Trench Isolation)と呼ばれるが、これに代えてLOCOS(Local Oxidation of Silicon)法により素子分離構造を得てもよい。【００８７】
次いで、シリコン基板５０の活性領域にp型不純物、例えばボロンを導入してpウェル５３を形成した後、その活性領域の表面を熱酸化することにより、ゲート絶縁膜５２として熱酸化膜を約６〜７nmの厚さに形成する。【００８８】
続いて、図１３（ｂ）に示すように、ゲート絶縁膜５２の上に厚さ約５０nmの非晶質シリコン膜５３ａと厚さ約１５０nmのタングステンシリサイド膜５３ｂを順に形成し、これらの膜で構成される導電膜５３を形成する。なお、非晶質シリコン膜５３ａに代えて多結晶シリコン膜を形成してもよい。【００８９】
その後に、スピンコート法により導電膜５３上にポジ型フォトレジスト５４を塗布し、熱処理によりフォトレジスト５４を硬化（キュア）する。【００９０】
次に、図１４（ａ）に示す断面構造を得るまでの工程について説明する。【００９１】
まず、図１で説明した露光装置に図６のフローを実施させる。本例では、図６のステップＳ２において大気圧変動量が上限値を超えないものとし、ステップＳ３においてレンズ系の倍率補正と焦点ずれ補正とを行う。その補正方法は、図７と図８を参照して詳述した通りである。【００９２】
このように補正が終了した後に、図１４（ａ）に示すように、露光装置を用いてフォトレジスト５４を露光する。この露光により感光した部分のフォトレジスト５４には、感光部５４ａが形成される。【００９３】
次いで、図１４（ｂ）に示すように、上記のフォトレジストを現像し、感光部５４ａに相当する部分のみをレジストパターン５４ｂとして導電膜５３上に残す。【００９４】
次に、図１５（ａ）に示すように、レジストパターン５４ｂをマスクにして導電膜５４をエッチングし、エッチングされずに残った導電膜５４をゲート電極（デバイスパターン）５３ｃとする。なお、このエッチングでは、ゲート電極５３ｃで覆われていない部分のゲート絶縁膜５２もエッチングされて除去される。【００９５】
この後に、レジストパターン５４ｂを除去する。【００９６】
次いで、図１５（ｂ）に示すように、ゲート電極５３ｃをマスクにするイオン注入により、ゲート電極５３ｃの横のシリコン基板５０にn型不純物としてリンを導入し、ソース／ドレインエクステンション５５を形成する。【００９７】
続いて、図１６に示すように、シリコン基板５０の上側全面に絶縁膜を形成し、その絶縁膜をエッチバックしてゲート電極５３ｃの横に絶縁性スペーサ５７として残す。その絶縁膜として、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法により酸化シリコン膜を形成する。【００９８】
そして、この絶縁性スペーサ５７とゲート電極５３ｃをマスクにしながら、シリコン基板５０に砒素等のn型不純物を再びイオン注入することにより、ゲート電極５３ｃの側方のシリコン基板５０にソース／ドレイン領域５６を形成する。【００９９】
この後は、ソース／ドレイン領域５６上にコバルトシリサイド層を形成し、その上に層間絶縁膜等を形成する工程に移るが、その詳細については省略する。【０１００】
ここまでの工程により、シリコン基板５０の活性領域に、ゲート絶縁膜５２、ゲート電極５３ｃ、及びソース／ドレイン領域５６等によって構成されるMOSトランジスタが形成されたことになる。【０１０１】
以上説明した電子装置の製造方法によれば、図１４（ａ）の工程で露光を行う前に、図６のフローに従って露光装置の倍率補正と焦点ずれ補正とを行った。その補正は、既述の式（１）、（２）のように、大気圧変動量ΔP/tに応じた補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を用いるため、大気圧の変動に補正結果が追従する。よって、台風が高速で通過する場合のように大気圧変動量ΔP/tが大きな場合でも、倍率変動や焦点ずれが露光マージン内に収まり、レジストパターン５４ｂをマスクにするエッチングで形成されたゲート電極５３ｃの線幅を規格値内にすることが可能となる。【０１０２】
特に、微細なデザインルール、例えばゲート長を０．１３μm若しくは０．１８μmとするデザインルールを使用する場合は、露光マージンが非常に狭くなり、大気圧変動量ΔP/tに応じた補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)が無いと補正が大気圧変動に追従しなくなってレジストパターン５４ｂの線幅が規格値から外れ易くなる。これに対し、上記のような補正項K2(ΔP/t)、K4(ΔP/t)を用いる本実施形態では、このように微細なデザインルールであっても、補正の精度を高めてレジストパターン５４ｂの線幅を規格値に収めることができる。【０１０３】
なお、この例では電子装置としてMOSトランジスタを形成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、液晶パネルのTFT(Thin Film Transistor)の製造工程における露光工程にも本発明を適用し得る。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧を測定する気圧計と、
内部が密閉された鏡筒と、
前記鏡筒内に収められたレンズ系と、
前記鏡筒内の圧力を調節する圧力調節部と、
基板が載置され昇降可能なステージと、
前記気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、該算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記圧力調節部を制御して大気圧変動に伴う前記レンズ系の倍率を補正するか、或いは前記ステージを昇降させて大気圧変動に伴う前記レンズ系の焦点ずれを補正する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブル、及び第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルが格納された記憶部を有し、
前記制御部は、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得すると共に、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得して、前記取得された第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節するように前記圧力調節部に指示し、前記倍率を補正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】
前記第１の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の倍率を基準大気圧のときにおける倍率に等しくするために必要な前記鏡筒内の圧力調節量であり、
前記第２の圧力調節量は、前記大気圧変動量がゼロでない場合に、該大気圧変動量がゼロの場合と同じ倍率を得るために前記第１の圧力調節量と共に必要な前記鏡筒内の圧力調節量であ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】
第１のステージ移動量と大気圧との対で構成される第１のステージ調節テーブル、及び第２のステージ移動量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２のステージ調節テーブルが格納された記憶部を有し、
前記制御部は、前記取り込まれた大気圧に対応する第１のステージ移動量を前記第１のステージ調節テーブルから取得すると共に、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２のステージ移動量を前記第２のステージ調節テーブルから取得して、前記取得された第１のステージ移動量と前記第２のステージ移動量の和の分だけ前記ステージを昇降させて、前記焦点ずれを補正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５】
前記第１のステージ移動量は、前記大気圧変動量がゼロの条件下において、前記レンズ系の焦点ずれをゼロにするために必要な前記ステージの昇降量であり、
前記第２のステージ移動量は、前記大気圧変動量がゼロでない場合に、前記焦点ずれをゼロにするために前記第１のステージ移動量と共に必要な前記ステージの昇降量であることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】
気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出するステップと、
大気圧変動に伴うレンズ系の光学特性の変化を補正する補正ステップとを有し、
前記補正ステップは、
前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められた前記レンズ系の倍率を補正するステップ、
或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正するステップのいずれかのステップを含むことを特徴とする露光装置の補正方法。
【請求項７】
前記倍率を補正するステップは、
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブルを参照し、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得するステップと、
第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルを参照し、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得するステップと、
前記取得した第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節するステップとを有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置の補正方法。
【請求項８】
前記焦点ずれを補正するステップは、
第１のステージ移動量と大気圧との対で構成される第１のステージ調節テーブルを参照し、前記取り込まれた大気圧に対応する第１のステージ移動量を前記第１のステージ調節テーブルから取得するステップと、
第２のステージ移動量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２のステージ調節テーブルを参照し、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２のステージ移動量を前記第２のステージ調節テーブルから取得するステップと、
前記取得した第１のステージ移動量と前記第２のステージ移動量の和の分だけ前記ステージを昇降させるステップとを有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置の補正方法。
【請求項９】
基板の上に膜を形成する工程と、
前記膜の上にフォトレジストを塗布する工程と、
大気圧変動に伴う露光装置の光学特性の変化を補正する工程と、
前記補正の後、前記露光装置を用いて前記フォトレジストを露光する工程と、
前記露光の後、前記フォトレジストを現像してレジストパターンにする工程と、
前記レジストパターンをマスクにして前記膜をエッチングし、エッチングされずに残った前記膜をデバイスパターンとする工程と、
前記レジストパターンを除去する工程とを有し、
前記露光装置の光学特性の変化を補正する工程は、
気圧計の出力値を所定のサンプリング周期で取り込んで単位時間あたりの大気圧変動量を算出し、
前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、内部が密閉された鏡筒内の圧力を調節して、前記鏡筒内に収められたレンズ系の倍率を補正するか、或いは前記算出された大気圧変動量と前記取り込まれた大気圧とに基づいて、前記基板が載置されたステージを昇降させて前記レンズ系の焦点ずれを補正することにより行われることを特徴とする電子装置の製造方法。
【請求項１０】
前記倍率の補正は、
第１の圧力調節量と大気圧との対で構成される第１の圧力調節テーブルを参照して、前記取り込まれた大気圧に対応する第１の圧力調節量を前記第１の圧力調節テーブルから取得し、
第２の圧力調節量と単位時間あたりの大気圧変動量との対で構成される第２の圧力調節テーブルを参照して、前記算出された大気圧変動量に対応する前記第２の圧力調節量を前記第２の圧力調節テーブルから取得し、
前記取得した第１の圧力調節量と第２の圧力調節量の和の分だけ前記鏡筒内の圧力を調節することにより行われることを特徴とする請求項９に記載の電子装置の製造方法。
【国際調査報告】
2007096949.tif 000019
2007096949.tif 000020
2007096949.tif 000021
2007096949.tif 000022