JP2013258283A - 露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板をショット領域毎に露光する露光装置は、基板を保持して移動可能なステージと、前記ステージの振動を計測する計測器と、制御部とを備える。前記制御部は、第1の基板のショット領域の露光期間における前記計測器により計測された前記ステージの振動が許容範囲の外にある場合には、前記第1の基板の後に露光される第2の基板で前記第1の基板の前記ショット領域と同一位置のショット領域を露光するときの制御パラメータを露光精度が向上するように変更する。
【選択図】図5
Description
本発明の露光装置において、基板5のショットに露光処理を行い、露光処理において基板ステージ30の振動が許容範囲の内にあるか否かを判定する。基板ステージ30の振動が許容範囲の外にあると判定された場合に行う精度向上対策の設定処理を図5から図19を用いて説明する。また基板ステージ30の振動による露光性能の影響を捉え、TPが向上可能である場合に行うTP向上対策の設定処理を図5と図20とを用いて説明する。図5から図20のフロ−チャートの処理、及び、フロ−チャート内に記載のアクチュエータ部(マスクステージ3、基板ステージ30)の操作指示(命令)は全て制御部40が実施する。
・図8のフローチャートでは、振動の指標としてショットの露光期間における基板ステージ30の振動の振幅の最大値を用いる。
・図9のフローチャートでは、振動の指標としてショットの露光期間における基板ステージ30の振動の振幅のピークの平均値を用いる。
・図10のフローチャートでは、振動の指標としてショットの露光期間における基板ステージ30の振動の振幅が所定の値以下である期間における累積露光量の露光期間における累積露光量に対する割合を用いる。
・図12のフローチャートでは、ショットの露光期間を複数の分割期間に分割し、振動の指標として各分割期間における基板ステージ30の振動の振幅の最大値を用いる。
・図14のフローチャートでは、振動の指標として各分割期間における基板ステージ30の振動の振幅のピークの平均値を用いる。
・図15のフローチャートでは、振動の指標として各分割期間における基板ステージ30の振動の振幅が所定の値以下である期間における累積露光量の露光期間における累積露光量に対する割合を用いる。
振動の最大値による判定
図8のフローチャートでは、制御部40は、基板ステージ30の振動が露光中、振動の振幅の最大値が定めたトレランス内に収まっているかどうかで露光精度を満たすかを判定する。以降、図8のフローチャートの判定処理を、「振動の最大値による判定」と呼ぶ。S201で、制御部40は、精度判定の処理を開始する。S202で、制御部40は、トレランスの条件である振動の振幅の最大値の許容範囲の値を記憶部41から取得する。S203で、制御部40は、露光中の基板ステージ30の振動情報をレーザ干渉計13から取得する。S204で、制御部40は、取得した基板ステージ30の振動の振幅の最大値が、露光中、定めたトレランス内に収まっているかどうかで露光精度を満たすかを判定する。基板ステージ30の振動がトレランス内に収まっている場合には、S205で、制御部40は、更にTP向上が可能かの条件の取得を記憶部41から行う。
図9のフローチャートでは、制御部40は、露光中の基板ステージ30の振動情報から振動の振幅のピークの平均値を算出、これが規定とする平均値を満たしているかどうかで露光精度を満たすか判定する。生産ロットの露光を繰り返す場合において、1つのショットにかかる露光時間にぶれは少なく、また基板ステージ30の振動の状況も通常であれば同じ基板5内のショットと変らない。しかし、基板ステージ30に異常が発生した場合などに振動の状態にぶれが大きくなるに伴い、振幅のピーク値が大きくなり、振動の平均値が大きくなる。これが露光精度の低下に繋がる。
図10のフローチャートでは、制御部40は、振動が小さい時間帯における累積露光量を求め、露光期間全体における累積露光量に対して、振動が小さい時間帯の累積露光量の割合が規定値を満たしているかどうかで露光精度を判定する。振動の区分は定めるトレランス値(図11のq1)内に振幅のピークが収まった事をトリガに行う。図11の(a)は、露光の開始時刻Sから終了時刻Eまでの間に発生する露光量の分布を示し、(b)は、基板ステージ30の振動の状況を示す。(a)、(b)とも横軸は、時刻Tを表す。(a)からも分かるように、露光の開始から最高露光量を出すまでには時間がかかる。また振動も減衰していく傾向にある。制御部40は、まず、振動がトレランス値q1内の小さい時間帯(QからE)の累積露光量を積分で算出する。そして、制御部40は、露光期間全体(時刻Sから時刻E)に対し、振動の小さい時間帯の割合が一定条件(規定%よりも多い)を満たしている場合、精度を満たす露光が実施されたと判定する。
図12のフローチャートでは、図13のように露光光の射出開始時刻Sから停止時刻Eまでの露光期間を、一定時間毎、もしくは不特定の時間で、複数の期間(分割期間)に分割けする。図13では、露光期間S−Eを、時刻A、Bの仕切りで、S−A、A−B、B−Eの3つの分割期間に分割している。そして、時間経過と共に厳しいトレランス値となる条件を規定とし、分割期間毎にその規定を満たすかをどうかで露光精度を満たすかを判定する。以降、図12のフローチャートの判定を、「複数の振幅の最大値による判定」と呼ぶ。S501で、制御部40は、精度判定の処理を開始する。S502で、制御部40は、まず露光期間の分割するため、分割を定義する時刻情報を記憶部41から取得する。S503で、制御部40は、規定の条件となる、分割期間毎に満たすべきトレランス値を記憶部41から取得する。S504で、制御部40は、露光中の基板ステージ30の振動情報をレーザ干渉計13から取得する。S505で、制御部40は、露光中、基板ステージ30の振動がS502で取得したトレランス内に収まっているか判定する。規定値を満たしている場合、制御部40は、S506からS509の処理において、図8のS205からS208と同じ処理を行い、更にTP向上が可能かどうかを判定し、S513で、露光精度への影響の判定処理を終了する。S505において規定値を満たしていなかった場合、制御部40は、ユーザーの求める露光精度を満たしていない判定し、S510からS512の処理において、図8のS209からS211と同じ処理を行い、精度向上対策を行うショットを定める。S512の処理後、制御部40は、S513で露光精度への影響の判定処理を終了する。
図14のフローチャートでは、図12と同様、露光期間の分割を行い、基板ステージ30の振動情報から分割期間毎に振動の平均値を求め、これが規定とする分割期間毎の規定値を満たしているかどうかで露光精度を満たすかを判定する。以降、図14のフローチャートの判定を、「複数の振動の平均値による判定」と呼ぶ。S601で、制御部40は、精度判定の処理を開始する。S602で、制御部40は、まず露光期間の分割するため、分割を定義する時刻情報を記憶部41から取得する。S603で、制御部40は、規定の条件となる、分割期間毎に満たすべき振動の平均値の許容範囲を記憶部41から取得する。S604で、制御部40は、露光中の基板ステージ30の振動情報をレーザ干渉計13から取得する。S605で、制御部40は、分割期間毎に基板ステージ30に発生した振動の振幅の各ピークの絶対値の和を求め、更にピークの数で割り、平均値の計算を行う。S606で、制御部40は、S605で求めた平均値がS601で取得した規定値を全て満たしているかを判定する。規定値を満たしている場合、制御部40は、S607からS610において、図8のS205からS208と同じ処理を行い更にTP向上可能かどうかを判定し、S614で、露光精度への影響の判定処理を終了する。S606の処理において規定値を満たしていなかった場合、制御部40は、ユーザーの求める露光精度を満たしていない判定し、S611からS613において、図8のS209からS211と同じ処理を行い、精度向上対策を行うショットを定める。S614の処理後、制御部40は、S614で露光精度への影響の判定処理を終了する。
図15のフローチャートでは、複数の異なる振動のトレランス値(図16のq1〜q3)によって露光期間の分割を行い、分割期間毎に、振動が小さい時間帯の露光量の割合が規定を満たしているかで露光精度を判定する。図15のフローチャートは、露光期間が複数の分割期間に分割されている点で、図10のフローチャートと異なる。分割期間は定めるトレランス値(図16のq1、q2、q3)に振幅のピーク値が収まった事で分ける。ピーク値がq2のトレランス内に収まったピークの箇所が、q1とq2との切れ目となり、q3のトレランス内に収まったピークの箇所がq2とq3とを分ける。q1のトレランスは露光開始Sをトリガに、q2のトレランスはピークがq1のトレランス内に入るのをトリガに、q3のトレランスはピークがq2のトレランス内に入るのをトリガに計測を開始する。図16の(a)は露光の開始時刻Sから終了時刻Eまでの間の露光量の分布を示し、(b)は基板ステージ30の振動の状況を示す。トレランス(q1、q2、q3)の分け方に従い、露光期間を、S−Q1、Q1−Q2、Q2−Q3、Q3−Eの4分割期間に分ける。図11と異なる点は、分割した各分割期間で露光量の割合を求める点にある。
図17から図19までのフローチャートは図5のS103の精度向上対策の設定処理の詳細である。
・図17のフローチャートでは、露光の開始時期を変更することにより精度を向上する。
・図18のフローチャートでは、基板ステージ30の速度(加速度)を変更することにより精度を向上する。
・図19のフローチャートでは、ショットの振動情報から、補正値、補正式を算出し、これに基づいて基板ステージ30の位置、姿勢を補正することにより精度を向上する。
図17のフローチャートでは、露光の開始時期を変更することで露光精度の向上を行う。露光の開始時期を変更するとは、具体的には背景技術で紹介したように、基板ステージ30の振動が露光精度に影響を与えない範囲に収まったのを確認した後に、露光の開始を行う。S801で、制御部40は、精度向上対策の設定処理を開始する。S802で、制御部40は、図5のS102で精度向上ショットが、図8から図16までのどの精度判定条件によって精度向上ショットと設定されたかを記憶部41のメモリ領域54から取得する。S803で、制御部40は、露光の開始時期の変更が精度向上に有効であるという場合の前提条件を記憶部41から取得する。露光の開始時期の変更が精度向上に有効であるという場合の前提条件は、記憶部41に保持されている。S804で、制御部40は、S802で取得した精度判定条件が、S803で取得した前提条件と一致するか否かを判断する。
図18のフローチャートでは、露光前又は露光中に基板ステージ30の速度(加速度)を変更することで、露光精度の向上を行う。S901で、制御部40は、精度向上対策の設定処理を開始する。S902で、制御部40は、図17のS802同様、精度向上ショットが、図8から図16までのどの精度判定条件で精度向上ショットと設定されたのかを記憶部41のメモリ領域54から取得する。S903で、制御部40は、基板ステージ30の速度(加速度)の変更が精度向上に有効であるという場合の前提条件を記憶部41から取得する。S904で、制御部40は、S902で取得した精度判定の条件が、S903で取得した前提条件と一致するか否かを判断する。制御部40は、S902で取得した精度判定の条件が、S903で取得した前提条件と一致した場合は、基板ステージ30の速度(加速度)の変更を行うと決定し、これを記憶部41のメモリ領域52に保存して、S906で、精度向上対策の設定処理を終了する。S904において、S902で取得した精度判定の条件がS903で取得した前提条件に当て嵌まらない場合、制御部40は、基板ステージ30の速度、加速度を変更することなく、S906で精度向上対策の設定処理を終了する。
図19のフローチャートでは、振動の情報から、露光前又は露光中の基板ステージ30の位置、姿勢の補正を行い、露光精度の向上を行う。S1001で、制御部40は、精度向上対策の設定処理を開始する。S1002で、制御部40は、図17のS802同様、精度向上ショットが、図8から図16までのどの精度判定条件で精度向上ショットと設定されたのかを記憶部41のメモリ領域54から取得する。S1003で、制御部40は、基板ステージ30の位置、姿勢の補正が精度向上に有効であるという場合の前提条件を記憶部41から取得する。S1004で、制御部40は、S1002で取得した精度判定の条件が、S1003で取得した前提条件と一致するか否かを判断する。制御部40は、S1002で取得した精度判定の条件がS1003で取得した前提条件と一致した場合、S1005で、ショットの振動情報を図4のメモリ領域55から取得する。S1006で、制御部40は、取得した振動情報から基板ステージ30の位置、姿勢を補正するための補正式、補正値を算出する。補正式、補正値の算出方法は振動波形から得られる基板ステージ30の傾き(Tilt値)を算出する方法でも良いし、これ以外でも良い。S1007で、制御部40は、S1006で算出した補正式、補正値を記憶部41に保存する。S1008で、制御部40は、精度向上対策の設定処理を終了する。S1002で取得した精度判定の条件がS1003で取得した前提条件が当て嵌まらない場合、制御部40は、基板ステージ30の位置、姿勢を補正することなく、S1008で精度向上対策の設定処理を終了する。
図20のフローチャートは、図5のS104に対応するTP向上対策の設定処理の詳細である。S1101で、制御部40は、TP向上対策の設定処理を開始する。S1102で、制御部40は、図5のS102でTP向上を実施するとされたTP向上ショットの振動情報を図4のメモリ領域55から取得する。S1103で、制御部40は、S1002で取得した振動情報からTPの短縮可能な時間を算出する。S1004で、制御部40は、求めた時間だけTP向上対策を実行するよう、記憶部41に実行するTP向上対策と短縮可能な時間とを記憶する。本実施例でのTPの短縮時間は、TP短縮の調査時刻Pと、TP短縮が可能かを判定するトレランス値p内に基板ステージ30の振幅のピークの値が収まった時刻との差とする。本実施例でのTPの短縮時間は、図25中でUとして示される。制御部40は、S1104で、露光光ILの照射を開始する時刻をS1103で求めたTP短縮時間Uだけ前倒して露光処理を行うTP向上対策の内容を設定し、S1105で、TP向上対策の設定処理を終了する。
[事例1]
事例1では、基板ステージ30が駆動後、露光処理中、図21のような振動状態であったとする。図21で、横軸が時刻Tを表し、縦軸が基板ステージ30の振動の振幅Fzを示す。以降の実施例においてz軸を対象に説明を行うが、x軸、y軸についても同様である。Sは露光光ILの照射が開始される時刻を表し、Eは露光光ILの照射が終了される時刻を表す。f1は露光精度のトレランス(許容範囲)を表す。pは、TP向上が可能かを判定するトレランス(許容範囲)を表し、Pはトレランスpの調査の終了時刻を表す。本事例例で露光されるショットはロットの1枚目の基板のショットであり、ロットの2枚目以降の基板の精度向上やTP向上を行うショットではない。また、露光精度の判定処理は図8と図9のフローチャートの処理を行う。図8と図9のフローチャートの情報は、予め記憶部41に保存されている。図8のフローチャートで使用する規定値f1、図9のフローチャートで使用する振動の規定の平均値は2.5以下と記憶部41に保存されている。
事例2では、基板ステージ30が駆動後、露光処理中、図22のような振動状態であったとする。図22上に表示されているものは全て図21と同等である。本事例で最初に露光されるショットはロットの1枚目の基板のショットであり、ロットの2枚目以降の基板の精度向上やTP向上を行うショットではないとする。露光精度の判定処理は、図8と図9のフローチャートの処理を行い、精度向上対策の処理は図17、図18のフローチャートの処理を行う。事例1と同様、図8のフローチャートの規定値f1、図9の規定値とする振動の平均値は2.5以下と記憶部41に保存されている。
事例3では、基板ステージ30が駆動後、露光処理中、図23のような振動状態であったとする。時刻Sは露光光ILの照射の開始時刻を表し、時刻Eは露光光ILの照射の終了時刻を表す。時刻A、Bは、露光期間S−Eを分割する時刻である。分割期間S−A内で露光精度の規定を満たすかを時刻Aで判断する。分割期間A−B内で露光精度の規定を満たすかを時刻Bで判断する。分割期間B−E内で露光精度の規定を満たすかを時刻Eで判断する。f1は分割期間S−A内で使用するトレランス(許容範囲)値を表す。同様にf2は分割期間A−B内で使用するトレランス(許容範囲)値を、f3は分割期間B−E内で使用するトレランス(許容範囲)値を表す。図9の規定値とする振動の平均値は、分割期間S−Aでは6以下、分割期間A−Bでは2.5以下、分割期間B−Eでは1以下であるとそれぞれ記憶部41に保存されている。
事例4では、基板ステージ30が駆動後、露光処理中、図24のような振動状態、露光量で露光が実施されたものとする。本事例で露光されるショットは露光装置に初めて露光されるものとする。また、露光精度の判定処理は図10のフローチャートに従って行い、精度向上対策の処理は図17のフローチャートに従って行う。図10の規定値(条件)とするとする割合の値は70%〜100%とする。
事例5では、基板ステージ30が駆動後、露光処理中、図25のような振動状態であったとする。本事例で露光されるショットは露光装置に初めて露光されるものとする。また、露光精度の判定処理は図8のフローチャートに従って行う。図5のフローチャートに従って、露光処理の開始が行われる(S101)。制御部40は、露光処理の対象ショットが、精度向上ショットか、TP向上ショットであるか、それ以外のショットであるかを記憶部41に対し問い合わせを行う(S102)。対象ショットはそれ以外のショットであるため、制御部40は、基板ステージ30の駆動を行い(S105)、露光を開始する(S106)。制御部40は、S107で、露光精度への影響の判定処理を示す図8のフローチャートに処理を移す。
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス(半導体デバイス、液晶表示デバイス等)の製造方法について説明する。ここでは、半導体デバイスの製造方法を例に説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)と、パッケージング工程(封入)を含む。なお、液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
Claims (9)
- 基板をショット領域毎に露光する露光装置であって、
基板を保持して移動可能なステージと、
前記ステージの振動を計測する計測器と、
第1の基板のショット領域の露光期間における前記計測器により計測された前記ステージの振動が許容範囲の外にある場合には、前記第1の基板の後に露光される第2の基板で前記第1の基板の前記ショット領域と同一位置のショット領域を露光するときの制御パラメータを露光精度が向上するように変更する制御部と、
を備えることを特徴とする露光装置。 - 前記ステージの振動が前記許容範囲の外にあるか否かを判定するための指標は、前記露光期間における前記ステージの振動の振幅の最大値、前記露光期間における前記ステージの振動の振幅のピークの平均値、又は、前記露光期間のうちで前記ステージの振動の振幅が所定の値以下である期間における累積露光量の前記露光期間における累積露光量に対する割合を含むことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記ステージの振動が前記許容範囲の外にあるか否かを判定するための指標は、前記露光期間を複数に分割した分割期間のそれぞれにおける前記ステージの振動の振幅の最大値を含み、前記制御部は、前記複数の分割期間における最大値の少なくとも1つが前記分割期間毎に設定された許容範囲の外にある場合には前記制御パラメータを変更することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記ステージの振動が前記許容範囲の外にあるか否かを判定するための指標は、前記露光期間を複数に分割した分割期間のそれぞれにおける前記ステージの振動の振幅のピークの平均値を含み、前記制御部は、前記複数の分割期間における平均値の少なくとも1つが前記分割期間毎に設定された許容範囲の外にある場合には前記制御パラメータを変更することを特徴とする請求項1又は請求項3に記載の露光装置。
- 前記ステージの振動が前記許容範囲の外にあるか否かを判定するための指標は、前記露光期間を複数に分割した分割期間のそれぞれのうちで前記ステージの振動の振幅が所定の値以下である期間における累積露光量の各分割期間における累積露光量に対する割合を含み、前記制御部は、前記複数の分割期間における割合の少なくとも1つが前記分割期間毎に設定された許容範囲の外にある場合には前記制御パラメータを変更することを特徴とする請求項1、請求項3及び請求項4のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記制御パラメータは、露光の開始時刻、前記露光期間における前記ステージの位置、姿勢、速度及び加速度の少なくともいずれかを含むことを含む請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記第1の基板のショット領域の露光期間における前記ステージの振動が前記許容範囲の内に収まっており、かつ、前記ショット領域の露光の開始から所定の時間が経過した時点での前記ステージの振動の振幅が所定の値より小さい場合には、前記制御部は、前記第2の基板で前記第1の基板の前記ショット領域と同一位置のショット領域に対する露光の開始を早めることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記第1の基板のショット領域の露光期間における前記ステージの振動が前記許容範囲の内に収まっている場合には、前記制御部は、前記第2の基板で前記第1の基板の前記ショット領域と同一位置のショット領域を露光するときの前記制御パラメータを変更しないことを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の露光装置。
- 請求項1乃至8のいずれか1項に記載の露光装置を用いて複数の基板をショット領域毎に露光する工程と、
前記工程で露光された複数の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。
Priority Applications (6)
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