JP3408048B2 - 走査型露光装置 - Google Patents

走査型露光装置

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JP3408048B2 JP01709296A JP1709296A JP3408048B2 JP 3408048 B2 JP3408048 B2 JP 3408048B2 JP 01709296 A JP01709296 A JP 01709296A JP 1709296 A JP1709296 A JP 1709296A JP 3408048 B2 JP3408048 B2 JP 3408048B2
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置で
ある走査型露光装置に関し、特に分割露光を行う走査型
露光装置において、レチクル等の原板およびウエハ等の
基板の2軸の同期関係を保ちながら走査露光を行う際に
露光開始のタイミングを適切にすることにより、スルー
プットを向上させた走査型露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来のスキャン露光システムの
構成を示すブロック図である。以下、各ブロックの機能
を簡単に説明する。なお、ここではスキャン方向をX軸
方向とする。
【0003】指令値生成手段1は、現在のウエハ8の位
置から、次に露光すべきウエハ8上のチップX座標位置
12と、チップY座標位置10を決定する。また、指令
値生成手段1は、スキャン速度11も出力する。ウエハ
目標位置生成手段3およびレチクル目標位置生成手段2
は、指令値生成手段1から入力されたスキャン速度11
とチップX座標位置12とからスキャン方向の目標位置
パターンを決定する。そして、ウエハ目標位置生成手段
3からはウエハ目標位置30が、レチクル目標位置生成
手段2からはレチクル目標位置20が、各々ウエハ位置
制御手段5とレチクル位置制御手段4に印加される。そ
の結果、ウエハ8およびレチクル7は所望の位置に制御
される。ウエハ8およびレチクル7が所定の位置に達す
ると、指令値生成手段1から投影手段6に対して露光オ
ン/オフ信号13が出力され、これにより露光が開始さ
れる。
【0004】図3(a)は、ウエハ8上の露光経路を示
す。また、図3(b)は、図3(a)の1チップ分を詳
細に示した図である。図4(a)、(b)および(c)
は、それぞれこのときの位置、速度および同期誤差の時
間応答を示している。
【0005】1チップ分のスキャン露光の一般的な処理
手順は次のとおりである。ただし、レチクル軸はウエハ
軸に合わせて所定の位置に制御されているものとする。 (ステップ1)指令値生成手段1が、システムの特性を
記憶するパラメータ・テーブルから整定時間を読み込
む。スキャン速度は与えらえているものとする。 (ステップ2)読み込まれた整定時間と、スキャン速
度、現在のウエハ位置、あるいは最大加速度等のパラメ
ータから、次に露光すべきチップ、ウエハ起動位置の
X、Y座標、露光開始までのスキャン方向の総移動量を
求める。 (ステップ3)現在位置からステップ動作で起動位置に
移動する。 (ステップ4)加速走行を行う。 (ステップ5)所定の整定時間分、整定走行を行う。 (ステップ6)整定走行後、露光を開始する。 (ステップ7)所定のチップサイズとスリット幅に対応
する移動量、露光走行を行う。 (ステップ8)露光を終了する。 (ステップ9)そして、減速停止する。 (ステップ10)さらに、必要に応じて(ステップ1)
に戻り、次のチップを露光する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来方法では、
各ショットにおける整定時間は一定として処理を行って
いる。しかし、各ショットにおいては、機械本体に対し
てステージの位置が毎回異なるため、制御系の特性が変
化する。その結果、実際の整定時間はショット毎に変化
する。すなわち、あらかじめ定められた整定時間が一定
であるのに、実際の整定時間が変化すれば、同期誤差が
露光のためのトレランス条件を満たさないうちに露光を
開始してしまう場合がある。また逆に、十分に露光条件
を満足しているにもかかわらず、定められた露光時間に
達しないため、無駄な走行を行う場合もある。
【0007】前者の不都合を避けるために、整定時間が
最も長い場合の整定時間を一定値として設定することが
考えられる。しかし、このように整定時間を一律に定め
ることは、不必要な走行時間を長くし、スループットを
低下させる。
【0008】また、適切な露光開始時刻を決定するため
に、最終的に露光を行ってからその露光結果を評価し
て、整定時間を決定することも考えられる。しかしこれ
は、複雑な作業を多くし、時間的にも効率が悪い。
【0009】本発明の目的は、この従来技術の問題点に
鑑み、走査型露光装置において、整定のための不要な走
行を排除してスループットを向上させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用】この目的を達
成するため、本発明は、原板のパターンをスリット状の
照明光を用いて基板上に露光する露光手段と、次に走査
露光すべき前記基板上の露光位置と走査速度に基づいて
前記原板および前記基板の位置を制御するための目標位
置を生成する目標位置生成手段と、各露光位置における
露光に際しては、前記基板が所定の走査速度に達した後
で前記原板および前記基板間の同期誤差を整定するため
の整定走行を行う整定時間の経過後に前記露光手段の露
光動作をオンする露光制御手段を有する走査型露光装置
において、前記目標位置生成手段は、予め得た前記基板
上の各露光位置と走査速度に対応する前記整定時間を記
憶したテーブルを参照して各露光位置における整定時間
を得、前記テーブルを参照して得られた整定時間に基づ
いて各露光位置における露光に際しての前記原板および
前記基板の目標位置を生成することを特徴とする。この
ため本発明によれば、露光を行う前に基板の全面に渡っ
て、各ショットの同期誤差の計測を行い、その結果から
ステージのX方向およびY方向の位置、スキャン速度、
および整定時間の関係をテーブルに記憶し、実際の露光
時にはこの記憶されたテーブルの整定時間に見合うよう
に、起動位置および露光開始時刻を決定することができ
【0011】また、上記の整定時間を決定するために、
計測した同期誤差の絶対値が所定のトレランスに収束し
た時点で整定完了とする方法が考えられる。
【0012】さらに、同期誤差の平均および標準偏差を
求めて整定時間を推定する方法も考えられる。この際、
平均および標準偏差を求める時間はスリット幅をスキャ
ン速度で通過する時間とする。また、平均および標準偏
差を計算する際に同期誤差に露光強度の重みを積算した
値を用いて計算する。
【0013】これによって、より実際の露光結果に近い
特性を推定し、的確な整定時間のテーブルが作成され
る。
【0014】上記のテーブルを用いて、適切な整定時間
後に露光を開始する。その結果、無駄な走行時間がなく
なり、スループットが向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】
[実施形態1]図1は、本発明の一実施形態に係る走査
型露光装置の構成を示すブロック図である。
【0016】この装置において、指令値生成手段1は、
現在のウエハ8の位置から、次のチップX座標位置12
と、チップY座標位置10を決定する。スキャン速度1
1は、指令値生成手段1に与えられているものとする。
制御手段9は、指令値生成手段1からのスキャン速度1
1、チップY座標位置10およびチップX座標位置1
2、ならびに整定時間テーブルから整定時間を決定す
る。そして、その整定時間より定まるウエハ起動X座標
位置90を計算する。ウエハ目標位置生成手段3および
レチクル目標位置生成手段2は、制御手段9から入力さ
れたスキャン速度11とウエハX座標起動位置90から
目標位置パターンを決定する。ウエハ目標位置生成手段
3からはウエハ目標位置30が、レチクル目標位置生成
手段2からはレチクル目標位置20が、各々ウエハ位置
制御手段5とレチクル位置制御手段4に印加される。そ
の結果、ウエハ8およびレチクル7は所望の位置に制御
される。そして、所定の時刻または位置に達すると、制
御手段9から投影手段6に対し、露光オン/オフ信号1
3が出力され、これにより露光が開始される。
【0017】露光の手順は、前述の従来技術におけるス
テップS1が次のように変わる以外は同じである。 (ステップ1)ショットに対応するチップのX座標、Y
座標、およびスキャン速度と、整定時間テーブルから整
定時間を求める。
【0018】すなわち、従来は、整定時間を一定値とし
ていたが、本発明では、整定時間を数1式のようなショ
ットに対応するチップのX座標、Y座標、およびスキャ
ン速度の関数としている。
【0019】
【数1】 整定時間テーブルに記憶すべき整定時間は、次の手順で
決定される。 (手順1)まず、上記のテーブルの整定時間を適当な一
定値にする。 (手順2)次に、従来の手順に従ってスキャンを実行す
る。 (手順3)次に、スキャン動作時の同期誤差を測定す
る。 (手順4)次に、この同期誤差から整定時間を求め、こ
の値に対応したチップのX、Y座標およびスキャン速度
を変数とするテーブルに記憶する。 (手順5)手順2〜4を繰り返しながら全面のスキャン
を実行し、テーブルを完成する。
【0020】測定された同期誤差が、図5のような波形
であるとすると、上記手順4において、整定時間は、次
のような方法で求められる。
【0021】同期誤差の絶対値を求め、その値が設定し
たトレランス以内に収束する時間を求め、そしてこれを
整定時間とする。
【0022】あるいは、例えば、スリット幅が6[m
m]、スキャン速度が120[mm/sec]であり、
スリット内の光の強度が一定であるとすると、6/12
0=0.05[sec]分の同期誤差が露光に寄与す
る。そこで、この同期誤差の平均と標準偏差を求める。
この値が、それぞれ露光時の重心移動とコントラストに
対応する。この2つの値にトレランスを設け、両方がそ
のトレランス内に収束する時間を求めて整定時間とす
る。図5には、同期誤差と、上述のようにして計算され
た平均と標準偏差を示してある。
【0023】なお、上述においては、スリット内の光の
強度は一定であるとしたが、光の強度がある分布を持っ
ているものとすると、この強度分布に対応した時間重み
を計算し、同期誤差にこの重みを積算してから、その同
期誤差について、同様にして平均と標準偏差を求める。
【0024】[実施形態2]上述の実施形態1では、整
定時間をショットに対応するチップのX座標、Y座標お
よびスキャン速度を変数とするテーブルとして記憶して
いる。この場合、テーブルに記憶されていない値のスキ
ャン速度等が入力された場合は、記憶された一番近いス
キャン速度の整定時間を用いることになる。そこで、テ
ーブルにない変数値が入力された場合には、テーブルに
ある値から補間して整定時間を求めることにする。例え
ば、チップ位置がX=100[mm]、Y=140[m
m]、スキャン速度が120[mm/sec]のときの
整定時間のテーブル記憶値を100[msec]とす
る。また、同じチップ位置でスキャン速度が160[m
m/sec]のときの整定時間のテーブル記憶値を80
[msec]とする。このとき、スキャン速度が140
[mm/sec]の値はテーブルにないとすれば、この
場合の整定時間Tsは、数2式のような簡単な線形補間
の公式から推定することができる。
【0025】
【数2】 同様に、対応するチップ位置がテーブルにないときも、
同様な補間方法により与えられたチップ位置に対応した
整定時間を求めることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、露光位置および走査速
度に対応する基板と原版間の同期誤差の整定時間を記憶
したテーブルを参照して、基板と原版の目標位置を決定
するようにしたため、各露光位置に応じた適切な整定時
間後に露光を開始することができ、無駄な走行時間を排
除してスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る走査型露光装置の
構成を示すブロック図である。
【図2】 従来の走査型露光装置の構成を示すブロック
図である。
【図3】 ウエハの移動経路を示す図である。
【図4】 ウエハ移動の時間応答を示す図である。
【図5】 同期誤差、平均および標準偏差の時間応答を
示す図である。
【符号の説明】
1:指令値生成手段、2:レチルク目標位置生成手段、
3:ウエハ目標位置生成手段、4:レチクル位置制御手
段、5:ウエハ位置制御手段、6:投影手段、7:レチ
クル、8:ウエハ、9:制御手段、10:チップY座標
位置、11:スキャン速度、12:チップX座標位置、
13:露光オン/オフ信号、20:レチクル目標位置、
30:ウエハ目標位置、90:ウエハ目標起動位置。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原板のパターンをスリット状の照明光を
    用いて基板上に露光する露光手段と、次に走査露光すべ
    前記基板上の露光位置走査速度に基づいて前記原板
    および前記基板の位置を制御するための目標位置を生成
    する目標位置生成手段と、各露光位置における露光に際
    しては、前記基板が所定の走査速度に達した後で前記原
    板および前記基板間の同期誤差を整定するための整定走
    行を行う整定時間の経過後に前記露光手段の露光動作を
    オンする露光制御手段を有する走査型露光装置におい
    て、 前記目標位置生成手段は、予め得た前記基板上の各露光
    位置走査速度に対応する前記整定時間を記憶したテー
    ブルを参照して各露光位置における整定時間を得、前記
    テーブルを参照して得られた整定時間に基づいて各露光
    位置における露光に際しての前記原板および前記基板の
    目標位置を生成することを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 前記テーブルの整定時間は、前記同期誤
    差の絶対値に基づいて決定したものであることを特徴と
    する請求項1記載の走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記テーブルの整定時間は、前記同期誤
    差の所定時間における平均および標準偏差に基づいて決
    定したものであることを特徴とする請求項1記載の走査
    型露光装置。
  4. 【請求項4】 前記所定時間は、前記スリット状の照明
    光を走査速度で通過する時間であることを特徴とする請
    求項3記載の走査型露光装置。
  5. 【請求項5】 前記同期誤差として、前記スリット状の
    照明光における光強度の重みを積算したものを用いるこ
    とを特徴とする請求項3記載の走査型露光装置。
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