JPH09232230A

JPH09232230A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JPH09232230A
Application number: JP8061848A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Takagi; 伸一高木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】露光装置周辺の経時的な温度変化による不都合
を抑制すること。【解決手段】マスク（１１）に形成されたパターンを感
光基板（１４）に露光するに先立ち、マスク（１１）と
感光基板（１４）との少なくとも一方の近傍の温度を露
光中における平衡温度に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れたパターンの像を感光基板上に転写する露光方法及び
露光装置に関し、特に、マスクや感光基板周辺の温度制
御を良好に行う技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化等の要
請に伴い、露光装置においては感光性基板及びマスクに
対して高い位置合わせ精度が要求されるようになった。
マスクや感光性基板の位置精度に影響する要因として、
露光装置の作業環境の１つである雰囲気温度がある。す
なわち、干渉計等の光学的な位置測定装置を用いた露光
装置においては、周囲の温度が安定していないと、干渉
計の光路に揺らぎを生じたり、マスクや感光基板を保持
するステージ等の膨張率に変化をもたらすことになる。
そこで、現在では露光装置を恒温チャンバー内に配置す
るようになった。恒温チャンバー内では、温度調整され
た空気を露光装置周辺に流し込み、装置を一定の温度に
保っている。これにより、露光作業中における望ましく
ない温度変化をある程度抑制することが出来る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
や感光基板の位置精度を向上させる上で、上記のような
方法では不充分であった。すなわち、露光装置は露光作
業中と露光作業前の待機時での発熱量が異なるため、露
光作業開始後数十分から数時間の間は、装置周辺の温度
が安定しない。その結果、露光作業中に装置内の各部の
温度が時間と共に変動し、露光開始直後と露光開始数時
間後で、位置計測系等において誤差が生じてしまう。こ
の様な誤差は、露光時の位置合わせ精度を低下させ、最
終的には露光不良を招くことになる。

【０００４】本発明は上記のような状況に鑑みて成され
たものであり、露光装置周辺の経時的な温度変化による
不都合を抑制可能な露光方法及び露光装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様においては、マスク（１１）に
形成されたパターンを感光基板（１４）に露光する露光
方法において、露光に先立ち、マスク（１１）と感光基
板（１４）との少なくとも一方の近傍の温度を露光中に
おける平衡温度に調整する。温度の調整方法としては、
擬似的な露光動作により行うことが出来る。また、マス
ク（１１）と感光基板（１４）との少なくとも一方の近
傍に、露光中の平衡温度に達するようにな温度の気体を
供給することが出来る。

【０００６】また、本発明の第２の態様においては、パ
ターンが形成されたマスク（１１）を透過した光束を投
影レンズ（１２）を介して、感光基板（１４）に露光す
る露光装置において、マスク（１１）と感光基板（１
４）との少なくとも一方の近傍の温度を測定する測定手
段（４０，６２）と；露光に先立ち、マスク（１１）と
感光基板（１４）との少なくとも一方の近傍の温度を露
光中における平衡温度に調整する温度調整手段（３３，
５２，２６，２８）と；測定手段（４０，６２）の測定
結果と露光中の平衡温度とに基づいて、露光を実行する
かどうかを判定する判定手段（６４，６６，６８）とを
備える。

【０００７】上述した本発明の第２の態様において、マ
スク（１１）と感光基板（１４）とが、それぞれ２次元
に移動するステージ（３２，５０）に載置されているよ
うな場合には、これらのステージ（３２，５０）の少な
くとも一方を移動させることにより温度調整を行うこと
が出来る。また、マスク（１１）の近傍に光束のマスク
（１１）を透過するときの透過率に基づいた所定の熱量
を供給する供給手段を備えるように構成しても良い。更
に、マスク（１１）の位置を計測する第１計測手段（３
４）と、感光基板（１４）の位置を計測する第２計測手
段（５６）とを有するような場合には、測定手段（４
０，６２）を第１計測手段（３４）と第２計測手段（５
６）との近傍に配設することが望ましい。

【０００８】

【作用及び効果】上記のような本発明の第１の態様にお
いては、実際の露光に先立ち、マスク（１１）と感光基
板（１４）との一方又は両方の近傍の温度を露光中にお
ける平衡温度に調整しているため、露光を開始してから
作業を継続して行った場合にも、マスク（１１）や感光
基板（１４）の周辺部材の温度は殆ど変化することがな
い。このため、経時的な温度変化によって、マスク（１
１）や感光基板（１４）、更にはその周囲に配置された
精密部材に誤差が生じるようなことがない。

【０００９】また、擬似的な露光動作によって温度調整
を行えば、露光作業を開始する前の準備段階において、
既に、マスク（１１）や感光基板（１４）のみならず、
周囲の部材に関しても、実際の露光作業の時の状態に極
めて近い状態となる。更に、マスク（１１）や感光基板
（１４）の近傍に温度制御された気体を供給すれば、マ
スク（１１）や感光基板（１４）の温度を迅速に調整す
ることが出来る。

【００１０】また、本発明の第２の態様においては、判
定手段（６４，６６，６８）により、測定手段（４０，
６２）の測定結果であるマスク（１１）と感光基板（１
４）の一方又は両方の近傍の温度と、露光中の平衡温度
とに基づいて、露光を実行するかどうかを判断している
ため、マスク（１１）及び感光基板（１４）を良好な温
度状態にした後に露光を開始することが出来る。すなわ
ち、温度調整手段（３３，５２，２６，２８）により、
マスク（１１）と感光基板（１４）の近傍の温度が露光
中における平衡温度に達した時点で露光を開始すること
ができ、上記第１の態様と同様に、良好な露光作業が行
えることになる。

【００１１】また、マスク（１１）と感光基板（１４）
とが載置されたステージ（３２，５０）を移動させるこ
とにより温度調整を行えば、露光作業を開始する前の準
備段階において、既に、マスク（１１）や感光基板（１
４）のみならず、周囲の部材に関しても、実際の露光作
業の時の状態に極めて近い状態となる。また、供給手段
により、マスク（１１）を透過するときの透過率に基づ
いた所定の熱量をマスク（１１）の近傍に供給すれば、
マスク（１１）の近傍の温度調整を迅速に行うことが出
来る。更に、測定手段（４０，６２）によってマスク
（１１）及び感光基板（１４）の位置を計測する計測手
段（３４，５６）近傍の温度を計測し、計測手段（３
４，５６）近傍の温度を調整すれば、マスク（１１）及
び感光基板（１４）の位置合わせの基準が、露光中の経
時的な温度変化によって変動することを抑制することが
出来る。その結果、マスク（１１）及び感光基板（１
４）の位置合わせの精度が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、半導体
デバイス製造用の走査型投影露光装置に本発明を適用し
たものである。

【００１３】

【実施例】図１は本実施例の投影露光装置全体の構成を
示し、図２は当該投影露光装置の制御系の構成を示す。
本実施例の投影露光装置は、照明系１０から射出される
露光用の光でレチクル１１を照明し、レチクル１１上に
形成された所定のパターンの像を、投影光学系１２を介
してウエハ１４上に転写するものである。露光装置全体
は、±０．１°Ｃ程度に温度制御された恒温チャンバー
１６内に収容されている。恒温チャンバー１６には、レ
チクル１１周辺に温度制御された空気を送り込む空気吹
出し口１８，２０と、ウエハ１４周辺に温度制御された
空気を送り込む空気吹出し口２２、及びウエハ１４周辺
を通過した空気を吸い込む吸気口２４が設けられてい
る。空気吹出し口１８，２０からは、ヒータ２６（図２
参照）によって温度制御された空気が供給され、空吹出
し口２２からはヒータ２８（図２参照）によって温度制
御された空気が供給されるようになっている。

【００１４】図１において、レチクル１１はレチクルホ
ルダ３０に真空吸着によって固定され、レチクルステー
ジ３２上に載置されている。レチクルステージ３２は、
リニアモータ等で構成されたレチクルステージ駆動系３
３によって走査方向（Ｙ方向）に所定の速度で移動可能
になっている。レチクルステージ３２上には、干渉計３
６から出力されるレーザ光を反射する移動鏡３４が固定
配置されており、干渉計３６によってレチクルステージ
３２の位置を０．６ｎｍ単位で計測するようになってい
る。なお、図１においては、非走査方向（Ｘ方向）の位
置を計測する干渉計３６及び移動鏡３４のみ示している
が、実際には、走査方向（Ｙ方向）の位置を計測する干
渉計及び移動鏡も備えられている。干渉計３６による計
測結果は、レチクルステージ・コントローラ３８に供給
され、レチクルステージ・コントローラ３８（図２参
照）は干渉計３６からの信号に基づいてレチクルステー
ジ駆動系３３を制御するようになっている。また、レチ
クルステージ３２上には、レチクルホルダ３０と移動鏡
３４との間に、レチクルステージ３２の温度を計測する
温度センサ４０が設置されている。

【００１５】投影光学系１２の外周には、フランジ４２
が設けられており、このフランジ４２を介して投影光学
系１２が架台４４に固定される。投影光学系１２の下方
に配置されたウエハ１４は、ウエハホルダ４６に真空吸
着によって固定されている。ウエハホルダ４６は、ウエ
ハ１４のＺ方向及びレベリング方向の位置を調整するＺ
ステージ４８上に載置されている。また、Ｚステージ４
８は、ウエハ１４をＸ，Ｙに次元平面内で駆動するＸＹ
ステージ５０上に配置されている。これらＺステージ４
８及びＸＹステージ５０は、リニアモータ等で構成され
たウエハステージ駆動系５２によって駆動される。

【００１６】Ｚステージ４８上には、干渉計５４から出
力されるレーザ光を反射する移動鏡５６が固定されてお
り、この移動鏡５６からの反射光と投影光学系１２の下
端に設置された固定鏡５８からの反射光とからなる干渉
光によって、ＸＹステージ５０の位置を０．６ｎｍ単位
で計測するようになっている。なお、図１においては、
Ｘ方向の位置を計測する干渉計５４及び移動鏡５６のみ
示しているが、実際には、Ｙ方向の位置を計測する干渉
計及び移動鏡も備えられている。干渉計５４による計測
結果は、ウエハステージ・コントローラ６０（図２参
照）に供給され、ウエハステージ・コントローラ６０は
干渉計５４からの信号に基づいてウエハステージ駆動系
５２を制御するようになっている。また、Ｚステージ４
８上には、ウエハホルダ４６と移動鏡５６との間に、Ｚ
ステージ４８の温度を計測する温度センサ６２が設置さ
れている。

【００１７】次に、主に図２を参照して、本実施例の温
度制御系の構成について説明する。温度センサ４０及び
６２の計測データは、それぞれ比較回路６４，６６に供
給され、予め定められた目標値と比較される。この目標
値は、実際の露光作業を行っている間の平衡状態での温
度値を用いることが出来る。また、この目標値は実際に
露光を行っている間に求める、すなわち、実験的に求め
ることができる。あるいは、使用するレチクルの透過率
（若しくは反射率）、露光用の光のパワー等の露光条件
に基づいて計算で求めても良い。比較回路６４，６６の
出力信号は、主制御部６８に供給される。主制御部６８
は、比較回路６４，６６からの信号に基づいて、レチク
ルステージ・コントローラ３８，ウエハステージ・コン
トローラ６０、及び必要に応じてヒータ２６，２８を制
御する。

【００１８】次に、以上のような構成の本実施例の動作
について、図３のフローチャートを参照して説明する。［ステップ１］主制御部６８は、実際の露光作業を始め
るに先立ち、レチクルステージ・コントローラ３８，ウ
エハステージ・コントローラ６０を介し、レチクルステ
ージ駆動系３３，ウエハステージ駆動系５２によって、
レチクルステージ３２及びウエハステージ（ＸＹステー
ジ）５０を予備駆動する。すなわち、レチクルステージ
３２及びウエハステージ５０周辺の温度がある程度安定
するように、露光をしない状態で両ステージ３２、５０
を空駆動する。このとき、レチクルステージ３２及びウ
エハステージ５０は、必ずしも実際の露光作業中のよう
に精密に駆動する必要はない。また、この時に主制御部
６８の制御により、照明系１０から露光光を照射すれ
ば、露光状態により近くなる。このように露光光を照射
することにより、より精密な調整を行うことができる。

【００１９】［ステップ２］主制御部６８は、レチクル
ステージ３２及びウエハステージ５０の空駆動を行いつ
つ、温度センサ４０，６２によってレチクル１１及びウ
エハ１４の周辺の温度を計測する。計測された結果は、
随時比較回路６４，６６に供給される。

【００２０】［ステップ３］比較回路６４，６６におけ
る比較の結果、温度センサの４０，６２の計測値が目標
値に達したら、主制御部６８は、レチクルステージ・コ
ントローラ３８，ウエハステージ・コントローラ６０を
制御して、レチクルステージ３２及びウエハステージ５
０の空駆動を停止する。なお、温度センサ４０，６２の
計測値が、なかなか目標値に達しないような場合には、
ヒータ２６，２８を制御し、空気吹出し口１８，２２か
ら供給される空気の温度を±０．１°Ｃの範囲で制御し
て、温度センサ４０，６２の周辺の温度を目標温度に追
い込んでも良い。

【００２１】［ステップ４］そして、温度センサの４
０，６２の計測値が露光中の平衡温度である目標値に達
した後、レチクルステージ３２及びウエハステージ（４
８、５０）の位置合わせを行う。

【００２２】［ステップ５］その後、露光作業を開始す
る。すなわち、干渉計３６，５４でレチクルステージ３
２及びウエハステージ５０の位置をモニターしつつ、レ
チクルステージ３２とウエハステージ５０とを同期させ
て駆動することによって、順次レチクル１１上のパター
ンの像をフォトレジストが塗布されたウエハ１４上の露
光領域に転写する。

【００２３】以上のように、本実施例においては、レチ
クル１１及びウエハ１４周辺の温度が、露光開始時には
既に実際の露光作業時の平衡温度に達しているため、露
光作業を継続して行った場合にもレチクル１１及びウエ
ハ１４周辺の部材の温度は殆ど変化することがない。こ
のため、経時的な温度変化による移動鏡３４，５６及び
固定鏡５８の反射面の変形等の不具合が生じることがな
い。また、本露光装置が用いられる半導体工場において
は、露光を開始する時刻が毎日同じ時間である。従っ
て、主制御部６８の不図示のタイマを露光開始時間の１
〜２時間前に設定して自動的に本実施例の形態の温度調
整を行わせても良い。

【００２４】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例にかかる投影露光装置
の構成を示す概念図（正面図）である。

【図２】図２は、図１に示す実施例の制御系の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１１・・・レチクル１２・・・投影光学系１４・・・ウエハ１８，２０，２２・・・空気吹出し口２６，２８・・・ヒータ３２・・・レチクルステージ３３・・・レチクルステージ駆動系３４，５６・・・移動鏡３６，５４・・・干渉計３８・・・レチクルステージ・コントローラ４０，６２・・・温度センサ５０・・・ＸＹステージ５２・・・ウエハステージ駆動系５８・・・固定鏡６０・・・ウエハステージ・コントローラ６４，６６・・・比較回路６８・・・主制御部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年６月５日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図３

【補正方法】追加

【補正内容】

【図３】図３は、実施例の動作を示すフローチャート
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクに形成されたパターンを感光基板に
露光する露光方法において、前記露光に先立ち、前記マスクと前記感光基板との少な
くとも一方の近傍の温度を露光中における平衡温度に調
整することを特徴とする露光方法。
【請求項２】前記調整は、擬似的な露光動作により行わ
れることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
【請求項３】前記調整は、前記マスクと前記感光基板と
の少なくとも一方の近傍に、前記平衡温度に達するよう
にな温度の気体を供給することを特徴とする請求項１に
記載の露光方法。
【請求項４】パターンが形成されたマスクを透過した光
束を投影レンズを介して、感光基板に露光する露光装置
において、前記マスクと前記感光基板との少なくとも一方の近傍の
温度を測定する測定手段と；前記露光に先立ち、前記マ
スクと前記基板との少なくとも一方の近傍の温度を露光
中における平衡温度に調整する温度調整手段と；前記測
定手段の測定結果と前記平衡温度とに基づいて、前記露
光を実行するかどうかを判定する判定手段とを備えたこ
とを特徴とする露光装置。
【請求項５】前記マスクと前記感光基板とは、それぞれ
２次元に移動するステージに載置されており、前記温度調整手段は、前記ステージの少なくとも一方を
移動させることにより前記調整を行うことを特徴とする
請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】前記温度調整手段は、前記マスクの近傍に
前記光束の前記マスクを透過するときの透過率に基づい
た所定の熱量を供給する供給手段を有していることを特
徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】前記マスクの位置を計測する第１計測手段
と、前記感光基板の位置を計測する第２計測手段とを有
しており、前記測定手段を前記第１計測手段と前記第２計測手段と
の近傍に配設したことを特徴とする請求項５に記載の露
光装置。