(57)【要約】【課題】  同じレチクルを複数回使用して露光する場合において、レチクル像の総合重ね合わせ精度が悪化することを低減する。【解決手段】  レチクルを露光位置と退避位置との間で搬送する搬送手段と、レチクルを前記露光位置で保持するステージと、前記露光位置で保持されたレチクルを照明する照明系とを有し、前記ステージに保持された原版を介してウエハを露光する露光装置において、レチクルの退避位置での倍率変動に関する情報を記録する記録部と、前記露光位置に搬送される際の前記退避位置におけるレチクルの倍率または倍率の変動を前記記録部に記録された倍率変動に関する情報に基づいて算出する算出手段（ステップ２０６）と、算出された前記原版の倍率の変動を補正するための倍率補正機構（ステップ２０７）とを設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を露光位置と退避位置との間で搬送する搬送手段と、原版を前記露光位置で保持する保持手段と、前記露光位置で保持された原版を照明する照明系とを有し、前記保持手段に保持された原版を介して基板を露光する露光装置であって、
前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報を記録する記録部と、
前記退避位置から前記露光位置に搬送された前記原版の、前記退避位置にあった間における倍率の変動量を、前記記録部の前記倍率変動に関する情報に基づいて算出する算出手段と、
該算出手段による算出結果に応じて前記原版の倍率の変動を低減または補正するための倍率補正機構と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報は、時間による前記倍率の変化量を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報は、時間による前記倍率の変化量を表す時定数を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】
前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報は、時間による前記倍率の変化量を表す関数の係数を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報は、前記原版がその退避位置に退避していた時間を含む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】
前記原版の前記退避位置が複数存在し、前記記録部は前記原版のそれぞれの退避位置での倍率変動に関する情報を記録することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の露光装置。
【請求項７】
１つの原版が２箇所以上の退避位置に退避する場合、前記算出手段はそれぞれの退避位置における倍率を算出することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
【請求項８】
前記原版からの光を前記基板に投影する投影光学系を有し、前記倍率補正機構は、前記投影光学系の倍率を変化させることを特徴とする請求項１乃至７に記載の露光装置。
【請求項９】
原版及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、
前記原版を露光位置で露光に用いた後、退避位置に退避させ、次に露光位置に搬送する際に、前記退避位置に退避させた間における前記原版の倍率の変動量を算出する工程と、
該算出工程の算出結果に応じて前記原版の倍率の変動を低減または補正する工程と、
を有することを特徴とする露光方法。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかに記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光した前記基板を現像する工程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、ＩＣや液晶基板を製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体素子を製造するリソグラフィ工程で使用される露光装置では、解像度に対する要求が厳しい。このため、２光束干渉露光と通常の露光との２重露光を行い、かつその時にウエハに多値的な露光量分布を与えることによって、より高解像度の露光を行う方法が特許文献１として出願されている。この方法は、２枚のレチクルを使用する。
【０００３】
一方、レチクルを使う露光装置の場合、露光光をレチクルが吸収することにより投影光学系の結像状態の変化が生じるという問題がある。この問題を解決する方法として、特許文献２で示されているように、レチクルの熱膨張量を予測して補正する技術が提案されている。
また、特許文献３には、レチクル上のマークを計測して倍率を算出する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１４３０８５号公報
【特許文献２】特開平０４−１９２３１７号公報
【特許文献３】特開平１１−３５４４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記に示した特許文献１のような２枚のレチクルを使う場合は、２枚レチクルを交換し露光動作を行う。このような露光動作で、特許文献２で示されている予測補正を行う場合、レチクルの倍率変化を正しく算出できないことがあることを本発明者は見出した。例えば、露光中のレチクルの保持する位置（以下、露光位置という）と露光に使用しない場合に退避する位置（以下、退避位置という）による環境差によってレチクルの膨張量の変化傾向が異なる場合である。このような場合、再び露光位置にレチクルが置かれ、露光が開始された場合、レチクルの倍率変化を正しく補正できない。
本発明は、原版のパターンを精度良く基板に露光することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明では、原版の露光位置と退避位置との環境差を考慮し、原版の熱膨張量を正しく算出し補正することによって、精度良く基板にパターンを露光する。
すなわち、本発明の露光装置は、原版を露光位置と退避位置との間で搬送する搬送手段と、原版を前記露光位置で保持する保持手段と、前記露光位置で保持された原版を照明する照明系とを有し、前記保持手段に保持された原版を介して基板を露光する露光装置であって、前記退避位置での前記原版の倍率変動に関する情報を記録する記録部と、前記退避位置から前記露光位置に搬送された前記原版の、前記退避位置にあった間における倍率の変動量を、前記記録部の前記倍率変動に関する情報に基づいて算出する算出手段と、該算出手段による算出結果に応じて前記原版の倍率の変動を低減または補正するための倍率補正機構と、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の露光方法は、原版及び投影光学系を介して基板を露光する露光方法であって、前記原版を露光位置で露光に用いた後、退避位置に退避させ、次に露光位置に搬送する際に、前記退避位置に退避させた間における前記原版の倍率の変動量を算出する工程と、該算出工程の算出結果に応じて前記原版の倍率の変動を低減または補正する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、原版の露光位置と退避位置との環境差による原版の熱膨張変化を正しく算出し補正することによって、精度良く基板にパターンを露光することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明において、原版は、例えば、マスクまたはレチクルである。また、基板は、例えば、半導体ウエハまたは液晶パネルやカラーフィルタ等のガラスプレートである。
本発明の好ましい実施の形態において、本発明は、所定の波長の照明光でレチクルを照射し、投影光学系を介し、ウエハ上に投影露光する露光装置に適用される。この露光装置は、レチクルを保持するステージと、レチクルを露光位置と退避位置との間で搬送する搬送手段と、レチクルの倍率の変動を低減または補正するための倍率補正機構とを有する。さらに、レチクルの退避位置での倍率変動に関する情報を記録する記録部と、レチクルの待機場所における倍率変動を、記録部に記録された倍率変動に関する情報に基づいて算出する算出手段を有する。倍率補正機構は、算出手段の算出結果に基づいて、レチクルの倍率の変動量を低減または補正する。なお、以下において、レチクルの倍率変動の補正とはレチクルの倍率の変動を完全に補正する場合のみでなく低減する場合も含むものである。
【０００９】
ここで、記録部は、退避位置でのレチクルの倍率変動に関する情報として、時間による倍率の変化量を記録する。また、退避位置でのレチクルの倍率変動に関する情報としては、時間による倍率の変化量を表す時定数、または時間による変化量を表す関数の係数を記録してもよい。あるいは、退避位置でのレチクルの倍率変動に関する情報として、レチクルがその退避位置に退避していた時間を記録するようにしてもよい。
【００１０】
レチクルの退避位置が複数存在する場合、レチクルのそれぞれの退避位置での倍率変動に関する情報を記録する記録部を設けてもよい。また、レチクルの退避位置が複数あり、１つのレチクルの退避位置が２箇所以上になる場合、それぞれの退避位置における倍率を記録された倍率変動に関する情報に基づいて算出することが好ましい。
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
先ず、本発明に係る主要部分について説明する前に、本発明が適用される露光装置について、その構成を図１を用いて簡単に説明する。図１において、１０１は照明系、１０２は露光位置に置かれているレチクル、１０３はレチクルを露光位置に保持することができるレチクルステージである。１０３のレチクルステージは、露光位置に置かれているレチクルを保持したまま駆動することができる。１１１はレチクルを搬送するロボットであり、１１０はロボットが保持しているレチクルである。レチクル１１０は１つの退避位置に退避している状態を示している。１１５はレチクルを保存するレチクルストッカであり、１１２、１１３、１１４はレチクルストッカ内に格納されているレチクルである。レチクル１１２、１１３、１１４も１つの退避位置に退避している状態を示している。１１６は、それぞれのレチクル退避位置での倍率変動に関する情報を記憶することができる記録部である。１０５は投影レンズであり、１０８は倍率を補正するための倍率補正機構である。１０６はウエハ、１０７はウエハステージである。装置全体のコントロールはコントロールユニット１０９が司っている。
【００１２】
次に、本発明に係る主要部分の説明に入る。退避位置１１０、１１２、１１３、１１４と露光位置１０２では、レチクルの保持される方法や温調のための風量が異なる場合がある。このような場合、各々でのレチクルの倍率の変化が異なる。本発明では、退避位置でレチクルの熱膨張による倍率の時間に対する変化情報を予め記録装置に記録しておく。退避位置が複数ある場合には、それぞれの退避位置でのレチクルの熱膨張による倍率の時間に対する変化情報を予め記録装置に記録しておく。
【００１３】
露光中、レチクルは露光位置に置かれ、露光光によりレチクルは熱膨張する。露光終了後、レチクルが退避位置に退避される時点の露光光により熱膨張されたレチクルの倍率を算出する。あるいは、レチクルが退避位置に退避される前にレチクル上のあるマークを計測し、倍率を計測する。
レチクルが露光位置から退避位置に退避され、再度露光位置に戻された後、それまでの退避位置の予め記録装置に記録してあった倍率変化情報を読み出す。読み出された変化情報からレチクルの倍率を算出する。算出された倍率値より倍率補正機構で倍率を補正する。
【実施例】
【００１４】
以下、本発明の実施例について図を用いて説明する。
［実施例１］
本発明の一実施例に係る露光シーケンスを図２と図３を用いて説明する。本実施例は、特許文献１のような２枚のレチクルを使い、２重露光を行う露光方法に対して本発明を適用した場合の実施例を示す。ここでは、２枚のレチクルをＲａ、Ｒｂとする。
図２は、露光に使われるＲａレチクルに着目して、Ｒａレチクルの露光終了から次にＲａレチクルを使って露光が開始されるまでのシーケンスを示している。図３は、Ｒａレチクルの倍率変動を示している。
【００１５】
先ず、Ｒａレチクルを使って露光する。Ｒａレチクルは、露光光により熱膨張して露光が終了する（ステップ２０１）。このときのＲａレチクル熱膨張による倍率Ｍ１を算出するか、あるいは、Ｒａレチクル上にあるマークで計測する（ステップ２０２）。レチクル上のマークを計測して倍率を算出する方法は、特許文献３に記載されている。このときの倍率Ｍ１が、図３のＭ１である。倍率とは、平常状態のレチクルの大きさと露光光により熱膨張した状態のレチクルの大きさとの比である。
【００１６】
Ｒａレチクルを使った露光が終了した後、Ｒａレチクルは退避位置に置かれ（ステップ２０３）、次の露光に使用するＲｂレチクルが露光位置に置かれ露光が開始される。Ｒａレチクルは、次に露光に使われるまで退避位置で保管される。このとき、退避位置に保管されているＲａレチクルは、露光光によって熱膨張することがないため、収縮する。つまり、退避位置に置かれたレチクルは、露光光により熱膨張された状態から平常状態に戻る過程にある。
【００１７】
Ｒｂレチクルを使った露光が終わり、退避位置に保管されていたＲａレチクルを使って再度露光を行うため、Ｒａレチクルが露光位置にセットされる（ステップ２０４）。退避位置でのＲａレチクルの倍率変動を算出するため、Ｒａレチクルが退避されていた退避位置での倍率変動に関する情報を読み込む（ステップ２０５）。読み込み情報として、例えば、Ｒａレチクルが退避されていた退避位置の放熱の時定数Ｔａと、Ｒａレチクルが退避位置に置かれていた時間ｔ１がある。この情報を元に退避位置でのＲａレチクルの熱膨張による倍率変化量Ｍ２を算出する（ステップ２０６）。このときのレチクルの倍率Ｍ２は、図３のＭ２であり、次の式で求めることができる。
Ｍ２＝Ｍ１×ｅｘｐ（−ｔ１／Ｔａ）
読み込まれた倍率変動に関する情報は、時定数と退避していた時間のほかにも時間を変数とする近似関数の係数と退避していた時間などがある。
【００１８】
求められたレチクルの倍率Ｍ２に従い、倍率補正機構で倍率を変える（ステップ２０７）。そして、再び露光を開始する（ステップ２０８）。この露光方法により、レチクルが退避位置に置かれた後再び露光に使用される場合、露光開始の倍率値が正しく補正することができる。
以上に述べた方法をレチクルが露光位置から退避位置に退避され、再び露光位置に戻される度に行うことで、倍率の補正を正しく行うことができる。
ＲｂレチクルについてもＲａと同様な露光シーケンスを取ることでＲｂレチクルの退避位置と露光位置による環境差による倍率変動の違いを正しく計算し補正することが可能である。
【００１９】
［実施例２］
次に、本発明の第二の実施例を図１と図４を用いて説明する。本実施例は、露光されたレチクルが２つの退避位置を経由した後、レチクルが露光位置に置かれ、露光される露光シーケンスである。２つの退避位置は、図１の１１０と１１２とする。露光位置は、図１の１０２である。
【００２０】
露光が終了した時点の倍率は、図４のＭ３である。この状態に熱膨張したレチクルが退避位置１１０に退避する。その次に退避位置１１２に移り、再び露光位置に戻され、露光が開始される。このような場合は、退避位置１１０、１１２それぞれの退避位置における倍率変動に関する情報を読み込む。ここで読み込まれる情報は、２つの退避位置１１０、１１２での時定数ＴＧ１、ＴＧ２とそれぞれの退避位置に置かれていた時間ｔｇ１、ｔｇ２である。これらから先ず退避位置１１０から退避位置１１２に移った時の倍率値ＭＧ１を求める。倍率ＭＧ１は、以下の式で求められる。
ＭＧ１＝Ｍ３×ｅｘｐ（―ｔｇ１／ＴＧ１）
【００２１】
次に退避位置１１２から露光位置１０２に移った時の倍率値ＭＧ２を求める。倍率ＭＧ２は、以下の式で求められる。
ＭＧ２＝ＭＧ１×ｅｘｐ（−ｔｇ２／ＴＧ２）
求められた倍率ＭＧ２に従い、倍率補正機構で倍率を変える。そして、再び露光を開始する。この露光方法により、レチクルが退避位置に置かれた後再び露光に使用される場合、露光開始の倍率値を正しく補正することができる。
同じ方法で搬送系が３つ以上の場合でも倍率を計算し補正することが可能である。
【００２２】
［デバイス製造方法の実施例］
次に、図５及び図６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５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。
ステップ１（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２（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（原版またはレチクルともいう）を製作する。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハ（基板ともいう）を製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、マスクとウエハを用いて、上記の露光装置によりリソグラフィ技術を利用してウエハ上に実際の回路を形成する。ステップ５（組立）は、後工程と呼ばれ、ステップ４によって作製されたウエ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）等の組立工程を含む。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、それが出荷（ステップ７）される。
【００２３】
図６は、ステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）では、ウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では、ウエ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、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。ステップ１６（露光）では、露光装置によってマスクの回路パターンをウエハに露光する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。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エ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】
【００２４】
【図１】本発明が適用される露光装置の一例を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例１に係る露光シーケンスを示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１におけるレチクルの倍率の変化を表す図である。
【図４】本発明の実施例２におけるレチクルの倍率の変化を表す図である。
【図５】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６】図５に示すフローチャートにおけるステップ４のウエハプロセスの詳細なフローチャートである。
【符号の説明】
【００２５】
１０１  照明系
１０２  露光位置（露光位置に置かれたレチクル）
１０３  レチクルステージ
１０５  投影レンズ
１０６  ウエハ
１０７  ウエハステージ
１０８  倍率補正機構
１０９  コントロールユニット
１１０、１１２、１１３、１１４  退避位置（退避位置に置かれたレチクル）
１１１  レチクルを搬送するロボット
１１５  レチクルストッカ
１１６  記録部
【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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