JPH10261561A - 露光制御方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、シャッター開放動作中又は露光中に
もステージの振動をモニターして露光の信頼性を向上さ
せる。 【解決手段】Ｘ軸ステージ３のステッピング動作後にお
けるシャッター開放期間Ｂ及び露光期間ＣにＸ軸ステー
ジ３の振動をレーザコントローラ２０でモニタし、この
Ｘ軸ステージ３の振動のモニタ値が規定値以上になる
と、コンピュータ２１によってシャッター１６を閉制御
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、ステッパー露光に
おける半導体ウエハ等の被処理体を載置してステッピン
グ動作するステージの振動をモニタする露光制御方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はステッパー露光装置の概略構成図
である。基台１上には、Ｙ軸ステージ２及びＸ軸ステー
ジ３がそれぞれＹ軸方向、Ｘ軸方向に移動自在に設けら
れている。これらＹ軸ステージ２及びＸ軸ステージ３に
は、それぞれ送りねじ５ａ、５ｂを介してＹ軸用、Ｘ軸
用の各ＤＣサーボモータ４、５が連結され、これらＤＣ
サーボモータ４、５がステッピング動作制御されるよう
になっている。なお、これらＤＣサーボモータ４、５の
うちＤＣサーボモータ５には、タコジェネレータ６ａ、
６ｂが接続されている。

【０００３】一方、レーザ測長システムとしてレーザヘ
ッド７が設けられ、このレーザヘッド７から出力される
レーザビームの光路上には、各ミラー８〜１０などを介
してＹ軸干渉計１１及びＸ軸干渉計１２が設けられてい
る。

【０００４】又、Ｘ軸ステージ３上には、Ｙ軸干渉計１
１とＸ軸干渉計１２とに対向する位置にそれぞれ平面鏡
１３、１４が配置されている。これにより、Ｙ軸干渉計
１１は、レーザヘッド７からのレーザビームを平面鏡１
３に送るとともに、この平面鏡１３からの反射レーサビ
ームを入射し、これらレーザヘッド７からのレーザビー
ムと反射レーサビームとの干渉を得て、この干渉縞の強
度に応じたパルス信号、すなわちＹ軸ステージ２のｙ軸
位置に対応するパルス信号を出力する機能を有してい
る。

【０００５】又、Ｘ軸干渉計１２は、レーザヘッド７か
らのレーザビームを平面鏡１４に送るとともに、この平
面鏡１４からの反射レーサビームを入射し、これらレー
ザヘッド７からのレーザビームと反射レーサビームとの
干渉を得て、この干渉縞の強度に応じたパルス信号、す
なわちＸ軸ステージ３のｘ軸位置に対応するパルス信号
を出力する機能を有している。

【０００６】これらＸＹ軸ステージ３、２の上方には、
露光用光を出射する記録光学系１５が配置され、かつこ
の記録光学系１５の光路上には、シャッター１６が配置
されている。

【０００７】なお、記録光学系１５の光路上には、縮小
光学系などが配置されているが、ここでは省略してあ
る。このような構成であれば、Ｘ軸ステージ３上には、
被処理体として例えばレジストパターンの形成された半
導体ウエハ１７が載置される。

【０００８】Ｘ軸ステージ３は、Ｘ軸用ＤＣサーボモー
タ５に対するステッピング動作制御により図６に示すよ
うにｘ軸方向に所定距離ずつステッピング移動する。こ
のようにＸ軸ステージ３がｘ軸方向にステッピング移動
する毎に、このステッピング移動後の一定時間中にＸ軸
ステージ３の振動のｐ−ｐ値（ピーク−ピーク値）が一
定値以下であるかが判定される。

【０００９】すなわち、図７はＸ軸ステージ３の１ステ
ッピング移動、例えば図６に示すＸ軸ステージ３の１ス
テッピング移動ＳにおけるＸ軸テーブル３の挙動を示し
ている。

【００１０】Ｘ軸ステージ３は、そのステージ特性とし
て１ステッピング移動後に振動が生じるために、ステー
ジの静止判定期間（例えば１０ｍｓ）Ａを設け、この静
止判定期間ＡでＸ軸ステージの振動のｐ−ｐ値が一定値
以下であるかが判断される。

【００１１】この静止判定期間Ａでは、具体的にＸ軸干
渉計１２は、レーザヘッド７からのレーザビームを平面
鏡１４に送るとともに、この平面鏡１４からの反射レー
サビームを入射し、これらレーザヘッド７からのレーザ
ビームと反射レーザビームとの干渉を得て、Ｘ軸ステー
ジ１２のｘ軸位置に対応するパルス信号を出力する。

【００１２】従って、このＸ軸干渉計１２から出力され
るＸ軸ステージ１２のｘ軸位置に対応するパルス信号に
基づいてＸ軸ステージの振動のｐ−ｐ値が一定値以下で
あるかが判断され、このｐ−ｐ値が一定値以下であれ
ば、ステッピング動作の終了と判定される。

【００１３】このステッピング動作終了の判定の後、シ
ャッター開放期間Ｂ（例えば４０ｍｓ）においてシャッ
ター１６が開放され、この後、露光期間Ｃ（例えば２０
０ｍｓ）において記録光学系１５から露光用光が出射さ
れる。この露光用光は、縮小光学系により縮小されて、
レジストパターンの形成された半導体ウエハ１７に投影
される。これ以降、Ｘ軸ステージ３がステッピング動作
終了毎に以上の動作が繰り返し行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ス
テッパー露光装置では、Ｘ軸ステージ３が静止したのを
判定した後に、シャッター１６の開放、露光処理を行っ
ているものの、これらシャッター開放期間Ｂ、露光期間
ＣにおいてはＸ軸ステージ３の振動をモニターしておら
ず、これら期間におけるＸ軸ステージ３の挙動がわから
ない。

【００１５】このため、シャッター開放動作中又は露光
中に、外乱などに起因するＸ軸ステージ３の振動がある
と、このときのＸ軸ステージ３の振動によるレジストパ
ターンの乱れを把握できない問題がある。

【００１６】そこで本発明は、シャッター開放動作中又
は露光中にもステージの振動をモニターして露光の信頼
性を向上できる露光制御方法及びその装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被処
理体が載置されたステージをステッピング動作し、これ
らステッピング動作毎におけるステージの静止後にシャ
ッターを開放し、被処理体に対して露光を開始するプロ
セスを繰り返す露光制御方法において、ステージのステ
ッピング動作後にステージの振動をモニタし、このステ
ージの振動のモニタ値に応じてシャッターを開閉制御す
る露光制御方法である。

【００１８】請求項２によれば、請求項１記載の露光制
御方法において、ステージのステッピング動作後におけ
るシャッター開放動作中及び被処理体に対する露光動作
中にステージの振動をモニタし、このステージの振動の
モニタ値に応じてシャッターを開閉制御する。

【００１９】請求項３によれば、請求項１又は２記載の
露光制御方法において、ステージの振動をモニタし、こ
のステージの振動が規定値以上になるとシャッターを閉
制御する。

【００２０】請求項４によれば、被処理体が載置された
ステージをステッピング動作し、これらステッピング動
作毎におけるステージの静止後にシャッターを開放し、
被処理体に対して露光を開始するプロセスを繰り返す露
光制御装置において、ステージのステッピング動作後に
ステージの振動をモニタする振動モニタ手段と、この振
動モニタ手段によるステージの振動のモニタ値に応じて
シャッターを開閉制御するシャッター制御手段と、を備
えた露光制御装置である。

【００２１】請求項５によれば、請求項４記載の露光制
御装置において、振動モニタ手段は、ステージのステッ
ピング動作後におけるシャッター開放動作中及び被処理
体に対する露光動作中にステージの振動をモニタする機
能を有する。

【００２２】請求項６によれば、請求項４記載の露光制
御装置において、シャッター制御手段は、振動モニタ手
段によりモニタされたステージの振動が規定値以上にな
ると、このときのステージ位置を記憶する機能を有す
る。

【００２３】請求項７によれば、請求項４記載の露光制
御装置において、シャッター制御手段は、振動モニタ手
段によりモニタされたステージの振動が規定値以上にな
ると、シャッターを所定期間だけ閉制御する。

【００２４】請求項８によれば、請求項４記載の露光制
御装置において、シャッター制御手段は、振動モニタ手
段によりモニタされたステージの振動について、ステー
ジの初期振動とステージの振動の減衰係数とに基づいて
ステージの振動の時間プロファイルを推測し、被処理体
の露光に影響を与える場合にシャッターを閉制御する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。本発明の露光制御方法
は、例えば半導体ウエハが載置されたＸ軸ステージをス
テッピング動作し、これらステッピング動作毎における
Ｘ軸ステージの静止後にシャッターを開放し、半導体ウ
エハに対して露光を開始するプロセスを繰り返す場合、
Ｘ軸ステージのステッピング動作後にステージの振動を
モニタし、このＸ軸ステージの振動のモニタ値に応じて
シャッターを開閉制御する、具体的にはＸ軸ステージの
ステッピング動作後におけるシャッター開放動作中及び
半導体ウエハに対する露光動作中にＸ軸ステージの振動
をモニタし、このＸ軸ステージの振動のモニタ値に応じ
てシャッターを開閉制御する、例えばＸ軸ステージの振
動が規定値以上になるとシャッターを閉制御する。

【００２６】図１はかかる露光制御方法を適用した露光
装置の構成図である。なお、図５と同一部分には同一符
号を付してその詳しい説明は省略する。ＸＹ軸ステージ
３、２の振動をモニタする振動モニタ手段としては、上
記レーザ測長システムと、このレーザ測長システムのＹ
軸干渉計１１及びＸ軸干渉計から出力される各パルス信
号を取り込んでＸＹ軸ステージ３、２の各位置を求める
レーザコントローラ２０とから構成されている。

【００２７】このレーザコントローラ２０は、具体的に
Ｙ軸干渉計１１及びＸ軸干渉計から出力される各パルス
信号を取り込み、これらパルス信号をアップダウンカウ
ントすることによりＸＹ軸ステージ３、２の各位置を求
める機能を有している。

【００２８】又、レーザコントローラ２０は、ＸＹ軸ス
テージ３、２のステッピング動作後におけるシャッター
１６の開放動作中及び半導体ウエハ１７に対する露光動
作中に、Ｙ軸干渉計１１及びＸ軸干渉計から出力される
各パルス信号を取り込んでＸＹ軸ステージ３、２の振動
をモニタする機能を有している。

【００２９】なお、上記レーザ測長システムは、レーザ
ヘッド７と、このレーザヘッド７から出力されるレーザ
ビームの光路上に配置された各ミラー８〜１０と、Ｙ軸
干渉計１１及びＸ軸干渉計１２とから構成されている。

【００３０】コンピュータ２１は、レーザコントローラ
２０によりモニタされたＸＹ軸ステージ３、２の振動を
取り込み、これらＸＹ軸ステージ３、２の振動、特にス
テッピング動作後のＸ軸ステージ３の振動のモニタ値に
応じてシャッター１６を開閉制御するシャッター制御手
段２２の機能を有している。

【００３１】このコンピュータ２１におけるシャッター
制御手段２２は、レーザコントローラ２０によりモニタ
されたＸ軸ステージ３の振動が規定値以上になると、こ
のときのＸ軸ステージ位置をメモリ２３に記憶し、かつ
シャッター１６を所定期間だけ閉制御するシャッター制
御信号ｇをシャッター駆動系２４に送出する機能を有し
ている。

【００３２】このときのシャッター制御手段２２は、レ
ーザコントローラ２０によりモニタされたＸ軸ステージ
３の振動について、Ｘ軸ステージ３の初期振動とＸ軸ス
テージ３の振動の減衰係数とに基づいてＸ軸ステージ３
の振動の時間プロファイルを推測し、半導体ウエハ１７
の露光に影響を与える場合にシャッター１６を閉制御す
るシャッター制御信号ｇをシャッター駆動系２４に送出
する機能となっている。

【００３３】なお、コンピュータ２１は、Ｙ軸用、Ｘ軸
用の各ＤＣサーボモータ４、５にそれぞれ駆動制御の指
令値を発してＸＹ軸ステージ３、２を移動制御し、かつ
記録光学系１５を動作制御する機能を有している。

【００３４】図２はかかるＸＹ軸ステージ回りの機能構
成図である。なお、同図では説明の度合い上Ｘ軸ステー
ジ３回りのみを示してある。コンピュータ２１から発せ
られるＤＣサーボモータ５の駆動制御の指令値が偏差器
２５に入力している。

【００３５】この偏差器２５には、レーザコントローラ
２０によりモニタされたＸ軸ステージ３のステージ位置
（振動値）も入力している。この偏差器２５は、コンピ
ュータ２１から発せられた指令値とモニタされたＸ軸ス
テージ３のステージ位置とを比較し、これらの偏差をモ
ータドライバ２６に送出する。

【００３６】このモータドライバ２６には、指令値とモ
ニタされたステージ位置との偏差の他に、ＤＣサーボモ
ータ５に取り付けられたタコジェネレータ６からの位置
信号が入力するので、このモータドライバ２６は、Ｘ軸
ステージ３の現在位置に対する指令値を加えた分だけＤ
Ｃサーボモータ５を駆動する、すなわちＸ軸ステージ３
を１ステッピング動作するものとなる。

【００３７】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。Ｘ軸ステージ３上には、レジストパター
ンの形成された半導体ウエハ１７が載置される。

【００３８】Ｙ軸ステージ２のｙ軸方向に対する位置決
めの後、コンピュータ２１は、図６に示すようなＸ軸ス
テージ３をｘ軸方向にステッピング移動させる指令値を
発する。

【００３９】一方、レーザヘッド７からのレーザビーム
が出力されると、このレーザビームは平面鏡１４に到達
し、この平面鏡１４で反射してＸ軸干渉計１１に入射す
る。このＸ軸干渉計１１は、レーザヘッド７からのレー
サビームを入射するとともに平面鏡１４からの反射レー
ザビームを入射し、これらレーザヘッド７からのレーザ
ビームと反射レーサビームとの干渉を得て、Ｘ軸ステー
ジ１２のｘ軸位置に対応するパルス信号を出力し、レー
ザコントローラ２０に送る。

【００４０】レーザコントローラ２０は、Ｘ軸干渉計か
ら出力されるパルス信号を取り込み、このパルス信号を
アップダウンカウントしてＸ軸ステージ３の位置を求め
る。しかるに、図２のＸＹ軸ステージ回りの機能構成に
示すように、偏差器２５は、コンピュータ２１から発せ
られた指令値とモニタされたＸ軸ステージ３のステージ
位置とを比較し、これらの偏差をモータドライバ２６に
送出する。

【００４１】このモータドライバ２６は、Ｘ軸ステージ
３の現在位置に対する指令値を加えた分だけＤＣサーボ
モータ５を駆動し、Ｘ軸ステージ３を１ステッピング動
作する。

【００４２】このようにしてＸ軸ステージ３は、ｘ軸方
向に所定間隔つづステッピング移動を繰り返す。このよ
うにＸ軸ステージ３がｘ軸方向にステッピング移動する
毎に、図３に示すようにステッピング移動後の静止判定
期間ＡにＸ軸ステージ３の振動のｐ−ｐ値が一定値以
下、例えば静止判定期間幅１０ｍｓにおいて０．８μｍ
以下であるかが判定される。

【００４３】すなわち、静止判定期間Ａにおいて、Ｘ軸
干渉計１２は、レーザヘッド７からのレーザビームを平
面鏡１４に送るとともに、この平面鏡１４からの反射レ
ーサビームを入射し、これらレーザヘッド７からのレー
ザビームと反射レーサビームとの干渉を得て、Ｘ軸ステ
ージ１２のｘ軸位置に対応するパルス信号を出力する。

【００４４】レーザコントローラ２０は、Ｘ軸干渉計か
ら出力されるパルス信号を取り込み、このパルス信号を
図４に示すようにアップダウンカウントしてＸ軸ステー
ジ３の位置すなわちＸ軸ステージ３の振動を求める。

【００４５】これ以降、すなわち静止判定期間Ａの経過
後におけるシャッター開放期間Ｂ（例えば４０ｍｓ）、
露光期間Ｃ（例えば２００ｍｓ）においても、レーザコ
ントローラ２０は、Ｘ軸干渉計から出力されるパルス信
号を取り込み、このパルス信号をアップダウンカウント
してＸ軸ステージ３の振動を求める。

【００４６】コンピュータ２１は、レーザコントローラ
２０によりモニタされたＸ軸ステージ３の振動を取り込
み、このＸ軸ステージの振動のｐ−ｐ値が一定値以下で
あるかを判断し、このｐ−ｐ値が一定値以下であれば、
ステッピング動作の終了と判定する。

【００４７】このステッピング動作終了の判定の後、コ
ンピュータ２１は、シャッター開放期間Ｂにおいてシャ
ッター１６を開放するシャッター制御信号ｇをシャッタ
ー駆動系２４に送出する。これにより、シャッター１６
は、開放される。

【００４８】この後、露光期間Ｃにおいてコンピュータ
２１は、記録光学系１５を点灯動作させ、この記録光学
系１５から露光用光を出射させる。この露光用光は、縮
小光学系により縮小されて、レジストパターンの形成さ
れた半導体ウエハ１７に投影される。

【００４９】ところで、上記の如くレーザコントローラ
２０は、静止判定期間Ａの経過後のシャッター開放期間
Ｂ及び露光期間Ｃにおいても、Ｘ軸干渉計から出力され
るパルス信号を取り込み、このパルス信号をアップダウ
ンカウントしてＸ軸ステージ３の振動をモニタしてい
る。

【００５０】このシャッター開放期間Ｂ及び露光期間Ｃ
におけるＸ軸ステージ３の振動のモニタにより、例えば
図３に示すように露光期間Ｃに、外乱などに起因してＸ
軸ステージ３に振動が発生すると、コンピュータ２１の
シャッター制御手段２２は、レーザコントローラ２０に
よりモニタされたＸ軸ステージ３の振動が規定値（例え
ば振動のｐ−ｐで１μｍ）以上であるか否かを判断し、
この規定値以上になると、このときのＸ軸ステージ位置
を製品のバックデータとするためにメモリ２３に記憶す
る。

【００５１】これと共にコンピュータ２１のシャッター
制御手段２２は、Ｘ軸ステージ３の振動が規定値以上に
なると、シャッター１６を所定期間、例えばＸ軸ステー
ジ３の振動が規定値以下になるまでの期間だけシャッタ
ー１６を閉制御するシャッター制御信号ｇをシャッター
駆動系２４に送出する。

【００５２】このときのシャッター制御手段２２は、具
体的に、Ｘ軸ステージ３の初期振動とＸ軸ステージ３の
振動の減衰係数とに基づいてＸ軸ステージ３の振動の時
間プロファイルを推測し、半導体ウエハ１７の露光に影
響を与える場合にシャッター１６を閉制御するシャッタ
ー制御信号ｇをシャッター駆動系２４に送出する。

【００５３】これにより、シャッター１６は閉じて、露
光は中断される。この後、Ｘ軸ステージ３の振動が無く
なると、再びコンピュータ２１は、２度目の静止判定期
間ＡにおいてＸ軸ステージ３の振動のｐ−ｐ値が一定値
であるかを判断し、続いてシャッター開放期間Ｂ、露光
期間Ｃに移る。

【００５４】このように上記一実施の形態においては、
Ｘ軸ステージ３のステッピング動作後におけるシャッタ
ー開放期間Ｂ及び露光期間ＣにＸ軸ステージ３の振動を
モニタし、このＸ軸ステージ３の振動のモニタ値が規定
値以上になるとシャッター１６を閉制御するので、シャ
ッター開放期間Ｂ、露光期間ＣにＸ軸ステージ３が外乱
などに起因して振動したとしても、これら期間Ｂ、Ｃに
シャッター１６が閉じて露光が中断され、半導体ウエハ
１７に露光するレジストパターンの乱れを防止できる。

【００５５】又、Ｘ軸ステージ３の振動が規定値以上に
なったとき、このときのＸ軸ステージ３の位置が製品の
バックデータとしてメモリ２３に記憶でき、製品の品質
管理のデータとして有効に使用できる。なお、本発明
は、上記一実施の形態に限定されるものでなく種々変形
してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、シ
ャッター開放動作中又は露光中にもステージの振動をモ
ニターして露光の信頼性を向上できる露光制御方法及び
その装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる露光制御方法を適用した露光装
置の一実施の形態を示す構成図。

【図２】同装置におけるＸＹ軸ステージ回りの機能構成
図。

【図３】シャッター開放期間及び露光期間におけるシャ
ッター開閉制御を示す図。

【図４】Ｘ軸ステージの位置を示すパルス信号のアップ
ダウンカウントを示す図。

【図５】従来のステッパー露光装置の構成図。

【図６】同装置におけるＸ軸ステージのステッピング位
置を示す図。

【図７】同装置における各ステッピング動作毎の静止判
定、シャッター開放及び露光の動作タイミングを示す
図。

【符号の説明】

２…Ｙ軸ステージ、 ３…Ｘ軸ステージ、 ７…レーザヘッド、 １１…Ｙ軸干渉計、 １２…Ｘ軸干渉計、 １５…記録光学系、 １６…シャッター、 ２０…レーザコントローラ、 ２１…コンピュータ、 ２２…シャッター制御手段、 ２４…シャッター駆動系、 ２６…モータドライバ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体が載置されたステージをステッ
   ピング動作し、これらステッピング動作毎における前記
   ステージの静止後にシャッターを開放し、前記被処理体
   に対して露光を開始するプロセスを繰り返す露光制御方
   法において、 前記ステージのステッピング動作後に前記ステージの振
   動をモニタし、このステージの振動のモニタ値に応じて
   前記シャッターを開閉制御することを特徴とする露光制
   御方法。
2. 【請求項２】 前記ステージのステッピング動作後にお
   ける前記シャッター開放動作中及び前記被処理体に対す
   る露光動作中に前記ステージの振動をモニタし、このス
   テージの振動のモニタ値に応じて前記シャッターを開閉
   制御することを特徴とする請求項１記載の露光制御方
   法。
3. 【請求項３】 前記ステージの振動をモニタし、このス
   テージの振動が規定値以上になると前記シャッターを閉
   制御することを特徴とする請求項１又は２記載の露光制
   御方法。
4. 【請求項４】 被処理体が載置されたステージをステッ
   ピング動作し、これらステッピング動作毎における前記
   ステージの静止後にシャッターを開放し、前記被処理体
   に対して露光を開始するプロセスを繰り返す露光制御装
   置において、 前記ステージのステッピング動作後に前記ステージの振
   動をモニタする振動モニタ手段と、 この振動モニタ手段による前記ステージの振動のモニタ
   値に応じて前記シャッターを開閉制御するシャッター制
   御手段と、を具備したことを特徴とする露光制御装置。
5. 【請求項５】 前記振動モニタ手段は、前記ステージの
   ステッピング動作後における前記シャッター開放動作中
   及び前記被処理体に対する露光動作中に前記ステージの
   振動をモニタする機能を有することを特徴とする請求項
   ４記載の露光制御装置。
6. 【請求項６】 前記シャッター制御手段は、前記振動モ
   ニタ手段によりモニタされた前記ステージの振動が規定
   値以上になると、このときの前記ステージ位置を記憶す
   る機能を有することを特徴とする請求項４記載の露光制
   御装置。
7. 【請求項７】 前記シャッター制御手段は、前記振動モ
   ニタ手段によりモニタされた前記ステージの振動が規定
   値以上になると、前記シャッターを所定期間だけ閉制御
   することを特徴とする請求項４記載の露光制御装置。
8. 【請求項８】 前記シャッター制御手段は、前記振動モ
   ニタ手段によりモニタされた前記ステージの振動につい
   て、前記ステージの初期振動と前記ステージの振動の減
   衰係数とに基づいて前記ステージの振動の時間プロファ
   イルを推測し、前記被処理体の露光に影響を与える場合
   に前記シャッターを閉制御することを特徴とする請求項
   ４記載の露光制御装置。