JP2013236026A - 露光装置、露光方法およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバレイ誤差の低減のために有利な技術を提供する。
【解決手段】露光装置は、補正光学素子を有する投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し基板に転写するように構成され、オーバレイ誤差を評価するために原版に形成されたマークと基板に形成されたマークとを検出し、原版のマークと基板のマークとの位置ずれを計測する計測器と、補正光学素子を変形させるための複数の駆動部と、計測器による計測結果に基づいて、原版のパターンを基板に転写する際のオーバレイ誤差が低減されるように、複数の駆動部を制御する制御部と、を備える。制御部は、補正光学素子の駆動量を決定する駆動量決定動作をオーバレイ誤差が許容範囲になるまで繰り返す。
【選択図】図３

Description

本発明は、露光装置、露光方法およびデバイス製造方法に関する。

表示デバイスや半導体デバイスなどのデバイスの製造において、基板に既に形成されているパターンと原版のパターンとのオーバレイ誤差を低減することが重要である。オーバレイ誤差の中には、原版と基板との正確な位置合わせや投影光学系の投影倍率の調整によっては低減することができない誤差、例えば、非線形歪みによる誤差がある。非線形歪みは、投影光学系の収差、および、基板に既に形成されているパターンの歪みなどによって生じうる。

特許文献１には、投影光学系の中に光学薄板を組み込み、該光学薄板を複数のアクチュエータを使って変形させることによって投影像の歪みを調整する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１では、各アクチュエータの動作量をどのようにして決定するかについては開示されていない。

特開２００９−２０６３２３号公報

本発明は、オーバレイ誤差の低減のために有利な技術を提供することを目的とする。

本発明の１つの側面は、補正光学素子を有する投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し前記基板に転写する露光装置に係り、前記露光装置は、オーバレイ誤差を評価するために前記原版に形成されたマークと前記基板に形成されたマークとを検出し、前記原版のマークと前記基板のマークとの位置ずれを計測する計測器と、前記補正光学素子を変形させるための複数の駆動部と、前記計測器による計測結果に基づいて、前記原版のパターンを前記基板に転写する際のオーバレイ誤差が低減されるように、前記複数の駆動部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記補正光学素子の駆動量を決定する駆動量決定動作を前記オーバレイ誤差が許容範囲になるまで繰り返し、１回の前記駆動量決定動作は、前記複数の駆動部のそれぞれにより変形する前記補正光学素子の複数の領域のうち現時点で最も大きな補正量を新たに発生させるべき領域を決定し、前記複数の駆動部のうち当該領域の変形に寄与する駆動部による前記補正光学素子の駆動量を決定する動作を含む。

本発明によれば、オーバレイ誤差の低減のために有利な技術が提供される。

本発明の１つの実施形態の露光装置の構成を示す図。 補正光学素子を駆動する複数の駆動部の配置を例示する図。 オーバレイ誤差の低減に関する露光装置の設定動作を例示する図。 補正光学素子の変形例を示す図。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の１つの実施形態の露光装置ＥＸの構成を示す図である。露光装置ＥＸは、例えば、照明系１０、原版位置決め機構２０、投影光学系３０、基板位置決め機構４０、計測器５０、複数の駆動部６０、および、制御部７０を備えうる。照明系１０は、原版Ｒを照明する。原版位置決め機構２０は、原版Ｒを位置決めする。投影光学系３０は、原版Ｒのパターンを基板Ｓに投影する。基板Ｓには感光材が塗布されていて、投影光学系３０によって原版Ｒのパターンが基板Ｓに投影されることによって基板Ｓが露光され、これにより原版Ｒのパターンが基板Ｓに転写される。基板位置決め機構４０は、基板Ｓを位置決めする。

投影光学系３０は、それによって基板Ｓ上に形成される原版Ｒのパターンの像を補正するための補正光学素子３２を有する。補正光学素子３２は、例えば、板状光学素子（平板、平行平板、ガラス板）を含みうる。図４（ａ）、（ｂ）には、それぞれ補正光学素子３２の変形例が誇張して示されている。図４（ａ）、（ｂ）に例示されるように、複数の駆動部６０によって補正光学素子３２を変形させることによって点線の矢印で示される光線の経路を変更することができる。これによって、基板Ｓ上に形成される原版Ｒのパターンの像を補正することができる。

像の補正は、原版Ｒのパターンを基板Ｓに転写する際のオーバレイ誤差が低減されるようになされる。ここで、オーバレイ誤差は、投影光学系３０の収差、および、基板Ｓに既に形成されているパターンの歪などによって生じうる。そこで、像の補正は、投影光学系３０の収差が低減されるように、および／または、基板Ｓに形成されているパターンの歪に応じて、投影光学系３０によって基板Ｓに形成される像を歪ませるようになされうる。

複数の駆動部６０は、制御部７０からの指令に従って補正光学素子３２を変形させる。図２に複数の駆動部６０の配置が例示されている。なお、図２では、複数の駆動部６０を相互に区別するために、複数の駆動部６０が６０ａ〜６０ｐとして示されている。複数の駆動部６０は、例えば、補正光学素子３２の局所的な領域に対してＺ軸方向（投影光学系３０の光軸方向）に力を印加するように構成されうる。

計測器５０（マーク検出器）は、基板Ｓに形成されているパターンとその上に転写される原版Ｒのパターンとのオーバレイ誤差を評価するために、原版Ｒに形成されたマークと基板Ｓに形成されたマークとの位置ずれを計測する。計測器５０は、例えば、ＴＴＬ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ）計測器として構成され、投影光学系３０を介して基板に形成されたマークを検出しうる。複数の駆動部６０は、補正光学素子３２を駆動することによって補正光学素子３２を含む投影光学系３０の光学特性を補正するように構成されている。制御部７０は、計測器５０による計測結果に基づいて、基板Ｓに形成されているパターンとその上に転写される原版Ｒのパターンとのオーバレイ誤差を評価（推定）する。そして、制御部７０は、原版Ｒのパターンを基板Ｓに転写する際のオーバレイ誤差が低減されるように、複数の駆動部６０を制御する。

制御部７０は、補正光学素子３２の駆動量を決定する駆動量決定動作を、推定されるオーバレイ誤差が許容範囲になるまで繰り返す。１回の駆動量決定動作では、補正光学素子３２の複数の領域３５ａ〜３５ｐのうち現時点で最も大きな補正量を新たに発生させるべき領域を決定し、複数の駆動部６０ａ〜６０ｐのうち当該領域の変形に寄与する駆動部による補正光学素子３２の駆動量が決定される。例えば、現時点で最も大きな補正量を発生させるべき領域が領域３５ａであるとすれば、当該領域３５ａの補正に寄与する駆動部は、当該領域３５ａ又はそれに最も近い位置に力の作用点を有する駆動部６０ａでありうる。ここで、現時点で最も大きな補正量を発生させるべき領域の補正に寄与する駆動部としては、当該補正に最も寄与する１つの駆動部を決定することが簡便である。

しかしながら、現時点で最も大きな補正量を発生させるべき領域の補正に寄与する駆動部として、２以上の駆動部を決定してもよい。例えば、領域３５ａの補正量が大きい場合には、領域３５ａに隣接する領域３５ｂと領域３５ｉのオーバレイ誤差も許容範囲を超えている場合がある。この場合、領域３５ｂと領域３５ｉの駆動量が合わせて決定され、補正光学素子３２の補正に寄与する駆動部として、駆動部６０ｂと駆動部６０ｉが決定される。このように、最も大きな補正量を発生させるべき領域に隣接する領域の補正量も同時に求め、補正光学素子を駆動することで、より効果的にオーバレイ誤差を低減することができる。上述した原版Ｒに形成されたマークと基板Ｓに形成されたマークは任意の場所に形成することができる。例えば、複数の領域３５ａ〜３５ｐのそれぞれの領域に対応した原版Ｒと基板Ｓの領域に少なくとも１つ以上のマークを形成することができる。

以下、図３を参照しながら、オーバレイ誤差の低減に関する露光装置ＥＸの設定動作を説明する。なお、この設定動作は、制御部７０によって制御される。ここで、ステップＳ１０２からＳ１１４でＹＥＳと判断されるまでの処理が１回の駆動量決定動作に相当し、制御部７０は、オーバレイ誤差が許容範囲になるまで、当該駆動量決定動作を繰り返して実行する。

ステップＳ１００において、制御部７０は、計測器５０に、原版Ｒに形成されたマークと基板Ｓに形成されたマークとの位置ずれを計測させ、その計測結果に基づいて、現時点（複数の駆動部６０による駆動量がゼロの時点）でのオーバレイ誤差を評価する。

ステップＳ１０２において、制御部７０は、ステップＳ１００において評価したオーバレイ誤差に基づいて、補正光学素子３２の複数の領域３５ａ〜３５ｐのうち現時点で最も大きな補正量を発生させるべき領域を決定する。

ステップＳ１０４において、制御部７０は、複数の駆動部６０ａ〜６０ｐのうちステップＳ１０２で決定された領域の変形に寄与する駆動部を決定する。

ステップＳ１０６において、制御部７０は、ステップＳ１０４において決定された駆動部による補正光学素子３２の駆動量を決定する。駆動量は、駆動量と補正量（オーバレイ誤差の変化量）との関係を示す関係情報（例えば、係数、式またはテーブル）に基づいて決定することができる。例えば、補正量をＣ、駆動量をＤＡとすると、補正量Ｃと駆動量ＤＡの関係を、関数ｆ（Ｃ)を用いて、ＤＡ＝ｆ（Ｃ）と表現することができる。関数は、予め実験またはシミュレーションを通して決定しておくことができる。

前記関係情報が予め決定されていない場合は、最初の駆動量を比較的小さ目のデフォルト値とし、ステップＳ１１０、Ｓ１１２を通して得られるオーバレイ誤差の評価結果に基づいて、次に実行されるステップＳ１０４において駆動量をより精密に決定しうる。最初の駆動量をＸ、最初の駆動量Ｘに従った駆動の前後におけるオーバレイ誤差の変化量（補正量）をＹとすると、Ｙ／Ｘ（＝Ｓ）は、駆動量に対するオーバレイ誤差の変化量（補正量）の敏感度を示す。必要な補正量（オーバレイ誤差の変化量）をＺとすると、それを達成するための駆動量は、Ｚ・Ｓである。

ステップＳ１０８において、制御部７０は、ステップＳ１０６において決定された駆動量が基準値を超えるかどうかを判断する。そして、該駆動量が該基準値を超えると判断される場合には、制御部７０は、補正光学素子３２を更に変形させることなく設定動作を終了させる。一方、該駆動量が該基準値を超えないと判断される場合には、制御部７０は、処理をステップＳ１１０で進める。ここで、基準値は、補正光学素子３２が破損する可能性がある変形量とすることができる。これにより、補正光学素子３２の破損を防ぐことができる。

ステップＳ１１０において、制御部７０は、ステップＳ１０４で決定した駆動部に、ステップＳ１０６で決定した駆動量だけ、補正光学素子３２を駆動させる。

ステップＳ１１２において、制御部７０は、計測器５０に、原版Ｒに形成されたマークと基板Ｓに形成されたマークとの位置ずれを計測させ、その計測結果に基づいて、現時点でのオーバレイ誤差を評価する。

ステップＳ１１４において、制御部７０は、ステップＳ１０２で決定した補正光学素子３２の領域に対応する基板Ｓの領域におけるオーバレイ誤差が許容範囲であるかどうかを判断する。そして、制御部７０は、該オーバレイ誤差が許容範囲でなければ、処理をステップＳ１０６に戻す。このようにして、ステップＳ１０４〜Ｓ１１４の処理の繰り返しにより、補正光学素子３２の１つの領域に対応する駆動部による駆動量が決定される。

ステップＳ１１６では、基板Ｓ１の全域におけるオーバレイ誤差が許容範囲であるかどうかを判断する。そして、制御部７０は、該オーバレイ誤差が許容範囲でなければ、処理をステップＳ１０２に戻す。このようにして、ステップＳ１０２〜Ｓ１１６の処理の繰り返しにより、複数の駆動部６０のそれぞれによる駆動量が決定される。

以上のように、ステップＳ１０２において、補正光学素子３２の複数の領域３５ａ〜３５ｐのうち現時点で最も大きな補正量を発生させるべき領域が決定される。また、ステップＳ１０４において、複数の駆動部６０ａ〜６０ｐのうちステップＳ１０２で決定された領域の変形に寄与する駆動部が決定される。そして、ステップＳ１０６〜Ｓ１１４において、当該駆動部の駆動量が決定され、その駆動量に応じて補正光学素子３２が駆動される。次に実行されるステップＳ１０２において、それが実行される時点で最も大きな補正量を新たに発生させるべき領域が決定される。即ち、本発明の実施形態によれば、最も大きな補正量を発生させるべき領域から順に駆動量が決定される。よって、複数の駆動部６０の駆動量のそれぞれを同時に決定する場合におけるような複雑な計算が不要である。

本発明の実施形態のデバイス製造方法は、例えば、半導体デバイス、液晶デバイス等のデバイスの製造に好適である。前記方法は、感光剤が塗布された基板を、上記の露光装置を用いて露光する工程と、前記露光された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、前記デバイス製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。

Claims (7)

1. 補正光学素子を有する投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し前記基板に転写する露光装置であって、
   オーバレイ誤差を評価するために前記原版に形成されたマークと前記基板に形成されたマークとを検出し、前記原版のマークと前記基板のマークとの位置ずれを計測する計測器と、
   前記補正光学素子を変形させるための複数の駆動部と、
   前記計測器による計測結果に基づいて、前記原版のパターンを前記基板に転写する際のオーバレイ誤差が低減されるように、前記複数の駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記補正光学素子の駆動量を決定する駆動量決定動作を前記オーバレイ誤差が許容範囲になるまで繰り返し、
   １回の前記駆動量決定動作は、前記複数の駆動部のそれぞれにより変形する前記補正光学素子の複数の領域のうち現時点で最も大きな補正量を新たに発生させるべき領域を決定し、前記複数の駆動部のうち当該領域の変形に寄与する駆動部による前記補正光学素子の駆動量を決定する動作を含む、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御部は、前記駆動量決定動作において、前記補正光学素子を変形させるための駆動量が基準値を超えると判断される場合に、前記補正光学素子を更に変形させることなく前記駆動量決定動作を終了する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記基準値は、前記補正光学素子が破損する可能性がある変形量である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記制御部は、前記駆動量決定動作において、前記計測器を使って前記オーバレイ誤差を評価しながら前記駆動部による前記補正光学素子の駆動量を決定する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記補正光学素子は、平行平板である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 補正光学素子を有する投影光学系によって原版のパターンを基板に投影し前記基板に転写する露光方法であって、
   オーバレイ誤差を評価するために前記原版に形成されたマークと前記基板に形成されたマークとを検出し、前記原版のマークと前記基板のマークとの位置ずれを計測する工程と、
   前記計測された位置ずれの計測結果に基づいて、前記原版と前記基板のオーバレイ誤差が低減されるように、前記補正光学素子を変形させるための複数の駆動部を制御する工程と、を含み、
   前記複数の駆動部を制御する工程では、前記補正光学素子の駆動量を決定する駆動量決定動作を前記オーバレイ誤差が許容範囲になるまで繰り返し、
   １回の前記駆動量決定動作は、前記複数の駆動部のそれぞれにより変形する前記補正光学素子の複数の領域のうち現時点で最も大きな補正量を新たに発生させるべき領域を決定し、前記複数の駆動部のうち当該領域の変形に寄与する駆動部による前記補正光学素子の駆動量を決定することを含む、
   ことを特徴とする露光方法。
7. デバイスを製造するデバイス製造方法であって、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置によって基板を露光する工程と、
   該基板を現像する工程と、
   を含むことを特徴とするデバイス製造方法。