JP2015231035A - 露光方法、露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スループットを低下させずにレチクルステージの走査駆動に伴うレチクルのずれを補正する。【解決手段】 レチクルと基板とを走査しながら前記基板に露光を行う露光方法は、前記レチクルを保持するレチクルステージにその走査駆動範囲を往復させる走査駆動を複数回行い、該複数回の走査駆動のそれぞれによって発生した前記レチクルの前記レチクルステージに対する位置ずれ量を測定し、該測定された位置ずれ量を前記レチクルステージの走査駆動回数と関連付けた情報を生成する生成工程と、前記露光を行うときのレチクルの位置ずれ量を、前記走査駆動回数と前記情報とに基づいて推定する推定工程と、前記推定された位置ずれ量を低減するように、前記レチクルステージおよび前記基板を保持する基板ステージの少なくともいずれかの走査駆動を補正しながら前記露光を行う露光工程と、を含む。【選択図】 図４

Description

本発明は、露光方法、露光装置およびデバイス製造方法に関する。

特許文献１には、レチクルとウエハとの相対的な位置合わせを高精度に行うために、レチクルとレチクルステージとの相対的位置関係を常時検出してレチクルのずれを常時計測するセンサを搭載する露光装置が開示されている。

特開２０００-００３８５５号公報

しかし、特許文献１に記載の従来の露光装置には、レチクルステージに対するレチクルのずれを常時計測するセンサが必要である。また、レチクルステージに対するレチクルのずれを収束するためにレチクルステージを前後方向に何回も走査駆動させると、その走査駆動に伴って処理時間が長くなる。そこで、本発明では、スループットを低下させずにレチクルステージの走査駆動に伴うレチクルのずれを補正することを目的とする。

本発明の一つの側面は、レチクルと基板とを走査しながら前記基板に露光を行う露光方法であって、前記レチクルを保持するレチクルステージにその走査駆動範囲を往復させる走査駆動を複数回行い、該複数回の走査駆動のそれぞれによって発生した前記レチクルの前記レチクルステージに対する位置ずれ量を測定し、該測定された位置ずれ量を前記レチクルステージの走査駆動回数と関連付けた情報を生成する生成工程と、前記露光を行うときのレチクルの位置ずれ量を、前記走査駆動回数と前記情報とに基づいて推定する推定工程と、前記推定された位置ずれ量を低減するように、前記レチクルステージおよび前記基板を保持する基板ステージの少なくともいずれかの走査駆動を補正しながら前記露光を行う露光工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、スループットを低下させずにレチクルステージの走査駆動に伴うレチクルのずれを補正することができる。

露光装置の構成を示す図。 レチクルアライメントの構成を示す図。 露光処理のフローを示すフローチャート。 レチクルの位置ずれ補正に関するデータのフローを示す図。 走査駆動回数とレチクルの位置ずれ量との関係を示すグラフ。 レチクルの位置ずれの補正テーブル。

以下に、本発明の実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、実施形態に係る露光装置の構成を示す。図１に示す露光装置は、投影光学系１とウエハ（基板）５との間に液体を介在させずに基板を露光する露光装置と、投影光学系１とウエハ５との間に液体を介在させて基板を露光する液浸露光装置とのいずれであってもよい。以下では、半導体デバイスの回路パターンが形成されたレチクル（原版）４を用いて、回路パターンをウエハ５に転写する露光装置について説明する。

図１に示す露光装置は、レチクルステージ６とレチクルステージ６によって保持されるレチクル４を照明する照明光学系２と、ウエハステージ（基板ステージ）７と、レチクル４のパターンをウエハステージ７上のウエハ５に投影する投影光学系１を備える。露光装置は、また、ウエハ５の面位置検出器１４と、ウエハアライメント検出器１３を備える。面位置検出器１４は、ウエハ５の表面に投光する投光部１４ａとウエハ５の表面で反射された反射光を受光する受光部１９ｂとを含む。露光装置は、さらに、露光処理を制御する制御部Ｃを含む。

レーザ干渉計１０は、レチクルステージ６の位置を計測する。制御部Ｃは、レチクルステージ６を駆動するアクチュエータを制御して、レチクルステージ６のＹ方向の位置を制御する。レチクルステージ６には、レチクル４の他にレチクル基準プレート８が配置されている。レチクル基準プレート８のパターン面の高さは、レチクル４のパターン面の高さとほぼ一致する。レチクルステージ６には、レーザ干渉計１０から出射されたビームを反射するバーミラー１１が固定されていて、レーザ干渉計１０によりレチクルステージ６の位置や移動量は逐次計測される。

ウエハステージ７上には、ウエハ基準プレート９が配置されている。ウエハ基準プレート９のパターン面は、ウエハ５の上面とその高さがほぼ一致する。ウエハステージ７はＺ方向およびＸＹ平面内を移動することが可能であり、更にθＸ、θＹ、θＺに微小回転も可能であるように制御部Ｃにより制御される。レチクルステージ６と同様に、ウエハステージ７にも、レーザ干渉計１０からのビームを反射するバーミラー１１が固定されていて、そのレーザ干渉計１０によりウエハステージ７のＸＹＺ方向における位置および移動量が逐次計測される。

図１中に示したＸＹＺ直交座標系について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ方向およびＹ方向で規定される面がウエハ５の面に平行になり、Ｚ方向がウエハ５の面に対して直交するように方向が決定されている。図１に示す露光装置は、光源３を備えている。光源３としては、例えば、２４８ｎｍの波長の光を発生するＫｒＦエキシマレーザを使用し得るが、例えば、水銀ランプ、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、ＥＵＶ光源なども採用し得る。光源３から射出された光束は、照明光学系２に入射し、設定された形状、干渉性、偏光状態に整形された後に、レチクル４を透過照明する。レチクル４の下面に形成された繊細な回路パターンで回折された光は、投影光学系１により、ウエハステージ７上に配置されたウエハ５上に結像する。

レチクルの位置ずれを計測するために、レチクルアライメント検出器１２が使用される。制御部Ｃは、レチクルステージ６をレチクルアライメント検出器１２上に駆動する。レチクルアライメント検出器１２は、レチクルステージ６上のアライメントマーク１６およびレチクル４上のアライメントマーク１５を検出し、それらの相対位置を計測することにより、レチクル４のレチクルステージ６に対する位置ずれ量を求める。図２に示すように、レチクルステージ６上のアライメントマーク１６およびレチクル４上のアライメントマーク１５はそれぞれ、Ｘ方向に複数のマークを配置することで、レチクル４のレチクルステージ６に対するＸＹθ方向の位置ずれを計測することができる。

図１に示す露光装置を用いてウエハ５を露光するためのフローについて、図３を用いて説明する。Ｓ１で、制御部Ｃは、Ｓ１で、レチクル４をレチクルステージ６に搭載する。Ｓ２で、制御部Ｃは、露光処理を規定するレシピが初めて処理するものかを否か確認し、初めての処理である場合には、Ｓ３へ進み、レシピが初めて処理するものではない、すなわち、以前に処理したものである場合には、Ｓ４へ進める。例えば、使用するレチクル４が以前に使用したものである場合は、Ｓ４に進む。

Ｓ３およびＳ４は、レチクルステージ６に対するレチクル４の位置ずれの発生を収束するためにレチクルステージ６にその走査方向（Ｙ方向）の走査駆動範囲を往復させる走査駆動を複数回行わせるステップである。レシピが初めての処理するものである場合には、Ｓ３で、制御部Ｃは、レチクルステージ６を１００往復程度走査駆動させる。一方、レシピが以前に処理したものである場合には、Ｓ４で、制御部Ｃは、レチクルステージ６を２０往復程度走査駆動させる。Ｓ４における走査駆動の回数が少ないのは、２０往復程度の走査駆動でレチクル４の位置ずれがほぼ収束することが以前の処理で分かっていることによる。レシピが以前に処理したものである場合の走査駆動回数を低減することで、レチクルアライメント計測のための所要時間を短縮することができる。

Ｓ５で、制御部Ｃは、レチクルアライメント検出器１２を用いてレチクル４のレチクルステージ６からの位置ずれ量を計測する。Ｓ５で、レチクルステージ６をレチクルアライメント検出器１２の位置までステップ駆動するとき、制御部Ｃは、Ｓ２、Ｓ４、後述するＳ８の走査駆動と同じ加速度でレチクルステージ６を駆動する。また、レチクルステージ６をＹ方向に往復駆動した後にレチクルアライメント検出器１２を用いてレチクル４の位置ずれを計測することで往方向の駆動と復方向の駆動によるレチクル４の位置ずれの方向差を計測することもできる。

Ｓ６で、制御部Ｃは、ウエハ５をウエハステージ７に搭載する。Ｓ７で、制御部Ｃは、ウエハ５の面位置を面位置検出器１４により計測する。ウエハ５がパターン付きウエハである場合には、Ｓ７で、制御部Ｃは、ウエハアライメント検出器１３を用いて、ウエハ５のＸＹ方向の計測を行って、ウエハライメントを実施してもよい。

Ｓ８で、制御部Ｃは、Ｓ５または直前ウエハのＳ９のレチクルアライメント計測、Ｓ７のウエハアライメント計測の結果に基づいて、レチクル４、レチクルステージ６、ウエハステージ７、投影光学系１の位置誤差を補正演算する。制御部Ｃは、その演算結果から正確な露光ショットの位置を算出し、レチクルステージ６、ウエハステージ７をステップアンドスキャン駆動、さらに、投影光学系１の結像特性を補正しながら、各ショットに対して露光処理を順次行っていく。Ｓ８は、ウエハ５の各ショットに走査露光を行う露光工程である。

Ｓ９で、制御部Ｃは、Ｓ５と同様、レチクルアライメント検出器１２を用いてレチクル４のレチクルステージ６からの位置ずれを計測する。Ｓ９でレチクルステージ６をレチクルアライメント検出器１２の位置までステップ駆動するとき、制御部Ｃは、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ８の走査駆動と同じ加速度でレチクルステージ６を駆動する。本実施形態では、Ｓ５のレチクルアライメント計測に加えて各ウエハ５に対する走査露光後のＳ９でもレチクルアライメント計測を行う。Ｓ９は、露光工程の後、レチクル４の位置ずれ量を再測定する再測定工程である。しかし、Ｓ９のレチクルアライメント計測を省略してもよい。

Ｓ１０で、制御部Ｃは、ウエハ５をウエハステージ７から搬出して、１枚のウエハ５に対する一連の処理を終了する。Ｓ１１で、制御部Ｃは、処理すべき全てのウエハ５に対する露光処理が終了しているかを確認し、終了していなければ、Ｓ６へ戻って、以降の処理を繰り返し、終了していれば、フローを終了する。

図３に示したウエハ５の露光処理のフローにおけるレチクル４の位置ずれを補正するためのフローについて、図４を用いて説明する。Ｓ４１（図３のＳ１）で、制御部Ｃは、レチクル４をレチクルステージ６に搭載する。その際、制御部Ｃは、レチクルステージ６の走査駆動回数４６を初期化する。Ｓ４２（図３のＳ３、Ｓ４）で、制御部Ｃは、レチクルステージ６をＹ方向に走査駆動させる。制御部Ｃは、Ｓ４２で走査駆動した回数分、走査駆動回数４６を更新する。Ｓ４３（図３のＳ５、Ｓ９）で、制御部Ｃは、レチクルアライメント検出器１２を用いてレチクル４のレチクルステージ６からの位置ずれ量４４を計測する。

Ｓ４５で、制御部Ｃは、Ｓ４３で得られたレチクルの位置ずれ量の測定結果４４とレチクルステージ６の走査駆動回数４６とからレチクル４の位置ずれの補正係数４７を算出し登録する。補正係数４７の算出方法について、図５を用いて説明する。図５は、レチクルステージ６の走査駆動回数４６とレチクル４の位置ずれ量４４との関係を示すグラフである。レチクルステージ６を一定以上の加速度でステップ駆動、走査駆動した際に、レチクル４がＸＹ方向にずれる。特に、レチクル４のＹ方向の位置は、走査駆動の影響を受けやすい。レチクル４をレチクルステージ６に搭載した直後は、レチクル４の位置ずれ量４４が大きく、レチクルステージ６の走査駆動回数４６が増えるに従って、レチクル４の位置ずれ量４４が収束していく。レチクル４の位置ずれ量４４は、例えば、図５に示すように、一次遅れモデル式で近似することができる。この場合、補正係数４７は、図５に示されるレチクルの位置ずれ量４４とレチクルステージ６の走査駆動回数４６との関係を示す関数（カーブ）を特定する係数である。

したがって、図４におけるＳ４５において、レシピが初めて処理するものである場合には、制御部Ｃは、レチクルステージ６の走査駆動回数４６とレチクル４の位置ずれ量４４から補正係数４７を算出し算出した補正係数４７を格納部Ｓに格納する。なお、本実施形態では、格納部Ｓを露光装置内に構成した。しかし、格納部Ｓは、露光装置外に構成されていてもよい、レシピが以前に処理したものである場合には、制御部Ｃは、レチクルステージ６の走査駆動回数４６とレチクル４の位置ずれ量４４から補正係数４７を算出し算出した補正係数４７で補正係数を更新する。補正係数４７の更新は、現在格納されている補正係数４７と、レチクルステージ６の走査駆動回数４６およびレチクル４の位置ずれ量４４から算出した補正係数４７との差分が許容範囲を超える場合のみに実施してもよい。Ｓ４２、Ｓ４３及びＳ４６は、レチクルステージ６を複数回走査駆動し、レチクル４の位置ずれ量を測定し、位置ずれ量と走査駆動回数とを関連付けた情報を生成する生成工程を構成している。

Ｓ４８（図３のＳ８）で、制御部Ｃは、レチクルステージ６、ウエハステージ７をステップアンド走査駆動しながら各ショットを順次露光する。このとき、Ｓ５０で、制御部Ｃは、レチクルステージ６の走査駆動回数４６および補正係数４７を取得し、レチクル４の位置ずれ補正値４９を推定する。Ｓ５０は、レチクルの位置ずれ量を推定する推定工程である。制御部Ｃは、算出されたレチクル４の位置ずれ補正値４９を走査露光時のレチクルステージ６あるいはウエハステージ７の位置に反映する。走査駆動の方向に応じてレチクル４の位置ずれ量が変わる場合は、反映する補正値を切り替えてもよい。各ショットを露光する際にレチクルステージ６の走査駆動が実施されるため、制御部Ｃは、走査駆動の都度、レチクルステージ６の走査駆動回数４６を加算する。

処理すべきウエハ５が残っている場合には、制御部Ｃは、Ｓ４３およびＳ４８を繰返し実施し、補正係数４７をその都度更新する。レチクル４の位置ずれが変化しないと予測される場合には、制御部Ｃは、Ｓ４３を間引いて補正係数４７をそのまま引き継いで使用してもよい。

図３のＳ３およびＳ４、図４のＳ４２では、レシピ単位でレチクルステージ６の走査駆動回数を切り替えているが、これをレチクル単位で切り替えてもよい。また、図４のＳ４５および補正係数４７の更新についても、レチクル単位で行ってもよい。ただし、レチクル４の位置ずれ量はレチクルステージ６の加速度に応じて変化する。そのため、図３のＳ３、Ｓ４、図４のＳ４２における走査駆動回数の切り替えや、図４のＳ４５の補正係数の算出、補正係数４７の更新についても、通常、レシピ単位で行う。

本実施形態においては、一次遅れモデル式を基に補正係数４７を算出していたが、図６に示すレチクルステージ６の走査駆動回数４６とレチクル４の位置ずれ量４４とのテーブルを基に補正係数４７を算出してもよい。図６の補正テーブルは、図５と同様、レチクルステージ６の走査駆動回数４６とレチクル４の位置ずれ量４４との関係を表している。また、レチクルアライメント検出器１２を用いてレチクル４のレチクルステージ６からの位置ずれを計測する方法を例とした。しかし、レチクル４上にあるアライメントマーク１５と、投影光学系１を通して、ウエハ基準プレート９上にあるウエハステージ側のマークとの変位を計測する方法であってもよい。さらに、レチクル毎の位置ずれ差が小さい場合には、基準レチクルにおいてレチクル４の位置ずれを測定して補正係数を算出し、その他のレチクルの位置ずれ量を基準レチクルの補正係数から推定して補正してもよい。また、露光処理に使用する複数のレチクル４を複数のグループにグループ分けし、各グループに対応して基準レチクルを設定し、基準レチクル毎に補正係数４７を生成し、レチクル４の位置ずれ量を対応する基準レチクルの補正係数から推定してもよい。

［デバイス製造方法］
次に、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。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。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、前述の走査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。

４：レチクル。５：ウエハ。６：レチクルステージ。７：ウエハステージ。１２：レチクルアライメント検出器。１３：ウエハライメント検出器。１５：レチクル側のアライメントマーク。１６：レチクルステージ側のアライメントマーク。Ｃ：制御部。Ｓ：格納部。

Claims (14)

1. レチクルと基板とを走査しながら前記基板に露光を行う露光方法であって、
   前記レチクルを保持するレチクルステージにその走査駆動範囲を往復させる走査駆動を複数回行い、該複数回の走査駆動のそれぞれによって発生した前記レチクルの前記レチクルステージに対する位置ずれ量を測定し、該測定された位置ずれ量を前記レチクルステージの走査駆動回数と関連付けた情報を生成する生成工程と、
   前記露光を行うときのレチクルの位置ずれ量を、前記走査駆動回数と前記情報とに基づいて推定する推定工程と、
   前記推定された位置ずれ量を低減するように、前記レチクルステージおよび前記基板を保持する基板ステージの少なくともいずれかの走査駆動を補正しながら前記露光を行う露光工程と、
   を含むことを特徴とする露光方法。
2. 前記生成工程で、前記露光を規定するレシピ単位に前記情報を生成し、前記推定工程で、前記露光が従うレシピに対応する前記情報に基づいて前記位置ずれ量を推定することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記生成工程で、レチクル単位に前記情報を生成し、前記推定工程で、前記露光で使用するレチクルに対応する前記情報に基づいて前記位置ずれ量を推定することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
4. 前記推定工程で、前記露光で使用するレチクルを前記レチクルステージに搭載した後の前記レチクルステージの走査駆動回数に応じて前記位置ずれ量を推定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光方法。
5. 前記生成工程の走査駆動における前記レチクルステージの加速度と前記露光工程の走査駆動における前記レチクルステージの加速度とは、等しいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1項に記載の露光方法。
6. 前記露光に使用するレチクルを前記レチクルステージに初めて搭載した場合の前記生成工程における前記レチクルステージの走査駆動回数は、前記レチクルを前記レチクルステージに以前に搭載したことがある場合の前記生成工程における前記レチクルステージの走査駆動回数よりも多いことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか1項に記載の露光方法。
7. 前記情報は、前記レチクルの位置ずれ量と前記走査駆動回数との関係を示す関数を特定する係数であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか1項に記載の露光方法。
8. 前記情報は、前記レチクルの位置ずれ量と前記走査駆動回数との関係を示すテーブルであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか1項に記載の露光方法。
9. 前記推定工程で、当該露光を行うまでの前記レチクルステージの走査駆動回数に基づいて前記位置ずれ量を推定することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか1項に記載の露光方法。
10. 前記露光工程を行った後で、前記レチクルの前記レチクルステージに対する位置ずれ量を再測定する再測定工程をさらに含み、
    前記再測定工程で、該再測定された位置ずれ量と前記推定工程で推定された位置ずれ量との差が許容範囲を超える場合には、前記再測定された位置ずれ量を用いて前記情報を更新し、前記差が前記許容範囲に収まる場合には、前記情報を更新しないことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか1項に記載の露光方法。
11. 前記露光に使用するレチクルを複数のグループにグループ分けし、前記複数のグループのそれぞれに対応して基準レチクルを設定し、
    前記生成工程で、基準レチクル毎に前記情報を生成し、前記推定工程で、前記露光で使用するレチクルが属するグループに対応する基準レチクルの前記情報に基づいて前記位置ずれ量を推定することを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
12. 請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の露光方法を用いて基板に露光を行う工程と、
    前記露光が行われた前記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
13. レチクルと基板とを走査しながら前記基板に露光を行う露光装置であって、前記レチクルを保持するレチクルステージと、前記基板を保持する基板ステージと、前記露光を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記レチクルステージにその走査駆動範囲をそれぞれ往復させる複数回の走査駆動のそれぞれによって発生した前記レチクルの前記レチクルステージに対する位置ずれ量の測定結果に基づいて生成された、前記位置ずれ量と前記レチクルステージの走査駆動回数とが関連付けられた情報を取得し、
    前記露光を行うときのレチクルの位置ずれ量を、前記の走査駆動回数と前記情報とに基づいて推定し、
    前記推定された位置ずれ量を低減するように、前記レチクルステージおよび前記基板を保持する基板ステージの少なくともいずれかの走査駆動を補正しながら前記露光を行う
    ことを特徴とする露光装置。
14. 前記情報を格納する格納部をさらに備え、
    前記制御部は、前記格納部から前記情報を取得することを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。

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