JP5756480B2 - リソグラフィ装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

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Description

[0001] 本発明は、基板ハンドラ、リソグラフィ装置、および、基板ハンドラにより基板を処理する方法に関する。
[0002] リソグラフィ装置は、所望のパターンを基板上、通常、基板のターゲット部分上に付与する機械である。リソグラフィ装置は、例えば、集積回路（ＩＣ）の製造に用いることができる。そのような場合、ＩＣの個々の層上に形成される回路パターンを生成するために、マスクまたはレチクルとも呼ばれるパターニングデバイスを用いることができる。このパターンは、基板（例えば、シリコンウェーハ）上のターゲット部分（例えば、ダイの一部、または１つ以上のダイを含む）に転写することができる。通常、パターンの転写は、基板上に設けられた放射感応性材料（レジスト）層上への結像によって行われる。一般には、単一の基板が、連続的にパターニングされる隣接したターゲット部分のネットワークを含んでいる。従来のリソグラフィ装置としては、ターゲット部分上にパターン全体を一度に露光することにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるステッパ、および放射ビームによってある特定の方向（「スキャン」方向）にパターンをスキャンすると同時に、この方向に平行または逆平行に基板をスキャンすることにより各ターゲット部分を照射する、いわゆるスキャナが含まれる。パターンを基板上にインプリントすることにより、パターニングデバイスから基板にパターンを転写することも可能である。一般に、集積回路（ＩＣ）は、基板上に異なるパターンを順次形成することにより設けられる複数の層を備えることになる。ＩＣの適切な動作を保証するためには、付与された複数の層が、互いに対して適切に位置合わせされていることが最も重要になる。この点で、上記のような位置合わせの特性を表すために、オーバレイという用語がしばしば使用される。オーバレイ特性に影響する要因の１つに、基板の熱的条件がある。所望のオーバレイ特性を得るためには、ＩＣを形成する一連の層は、実質的に同一の熱的条件下にある基板に付与されるべきであり、この熱的条件は、例えば、基板の絶対温度または温度均一性、あるいはそれらの組み合わせにより特徴付けることができる。
[0003] （ＩＣを形成するべく）一連の層を基板に付与するために、レジスト層の付与、レジスト層の露光といった異なるプロセスが基板に対して実行される。
[0004] これらのプロセスは、概して、リソグラフィ装置または（例えば、ポストベークプロセスを実行し、レジスト層を付与する）トラックといった異なるプロセシングツールにおいて行われる。これらツール間のインタフェースとして、基板ハンドラまたはハンドリングツールが概して適用され、このようなツールには、様々なツール間で基板を移送するための１つ以上のポートが設けられている。多くの場合、このような基板ハンドラは、各ツールによりただちに基板を取り扱うことができない場合に、基板を一時的に保管しておくためのバッファとしても適用される。
[0005] このようなバッファリングの利用、あるいは概して、基板ハンドラによる基板の取り扱いは、リソグラフィツールが露光のために基板を受け取った際、基板の熱的条件に影響を与えることがわかっている。
[0006] 結果として、連続的に付与されるＩＣの層は、（全体的な温度および／または温度均一性に関して）異なる熱的条件下で基板上に設けられ得るため、オーバレイ特性に悪影響を与える可能性がある。
[0007] 基板ハンドラによる基板の処理を改善し、露光目的のためにリソグラフィ装置に供給される基板の熱的条件を改善することが望ましい。
[0008] 本発明のある実施形態によると、露光対象の基板をリソグラフィ装置に搬送するための基板ハンドラが提供される。基板ハンドラは、基板の搬送プロセスを開始するためのインスタンスを決定するように構成され、このインスタンスはリソグラフィ装置の所定の処理特性に基づいている。
[0009] 本発明の別の実施形態によると、パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するように構成されたリソグラフィ装置を備えるリソグラフィシステムが提供される。リソグラフィ装置は、露光対象の基板を受け取るためにこのリソグラフィ装置を基板ハンドラに接続するためのポートを備える。リソグラフィシステムは、さらに、ポートに接続可能な、本発明に係る基板ハンドラを備える。
[0010] 本発明のさらに別の実施形態によると、パターニングデバイスから基板上へパターンを転写することを含むデバイス製造方法が提供される。この方法は、基板を基板ハンドラによってリソグラフィ装置へと搬送することを含み、基板ハンドラの搬送プロセスは、基板ハンドラにおいて基板の搬送時間を実質的に一定に維持するために、リソグラフィ装置の所定の処理特性に基づいたインスタンスで開始される。
[0011] 本発明のさらなる特徴および利点、ならびに本発明の多様な実施形態の構造および作用は、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。なお、本発明は、本明細書に記載する特定の実施形態に制限されないことに留意されたい。これらの実施形態は、単に例示を目的として本明細書に示されている。本明細書に含まれる教示に基づき、さらなる実施形態が当業者には明らかになるであろう。
[0012] 本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を形成する添付の図面は、本発明を例示し、かつ、明細書の記載と共に本発明の原理をさらに説明し、関連技術の当業者が本発明を成し、かつ使用することを可能にするものである。
[0013] 図１は、本発明のある実施形態に係るリソグラフィ装置を示す。 [0014] 図２は、本発明のある実施形態に係る基板ハンドラと、プロセシング機器の一部を示す上面図である。 [0015] 図３は、本発明のある実施形態に係る基板ハンドラの学習モード中のプロセススキームを示す。 [0016] 図４は、本発明のある実施形態に係る基板ハンドラのプロセススキームであって、搬送プロセスの最適化した開始インスタンスが適用されているプロセススキームを示す。
[0017] 本発明の特徴および利点は、これらの図面と併せて以下に記載される詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同じ参照記号は、全体を通じて対応する要素を特定する。図面において、同じ参照番号は、基本的に、同一の、機能的に同様な、および／または構造的に同様な要素を示す。ある要素が初めて登場する図面は、対応する参照番号における左端の数字によって示される。
[0018] 本明細書は、本発明の特徴を組み込んだ１つ以上の実施形態を開示する。開示される実施形態は本発明を例示するに過ぎない。本発明の範囲は開示される実施形態に限定されない。本発明は、本明細書に添付される請求の範囲により規定される。
[0019] 説明される（１つ以上の）実施形態、および明細書中の「一実施形態」、「ある実施形態」、「例示的な実施形態」等への言及は、説明される実施形態が特定の特徴、構造、または特性を含み得ることを示すが、必ずしもすべての実施形態がその特定の特徴、構造、または特性を含んでいなくてもよい。また、かかる表現は、必ずしも同じ実施形態を指すものではない。また、特定の特徴、構造、または特性がある実施形態に関連して説明される場合、かかる特徴、構造、または特性を他の実施形態との関連においてもたらすことは、それが明示的に説明されているか否かにかかわらず、当業者の知識内のことであると理解される。
[0020] 本発明の実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはそれらのあらゆる組合せにおいて実施され得る。本発明の実施形態はまた、機械可読媒体に記憶され、１つまたは複数のプロセッサにより読み出され実行され得る命令として実施されてもよい。機械可読媒体は、機械（例えばコンピュータデバイス）によって読み取りが可能な形態で情報を記憶または送信するためのあらゆるメカニズムを含み得る。例えば、機械可読媒体は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリデバイス、または電気、光、音、もしくはその他の形態の伝搬信号（例えば、搬送波、赤外線信号、デジタル信号等）、などを含み得る。また、本明細書において、ファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令が何らかの動作を行うと説明されることがある。しかし、そのような説明は単に便宜上のものであり、かかる動作は実際には、コンピュータデバイス、プロセッサ、コントローラ、またはファームウェア、ソフトウェア、ルーチン、命令等を実行する他のデバイスによるものであることが理解されるべきである。
[0021] このような実施形態をより詳細に説明する前に、本発明の実施形態が実施され得る例示的な環境を提示することが有益である。
[0022] 図１は、本発明の一実施形態に係るリソグラフィ装置を概略的に示している。このリソグラフィ装置は、放射ビームＢ（例えば紫外線または他のあらゆる好適な放射）を調整するように構成された照明システム（イルミネータ）ＩＬと、パターニングデバイス（例えば、マスク）ＭＡを支持するように構築され、かつ特定のパラメータに従ってパターニングデバイスを正確に位置決めするように構成された第１位置決めデバイスＰＭに連結されたマスクサポート構造（例えば、マスクテーブル）ＭＴと、を備える。リソグラフィ装置は、また、基板（例えば、レジストコートウェーハ）Ｗを保持するように構築され、かつ特定のパラメータに従って基板を正確に位置決めするように構成された第２位置決めデバイスＰＷに連結された基板テーブル（例えば、ウェーハテーブル）ＷＴまたは「基板サポート」も備える。さらに、リソグラフィ装置は、パターニングデバイスＭＡによって放射ビームＢに付けられたパターンを基板Ｗのターゲット部分Ｃ（例えば、１つ以上のダイを含む）上に投影するように構成された投影システム（例えば、屈折投影レンズシステム）ＰＳを備える。
[0023] 照明システムとしては、放射を誘導し、整形し、または制御するために、屈折型、反射型、磁気型、電磁型、静電型、またはその他のタイプの光学コンポーネント、あるいはそれらのあらゆる組合せなどのさまざまなタイプの光学コンポーネントを含むことができる。
[0024] マスクサポート構造は、パターニングデバイスを支持する、つまり、パターニングデバイスの重量を支える。マスクサポート構造は、パターニングデバイスの向き、リソグラフィ装置の設計、および、パターニングデバイスが真空環境内で保持されているか否かなどの他の条件に応じた態様で、パターニングデバイスを保持する。マスクサポート構造は、機械式、真空式、静電式またはその他のクランプ技術を使って、パターニングデバイスを保持することができる。マスクサポート構造は、例えば、必要に応じて固定または可動式にすることができるフレームまたはテーブルであってもよい。マスクサポート構造は、パターニングデバイスを、例えば、投影システムに対して所望の位置に確実に置くことができる。本明細書において使用される「レチクル」または「マスク」という用語はすべて、より一般的な「パターニングデバイス」という用語と同義であると考えるとよい。
[0025] 本明細書において使用される「パターニングデバイス」という用語は、基板のターゲット部分内にパターンを作り出すように、放射ビームの断面にパターンを与えるために使用できるあらゆるデバイスを指していると、広く解釈されるべきである。なお、留意すべき点として、放射ビームに付与されたパターンは、例えば、そのパターンが位相シフトフィーチャまたはいわゆるアシストフィーチャを含む場合、基板のターゲット部分内の所望のパターンに正確に一致しない場合もある。通常、放射ビームに付けたパターンは、集積回路などのターゲット部分内に作り出されるデバイス内の特定の機能層に対応することになる。
[0026] パターニングデバイスは、透過型であっても、反射型であってもよい。パターニングデバイスの例としては、マスク、プログラマブルミラーアレイ、およびプログラマブルＬＣＤパネルが含まれる。マスクは、リソグラフィでは公知であり、バイナリ、レべンソン型(alternating)位相シフト、およびハーフトーン型(attenuated)位相シフトなどのマスク型、ならびに種々のハイブリッドマスク型を含む。プログラマブルミラーアレイの一例では、小型ミラーのマトリックス配列が用いられており、各小型ミラーは、入射する放射ビームを様々な方向に反射させるように、個別に傾斜させることができる。傾斜されたミラーは、ミラーマトリックスによって反射される放射ビームにパターンを付ける。
[0027] 本明細書において使用される「投影システム」という用語は、使われている露光放射にとって、あるいは液浸液の使用または真空の使用といった他の要因にとって適切な、屈折型、反射型、反射屈折型、磁気型、電磁型、および静電型光学系、またはそれらのあらゆる組合せを含むあらゆる型の投影システムを包含していると広く解釈されるべきである。本明細書において使用される「投影レンズ」という用語はすべて、より一般的な「投影システム」という用語と同義であると考えるとよい。
[0028] 本明細書に示されているとおり、リソグラフィ装置は、透過型のもの（例えば、透過型マスクを採用しているもの）である。また、リソグラフィ装置は、反射型のもの（例えば、上述のプログラマブルミラーアレイを採用しているもの、または反射型マスクを採用しているもの）であってもよい。
[0029] リソグラフィ装置は、２つ（デュアルステージ）以上の基板テーブルまたは「基板サポート」（および／または２つ以上のマスクテーブルまたは「マスクサポート」）を有する型のものであってもよい。そのような「マルチステージ」機械においては、追加のテーブルまたはサポートは並行して使うことができ、または予備工程を１つ以上のテーブルまたはサポート上で実行しつつ、別の１つ以上のテーブルまたはサポートを露光用に使うこともできる。
[0030] また、リソグラフィ装置は、投影システムと基板との間の空間を満たすように、比較的高屈折率を有する液体（例えば水）によって基板の少なくとも一部を覆うことができるタイプのものであってもよい。また、リソグラフィ装置内の別の空間（例えば、マスクと投影システムとの間）に液浸液を加えてもよい。液浸技術を使用し、投影システムの開口数を増加することができる。本明細書において使用される「液浸」という用語は、基板のような構造物を液体内に沈めなければならないという意味ではなく、単に、露光中、投影システムと基板との間に液体があるということを意味するものである。
[0031] 図１を参照すると、イルミネータＩＬは、放射源ＳＯから放射を受ける。例えば、放射源がエキシマレーザである場合、放射源とリソグラフィ装置は、別個の構成要素であってもよい。そのような場合には、放射源は、リソグラフィ装置の一部を形成しているとはみなされず、また放射は、放射源ＳＯからイルミネータＩＬへ、例えば、適切な誘導ミラーおよび／またはビームエキスパンダを含むビームデリバリシステムＢＤを使って送られる。その他の場合においては、例えば、放射源が水銀ランプである場合、放射源は、リソグラフィ装置の一体部分とすることもできる。放射源ＳＯおよびイルミネータＩＬは、必要ならばビームデリバリシステムＢＤとともに、放射システムと呼んでもよい。
[0032] イルミネータＩＬは、放射ビームの角強度分布を調節するように構成されたアジャスタＡＤを含むことができる。一般に、イルミネータの瞳面内の強度分布の少なくとも外側および／または内側半径範囲（通常、それぞれσ-outerおよびσ-innerと呼ばれる）を調節することができる。さらに、イルミネータＩＬは、インテグレータＩＮおよびコンデンサＣＯといったさまざまな他のコンポーネントを含むことができる。イルミネータを使って放射ビームを調整すれば、放射ビームの断面に所望の均一性および強度分布をもたせることができる。
[0033] 放射ビームＢは、マスクサポート構造（例えば、マスクテーブルＭＴ）上に保持されているパターニングデバイス（例えば、マスクＭＡ）上に入射して、パターニングデバイスによってパターン形成される。マスクＭＡを通り抜けた後、放射ビームＢは投影システムＰＳを通過し、投影システムＰＳは、基板Ｗのターゲット部分Ｃ上にビームの焦点をあわせる。第２位置決めデバイスＰＷおよび位置センサＩＦ（例えば、干渉計デバイス、リニアエンコーダ、または静電容量センサ）を使って、例えば、さまざまなターゲット部分Ｃを放射ビームＢの経路内に位置決めするように、基板テーブルＷＴを正確に動かすことができる。同様に、第１位置決めデバイスＰＭおよび別の位置センサ（図１には明示的に示されていない）を使い、例えば、マスクライブラリから機械的に取り出した後またはスキャン中に、マスクＭＡを放射ビームＢの経路に対して正確に位置決めすることもできる。通常、マスクテーブルＭＴの移動は、第１位置決めデバイスＰＭの一部を形成するロングストロークモジュール（粗動位置決め）およびショートストロークモジュール（微動位置決め）を使って達成することができる。同様に、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動も、第２位置決めデバイスＰＷの一部を形成するロングストロークモジュールおよびショートストロークモジュールを使って達成することができる。ステッパの場合は（スキャナとは対照的に）、マスクテーブルＭＴは、ショートストロークアクチュエータのみに連結されてもよく、または固定されてもよい。マスクＭＡおよび基板Ｗは、マスクアライメントマークＭ１およびＭ２と、基板アライメントマークＰ１およびＰ２とを使って、位置合わせされてもよい。例示では基板アライメントマークが専用ターゲット部分を占めているが、基板アライメントマークをターゲット部分とターゲット部分との間の空間内に置くこともできる（これらは、スクライブラインアライメントマークとして公知である）。同様に、複数のダイがマスクＭＡ上に設けられている場合、マスクアライメントマークは、ダイとダイの間に置かれてもよい。
[0034] 例示の装置は、以下に説明するモードのうち少なくとも１つのモードで使用できる。
[0035] １．ステップモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」を基本的に静止状態に保ちつつ、放射ビームに付けられたパターン全体を一度にターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一静的露光）。その後、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」は、Ｘおよび／またはＹ方向に移動され、それによって別のターゲット部分Ｃを露光することができる。ステップモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一静的露光時に結像されるターゲット部分Ｃのサイズが限定される。
[0036] ２．スキャンモードにおいては、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」および基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」を同期的にスキャンする一方で、放射ビームに付けられたパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する（すなわち、単一動的露光）。マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」に対する基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の速度および方向は、投影システムＰＳの（縮小）拡大率および像反転特性によって決めることができる。スキャンモードにおいては、露光フィールドの最大サイズによって、単一動的露光時のターゲット部分の幅（非スキャン方向）が限定される一方、スキャン動作の長さによって、ターゲット部分の高さ（スキャン方向）が決まる。
[0037] ３．別のモードにおいては、プログラマブルパターニングデバイスを保持した状態で、マスクテーブルＭＴまたは「マスクサポート」を基本的に静止状態に保ち、また基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」を動かす、またはスキャンする一方で、放射ビームに付けられているパターンをターゲット部分Ｃ上に投影する。このモードにおいては、通常、パルス放射源が採用されており、さらにプログラマブルパターニングデバイスは、基板テーブルＷＴまたは「基板サポート」の移動後ごとに、またはスキャン中の連続する放射パルスと放射パルスとの間に、必要に応じて更新される。この動作モードは、前述の型のプログラマブルミラーアレイといったプログラマブルパターニングデバイスを利用するマスクレスリソグラフィに容易に適用することができる。
[0038] 上述の使用モードの組合せおよび／またはバリエーション、あるいは完全に異なる使用モードもまた採用可能である。
[0039] 露光対象の基板をリソグラフィ装置に提供し、かつ、露光後の基板をリソグラフィ装置から取り除くために、本発明に係る基板ハンドラを適用することができる。
[0040] このような基板ハンドラは、基板の搬送プロセスを実行するように構成され、この基板ハンドラによって実行される露光対象の基板の搬送プロセスは、リソグラフィ装置の所定のプロセス特性に基づいたインスタンスで開始される。
[0041] 通常、例えばトラックのようなプロセシングツールとリソグラフィ装置との間に位置決めされる基板ハンドラは、プロセシングツールまたはリソグラフィ装置に接続可能な１つ以上のポートを備える。このような基板ハンドラは、さらに、基板をロードおよびアンロードするための１つ以上のロボットを備える。
[0042] 図２には、本発明のある実施形態に係る基板ハンドラＳＨの上面図が概略的に示されており、基板ハンドラＳＨは、トラック（ＴＲＡ）とリソグラフィ装置（処理前の基板を保持するための第１ウェーハステージＷＳ１および第２ウェーハステージＷＳ２を備えたステージ区画ＳＣとして示されており、これらウェーハステージは例えば図１に示す基板テーブルＷＴのような基板テーブルを含む）との間に配置される。図示された基板ハンドラは、例えばトラック（ＴＲＡ）または他のプロセシング装置（図示なし）に接続可能な第１ポート２１０と、リソグラフィ装置に接続可能な第２ポートとを備える。図示の配置では、第２ポートは、リソグラフィ装置によって処理済みの基板を受け取るための入口ポート２２０．２と、処理用にリソグラフィ装置に基板を提供するための出口ポート２２０．１とを備える。
[0043] 概して、このような基板の処理には、基板の位置合わせプロセスおよび高さマップの決定を含み得る測定プロセスと、複数のダイをパターン付き放射ビームで露光する露光プロセスと、の両方が含まれる。なお、第１ポート２１０も、基板をトラックＴＲＡとの間で受け渡しするための入口ポートおよび出口ポートを備えてもよい。
[0044] さらに図示されるように、基板ハンドラＳＨは、基板を搬送するための２つのロボット（ＬＲ、ＵＲ）を備える。ロードロボットＬＲは、出口ポート２２０．１を介して、処理前の基板をリソグラフィ装置に提供するためのものであり、アンロードロボットＵＲは、露光が済んだ基板をアンロードするためのものである。
[0045] 概して、基板ハンドラＳＨは、基板を一時的に置いておくことができる１つ以上の場所／位置を有し得る。このような待機位置は、例えば、図２中、Ｗ１およびＷ２によって示されている。このような位置は、基板を一時的に保持しつつ、プロセシングツールまたはリソグラフィ装置のいずれかにより基板が受け入れられるのを待機するためのバッファとしての役割も果たし得る。その代わりに、または、それに加えて、基板ハンドラは、処理済みの基板または処理前の基板を保管するためのさらなるバッファ領域（図示なし）を有してもよい。基板を取り扱う典型的なプロセスは、矢印２３０によって示され、例えば、トラックＴＲＡから第１待機位置Ｗ１への基板の搬送、第２待機位置Ｗ２への基板の搬送、リソグラフィ装置のステージ区画ＳＣ内への基板のロード（例えばロードロボットＬＲを使用）を含み得る。続いて、基板は、ウェーハステージＷＳ１上（位置Ｐ１）で処理可能になり、ここで測定プロセスが行われ、位置Ｐ２上で露光プロセスを実行することができる（なお、基板を露光するには、ウェーハステージＷＳ１およびＷＳ２が入れ替わることになる）。処理済みの基板は、例えばアンロードロボットＵＲを使って、基板ハンドラＳＨに出力され得る。
[0046] 概して、基板が基板ハンドラ内部で費やす時間は、例えばリソグラフィ装置の特定の動作に応じて、実質的に変わり得る。そのような搬送プロセス、あるいはより詳細には、基板の処理時間は、露光前にあらゆる所望の測定を実行するためにかかる時間、および／または、所望の露光を実行するのにかかる時間に応じて変わり得る。そのようなリソグラフィ装置による基板の処理は、通常、例えば、スキャン速度や加速レベルを含むマシン設定、あるいは、マークもしくはダイの場所、像の数等のロット固有のパラメータ等を含む大きいパラメータセットに依存する。さらに、基板の処理時間は、付与されるレジスト、露光時に必要な照明、特定の露光プロセスを実行するために必要なマシン設定のあらゆる調整等による影響を受けることがある。
[0047] 通常、基板ハンドラは、ロボットＬＲおよびＵＲのようなロードロボットまたはアンロードロボットによって基板が搬送（つまり、変位）される間、基板の正確な温度条件を維持するようには構築されていない。そのため、リソグラフィ装置において発生する処理時間が変化すると、基板ハンドラにおける基板の推移時間もまた変化し得る。
[0048] その結果、リソグラフィ装置に到達した基板の温度または温度プロファイルは、実行されたリソグラフィプロセスに依存し得る。そのため、基板上のｎ番目の層の露光中の基板の温度または温度プロファイルは、（ｎ−１）番目の層の露光中の温度または温度プロファイルとは異なることがある。当業者には当然のことながら、このような露光中の温度の差は、ｎ番目の層と（ｎ−１）番目の層との間のオーバレイ特性に影響を与えることがある。
[0049] このようなオーバレイ特性への悪影響を回避するためには、基板ハンドラによる基板の処理時間、特に悪条件の処理を、確実に、実質的に一定に保つことにより、基板上のｎ番目の層の露光が、（ｎ−１）番目の層の露光と実質的に同一の（熱的）状況下で実行することができるようにするべきである。
[0050] これを実現する目的で、本発明に係る基板ハンドラは、基板ハンドラ内の基板の搬送時間を実質的に一定に維持するために、リソグラフィ装置の所定の処理特性に基づいて、基板の搬送プロセスを開始するためのインスタンスを決定するように構成されている。
[0051] 概して、同一のパターニングデバイスまたはレチクルまたはマスクを使用して、複数の基板が連続的に露光される。概して、そのような多数の基板のうちの各基板の処理は、基板の新ロットの開始時に実行される特定のロット依存測定のため、ロットの最初の基板について処理時間のずれが認められることもあるものの、実質的に同一の時間を要するものとする。パターニングデバイスまたはレチクルまたはマスクの交換といった他の動作が、ロットの最初の基板について、処理時間のずれをもたらすこともある。基板の搬送時間を実質的に一定に保つために、多様な選択肢が存在する。
[0052] 第１の実施形態では、搬送プロセスが始動されるインスタンスは、リソグラフィ装置の所定の処理特性に基づき、この所定の処理特性には、先に処理された少なくとも１つの基板の測定された処理時間が含まれる。このような実施形態では、リソグラフィ装置による基板の処理時間は、第１段階において、観察され且つ例えば基板ハンドラまたはリソグラフィ装置の制御ユニットのメモリユニットに記憶される。この処理時間は、例えば、基板のステージ区画内へのロードと、露光後の基板が（例えば、アンロードロボットＵＲにおいて）利用可能になるインスタンスとの間で経過する期間に及び得る。このような処理時間が少なくとも１つの基板について決定されると、基板ハンドラによる後続の基板の処理を、この処理時間に同期させることができる。先に決定された処理時間に基づき、リソグラフィ装置による処理に遅れが生じないように、次の基板がリソグラフィ装置により利用可能になるべき時点を決定することができる。また、基板ハンドラにより基板を処理するための時間も既知であると想定して、次の基板がリソグラフィ装置内にロードされる準備が整った時にリソグラフィ装置が確実に基板を受け取ることができるように、次の基板の搬送プロセスを開始するインスタンスを決定することができ、これにより、望ましくない遅れが基板ハンドラ内で生じないようにする。
[0053] リソグラフィ装置内での基板の処理時間を決定するために、特定のプロセスまたはロット内の特定の基板について、基板ハンドラは、例えば（２〜１０等の）限定された数の基板に対して、学習モードで動作することができる。このような学習モードの間、以下のアクションが実行され得る。基板ハンドラの動作ペースを（生産性に関して最適なペースと比較して）減速し、ロードロボットＬＲおよび／またはアンロードロボットＵＲにおける基板の待機時間を最小限に抑える。なお、このことが、（限定された数の基板の）生産性に悪影響を与える場合もある。リソグラフィ装置の動作をこの基板ハンドラの減速後のペースに同期する。限定された数の基板の処理時間を監視し、基板ハンドラの動作を制御する制御ユニットによりアクセス可能なメモリユニット等に記憶する。
[0054] 図３には、基板ハンドラの動作およびリソグラフィ装置の対応する動作が概略的に示されている。図３は、上述した学習モードの間に基板ハンドラおよびリソグラフィ装置の両方で発生する多様なプロセスを、時間ｔを関数として、概略的に示す。リソグラフィ装置において発生するプロセスに関して、図３のスケジュールは、第１の基板の露光を第１チャックまたは第１ステージで実行しつつ、第２の基板に対して測定プロセスを実行することが可能ないわゆるデュアルステージ（またはデュアルチャック）の装置を想定している。しかし、例えば、１つの基板ステージおよび１つの測定ステージ有する装置であって、基板ステージが基板を保持し、測定ステージが基板を保持せずに、測定を実行するような装置等の、他のタイプのリソグラフィ装置にも同様のタイミングスキームを考案することができる。
[0055] 図３のタイミングスケジュールでは、プロセス（１）、（２）および（３）が概略的に示されている。
[0056] プロセス（１）は、リソグラフィ装置におけるパターニングデバイスまたはレチクルの交換を意味する、処理ステップＲＥＴＥＸから開始する。なお、このようなＲＥＴＥＸ動作は、レチクルまたはパターニングデバイスの位置合わせ等の追加の測定または動作をさらに含むこともある。次の処理ステップ（プロセス（１）および（２）に共通）として、両方のチャックまたはステージが位置（例えば、図２における位置Ｐ１およびＰ２）を入れ替えるチャックまたはステージの交換（ＣＥＸ）が概略的に示されている。図示のスケジュールでは、第１チャック交換ＣＥＸでは、第１の基板（測定済み）を保持するチャックを露光のために露光位置へと入れ替えることが規定される。第１の基板に対する露光プロセス（「ＥＸＰ」と示す）の前に、露光前測定または露光前プロセス（例えば、パターニングデバイスに対する基板の位置合わせを含む）の実行を要する場合があり、その様な測定またはプロセスは、ＰＥＭとして図３に示されている。
[0057] さらに図からわかるように、チャック交換ＣＥＸに対して固定のインスタンス（矢印で示される）で、基板ハンドラの搬送プロセス（プロセス（３）として示される）が図示されており、このプロセスは、プレロード段階ＰＬＤおよびロード段階ＬＤを含む。プレロード段階ＰＬＤの間、例えばトラックまたは他の処理装置から受け取った基板（この基板は、インデックスＳ１、Ｓ２またはＳ３で示されている）は、基板ハンドラ内部で処理され、ロードロボット、例えば図２のロボットＬＲ、に向けて運搬される。ロード段階ＬＤの間、先に露光された基板が基板ハンドラによって受け取られ、処理前の基板（基板Ｓ２）がリソグラフィ装置に提供される。したがって、リソグラフィ装置において、この処理ステップは、ウェーハまたは基板の交換を意味するＷＥＸで示されている。ウェーハまたは基板の交換プロセス（ＷＥＸ）が終わると、受けとった基板（基板Ｓ２）は、「ＭｅａｓＳ２」と示される測定プロセスを受けることができる。基板Ｓ２に対する測定プロセスが完了すると、次のチャック交換（ＣＥＸ）を実行することができる。
[0058] なお、図示した学習モードの間、基板ハンドラによる連続する基板の搬送プロセスは、比較的遅いペースで始動される。これにより、ＷＥＸとして示される時間は比較的長くなり、その間、基板は交換されるまでリソグラフィ装置内で待機する必要がある（搬送プロセスのトリガ（矢印で示される）が遅くなるため）。このようなアプローチにより、基板ハンドラ内に多様な処理時間を持たせることなく、リソグラフィ装置内部のあらゆる遅れに対処することができる。なお、アイドル時間Δｔによって示されるように、基板の交換におけるこの遅れは、生産性に悪影響を与えることがある。図示したプロセスをいくつかの基板に対して実行することで、例えば、処理前の基板の受け取り（例えば、基板Ｓ２の受け取り）と基板Ｓ２の露光プロセスの終了時との間に経過する時間を監視することによって、リソグラフィ装置内の基板の処理時間を決定することができる。この処理時間に基づいて、（例えば、図示するようなプレロード段階ＰＬＤおよびロード段階ＬＤを含む）搬送プロセスを始動すべき時間であるインスタンスを決定することができる。
[0059] この効果が図４に概略的に示されており、ここで、基板Ｓ３の搬送プロセスを学習モードで実行しつつ（したがって処理ステップの相対的な位置は図３に対応している）、同時に、基板Ｓ４に処理に対して、搬送プロセス（３）が矢印４００に示されるように、（チャック交換ＣＥＸよりも）早く始動される。搬送プロセスの始動は実際の処理時間に基づくため、（基板Ｓ４等の）新しい基板がチャック交換（ＣＥＸ）の直後にロードされ得るように、ロードプロセスは、リソグラフィ装置の処理に同期される。その結果、基板は、連続的なペースで基板ハンドラにより搬送することができ、ハンドラ内部の処理時間、特にロードまたはアンロードロボットによる処理を、一定に保つことができる。さらにその結果、交換プロセスＷＥＸを短縮することができ、アイドル時間Δｔを、実質的に０まで減少させることができる。
[0060] 本発明のある実施形態において、搬送プロセスを開始するインスタンスを決定するために使用される所定の処理特性は、リソグラフィ装置による基板の処理時間を表すモデルに基づく。このような実施形態では、（例えば、上述したような）リソグラフィ装置内部の基板の処理時間は、モデル化されている。このモデルは、例えば、光学的パラメータまたは機械的パラメータ、基板上に付与されたレジストに関連するパラメータ、ロット固有のパラメータ等の多様なパラメータを含み得る。
[0061] リソグラフィプロセスにおけるタスクの予測またはスケジューリングに関するより詳細な情報について、参照により全体が本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２００５／０２７８０４９号を参考にすることができる。
[0062] そのようなモデルには、実行されるべき所与のプロセスについて、例えば露光前に必要なあらゆる調節または設定を考慮に入れるために、リソグラフィ装置のセットアップ時間を計算するためのモデルがさらに含まれてもよい。
[0063] なお、ある実施形態では、リソグラフィ装置の処理特性、ひいては、搬送プロセスを開始するインスタンスに得るために、モデル化および測定の組み合わせを実行することができる。
[0064] ある実施形態において、処理特性（例えば、基板の処理時間）は、一定間隔で（例えば、各基板につき、または、基板５枚毎もしくは１０枚毎に）決定され、これらの処理特性を使用して、搬送プロセスを開始するインスタンスが調節される。一例として、比較的多数の基板について処置時間が利用可能である場合は、データの移動平均フィルタリングを使ってインスタンスを決定することができる。このような移動平均フィルタリングは、例えば、インスタンスの基準になる処理時間としてその処理時間が決定される最新の１０枚の基板の平均処理時間を決定することを含み得る。
[0065] そのようにすることにより、リソグラフィ装置の性能、ひいては、処理特性に対する、比較的ゆっくりとした影響を考慮することができる。一例として、リソグラフィ装置の光学コンポーネントの透過の劣化は、処理時間に影響することがある。
[0066] ある実施形態では、基板ハンドラ内で取り扱われる基板の熱的調整は、基板を加熱および／または冷却するために熱調整ユニットを基板ハンドラ内に備えることにより改善される。ある実施形態において、そのような熱調整ユニットは、図２に図示された待機位置Ｗ１およびＷ２のような待機位置に配置される。一例として、待機位置Ｗ１に、トラックから受け取る基板であって、そのため比較的高温になり得る基板を冷却するための冷却ユニットを設け、待機位置Ｗ２に、ロードロボットＬＲによってリソグラフィ装置へと運搬される前の基板を均一に加熱するための加熱ユニットを設けることができる。
[0067] ある実施形態において、本発明は、パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するように構成されたリソグラフィ装置を備えたリソグラフィシステムを提供し、このリソグラフィ装置は、露光対象の基板を受け取るために該リソグラフィ装置を基板ハンドラへと接続するためのポートを備える。このリソグラフィシステムは、さらに、上述した基板ハンドラを備える。
[0068]
本発明に係る基板ハンドラの動作、特に、上述した搬送プロセスのタイミングを制御するために、制御ユニット（リソグラフィ装置の制御ユニットの一部、または、別個の制御ユニットとして）を設けて、リソグラフィ装置の処理特性を監視し、インスタンスを決定し、基板ハンドラを制御して該インスタンスで搬送プロセスを開始することができる。
[0069] 本明細書において、ＩＣ製造におけるリソグラフィ装置の使用について具体的な言及がなされているが、本明細書記載のリソグラフィ装置が、集積光学システム、磁気ドメインメモリ用のガイダンスパターンおよび検出パターン、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、薄膜磁気ヘッド等の製造といった他の用途を有し得ることが理解されるべきである。当業者にとっては当然のことであるが、そのような別の用途においては、本明細書で使用される「ウェーハ」または「ダイ」という用語はすべて、それぞれより一般的な「基板」または「ターゲット部分」という用語と同義であるとみなしてよい。本明細書に記載した基板は、露光の前後を問わず、例えば、トラック（通常、基板にレジスト層を付与し、かつ露光されたレジストを現像するツール）、メトロロジーツール、および／またはインスペクションツールで処理されてもよい。適用可能な場合には、本明細書中の開示内容を上記のような基板プロセシングツールおよびその他の基板プロセシングツールに適用してもよい。さらに基板は、例えば、多層ＩＣを作るために複数回処理されてもよいので、本明細書で使用される基板という用語は、すでに多重処理層を包含している基板を表すものとしてもよい。
[0070] 光リソグラフィの関連での本発明の実施形態の使用について上述のとおり具体的な言及がなされたが、当然のことながら、本発明は、他の用途、例えば、インプリントリソグラフィに使われてもよく、さらに状況が許すのであれば、光リソグラフィに限定されることはない。インプリントリソグラフィにおいては、パターニングデバイス内のトポグラフィによって、基板上に創出されるパターンが定義される。パターニングデバイスのトポグラフィは、基板に供給されたレジスト層の中にプレス加工され、基板上では、電磁放射、熱、圧力、またはそれらの組合せによってレジストは硬化される。パターニングデバイスは、レジストが硬化した後、レジスト内にパターンを残してレジストの外へ移動される。
[0071] 本明細書で使用される「放射」および「ビーム」という用語は、紫外線（ＵＶ）（例えば、３６５ｎｍ、２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍ、または１２６ｎｍの波長、またはおよそこれらの値の波長を有する）、および極端紫外線（ＥＵＶ）（例えば、５〜２０ｎｍの範囲の波長を有する）、ならびにイオンビームや電子ビームなどの微粒子ビームを含むあらゆる種類の電磁放射を包含している。
[0072] 「レンズ」という用語は、文脈によっては、屈折、反射、磁気、電磁気、および静電型光学コンポーネントを含む様々な種類の光学コンポーネントのいずれか１つまたはこれらの組合せを指すことができる。
[0073] 以上、本発明の具体的な実施形態を説明してきたが、本発明は、上述以外の態様で実施できることが明らかである。例えば、本発明は、上記に開示した方法を表す１つ以上の機械読取可能命令のシーケンスを含むコンピュータプログラムの形態、またはこのようなコンピュータプログラムが記憶されたデータ記憶媒体（例えば、半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスク）の形態であってもよい。
[0074] 上記の説明は、制限ではなく例示を意図したものである。したがって、当業者には明らかなように、添付の特許請求の範囲を逸脱することなく本記載の発明に変更を加えてもよい。
[0075] 「発明の概要」および「要旨」の欄は、発明者によって検討された本発明の１つ以上の全てではない例示的な実施形態を記載し得るため、本発明および添付の請求の範囲をどのような形であれ制限することを意図したものではない。
[0076] 以上、本発明を、特定の機能およびそれら機能の関係の実現を例示する機能的なビルディングブロックを使って説明してきた。本明細書において、これら機能的なビルディングブロックの境界は、説明の便宜上、任意で規定した。特定の機能およびそれら機能の関係が適切に実行される限り、別の境界を規定することもできる。
[0077] 上述した特定の実施形態の説明は、本発明の一般的性質を完全に明らかにしているため、当業者の知識を適用することによって、他者が、過度な実験を行うことなく、また本発明の一般概念から逸脱することなく、容易に該特定の実施形態を、変形し、かつ／または多様な用途に適合させることができる。したがって、そのような適合および変形は、本明細書に示す教示および指導に基づいて、開示した実施形態の均等物の意味および範囲内であることが意図される。当然のことながら、本明細書の用語使いまたは言い回しは、制限ではなく説明を目的としたものであるため、本明細書の用語使いまたは言い回しは、当業者によって、本明細書の教示および指導を考慮して解釈されることになる。
[0078] 本発明の広さおよび範囲は、上述した例示的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、請求の範囲およびそれらの均等物に従ってのみ定義されるべきものである。

Claims (13)

  1. 露光対象の基板をリソグラフィ装置に搬送するための基板ハンドラであって、基板の搬送プロセスを開始するためのインスタンスを決定するように構成されており、該インスタンスは前記リソグラフィ装置の所定の処理特性に基づき、新しい基板は、該インスタンスに基づいてチャック交換又はステージ交換の直後にロードされ、
    前記所定の処理特性が、基板の計算または測定された処理時間を含む、基板ハンドラ。
  2. 前記インスタンスが、前記基板ハンドラにおける異なる基板の搬送時間を、実質的に一定に維持するように選択される、請求項１に記載の基板ハンドラ。
  3. トラックに接続するための第１ロード／アンロードポートと、前記リソグラフィ装置に接続するための第２ロード／アンロードポートと、をさらに備える、請求項１に記載の基板ハンドラ。
  4. 前記基板ハンドラ内部の前記基板を搬送するためのロードロボットをさらに備え、前記搬送時間が該ロードロボットによる前記基板の取り扱い時間を含む、請求項２に記載の基板ハンドラ。
  5. 前記所定の処理特性が、前記リソグラフィ装置による基板の処理時間の測定によって得られる、請求項１〜４のいずれかに記載の基板ハンドラ。
  6. 前記所定の処理特性が、前記リソグラフィ装置による基板の処理時間を表すモデルに基づく、請求項１〜５のいずれかに記載の基板ハンドラ。
  7. 前記所定の処理特性が、少なくとも１つの先に処理された基板の測定された処理時間を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の基板ハンドラ。
  8. 前記所定の処理特性が、複数の基板の複数の処理時間を含み、前記インスタンスが、前記複数の処理時間の移動平均フィルタリングに基づく、請求項１〜７のいずれかに記載の基板ハンドラ。
  9. 基板を調整するための熱調整ユニットをさらに備える、請求項１〜８のいずれかに記載の基板ハンドラ。
  10. 前記熱調整ユニットが、トラックから受け取った基板を冷却するための冷却ユニットと、前記冷却ユニットから受け取った基板を加熱するための加熱ユニットと、を備える、請求項９に記載の基板ハンドラ。
  11. リソグラフィシステムであって、
    パターニングデバイスから基板上へパターンを転写するリソグラフィ装置であって、露光対象の基板を受け取るために、該リソグラフィ装置を基板ハンドラに接続するためのポートを備えるリソグラフィ装置と、
    前記ポートに接続可能な、請求項１〜１０のいずれかに記載の基板ハンドラと、
    を備える、リソグラフィシステム。
  12. 前記リソグラフィ装置の前記処理特性を監視し、
    前記インスタンスを決定し、
    前記インスタンスで前記搬送プロセスを開始するように前記基板ハンドラを制御するための制御ユニットをさらに備える、請求項１１に記載のリソグラフィシステム。
  13. パターニングデバイスから基板上へパターンを転写することを含むデバイス製造方法であって、
    基板ハンドラによって前記基板をリソグラフィ装置へ搬送することを含み、
    前記基板ハンドラの搬送プロセスは、前記基板ハンドラにおいて前記基板の搬送時間を実質的に一定に維持するために、前記リソグラフィ装置の所定の処理特性に基づいたインスタンスで開始され、
    該方法はさらに、前記インスタンスに基づいて、チャック交換又はステージ交換の直後に新しい基板をロードすることを含み、
    前記所定の処理特性が、基板の計算または測定された処理時間を含む、
    デバイス製造方法。
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