JP2023012289A - 露光装置、および物品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】走査露光中における基板の位置決め誤差を低減しつつ、スループットを向上させることができる露光装置を提供する。【解決手段】基板における複数のショット領域の各々に対して走査露光を行う露光装置は、前記基板を保持するステージと、前記ステージを駆動する駆動部と、前記ステージを駆動するための駆動プロファイルに従って前記駆動部を制御しながら、前記複数のショット領域の各々に対する前記走査露光を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルは、第1方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第1等加速区間と、前記第1方向とは反対の第2方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第2等加速区間と、前記ステージの加速度が連続的に変化するように前記第1等加速区間と前記第2等加速区間とを接続する接続区間と、を含み、前記走査露光が行われる期間は、前記接続区間の少なくとも一部を含む。【選択図】図1
Description
本発明は、露光装置、および物品の製造方法に関する。
半導体デバイスなどの製造工程で用いられるリソグラフィ装置として、投影光学系を介して原版と基板とを相対的に走査しながら基板を露光することにより原版のパターンを基板上に転写する露光装置(いわゆる走査露光装置)が知られている。このような露光装置では、基板を等速移動させながら基板の走査露光を行うことが一般的であるが、スループット(生産性)を向上させるため、基板を加速および/または減速させながら基板の走査露光を行うことが望まれる。特許文献1には、正弦波で構成される加速度プロファイルに従って基板を移動させながら、基板の加速度および速度が正弦波で変化している区間で基板を露光する技術が提案されている。また、特許文献2には、等加速中、即ち速度が1次関数的に変化する区間で基板を露光する技術が提案されている。
特許文献1~2に記載されている基板の加速度プロファイルを走査露光装置に適用する場合、基板の走査露光中における基板の位置決め誤差を低減することができるが、走査露光をより短時間で行うといったスループットの観点で改善の余地がある。
そこで、本発明は、走査露光中における基板の位置決め誤差を低減しつつ、スループットを向上させることができる露光装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一側面としての露光装置は、基板における複数のショット領域の各々に対して走査露光を行う露光装置であって、前記基板を保持するステージと、前記ステージを駆動する駆動部と、前記ステージを駆動するための駆動プロファイルに従って前記駆動部を制御しながら、前記複数のショット領域の各々に対する前記走査露光を制御する制御部と、を備え、前記駆動プロファイルは、第1方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第1等加速区間と、前記第1方向とは反対の第2方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第2等加速区間と、前記ステージの加速度が連続的に変化するように前記第1等加速区間と前記第2等加速区間とを接続する接続区間と、を含み、前記走査露光が行われる期間は、前記接続区間の少なくとも一部を含む、ことを特徴とする。
本発明の更なる目的又はその他の側面は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、例えば、走査露光中における基板の位置決め誤差を低減しつつ、スループットを向上させることができる露光装置を提供することができる。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。なお、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
<第1実施形態>
本発明に係る第1実施形態について説明する。本明細書および図面においては、水平面をXY平面とするXYZ座標系において方向が示される。一般に、被露光基板である基板Sは、その表面が水平面(XY平面)と平行になるように基板ステージの上に置かれる。よって、以下では、基板Sの表面に沿う平面内で互いに直交する2つの方向をX軸方向およびY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に垂直な方向をZ軸方向とする。また、以下の説明において「X軸方向」と記載されている場合、それは+X方向および-X方向を含むものとして定義されうる。「Y軸方向」および「Z軸方向」についても同様である。なお、本実施形態では、原版Mと基板Sとを相対的に走査する方向(走査方向)をY軸方向(+Y方向または-Y方向)とする。
本発明に係る第1実施形態について説明する。本明細書および図面においては、水平面をXY平面とするXYZ座標系において方向が示される。一般に、被露光基板である基板Sは、その表面が水平面(XY平面)と平行になるように基板ステージの上に置かれる。よって、以下では、基板Sの表面に沿う平面内で互いに直交する2つの方向をX軸方向およびY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に垂直な方向をZ軸方向とする。また、以下の説明において「X軸方向」と記載されている場合、それは+X方向および-X方向を含むものとして定義されうる。「Y軸方向」および「Z軸方向」についても同様である。なお、本実施形態では、原版Mと基板Sとを相対的に走査する方向(走査方向)をY軸方向(+Y方向または-Y方向)とする。
図1は、本実施形態の露光装置10の構成を示す概略図である。露光装置10は、光源11と、照明光学系12と、原版保持機構13と、投影光学系14と、基板保持機構15とを備えうる。また、露光装置10は、第1検出部16と、第2検出部17と、制御部18とを備えうる。制御部18は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサやメモリなどを含むコンピュータによって構成され、露光装置10の各部を制御する。即ち、制御部18は、原版M(例えばレチクル、マスク)と基板S(例えばウェハ、ガラスプレート)とを相対的に走査しながら原版Mに形成されたパターンを基板Sに転写する処理、即ち、基板Sの走査露光を制御する。なお、本実施形態では、光源11が露光装置10の構成要素として備えられているが、光源11は露光装置10の構成要素でなくてもよい。
照明光学系12は、それに含まれるマスキングブレードなどの遮光部材により、エキシマレーザなどの光源11から射出された光を、例えばX軸方向に長い帯状または円弧状の露光光(スリット光)に整形し、その光で原版Mの一部を照明する。原版Mおよび基板Sは、原版保持機構13および基板保持機構15によってそれぞれ保持されており、投影光学系14を介して光学的に共役な位置(投影光学系14の物体面および像面)にそれぞれ配置される。投影光学系14は、所定の投影倍率を有し、原版Mに形成されたパターンを露光光により基板上に投影する。
原版保持機構13は、例えば、真空力や静電力などを用いて原版Mを保持する原版ステージ13aと、原版ステージ13a(原版M)を駆動する原版駆動部13bとを含みうる。原版駆動部13bは、例えば、リニアモータ等のアクチュエータを有し、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向および各軸周りの回転方向に原版ステージ13a(原版M)を駆動するように構成されうる。したがって、原版駆動部13bは、基板Sの走査露光中において、走査方向であるY軸方向(+Y方向または-Y方向)に原版ステージ13a(原版M)を駆動することができる。また、原版ステージ13aの位置は、第1検出部16によって検出されうる。第1検出部16は、例えばレーザ干渉計を含み、原版ステージ13aに設けられた反射板13cに向けてレーザ光を照射し、反射板13cで反射されたレーザ光によって原版ステージ13aの位置を検出することができる。なお、本実施形態の第1検出部16では、レーザ干渉計が用いられているが、それに限られず、例えばエンコーダが用いられてもよい。
基板保持機構15は、例えば、真空力や静電力などを用いて基板Sを保持する基板ステージ15aと、基板ステージ15a(基板S)を駆動する基板駆動部15bとを含みうる。基板駆動部15bは、例えば、リニアモータ等のアクチュエータを有し、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向および各軸周りの回転方向に基板ステージ15a(基板S)を駆動することができる。したがって、基板駆動部15bは、基板Sの走査露光中において、走査方向であるY軸方向(+Y方向または-Y方向)に基板ステージ15a(基板S)を駆動することができる。また、基板ステージ15aの位置は、第2検出部17によって検出されうる。第2検出部17は、例えばレーザ干渉計を含み、基板ステージ15aに設けられた反射板15cに向けてレーザ光を照射し、反射板15cで反射されたレーザ光によって基板ステージ15aの位置を検出することができる。なお、本実施形態の第2検出部17では、レーザ干渉計が用いられているが、それに限られず、例えばエンコーダが用いられてもよい。
上記のように構成された露光装置10では、基板Sの走査露光において、原版駆動部13bおよび基板駆動部15bにより、原版ステージ13aおよび基板ステージ15aを、投影光学系14の投影倍率に応じた速度比で相対的にY軸方向に走査する。これにより、原版Mのパターンを基板Sのショット領域上(具体的には、ショット領域上のレジスト(感光材))に転写することができる。そして、このような走査露光を基板Sにおける複数のショット領域の各々について順次繰り返すことにより、1枚の基板Sにおける露光処理を完了させることができる。
図2は、基板ステージ15aの移動の軌跡の例を、基板Sに対する投影光学系14の相対的な移動として示した図である。図2には、基板Sにおける複数のショット領域の配列(ショットレイアウト)が示されている。図2の例では、基板Sは64個のショット領域を含む。各ショット領域内の数字は、ショット領域の番号(露光順序)を示しており、各ショット領域内の矢印は、各ショット領域の走査露光中における基板ステージ15a(基板S)の走査方向を示している。また、破線は、ショット領域間で基板ステージ15aをステップ移動する際の移動方向を概略的に示している。例えば、1~2番目のショット領域に着目すると、基板ステージ15aを-Y方向に走査しながら1番目のショット領域の走査露光が行われた後、2番目のショット領域の露光が開始されるまでの間に-X方向への基板ステージ15aのステップ移動が行われる。そして、ステップ移動の完了後、基板ステージ15a(基板S)を+Y方向に走査しながら2番目のショット領域の走査露光が行われる。
ここで、従来の露光技術として、図11に示されるように、正弦波で構成される加速度プロファイルに従って基板を移動させながら、基板の加速度および速度が正弦波で変化している区間で基板を露光する技術が用いられることがある。このような技術は、正弦波露光と呼ばれることがあり、スループット(生産性)の向上の点で有利である。しかしながら、従来の露光技術(正弦波露光)では、基板の走査露光中における基板の位置決め誤差を低減することができるが、走査露光をより短時間で行うといったスループットの観点で改善の余地がある。
本実施形態の露光装置10では、基板ステージ15aをY軸方向に駆動するための駆動プロファイルに従って基板駆動部15bを制御しながら、基板Sにおける複数のショット領域の各々に対する走査露光を制御する。そして、当該駆動プロファイルが、基板Sの位置決め誤差を低減しつつスループットを向上させることができるように構成(設定)されうる。以下に、本実施形態の露光装置10に適用される駆動プロファイルの構成例について説明する。なお、駆動プロファイルは、加速度プロファイル、速度プロファイルおよび位置プロファイルを含むものとして理解されてもよい。
[実施例1]
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例1について説明する。図3は、本実施形態の露光装置10においてY軸方向への基板ステージ15aの駆動を制御するための駆動プロファイルの一例を示す図である。図3では、基板Sの複数のショット領域に対する走査露光に用いられる駆動プロファイルの一部のみが示されている。また、図3では、上段に、基板ステージ15aの加速度の時間的な推移である加速度プロファイルを示しており、下段に、基板ステージ15aの速度の時間的な推移である速度プロファイルを示している。なお、以下では、基板ステージ15aの駆動プロファイルについて説明するが、原版ステージ13aの駆動プロファイルに対しても同様の構成が適用されてもよい。
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例1について説明する。図3は、本実施形態の露光装置10においてY軸方向への基板ステージ15aの駆動を制御するための駆動プロファイルの一例を示す図である。図3では、基板Sの複数のショット領域に対する走査露光に用いられる駆動プロファイルの一部のみが示されている。また、図3では、上段に、基板ステージ15aの加速度の時間的な推移である加速度プロファイルを示しており、下段に、基板ステージ15aの速度の時間的な推移である速度プロファイルを示している。なお、以下では、基板ステージ15aの駆動プロファイルについて説明するが、原版ステージ13aの駆動プロファイルに対しても同様の構成が適用されてもよい。
図3に示される駆動プロファイル(加速度プロファイル)は、第1等加速区間2Aと、第2等加速区間2Bと、それらを接続する接続区間1とで構成される。そして、接続区間1の少なくとも一部を含む期間において、1つのショット領域の走査露光が行われる。
第1等加速区間2Aは、第1方向へ一定の加速度で基板ステージ15aを駆動する区間である。第2等加速区間2Bは、第1方向とは反対の第2方向へ一定の加速度で基板ステージ15aを駆動する区間である。第1方向は+Y方向および-Y方向のうちの一方であり、第2方向は+Y方向および-Y方向のうちの他方である。また、第1等加速区間2Aおよび/または第2等加速区間2Bにおける基板ステージ15aの加速度の絶対値は、スループットを向上させる観点から、基板駆動部15bにより基板ステージ15aを駆動可能な最大加速度Acc_maxに設定されるとよい。
接続区間1は、駆動加速度方向が互いに異なる第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとの間に設けられ、基板ステージ15aの加速度が連続的に且つ滑らかに(徐々に)変化するように第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを接続する区間である。図3の例では、接続区間1は、第1等加速区間2Aから第2等加速区間2Bへ接続する場合には、加速度の傾き(微分係数)が負になるように加速度を単調に変化(減少)させる区間である。また、接続区間1は、第2等加速区間2Bから第1等加速区間Aへ接続する場合には、加速度の傾き(微分係数)が正になるように加速度を単調に変化(増加)させる区間である。接続区間1は、基板ステージ15aが等速移動する期間(等速期間)を含まないように第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを曲線で接続する区間として理解されてもよい。また、接続区間1は、当該接続区間1の中央点を対称点とする点対称の曲線形状で構成されうる。本実施例1の場合、接続区間1は、基板ステージ15aの加速度が正弦波状に変化するように構成されうる。このような接続区間1を有する駆動プロファイル(加速度プロファイル)では、その全域において微分可能な曲線で構成される。そのため、当該駆動プロファイルに従って基板ステージ15aを駆動した場合、加速度の急激な変化が抑制され、走査露光中における基板ステージ15aの位置決め誤差を低減することができる。
また、基板ステージ15aの高精度な位置決めを可能にするため、接続区間1における加速度の波形(正弦波)の周波数を、基板駆動部15bによる基板ステージ15aの駆動の制御系バンド幅以下の周波数に設定するとよい。これにより、基板ステージ15aの位置決め制御が容易となる駆動プロファイルになることから、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとの間で加速度が急激に変化した際に発生しうる基板ステージ15aの位置決め誤差を最小限に抑制することができる。つまり、高精度な加減速中の走査露光を実現することができる。
ここで、本実施例1における接続区間1の駆動プロファイル(加速度プロファイル)は、単一の正弦波に限定されるものではなく、複数の正弦波で構成されてもよい。また、接続区間1の駆動プロファイルは、周波数の異なる複数の正弦波を重ね合わせた構成であってもよいし、当該複数の正弦波を時間毎に区切って接続した構成であってもよい。この場合においても、複数の正弦波の各々が基板ステージ15aの制御系バンド幅以下の周波数であるとよい。そして、駆動プロファイルの全域において微分可能になるように第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを接続区間1によって連続的に且つ滑らかに接続することが、基板ステージ15aの位置決め精度を向上させる観点から望ましい。
本実施例1では、1つのショット領域の走査露光が接続区間1で行われ、ショット領域間におけるX軸方向への基板ステージ15aのステップ移動が第1等加速区間2Aまたは第2等加速区間2Bで行われる。図2を用いて前述したように、露光装置10では、Y軸方向に基板ステージ15aを走査しながらショット領域の走査露光を行った後、X軸方向に隣り合う次のショット領域にステップ移動して、当該次のショット領域の走査露光を行うといった動作を繰り返す。そのため、図3に示される本実施例1の駆動プロファイルは、基板Sにおける複数のショット領域に対して連続して走査露光を行うことができるように、接続区間1と等加速区間(2Aまたは2B)とが交互に且つ繰り返して配列されたプロファイルになっている。
ところで、本実施例1では、基板ステージ15aの加速度が正弦波状に変化する接続区間1においてショット領域の走査露光が行われる。そのため、走査露光中における基板ステージ15aの速度も正弦波状に変化し、それに応じて、走査方向におけるショット領域内の位置ごとに露光時間(即ち露光量)が変化しうる。したがって、ショット領域内における露光量を一定(均一)にするには、基板ステージ15aの速度に応じて基板Sの照度(即ち、基板Sに照射される光の強度)を変化させるとよい。例えば、基板ステージ15aの速度に応じて基板Sの照度が変化するように光源11を調整することにより、ショット領域内における露光量を一定(均一)にすることができる。具体的には、基板ステージ15aの速度が高いときには、基板Sの照度が低くなるように光源11を調整し、基板ステージ15aの速度aが低いときには、基板Sの照度が高くなるように光源11を調整しうる。
図4は、基板ステージ15aおよび光源11の制御系を模式的に示すブロック図である。制御部18は、前述した駆動プロファイルを出力する出力部18aと、基板ステージ15aの駆動を制御するステージ制御部18bと、基板Sの露光量を制御する露光制御部18cとを含みうる。ここで、出力部18aは、露光装置10の外部コンピュータで生成された駆動プロファイルを取得する構成であってもよいし、基板Sにおける複数のショット領域の配列や寸法を示す情報に基づいて駆動プロファイルを生成する構成であってもよい。
ステージ制御部18bは、出力部18aから出力された駆動プロファイルに基づいて、基板ステージ15aの駆動を制御する。ステージ制御部18bは、例えばPID補償器を含み、駆動プロファイルにおける基板ステージ15aの目標位置と第2検出部17で検出された基板ステージ15aの現在位置との偏差に基づいて、基板ステージ15aを駆動するための駆動指令値を算出する。そして、算出した駆動指令値を基板駆動部15bに供給する。これにより、当該駆動プロファイルに従って基板ステージ15aの駆動を制御することができる。また、ステージ制御部18bは、基板ステージ15aの現在位置と目標位置との偏差に基づいて、基板ステージ15aの制御誤差を求めることができる。基板ステージ15aの制御誤差は、基板ステージ15aの制御偏差として理解されてもよく、例えば、基板ステージ15aの速度偏差および/または加速度偏差を含みうる。
露光制御部18cは、出力部18aから出力された駆動プロファイルにおける基板ステージ15aの目標速度に基づいて、基板Sの露光量が目標露光量になるように、光源11の出力(即ち、光源11から射出される光の強度)を制御する。露光制御部18cは、光源11をPWM(Pulse Width Modulation)制御している場合には、光源11に供給するパルス列の幅や間隔を制御してもよい。また、露光制御部18cは、基板Sに照射される光の強度をセンサ等で検出した結果に基づいて、光源11の出力をフィードバック制御してもよい。さらに、露光制御部18cは、ステージ制御部18bから基板ステージ15aの制御誤差(例えば速度偏差、加速度偏差)に関する情報を取得し、当該情報に基づいて、基板ステージ15aの実際の速度や加速度に追従するように光源11の出力を調整してもよい。
次に、本実施例1における基板ステージ15aの駆動プロファイルを適用した場合の効果を検証した結果について説明する。例えば特許文献1に記載された従来技術では、図11に示されるように、全体的に加速度を正弦波状に変化させた駆動プロファイルに従って基板ステージを駆動しながら複数のショット領域の走査露光が行われる。つまり、従来技術の駆動プロファイルでは、本実施例1の駆動プロファイルにおける第1等加速区間2Aおよび第2等加速区間に相当する区間が存在しない。また、従来技術の駆動プロファイルでは、基板ステージの位置決め誤差の低減を最優先とし、複数のショット領域に対して走査露光を行う際の一連の駆動プロファイルを、全体として、基板ステージ制御系のバンド幅より低い周波数の正弦波状に構成されうる。このような従来技術の駆動プロファイルでは、前述したように、基板ステージの位置決め誤差を低減することができるものの、スループットを更に低減する余地がある。
一方、図5は、理論上、スループットが最も向上するように構成された駆動プロファイル(以下では、最短時間の駆動プロファイルと表記することがある)を示している。図5に示される最短時間の駆動プロファイルは、基板ステージ15aの加速度が一定である第1等加速区間2Aおよび第2等加速区間2Bを含むが、接続区間1の時間幅が最小になるように設定されている。第1等加速区間2Aおよび/または第2等加速区間2Bにおける基板ステージ15aの加速度の絶対値は、基板駆動部15bにより基板ステージ15aを駆動可能な最大加速度Acc_maxに設定されている。このような最短時間の駆動プロファイルは、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとがステップ状に切り替わるように構成された矩形波プロファイルであり、接続区間1において、基板ステージ15aの加速度を連続的に且つ滑らかに変化させていない。したがって、最短時間の駆動プロファイルを用いて基板ステージ15aの駆動を制御すると、スループットを向上させることはできるが、基板ステージ15aの位置決め誤差が増大してしまう。まとめると、スループットの向上と基板ステージ15aの位置決め誤差とはトレードオフの関係であり、接続区間1の時間幅を広げるにつれてスループットが低下し、接続区間1の時間幅を狭めるにつれて位置決め誤差が増加する傾向となる。
図5に示される最短時間の駆動プロファイルと、図11で示される従来技術の駆動プロファイルとを比較すると、従来技術の駆動プロファイル(図11)では、加速度の絶対値が最大加速度Acc_maxで基板ステージ駆動している区間が殆どない。図5および図11の駆動プロファイルについて、1つのショット領域の走査露光に要する基板ステージ15aの駆動時間を計算すると、従来技術の駆動プロファイルでは、最短時間の駆動プロファイルに対して約1.57倍の駆動時間が必要になることが分かった。なお、以下では、1つのショット領域の走査露光に要する基板ステージ15aの駆動時間は、「ステージ駆動時間」と表記することがある。
図6は、接続区間1(正弦波区間)の割合とステージ駆動時間との関係を示している。接続区間1の割合は、1つの等加速区間(第1等加速区間2Aまたは第2等加速区間2B)と1つの接続区間1との合計時間に対する当該接続区間1の時間の比率として定義されうる。図5に示される最短時間の駆動プロファイルに従って基板ステージ15aを駆動した場合、接続区間1の割合は0%である。この場合のステージ駆動時間をTと定義する。一方、図11に示される従来技術の駆動プロファイルに従って基板ステージ15aを駆動した場合、接続区間1の割合は100%であり、ステージ駆動時間は1.57Tとなる。つまり、図6に示される関係から、接続区間1の割合が大きくなるにつれてステージ駆動時間が増加し、スループットが低下することが分かる。
一方、図5に示される最短時間の駆動プロファイルのように接続区間1の割合が0%である場合、基板ステージ15aの制御を加速度の変化に追従させることができず、基板ステージ15aの位置決め誤差が増加しうる。一般に、露光装置に用いられる基板ステージは、300Hz以上の駆動プロファイルに対する追従が困難であり、図5に示される矩形波状の駆動プロファイルでは接続区間1に高周波成分を含むため、大きな位置決め誤差が発生し易い。また、曲線は三角級数(フーリエ級数)に分解することができ、駆動プロファイルの曲線に含まれる三角級数の周波数が低いほど、基板ステージ15aの制御追従性が高くなることが知られている。矩形波は、理論上、無限に大きな周波数を含む無限個数の正弦波で構成されており、また、接続区間1と等加速区間(第1等加速区間2A、第2等加速区間2B)との接続点は微分不可の状態である。これらの点から、図5に示される最短時間の駆動プロファイルを用いると基板ステージ15aの位置決め誤差が発生し易いことが分かる。したがって、接続区間1は、接続区間1を三角級数(フーリエ級数)に分解したときに、当該三角級数が基板ステージ15aの制御系バンド幅以下の周波数になるように構成されるとよく、この構成は、本実施例1の駆動プロファイル(図3)にも適用されうる。
上記の検証結果から分かるように、本実施例1の駆動プロファイル(図3)では、第1等加速区間2Aおよび第2等加速区間2Bを設けることで、スループットの向上を図っている。また、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを接続する接続区間1を、基板ステージ15aの加速度が連続的に変化するように構成することで、基板ステージ15aの位置決め誤差の低減を図っている。即ち、本実施例1の駆動プロファイルを用いることにより、ステージ駆動時間の短縮(スループットの向上)と基板ステージ15aの位置決め誤差の低減とを両立させることが可能となる。
ここで、本実施例1の駆動プロファイルにおいて、接続区間1の割合は、0%より大きく100%より小さい値、好ましくは15%より大きく85%より小さい値、より好ましくは30%より大きく70%より小さい値に設定されるとよい。また、第1等加速区間2Aおよび第2等加速区間2Bはそれぞれ、非露光期間に対して少なくとも1/10以上(或いは、1/5以上、1/2以上)に設定されるとよい。非露光期間は、走査露光と次の走査露光との間の期間のことであり、基板Sを露光していない期間、即ち、投影光学系14からの光を基板Sに照射していない期間として理解されてもよい。
図7は、図3に示される本実施例1の駆動プロファイルと、図11に示される従来技術の駆動プロファイルとを重ねて比較した結果を示している。図7では、上段に加速度プロファイルを示しており、中段に速度プロファイルを示しており、下段に位置プロファイルを示している。図7において、実線が本実施例1の駆動プロファイルを示しており、破線が従来技術の駆動プロファイルを示している。また、図7では、本実施例1の駆動プロファイル(実線)と従来技術の駆動プロファイル(破線)とで最大加速度Acc_maxを同じにしている。図7から分かるように、本実施例1の駆動プロファイル(実線)では、従来技術の駆動プロファイル(破線)と比べて周期が短くなっている。即ち、本実施例1の駆動プロファイル(実線)を用いる場合、従来技術の駆動プロファイル(破線)を用いる場合と比べ、1つのショット領域の走査露光における基板ステージ15aの速度を高くし、結果としてスループットを向上させることができる。
[実施例2]
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例2について説明する。実施例2は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例2について説明する。実施例2は、実施例1で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1で説明したとおりである。
本実施形態の駆動プロファイルでは、前述したように、ステージ駆動時間の短縮と位置決め誤差の低減とのバランス(比率)に応じて、接続区間1の時間幅を調整することもできる。例えば、ステージ駆動時間の短縮を優先する場合には、接続区間1の時間幅が狭くなるように当該時間幅の設定パラメータを調整し、位置決め誤差の低減を優先する場合には、接続区間1の時間幅が広くなるように当該時間幅の設定パラメータを調整しうる。本実施例2では、実施例1に比べ、基板ステージ15aの位置決め誤差の低減を優先して、接続区間1の時間幅を広げた例について説明する。
図8は、本実施形態の露光装置10においてY軸方向への基板ステージ15aの駆動を制御するための駆動プロファイルの一例を示す図である。図8では、基板Sの複数のショット領域に対する走査露光に用いられる駆動プロファイルの一部のみが示されている。また、図8では、上段に加速度プロファイルを示しており、下段に速度プロファイルを示している。
図8に示される本実施例2の駆動プロファイルは、図3に示される実施例1の駆動プロファイルと比べて、接続区間1の時間幅が広く、接続区間1の一部の期間において1つのショット領域の走査露光が行われる。このような本実施例2の駆動プロファイル(図8)では、実施例1の駆動プロファイル(図3)に対しては、ステージ駆動時間が長いためスループットが低下するが、従来技術の駆動プロファイル(図11)に対しては、スループットを向上させることができる。また、本実施例2の駆動プロファイルでは、実施例1の駆動プロファイルと比べ、基板ステージ15aの制御追従性を向上させることができるため、基板ステージ15aの位置決め誤差を低減するのに有利になりうる。したがって、露光装置10において、生産性よりも重ね合わせ精度を重視する場合には、本実施例2の駆動プロファイルを適用することが有効である。
[実施例3]
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例3について説明する。実施例3は、実施例1~2で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1~2で説明したとおりである。本実施例3では、実施例1に比べ、スループットの向上(ステージ駆動時間の短縮)を優先して、接続区間1の時間幅を狭めた例について説明する。
本実施形態の露光装置10で適用される駆動プロファイルの実施例3について説明する。実施例3は、実施例1~2で説明した内容を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は実施例1~2で説明したとおりである。本実施例3では、実施例1に比べ、スループットの向上(ステージ駆動時間の短縮)を優先して、接続区間1の時間幅を狭めた例について説明する。
図9は、本実施形態の露光装置10においてY軸方向への基板ステージ15aの駆動を制御するための駆動プロファイルの一例を示す図である。図9では、基板Sの複数のショット領域に対する走査露光に用いられる駆動プロファイルの一部のみが示されている。また、図9では、上段に加速度プロファイルを示しており、下段に速度プロファイルを示している。
図9に示される本実施例3の駆動プロファイルは、図3に示される実施例1の駆動プロファイルと比べて、接続区間1の時間幅が狭く、接続区間1を一部として含む期間において1つのショット領域の走査露光が行われる。具体的には、接続区間1と、当該接続区間1に連続する第1等加速区間2Aの一部と、当該接続区間1に連続する第2等加速区間2Bの一部とを含む期間において、1つのショット領域の走査露光が行われる。これにより、走査露光中における基板ステージ15aの速度変化が、1次式直線と正弦波とを組み合わせた波形となる。そのため、当該速度変化に応じた光源11の出力制御が必要となるが、実施例1の駆動プロファイル(図3)と比べて、接続区間1の割合を小さく(即ち、ステージ駆動時間を短くし)、スループットを向上させることができる。一方、本実施例3の駆動プロファイル(図9)では、実施例1の駆動プロファイル(図3)と比べ、接続区間1を構成する正弦波の周期が小さくなるため、基板ステージ15aの制御追従性が低下し、基板ステージ15aの位置決め誤差が発生しやすくなる。したがって、露光装置10において、重ね合わせ精度よりも生産性を重視する場合には、本実施例3の駆動プロファイルを適用することが有効である。
<第2実施形態>
本発明に係る第2実施形態について説明する。第1実施形態では、駆動プロファイルの接続区間1を正弦波形状に構成する例を説明したが、第2実施形態では、接続区間1を正弦波形状以外の形状にする例について説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は第1実施形態で説明したとおりである。
本発明に係る第2実施形態について説明する。第1実施形態では、駆動プロファイルの接続区間1を正弦波形状に構成する例を説明したが、第2実施形態では、接続区間1を正弦波形状以外の形状にする例について説明する。なお、第2実施形態は、第1実施形態を基本的に引き継ぐものであり、以下で言及すること以外は第1実施形態で説明したとおりである。
図10は、露光装置10においてY軸方向への基板ステージ15aの駆動を制御するための駆動プロファイルの一例を示す図である。図10に示される本実施形態の駆動プロファイルでは、接続区間1が、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとの間に設けられ、基板ステージ15aの加速度が連続的に且つ滑らかに変化するように、4次の多項式で表現される曲線形状で構成されている。また、接続区間1では、第1等加速区間2Aから第2等加速区間2Bへ接続する場合には、加速度の傾き(微分係数)が負になるように加速度を単調に変化(減少)させる。また、接続区間1は、第2等加速区間2Bから第1等加速区間Aへ接続する場合には、加速度の傾き(微分係数)が正になるように加速度を単調に変化(増加)させる。接続区間1は、基板ステージ15aが等速移動する期間(等速期間)を含まないように第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを曲線で接続する区間として理解されてもよい。つまり、接続区間1、加速度が瞬間的にゼロになることはあっても、加速度が連続してゼロになる期間(即ち、加速度がゼロで且つ加速度の微分係数もゼロとなる期間)を含まない。このような駆動プロファイルでは、接続区間1の曲線が低周波の三角級数で構成されることとなるため、基板ステージ15aの制御追従性が高く、位置決め誤差を低減することができる。また、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bを設けていることから、スループットの向上も図ることができる。即ち、スループットの向上と位置決め誤差の低減とを両立させることができる。
ここで、本実施形態では、4次の多項式で表される曲線形状で接続区間1を構成する例を示したが、これに限定されるものではない。接続区間1は、3次の多項式、さらには5次以上の多項式で表される曲線形状に構成されてもよい。この場合においても、接続区間1が、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを連続に且つ滑らかに接続し、区間内で加速度が単調増加もしくは単調減少となる曲線で構成されることが望ましい。また、位置決め誤差をある程度低減でき、かつ、第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとをある程度滑らかに接続することができるであれば、接続区間1が、1次または2次の多項式で表される曲線で構成されてもよい。
さらに、接続区間1としては、正弦波や多項式で表される形状に限られず、加速度が連続的に変化するように(即ち、等速期間を含まないように)第1等加速区間2Aと第2等加速区間2Bとを接続可能であれば、様々な曲線形状(波形)を適用可能である。例えば、正弦波の2乗で構成された波形、正規分布の累積分布関数曲線なども接続区間1に適用可能である。また、接続区間1を、複数の波形を重ね合わせた構成としてもよいし、複数の波形を時間毎に区切って接続した構成であってもよい。
<物品の製造方法の実施形態>
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像(加工)する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
本発明の実施形態にかかる物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。本実施形態の物品の製造方法は、基板に塗布された感光剤に上記の露光装置を用いて潜像パターンを形成する工程(基板を露光する工程)と、かかる工程で潜像パターンが形成された基板を現像(加工)する工程とを含む。更に、かかる製造方法は、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)を含む。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも1つにおいて有利である。
<その他の実施例>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
10:露光装置、11:光源、12:照明光学系、13a:原版ステージ、13b:原版駆動部、14:投影光学系、15a:基板ステージ、15b:基板駆動部、18:制御部、1:接続区間、2A:第1等加速区間、2B:第2等加速区間
Claims (12)
- 基板における複数のショット領域の各々に対して走査露光を行う露光装置であって、
前記基板を保持するステージと、
前記ステージを駆動する駆動部と、
前記ステージを駆動するための駆動プロファイルに従って前記駆動部を制御しながら、前記複数のショット領域の各々に対する前記走査露光を制御する制御部と、
を備え、
前記駆動プロファイルは、第1方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第1等加速区間と、前記第1方向とは反対の第2方向へ一定の加速度で前記ステージを駆動する第2等加速区間と、前記ステージの加速度が連続的に変化するように前記第1等加速区間と前記第2等加速区間とを接続する接続区間と、を含み、
前記走査露光が行われる期間は、前記接続区間の少なくとも一部を含む、ことを特徴とする露光装置。 - 前記駆動プロファイルにおける前記接続区間は、前記第1等加速区間での加速度と前記第2等加速区間での加速度との間で前記ステージの加速度を単調に変化させる曲線形状で構成されている、ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。
- 前記駆動プロファイルにおける前記接続区間は、正弦波形状で構成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の露光装置。
- 前記駆動プロファイルにおける前記接続区間は、多項式で表される形状で構成されている、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の露光装置。
- 前記駆動プロファイルにおける前記接続区間は、前記接続区間の中央点を対称点とする点対称の曲線形状で構成されている、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。
- 前記駆動プロファイルにおける前記接続区間は、前記接続区間を三角級数に分解したときに、当該三角級数が前記ステージの駆動の制御系バンド幅以下の周波数になるように構成されている、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記駆動プロファイルは、その全域において微分可能な曲線で構成されている、ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記走査露光は、前記接続区間の一部の期間で行われる、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記走査露光は、前記接続区間の全体と、前記接続区間に連続する前記第1等加速区間の一部と、前記接続区間に連続する前記第2等加速区間の一部とを含む期間で行われる、ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記駆動プロファイルの前記第1等加速区間および/または前記第2等加速区間における前記ステージの加速度の絶対値は、前記駆動部により前記ステージを駆動可能な最大加速度に設定されている、ことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の露光装置。
- 前記接続区間は、前記ステージが等速移動する期間を含まないように前記第1等加速区間と前記第2等加速区間とを曲線で接続する、ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の露光装置。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の露光装置を用いて基板を露光する露光工程と、
前記露光工程で露光された前記基板を加工する加工工程と、を含み、
前記加工工程で加工された前記基板から物品を製造する、ことを特徴とする物品の製造方法。
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