JP2001319872A

JP2001319872A - 露光装置

Info

Publication number: JP2001319872A
Application number: JP2001036590A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Okino; 輝昭沖野; Tomoharu Fujiwara; 朋春藤原; Noriyuki Hirayanagi; 徳行平柳
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2001-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハ露光時に発生するウエハの熱膨張が露
光位置精度へ及ぼす影響が低減でき、露光精度向上の効
果が期待できる露光装置を提供する。【解決手段】欠けが発生しない部分を先に露光し、最
後に欠けチップの部分を露光する。また、ウエハとチャ
ックの間に伝熱ガスを導入する手段を導入する。これ
は、チャック表面に伝熱ガスを導入するための溝を作っ
ておき、そこにヘリウム等のガスを数Torrの圧力で導入
するものである。さらに、チャック内に液体を流すこと
で、ウエハとチャックの間の温度を一定にする。このよ
うに、ショット順序を変更する手段とウエハとチャック
の間に伝熱ガスを導入する手段を組み合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置、特に電子
線を使用した投影転写型露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術を図６を用いて説明する。図
６では２００mmウエハＴに２５×２５mmチップＴを露光
する例を説明する。電子線投影露光装置ではチップ全体
をステージの１回のスキャンで露光することはできない
ため、チップを電子線の偏向領域（この例では５mm）幅
のストライプ状の領域Ｓに分割して露光を行う。この５
×２５mmの領域がステージの１回のスキャンで露光可能
な領域となり、ステージスキャン露光の基本単位とな
る。

【０００３】従来はウエハ上に露光するストライプの配
置はスループット向上を鑑みて、ウエハステージの動き
がなるべく少なくなるように設定していた。すなわち、
図６に示すように、ウエハの端の部分から順番（チップ
内に丸付き数字で表示）に露光を行い、最後までなるべ
く隣接したストライプを露光するという規則で露光順序
を決定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術による露
光装置では、スループットや解像力を向上させるため
に、電子線の加速電圧を高く、電流量を大きくした場合
にはウエハに吸収される電子線のエネルギーが非常に高
くなる。例えば、加速電圧１００kV、電流２５μAの場
合、ウエハに入射するエネルギーは２．５W となり、Ｋ
ｒＦ等を使用した光ステッパーに比べて１０倍以上の入
射エネルギーとなる。このエネルギーのうち８０％以上
がウエハに吸収されて熱と変化するため、ウエハ温度が
上昇し、それに伴うウエハ熱膨張で露光位置がずれてし
まうという問題があった。特に電子線露光装置は露光が
減圧雰囲気中で行われるため、ウエハからの熱はウエハ
チャックへ移動する以外にはほとんどウエハ上に蓄積さ
れたままとなり、いっそう熱膨張の影響が大きいという
問題があった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記のような問題を解決
するために、本発明では、ストライプの露光順序を熱膨
張による影響が小さくなるように変更する。また、同時
にウエハの熱をウエハホルダへ伝えるために伝熱ガスを
ウエハとウエハホルダ間に導入したり、ウエハが熱膨張
する位置を予測して補正するような動作を行う。

【０００６】上記のような手段により、ウエハの熱膨張
による露光位置ずれを低減することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、分割投影転写方式の電子線
投影露光装置について説明する。図２７は、分割投影転
写方式の電子線投影露光装置の光学系全体における結像
関係及び制御系の概要を示す図である。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２段のコンデンサレンズ
２、３が備えられており、電子線は、これらのコンデン
サレンズ２、３によって収束されブランキング開口７に
クロスオーバーC.O.を結像する。

【０００８】二段目のコンデンサレンズ３の下には、矩
形開口４が備えられている。この矩形開口（照明ビーム
成形開口）４は、レチクル（マスク）１０の一つのサブ
フィールド（露光の１単位となるパターン小領域）を照
明する照明ビームのみを通過させる。この開口４の像
は、レンズ９によってレチクル１０に結像される。

【０００９】ビーム成形開口４の下方には、ブランキン
グ偏向器５が配置されている。同偏向器５は、必要時に
照明ビームを偏向させてブランキング開口７の非開口部
に当て、ビームがレチクル１０に当たらないようにす
る。ブランキング開口７の下には、照明ビーム偏向器８
が配置されている。この偏向器８は、主に照明ビームを
図２７の横方向（Ｘ方向）に順次走査して、照明光学系
の視野内にあるレチクル１０の各サブフィールドの照明
を行う。偏向器８の下方には、照明レンズ９が配置され
ている。照明レンズ９は、レチクル１０上にビーム成形
開口４を結像させる。

【００１０】レチクル１０は、実際には（図２８を参照
しつつ後述）光軸垂直面内（Ｘ−Ｙ面）に広がってお
り、多数のサブフィールドを有する。レチクル１０上に
は、全体として一個の半導体デバイスチップをなすパタ
ーン（チップパターン）が形成されている。レチクル１
０は移動可能なレチクルステージ１１上に載置されてお
り、レチクル１０を光軸垂直方向（ＹＸ方向）に動かす
ことにより、照明光学系の視野よりも広い範囲に広がる
レチクル上の各サブフィールドを照明することができ
る。レチクルステージ１１には、レーザ干渉計を用いた
位置検出器１２が付設されており、レチクルステージ１
１の位置をリアルタイムで正確に把握することができ
る。

【００１１】レチクル１０の下方には投影レンズ１５及
び１９並びに偏向器１６が設けられている。レチクル１
０の１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２３上の所
定の位置に結像される。投影レンズ１５、１９及び偏向
器１６（像位置調整偏向器）の詳しい作用については、
図２９を参照して後述する。ウェハ２３上には、適当な
レジストが塗布されており、レジストに電子線のドーズ
が与えられ、レチクル上のパターンが縮小されてウェハ
２３上に転写される。

【００１２】レチクル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、レチクル１０の非パターン部で散
乱された電子線がウェハ２３に到達しないよう遮断す
る。

【００１３】ウェハ２３の直上には反射電子検出器２２
が配置されている。この反射電子検出器２２は、ウェハ
２３の被露光面やステージ上のマークで反射される電子
の量を検出する。例えばレチクル１０上のマークパター
ンを通過したビームでウェハ２３上のマークを走査し、
その際のマークからの反射電子を検出することにより、
レチクル１０と２３の相対的位置関係を知ることができ
る。

【００１４】ウェハ２３は、静電チャック（図示され
ず）を介して、ＸＹ方向に移動可能なウェハステージ２
４上に載置されている。上記レチクルステージ１１とウ
ェハステージ２４とを、互いに逆の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チップパ
ターン内の各部を順次露光することができる。なお、ウ
ェハステージ２４にも、上述のレチクルステージ１１と
同様の位置検出器２５が装備されている。

【００１５】上記各レンズ２、３、９、１５、１９及び
各偏向器５、８、１６は、各々のコイル電源制御部２
ａ、３ａ、９ａ、１５ａ、１９ａ及び５ａ、８ａ、１６
ａを介してコントローラ３１によりコントロールされ
る。また、レチクルステージ１１及びウェハステージ２
４も、ステージ制御部１１ａ、２４ａを介して、制御部
３１によりコントロールされる。ステージ位置検出器１
２、２５は、アンプやＡ／Ｄ変換器等を含むインターフ
ェース１２ａ、２５ａを介してコントローラ３１に信号
を送る。また、反射電子検出器２２も同様のインターフ
ェース２２ａを介してコントローラ３１に信号を送る。

【００１６】コントローラ３１は、ステージ位置の制御
誤差やウェハの変形による位置誤差を把握し、その誤差
を像位置調整偏向器１６で補正する。これにより、レチ
クル１０上のサブフィールドの縮小像がウェハ２３上の
目標位置に正確に転写される。そして、ウェハ２３上で
各サブフィールド像が繋ぎ合わされて、レチクル上のチ
ップパターン全体がウェハ上に転写される。

【００１７】次に、分割投影転写方式の電子線投影露光
に用いられるレチクルの詳細例について、図２８を参照
しつつ説明する。図２８は、電子線投影露光用のレチク
ルの構成例を模式的に示す図である。（Ａ）は全体の平
面図であり、（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一
つの小メンブレイン領域の平面図である。このようなレ
チクルは、例えばシリコンウェハに電子線描画・エッチ
ングを行うことにより製作できる。

【００１８】図２８（Ａ）には、レチクル１０における
全体のパターン分割配置状態が示されている。同図中に
多数の正方形４１で示されている領域が、一つのサブフ
ィールドに対応したパターン領域を含む小メンブレイン
領域（厚さ０．１μm 〜数μm ）である。図２８（Ｃ）
に示すように、小メンブレイン領域４１は、中央部のパ
ターン領域（サブフィールド）４２と、その周囲の額縁
状の非パターン領域（スカート４３）とからなる。サブ
フィールド４２は転写すべきパターンの形成された部分
である。スカート４３はパターンの形成されてない部分
であり、照明ビームの縁の部分が当たる。パターン形成
の形態としては、メンブレンに孔開き部を設けるステン
シルタイプと、電子線の高散乱体からなるパターン層を
メンブレン上に形成する散乱メンブレンタイプとがあ
る。

【００１９】一つのサブフィールド４２は、現在検討さ
れているところでは、レチクル上で０．５〜５mm角程度
の大きさを有する。投影の縮小率を１／５とすると、サ
ブフィールドがウェハ上に縮小投影された投影像の大き
さは、０．１〜１mm角である。小メンブレイン領域４１
の周囲の直交する格子状のグリレージと呼ばれる部分４
５は、レチクルの機械強度を保つための、例えば厚さ
０．５〜１mm程度の梁である。グリレージ４５の幅は、
例えば０．１mm程度である。なお、スカート４３の幅
は、例えば０．０５mm程度である。

【００２０】図２８（Ａ）に示すように、図の横方向
（Ｘ方向）に多数の小メンブレイン領域４１が並んで一
つのグループ（マイナーストライプ４４）をなし、その
ようなマイナーストライプ４４が図の縦方向（Ｙ方向）
に多数並んで１つのメジャーストライプ４９を形成して
いる。マイナーストライプ４４の長さ（メジャーストラ
イプ４９の幅）は電子線光学系の偏向可能視野の大きさ
に対応している。なお、一つのマイナーストライプ４４
内における隣り合うサブフィールド間に、スカートやグ
リレージのような非パターン領域を設けない方式も検討
されている。

【００２１】メジャーストライプ４９は、Ｘ方向に並列
に複数存在する。隣り合うメジャーストライプ４９の間
にストラット４７として示されている幅の太い梁は、レ
チクル全体のたわみを小さく保つためのものである。ス
トラット４７はグリレージ４５と一体である。

【００２２】現在有力と考えられている方式によれば、
１つのメジャーストライプ（以下単にストライプと呼
ぶ）４９内のＸ方向のサブフィールド４２の列（マイナ
ーストライプ４４）は電子線偏向により順次露光され
る。一方、ストライプ４９内のＹ方向の列は、連続ステ
ージ走査により順次露光される。

【００２３】図２９は、レチクルからウエハへのパター
ン転写の様子を模式的に示す斜視図である。図の上部に
レチクル１０上の１つのストライプ４９が示されてい
る。ストライプ４９には上述のように多数のサブフィー
ルド４２（スカートについては図示省略）及びグリレー
ジ４５が形成されている。図の下部には、レチクル１０
と対向するウエハ２３が示されている。

【００２４】この図では、レチクル上のストライプ４９
の一番手前の偏向帯４４の左隅のサブフィールド４２−
１が上方からの照明ビームＩＢにより照明されている。
そして、サブフィールド４２−１を通過したパターンビ
ームＰＢが、２段の投影レンズと像位置調整偏向器（図
２７参照）の作用によりウエハ２３上の所定の領域５２
−１に縮小投影されている。パターンビームＰＢは、レ
チクル１０とウエハ２３の間で、２段の投影レンズの作
用により、光軸と平行な方向から光軸と交差する方向
へ、そしてその逆に計２回偏向される。

【００２５】ウエハ２３上におけるサブフィールド像の
転写位置は、レチクル１０とウエハ２３との間の光路中
に設けられた偏向器（図２７の符号１６）により、各パ
ターン小領域４２に対応する被転写小領域５２が互いに
接するように調整される。すなわち、レチクル上のパタ
ーン小領域４２を通過したパターンビームＰＢを第１投
影レンズ及び第２投影レンズでウエハ２３上に収束させ
るだけでは、レチクル１０のパターン小領域４２のみな
らずグリレージ４５及びスカートの像までも所定の縮小
率で転写することとなり、グリレージ４５等の非パター
ン領域に相当する無露光領域が各被転写小領域５２の間
に生じる。このようにならないよう、非パターン領域の
幅に相当する分だけパターン像の転写位置をずらしてい
る。なお、Ｘ方向とＹ方向に１つずつの位置調整用偏向
器が設けられている。ウェハの熱膨張の量を予測し、予
測された熱膨張の量だけ露光位置を補正して露光する際
には、図２７に示すコントローラ３１内で、その予測を
行い、像位置調整偏向器１６によって電子ビームを偏向
させる。

【００２６】次に、図３０を参照しつつ図２７の露光装
置のウエハチャンバー及びチャックの詳細を説明する。
図３０は、ウエハチャンバー及びチャックの全体構成を
模式的に示す図である。同図において、チャック１１１
やチャンバー１１２、ウエハ１１７の部分は模式的な断
面図であり、その他の部分は配管係統図である。

【００２７】このウエハチャンバー１１０はチャック１
１１を中心に構成されている。このチャック１１１の吸
着面（上面）１１１Ａにウエハ１１７の被吸着面（下
面）を吸着固定した後、ウエハ１１７の処理面（上面）
１１７Ａにパターンを形成する。チャック１１１はチャ
ンバー１１２内に配置されている。このチャンバー１１
２にはターボポンプ１１３が連結されている。このポン
プ１１３により、チャンバー１１２内を高真空（〜１．
３×１０−３Ｐａ）に保つ。チャンバー１１２には真空
ゲージ１１４が付設されており、チャンバー１１２内の
真空度をモニターする。このゲージ１１４のモニター値
は後述する流量コントローラ１２５にフィードバックさ
れる。

【００２８】チャック１１１の吸着面１１１Ａには、そ
の周縁部（シール部）１１１Ｂを除き、掘り込まれた通
路（隙間）１１８が形成されている。周縁部１１１Ｂ
は、Ｈｅガスが通路１１８からチャンバー１１２内にリ
ークするのを抑える役割を有している。吸着面１１１Ａ
の中央部には、チャック１１１を上下に貫通するガス導
入孔１１１Ｃが形成されている。この孔１１１Ｃには、
ガス導入配管１１９の上端が挿入連結されている。この
管１１９を介して、Ｈｅガス（伝熱ガス）が通路１１８
に導入充填される。

【００２９】チャック１１１とウエハ１７間の熱伝導性
を決定するパラメータとしては、チャック１１１の通路
１１８に充填されたＨｅガスの熱伝導度や圧力、通路１
１８の高さ等が挙げられる。通路１１８に充填されたＨ
ｅガスの圧力が低いときには、同通路１１８におけるＨ
ｅ原子の数密度が小さいので、Ｈｅ原子の平均自由行程
（Ｈｅ原子が直進できる平均距離）が通路１１８の高さ
より十分長くなる。このとき、通路１１８に充填された
Ｈｅガスの熱伝導度は、同ガスの圧力にほぼ比例する。
一方、通路１１８に充填されたＨｅガスの圧力が高いと
きには、同通路１１８におけるＨｅ原子の数密度が大き
いので、Ｈｅ原子の平均自由行程が通路１１８の高さよ
り十分短くなる。このとき、通路１１８に充填されたＨ
ｅガスの熱伝導度はほぼ一定となり、同ガスの圧力にあ
まり依存しなくなる。

【００３０】ガス導入配管１１９の基端は流量コントロ
ーラ１２４に連結されている。このコントローラ１２４
は、ガス導入配管１２０を介してＨｅガスボンベ１２６
と連結されている。ガス導入配管１１９の中途には真空
ゲージ１１５が付設されており、同管１１９内の圧力を
モニターする。このゲージ１１５のモニター値は流量コ
ントローラ１２４にフィードバックされる。このコント
ローラ１２４により、ガス導入配管１１９のＨｅガスの
流量を制御する。なお、流量コントローラ１１４の制御
内容については、後述する。

【００３１】チャック１１１の周縁部１１１Ｂの内側に
は、チャック１１１の内部まで延びた２つのガス排出孔
１１１Ｄが形成されている。各孔１１１Ｄにはガス排出
路１２１の一端が接続されている。この排出路１２１を
介して、Ｈｅガスがチャック１１１の通路１１８から排
出される。

【００３２】ガス排出路１２１に接続されたガス排出配
管１２２は、流量コントローラ１２５に連結されてい
る。このコントローラ１２５は、ガス排出配管１２３を
介して真空ポンプ１２７と連結されている。このコント
ローラ１２５により、ガス排出路１２１のＨｅガスの流
量を制御する。なお、流量コントローラ１２５による制
御内容については、後述する。

【００３３】ガス排出配管１２２の中途には真空ゲージ
１１６が付設されており、同管１２１、１２２内の圧力
をモニターする。このゲージ１１６のモニター値は流量
コントローラ１２４にフィードバックされる。本実施例
では、真空ゲージ１１５、１１６の各モニター値を基に
して、チャック１１１の通路１１８内の圧力を見積る。
なお、この見積りは、真空ゲージ１１５のモニター値を
考慮するのみでも可能であるが、本実施例のように真空
ゲージ１１６のモニター値も考慮すると、通路１１８内
の圧力の見積もりが容易になる。

【００３４】次に、流量コントローラ１２４、１２５の
各制御内容を説明する。ウエハ１１７の被吸着面１１７
Ｂの状態が良い場合には、チャック１１１の周縁部１１
１Ｂにより、Ｈｅガスがチャック１１１の通路１１８か
らチャンバー１１２内にリークするのを十分に抑制でき
る。このとき、Ｈｅガスのリーク量はターボポンプ１１
３の排気能力の範囲内であるので、このポンプ１１３の
みで、チャンバー１１２内を高真空度（〜１．３×１０
−３Ｐａ）に保つことができる。

【００３５】そこで、ウエハ１１７の被吸着面１１７Ｂ
の状態が良い場合には、通路１１８内の圧力が目標値
（例えば２．７×１０２Ｐａ〜１．３×１０３Ｐａ（２
ｔｏｒｒ〜１０ｔｏｒｒ））に保たれるように、ガス導
入流量コントローラ１２４がガス導入配管１１９のＨｅ
ガスの流量を制御するとともに、排気流量コントローラ
１２５がガス排出路１２１、１２２のＨｅガスの流量を
制御する。この制御により、チャック１１１とウエハ１
１７間に良好な熱伝導性を確保して、ウエハの熱膨張を
抑制してウエハの変形等を防止できる。

【００３６】一方、ウエハ１１７の被吸着面１１７Ｂの
状態が悪い場合には、チャック１１１の周縁部１１１Ｂ
からのガスリークが増える。このとき、Ｈｅガスのリー
ク量がターボポンプ１１３の排気能力を越えて、このポ
ンプ１１３だけではチャンバー１１２内を高真空に保つ
ことができない場合もありうる。

【００３７】そこで、ウエハ１１７の被吸着面１１７Ｂ
の状態が悪い場合には、チャンバー１１２内を高真空
（〜１．３×１０−３Ｐａ）に戻すように、排気流量コ
ントローラ１２５がガス排出路１２１、１２２のＨｅガ
スの流量を制御する。この制御により、チャック１１１
の通路１１８からＨｅガスを排出する量が増加するの
で、同ガスが通路１１８からチャンバー１１２内にリー
クするのを十分に抑制できる。

【００３８】ところで、チャック１１１の通路１１８か
らのＨｅガスの排出量が増加すると、同通路１１８内の
圧力が目標値を下回る。そこで、ガス排出路１２１、１
２２のコンダクタンスを十分に採っておき、ウエハ１１
７の被吸着面１１７Ｂの状態が悪い場合には、チャック
１１１とウエハ１１７間の熱伝導性が許容範囲内に収ま
るように、ガス導入流量コントローラ１２４がガス導入
配管１１９のＨｅガスの流量を制御する。したがって、
この制御開始の時間的遅れが多少あっても、通路１１８
内の圧力が目標値に戻るまでのマージンを取ることがで
き、チャック１１１とウエハ１１７間の熱伝導性に悪影
響を及ぼさないようできる。具体例としては、チャック
１１１の通路１１８の高さ＝１００μｍ、Ｈｅ原子の平
均自由行程＝１００μｍ、及び、チャック１１１の周辺
の雰囲気温度＝３００°Ｋに採った際には、通路１１８
内にＨｅガスを充填すると、同通路１１８内の圧力〜
２．７×１０２Ｐａ（２ｔｏｒｒ）となる。そこで、ウ
エハ１１７の被吸着面１１７Ｂの状態が悪い場合には、
通路１１８内の圧力〜１．３×１０３Ｐａ（１０ｔｏｒ
ｒ）となるように、流量コントローラ１２４がガス導入
配管１１９のＨｅガスの流量を制御すれば良い。

【００３９】このチャック１１１には、さらに液冷手段
も設けられている。すなわち、溝１１８の下のチャック
内に冷媒循環通路１３１、１３３が形成されており、同
通路にフロン系の冷却媒体が循環されている。

【００４０】以下、チップやストライプの露光順序につ
いての具体的な実施例を説明する。実施例１（欠けチップ後）図１に本発明による実施例の１つを説明する図を示す。
ウエハ熱膨張の様子を有限要素法によって解析した結
果、ウエハで吸収されたエネルギーが熱となってウエハ
に蓄積し、徐々にウエハが熱膨張する様子が明らかにな
っている。つまり、１枚のウエハの中では、通常、後に
なって露光する所ほど変形が大きくなる、という傾向が
ある。

【００４１】ところで、一般的にウエハ上への露光は、
ウエハからはみ出すチップも露光する（以下欠けチップ
と称する）こともデバイスプロセス上の要請から行われ
ることが多い。このような欠けチップは最終的にデバイ
スチップとしての機能は持たないため、ショット位置精
度はデバイスチップとして使用される部分より精度が悪
化してもよい。したがって、図１に示すようにまずは欠
けが発生しない部分を先に露光し、最後に欠けチップの
部分を露光する。こうすることで、欠けが発生しない部
分でのショット位置精度を向上させることができる。

【００４２】また、さらにショット位置精度を向上させ
る手段として、上述のような、ウエハとチャックの間に
伝熱ガスを導入する手段を導入する。これは、チャック
表面に伝熱ガスを導入するための溝を作っておき、そこ
にヘリウム等のガスを数Torrの圧力で導入するものであ
る。これによって、ウエハに蓄積された熱がウエハチャ
ックに伝達されやすくなり、ウエハの熱膨張によるショ
ット位置精度の悪化を低減できる。このようなウエハと
チャックの間に伝熱ガスを導入する手段は例えば特許２
６３６７８２号で開示されている。また、チャックに蓄
積した熱を逃すことも重要であるため、チャック内に液
体を流すことで、温度を一定にすることも重要である。

【００４３】以上のようなショット順序を変更する手段
とウエハとチャックの間に伝熱ガスを導入する手段を組
み合わせることによって、極めて高いショット位置精度
を得ることができる。

【００４４】前記有限要素法による解析によると、例え
ば、レジスト感度が１０μC/cm2 の場合、図６に示した
ような従来技術の例では、ショット位置誤差は最大で１
５０nm程度であるのに対して、本実施例のような手段を
とることで欠けチップ部分を除いた最大ショット位置誤
差は４０nm程度とおよそ３分の１に低減することが可能
となる。

【００４５】実施例２（チップとストライプ逆方向）図２に本発明による別の実施例を説明する図を示す。欠
けチップの部分を最後に露光するのは実施例１と同じで
ある。チップ内を５つのストライプ状領域（以下ストラ
イプと称する）に分割した場合、ストライプの露光順序
は図２の右の部分に示すように左から順に右端まで行う
ことにする。このストライプの露光順序は、ウエハ上の
全チップで共通とする。ウエハ上のチップの露光順序は
図２に数字で示したとおり、右から左へ単一方向へ行
う。こうすることで、ウエハの熱膨張の力がお互いに打
ち消しあうように発生し、結果的にショット位置誤差を
低減することができる。

【００４６】「ウエハの熱膨張の力がお互いに打ち消し
あう」とは、例えばチップについて説明すると次のと
おりである。チップについては、左のストライプから
露光するのであるが、このときチップの右寄りのスト
ライプは熱膨張により右方向へ変位しようとする。とこ
ろが、もともとチップはチップの露光時の熱膨張で
左方向へ変位している。したがって、チップの右寄り
のストライプについては、前回露光チップ露光の際の
熱膨張と、今回露光チップ露光の際の熱膨張とがお互
いに反対方向の変位となって打ち消し合うのである。

【００４７】本実施例はウエハ上のチップ露光とチップ
内のストライプ露光の方向を逆にするという点が重要で
あり、本実施例と左右を逆にした場合でも同じ効果が得
られるのは言うまでもない。以上のような手段にウエハ
とウエハチャック間に伝熱ガスを導入する手段を組み合
わせると更なるショット位置精度向上の効果が期待でき
る。

【００４８】前記有限要素法の解析によると、レジスト
感度が５μC/cm2 の場合に、実施例１で示したような方
式での最大ショット位置誤差が約１０nmであるのに対し
て、本実施例の手段を実施することによって、最大ショ
ット位置誤差が約７nm程度と約３０％の位置誤差低減効
果が得られる。

【００４９】また、図３に示す、ウエハ上のチップ露光
順序の方向を通常のように１行ごとに互い違いとしなが
ら、１行ごとにチップ内のストライプ露光順序を逆とし
てもよい。こうすることで、ウエハステージの移動ムダ
を小さくしながらも、上述の打ち消し効果が期待でき
る。

【００５０】実施例３（単純同一方向）図４に本発明による別の実施例を説明する図を示す。欠
けチップの部分を最後に露光するのは実施例１と同じで
ある。本実施例では、チップ内のストライプ露光順序の
方向とウエハ上のチップ露光順序の方向を同一とする。
さらに、この例では、ウエハ内でのチップ露光順序も同
一（例えば左から右）としている。

【００５１】このような手段をとることで、実施例２で
示したような熱膨張の力を打ち消しあうような効果は得
られないが、ウエハ熱膨張の方向がチップ露光順序の方
向（本実施例では右方向）へ一定となる。これによっ
て、露光時にウエハがどのように膨張しているかを予測
するのが非常に容易となる。例えば、熱膨張の方向が常
に一定であることによって、熱膨張の予測は、レジスト
感度とパターン面積率で決まる量にほぼ比例する量であ
る熱膨張の量のみを予測すれば十分であり、ウエハ熱膨
張の方向を複雑な計算（通常は有限要素法解析が必要）
で求める必要がなくなる。さらにウエハとチャック間に
伝熱ガスを導入することでウエハ熱膨張の影響を低減す
ることができる。

【００５２】有限要素法による解析によると、レジスト
感度５μC/cm2 の場合、実施例１に示した手段と本実施
例の手段では、どちらも最大ショット位置誤差は約１０
nmとほとんど変化はなかった。しかし、本実施例の手段
では位置ずれ方向が一定のため、簡単な式で位置ずれを
予測し、露光位置を補正することで、ショット位置ずれ
を５nm以下にすることが可能である。なお、露光位置補
正は、投影露光系の像位置調整偏向器で行う。

【００５３】実施例４（端の行を先）図５に本発明による別の実施例を説明する図を示す。前
記有限要素法解析によると、例えば実施例２のような方
法（上から下へ行を飛ばさずに順次露光を進めるやりか
た）の場合では、最大位置ずれが発生するのは最後に露
光するチップの周辺であった。これはウエハに蓄積され
た熱が影響を及ぼしているためである。

【００５４】本実施例では、まず最初に上の端の行を露
光した後で、次に、実施例２では最後に露光していた下
の端の行を露光し、その後、実施例２と同じような中央
の行の露光を行う。これによって、上下（縦）方向でウ
エハ熱膨張の力がお互いに打ち消しあう効果と、最後の
行での熱蓄積を低減する効果が同時に期待できる。これ
は、二番目に露光した最下行の熱は、中央の行を上の行
から順に下へ露光している間に拡散するためである。本
実施例においても伝熱ガス導入を併用することで更なる
ショット位置低減効果が可能となる。

【００５５】有限要素法解析によれば、レジスト感度５
μC/cm2 の場合に、実施例２の手段を用いた場合の最大
ショット位置誤差が約７nmであるのに対して、本実施例
の手段を用いることで最大ショット位置誤差を約６．５
nmに低減できることが判明している。

【００５６】実施例５（スパイラル）図７に本発明による別の実施例を説明する図を示す。こ
の例は、中央のチップからスパイパル状に外側のチップ
を順次露光している。この場合、ウエハのほぼ中心が変
位せずにウエハが放射状に膨張する。また、外周のお互
いに比較的離れた行と列を露光するので、互いの行と列
の間の熱影響が少ない。

【００５７】実施例６図８に本発明による別の実施例を説明する図を示す。こ
の例は、チップ露光のスパイラルに加え、実施例２の様
にウエハ上における各チップの露光方向とチップ内スト
ライプの露光方向とを逆方向とした例である。

【００５８】実施例７図９に本発明による別の実施例を説明する図を示す。こ
の例は、外側のチップから内側のチップへ向けてスパイ
ラル状に露光を進める例である。外周部の露光の際に、
中心に向かって各方向からの膨張変位が集まり、中央部
では変位が相殺される傾向となる。

【００５９】実施例８図１０に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、チップ露光のスパイラル(外から内)に加え、
実施例２の様にウエハ上における各チップの露光方向と
チップ内ストライプの露光方向とを逆方向とした例であ
る。

【００６０】実施例９図１１に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、内側から外側へのスパイラル露光に加え、各
ストライプの露光方向を上下及び左右で異ならせてい
る。例えば、チップ３２では、左のストライプから露光
して、同チップの右部分を右に寄せてそれまでのチップ
露光による左方向の膨張を相殺している。チップ３１に
ついては、各ストライプの露光を下から上に行ってい
る。同チップの上部を上に膨張変位させ、それまでのチ
ップの露光時の下方向への膨張を相殺している。

【００６１】実施例１０図１２に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、実施例９のスパイラルを外から内とした例で
ある。

【００６２】実施例１１図１３に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、行を飛ばしながら露光している。すなわち、
まず、一番上の行を露光し、１行飛ばして上から３行目
の行を露光し、また１行飛ばして上から５行目を露光し
ている。チップ内の露光順序は、上下蛇行形又は上下一
方向形を行う。この例では、ウエハの加熱位置を分散で
きる。

【００６３】実施例１２図１４に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、行飛ばしに加え、各行のチップの露光方向を
逆にした例である。また、実施例２の様にウエハ上にお
ける各チップの露光方向とチップ内ストライプの露光方
向とを逆方向とした例である。この例は、実施例１１よ
りもウエハステージの動きが少ない。

【００６４】実施例１３図１５に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、２行飛ばしとした例である。

【００６５】実施例１４図１６に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、２行飛ばしに加え、各行のチップの露光方向
を逆にした例である。また、実施例２の様にウエハ上に
おける各チップの露光方向とチップ内ストライプの露光
方向とを逆方向とした例である。

【００６６】実施例１５図１７に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、チップを１個ずつ飛ばして露光する例であ
る。ウエハの加熱位置を分散できる。

【００６７】実施例１６図１８及び１９に本発明による別の実施例を説明する図
を示す。この例は、チップの露光は飛ばし飛ばしあるい
はランダムに行う。そして、今度露光するチップの周り
のチップがすでに露光済みか否か及びそれらの露光時刻
を判断し、今度露光するチップ内のストライプの露光順
を決定する。例えば、図１９の中段の様に図１８の右側
に示すストライプ露光順Ａ〜Ｄを選択する。さらに、図
１９の下段に示すように、隣の隣のチップをも含め判断
することもできる。この場合、離れたチップほど軽い重
み係数をつけて判定する。

【００６８】実施例１７図２０に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、チップの縦の列を上から下へ露光する。各チ
ップ内のストライプについては下から上に露光する。

【００６９】実施例１８図２１に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、１列毎に上下方向を逆転させた例である。ま
た、各ストライプの露光方向とチップの露光方向とは逆
としてある。

【００７０】実施例１９図２２に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、1列飛ばしで露光している。

【００７１】実施例２０図２３に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、１列飛ばし及び上下方向逆転を行っている。
各ストライプの露光方向は図のＡ、Ｂ及びＡ´、Ｂ´で
選択できる。

【００７２】実施例２１図２４に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、２列飛ばしの例である。

【００７３】実施例２２図２５に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、２列飛ばし且つ上下方向逆転の例である。

【００７４】実施例２３図２６に本発明による別の実施例を説明する図を示す。
この例は、左右端の列を先に露光し、次に、中央の列を
露光している。

【００７５】次に上記説明した電子線転写露光装置を利
用したデバイス製造方法の実施例を説明する。図３１
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。

【００７６】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を形成したマスクを製作す
る。この時、パターンについて局部的にリサイズを施す
ことにより近接効果や空間電荷効果によるビームボケの
補正を行ってもよい。一方、ステップ３（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。

【００７７】ステップ４（酸化）では、ウェハの表面を
酸化させる。ステップ５（ＣＶＤ）では、ウェハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ６（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７（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８（レジスト処理）では、ウェハに感光剤を塗布す
る。ステップ９（電子ビーム露光）では、ステップ２で
作ったマスクを用いて電子ビーム転写装置によって、マ
スクの回路パターンをウェハに焼付露光する。その際、
上述の露光装置を用いる。ステップ１０（光露光）で
は、同じくステップ２で作った光露光用マスクを用い
て、光ステッパー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。この前又は後に、電子ビームの後方
散乱電子を均一化する近接効果補正露光を行ってもよ
い。

【００７８】ステップ１１（現像）では、露光したウェ
ハを現像する。ステップ１２（エッチング）では、レジ
スト像以外の部分を選択的に削り取る。ステップ１３
（レジスト剥離）では、エッチングがすんで不要となっ
たレジストを取り除く。ステップ４からステップ１３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。

【００７９】ステップ１４（組立）は、後工程と呼ば
れ、上の工程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１５（検査）では、ステ
ップ１４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１６）さ
れる。

【００８０】

【発明の効果】本発明によって、ウエハ露光時に発生す
るウエハの熱膨張が露光位置精度へ及ぼす影響が低減で
き、露光精度向上の効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図２】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図３】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図４】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図５】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図６】従来のチップ、ストライプの露光順序を示す平
面図である。

【図７】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図８】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図９】本発明の１実施例におけるチップ、ストライプ
の露光順序を示す平面図である。

【図１０】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１１】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１２】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１３】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１４】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１５】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１６】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１７】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１８】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図１９】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２０】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２１】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２２】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２３】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２４】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２５】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２６】本発明の１実施例におけるチップ、ストライ
プの露光順序を示す平面図である。

【図２７】分割投影転写方式の電子線投影露光装置の光
学系全体における結像関係及び制御系の概要を示す図で
ある。

【図２８】電子線投影露光用のレチクルの構成例を模式
的に示す図である。（Ａ）は全体の平面図であり、
（Ｂ）は一部の斜視図であり、（Ｃ）は一つの小メンブ
レイン領域の平面図である。

【図２９】レチクルからウエハへのパターン転写の様子
を模式的に示す斜視図である。

【図３０】ウエハチャンバー及びチャックの全体構成を
模式的に示す図である。

【図３１】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。

【符号の説明】ＷウエハＴチップ１電子銃２，３コンデ
ンサレンズ４照明ビーム成形開口５ブランキ
ング偏向器７ブランキング開口８照明ビー
ム偏向器９コンデンサレンズ１０レチクル
（マスク）１１レチクルステージ１２レチクル
ステージ位置検出器１５第１投影レンズ１６像位置調
整偏向器１８コントラスト開口１９第２投影
レンズ２２反射電子検出器２３ウェハ２４ウェハステージ２５ウェハス
テージ位置検出器３１コントローラ４１小メンブレイン領域４２サブフィ
ールド４３スカート４４マイナー
ストライプ４５グリレージ４７ストラッ
ト４９メジャーストライプ５０チップ５２サブフィールド５９ストライ
プ１１０ウエハチャンバー１１１チャッ
ク１１２チャンバー１１３ターボ
ポンプ１１４〜１１６真空ゲージ１１７ウエハ１１８通路１１９、１２０
ガス導入配管１２１〜１２３ガス排出路、配管１２４、１２５
流量コントローラ１２６真空ポンプ１２７真空ポ
ンプ１３０第一の周縁部１３１第二の
周縁部１１１Ａ吸着面１１１Ｂシー
ル部（周縁部）１１１Ｃガス導入孔１１１Ｄ、１１
１Ｄ′ ガス排出孔１１１Ｅ環状通路１１７Ａ処理
面１１７Ｂ被吸着面

フロントページの続き (72)発明者平柳徳行東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内Ｆターム(参考） 2H097 AA03 AA11 CA16 LA10 5F056 AA22 AA27 BB01 BD02 CC03 CC09 CC16 CD05 CD20 EA12 EA14 EA17 FA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料上の単位露光領域をいくつかのスト
ライプ状領域に分割し、前記ストライプ状の領域を順に
露光する露光装置において、露光による試料の熱膨張が
最小になるように前記ストライプ状領域の露光順を決定
し、露光を行うことを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１において、前記試料上の単位露
光領域を単位露光領域の一部しか試料上に露光できない
場所にも露光する場合に、全面が試料上に露光できる前
記単位露光領域を先に露光し、その後、前記一部しか露
光できない単位露光領域を露光することを特徴とする露
光装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記ストライ
プ状領域の露光順の方向を前記試料上の単位露光領域の
露光順の方向と逆方向にすることを特徴とする露光装
置。
【請求項４】請求項１又は２において、前記試料上の
単位領域の露光順の方向を一定方向とし、前記ストライ
プ状領域の露光順の方向を前記一定方向と一致させるこ
とを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項１又は２において、前記試料上の
単位領域のうち、露光による試料の熱膨張が最大になる
部分を予測して先に露光を行い、その後、残りの部分を
露光することを特徴とする露光装置。
【請求項６】前記試料と試料ホルダの間に伝熱ガスを
導入することを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載
の露光装置。
【請求項７】請求項６において、前記試料ホルダ内に
液体を流すことで温度を一定にすることを特徴とする請
求項１〜５いずれかに記載の露光装置。
【請求項８】前記試料の露光を行う際に試料の熱膨張
の量を予測し、予測された熱膨張の量だけ露光位置を補
正して露光することを特徴とする請求項１〜５いずれか
に記載の露光装置。