JPH11354401A - 投影露光装置及び投影露光方法 - Google Patents

投影露光装置及び投影露光方法

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JPH11354401A
JPH11354401A JP10170546A JP17054698A JPH11354401A JP H11354401 A JPH11354401 A JP H11354401A JP 10170546 A JP10170546 A JP 10170546A JP 17054698 A JP17054698 A JP 17054698A JP H11354401 A JPH11354401 A JP H11354401A
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shot
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクルの熱変形によって発生したショット
倍率成分を既存のレチクル上の位置計測マークの変位か
ら算出するに当たって、位置計測マーク倍率から良好に
ショット倍率成分を推定し、その推定結果から、投影レ
ンズによる倍率補正手段を用いて、レチクルに発生して
いるショット倍率成分を補正可能にした半導体露光装
置。 【解決手段】 原板の位置合わせに複数の位置計測マー
クを備えていて、前記原板が前記照明光を吸収し、熱変
形することにより発生するショット倍率変動を検出する
ために、前記位置計測マークの変位量からマーク倍率変
動ΔβM を算出し、前記マーク倍率変動ΔβM から露光
領域のアスペクト比A、及び露光領域の面積比Sをパラ
メータにした推定式 ΔβS=c・A・S・ΔβM (ここで、c,p,qは係数である)を用いて、前記シ
ョット倍率ΔβS を推定する手段を有し、その推定結果
に基づき投影レンズの倍率補正機能を利用し、前記ショ
ット倍率を補正することを特徴とする投影露光装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、IC、LSI、等
の半導体素子を製造する際に、レチクル面上の電子回路
パターンをウエハ面上の各ショットに投影光学系を介し
て、順に投影露光する露光装置(いわゆるステッパ)に
関し、特に、投影露光の際、レチクルが露光光を吸収し
熱膨張が発生しても、それを即座に検出し、ショット倍
率成分に変換し、投影レンズの倍率補正機能を用いて、
そのショット倍率成分を迅速に補正する機能を有する半
導体製造用の露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、IC、LSI、等の半導体集積回
路のパターンが微細化するのに伴い、投影露光装置に
は、解像度、重ね合わせ精度、スループットの更なる向
上が求められている。
【0003】現在、各LSIメーカーの量産ラインで
は、COO(Cost Of Ownerhip)を向
上させるために、クリティカル層には高解像度の露光装
置を用い、非クリティカル層には解像度は低いものの高
スループットの露光装置を用いる傾向が強くなってい
る。このように、異なる装置でのMix&Match方
式のプロセスに対応するためには、ウエハ内のショット
配列のシフト、倍率、回転誤差を抑えることはもちろん
のこと、ショット内での倍率、ディストーション等の変
動も極力抑えなければならない。
【0004】特にショット内の変動に関しては、レチク
ルが照明光を吸収し、熱膨張することによって、倍率、
ディストーションが変動するといった問題が近年顕在化
してきた。レチクルは石英硝子を使っているため、硝子
自体の露光光(KrF243nm、i線、g線、等)の
吸収率は数%以下であり、また、その線膨張係数も0.
5ppm/℃と低いため、従来レチクルの熱膨張はほと
んど問題にならなかった。しかし、高スループット化の
要請から照明光用ランプの高輝度化が行われたり、光学
系のフレアー防止のためCr面が3層化されたりなどの
理由により、Crパターンの存在率(面積率)が高い場
合は、Crパターンが吸収する露光エネルギーも多くな
り、熱伝導のプロセスにより石英硝子の温度が上昇し、
熱膨張するという現象が確認されるようになった。
【0005】この対策として、レチクルに空調されたエ
アーを吹き付けることにより温度上昇を防ぐという方法
が考えられるが、空気の温度とレチクルの温度を同一に
することはできないこと、装置が大がかりになってしま
うこと、ぺリクルが装着されたレチクルでは効果が低い
ことなどにより、あまり現実的ではない。
【0006】また、レチクルの熱変形量を各種露光パラ
メータ(レチクル面照度、パターン存在率、等)に基づ
いて、差分法、有限要素法、等の数値計算により見積も
って、その、倍率、ディストーション成分を投影光学系
の補正手段を用いて補正する方法(特開平4−1923
17、等)も提案されている。しかし、基本的にオープ
ンループによる補正であり、実際のプロセスで各種変形
照明、位相シフトレチクル、ペリクル装着レチクル、等
を用いた場合、及びそれらを組み合わせて用いた場合、
全てについて数値計算によってレチクルの熱変形量を見
積もることは容易なことではない。
【0007】そこで、レチクルの熱変形を直接計測しこ
れを補正する、いわゆるクローズドループによる補正方
法が挙げられる。つまり、レチクルをレチクルステージ
で位置決めするときに用いる既存の位置計測マークを利
用して、レチクルの熱変形を計測し、その結果から投影
光学系のディストーション補正手段を用いて補正する方
法が考えられる。
【0008】この方法を図3〜5を用いて簡単に説明す
る。図3において、1はレチクル、2、3はレチクル裏
面に設けられた位置計測マークである。図4において、
4は不図示のレチクルステージを支えるベース盤、5、
6はレチクル位置計測マーク2、3に対向する位置にベ
ース盤上に設けられた基準マークである。レチクルの熱
変形を計測する場合は、図5のように、基準マーク5、
6を基準にして、位置計測マーク2、3のずれ(Δx,
Δy)を計測する。この結果からレチクル上に発生して
いる倍率成分を、投影光学系のディストーション補正手
段を用いて補正するというものである。
【0009】
【発明が解決しようとしている課題】しかし、上記従来
技術は以下のように、不十分な点があった。実素子に対
するプロセスでは、常に露光装置の最大画面サイズ(例
えば22mm×22mm)が用いられるとは限らず、チ
ップサイズにより1ショット2チップ取り、3チップ取
り等、画面サイズがマスキング装置に制限され、長方形
状となる場合が多い。そのような場合、上記従来技術
は、実際のショットの外縁と位置計測マークの距離が離
れているため、ショット内の倍率変動と位置計測マーク
の倍率変動が異なっていた。
【0010】図6にこの様子を示す。同図で、7は長方
形をした実素子エリアであり、このエリアに露光光が入
射して、熱的に定常状態になった際の温度分布と変形図
を図7に示す。同図で1aは変形後のレチクル、2a、
3aは変位した位置計測マークである。この例のよう
に、回路パターン領域がy方向に長い長方形の場合は、
温度分布はy方向に長い楕円形状になり、それに伴う熱
変形もy方向が顕著になり、ショット倍率変動で考える
とy方向の倍率成分が大きく変化したことになる。にも
かかわらず、レチクル位置計測マーク2a、3aはレチ
クルの外周付近に位置しているため、マーク変位から算
出される倍率成分は実際のショット倍率を反映したもの
にならない。
【0011】また、図8のように回路パターン領域8が
最大照明領域よりもかなり小さい場合は、図9のように
温度分布は小さい同心円上になる。この場合も同様の理
由で、マーク変位から算出される倍率成分は実際のショ
ット倍率を反映したものにならない。
【0012】このように、従来の技術ではマーク倍率変
動を用いて、ショット倍率変動を正確にモニターする事
は不可能であった。本発明は、以上の点に鑑み、レチク
ルの熱変形によって発生したショット倍率成分を既存の
レチクル上の位置計測マークの変位から算出するに当た
って、露光領域がマスキング装置によって、任意のサイ
ズに変化しても、位置計測マーク倍率から良好にショッ
ト倍率成分を推定できるような手段を提供し、その推定
結果から、投影レンズによる倍率補正手段を用いて、レ
チクルに発生しているショット倍率成分を補正可能にす
ることを目的とした半導体露光装置を提供することにあ
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を次に説明する。本発明では既存のレチクルの位
置決めに用いる、レチクル位置計測マークと、その対に
なっている基準マークとのずれを常に計測することで、
マークの倍率変動をまず算出する。そして、コンソール
内部には位置計測マークの倍率変動ΔβM から、実際の
ショット倍率変動ΔβS を推定する推定式が記憶されて
おり、この推定式を用いた演算によりショット倍率変動
ΔβS が常にモニターされている。この推定式は、ショ
ットのアスペクト比と露光面積をパラメータにもってい
ることにより、マスキング装置による任意の画面サイズ
でも、良好に実際のショット倍率を推定することが可能
となっている。
【0014】そして、そのショット倍率が、実際の露光
プロセスで問題になるレベルに達したと判断されると、
公知の投影レンズの倍率補正機能を用いて、投影レンズ
により、レチクル上に発生しているショット倍率成分を
補正し、再び露光動作を再開する。以降も同様に、レチ
クル位置計測手段の計測結果からショット倍率を推定す
る推定式により、常にショット倍率がモニターされ、問
題になるレベルに達したと判断されると、再び同じ動作
を繰り返す。
【0015】即ち、本発明は以下の(1)〜(5)であ
る。 (1)原板上の回路パターンを、所定波長の照明光で照
明し、投影レンズを介し、基板上に投影露光する投影露
光装置において、原板の位置合わせに複数の位置計測マ
ークを備えていて、前記原板が前記照明光を吸収し、熱
変形することにより発生するショット倍率変動を検出す
るために、前記位置計測マークの変位量からマーク倍率
変動ΔβM を算出し、前記マーク倍率変動ΔβM から露
光領域のアスペクト比A、及び露光領域の面積比Sをパ
ラメータにした推定式 ΔβS =c・Ap ・Sq ・ΔβM (ここで、c,p,qは係数である)を用いて、前記シ
ョット倍率ΔβS を推定する手段を有し、その推定結果
に基づき投影レンズの倍率補正機能を利用し、前記ショ
ット倍率を補正することを特徴とする投影露光装置。 (2)前記ショット倍率変動補正方法は、あらかじめ対
象とする線幅、重ね合わせ精度から算出されるショット
倍率変動許容値よりも大きいか、小さいかの判別シーケ
ンスを備えており、その判別シーケンスはプロセスによ
りショット毎、ウエハ毎、等任意に選択可能であること
を特徴とする上記(1)の投影露光装置。 (3)前記ショット倍率変動が前記ショット倍率変動許
容値よりも大きい場合、前記原板の熱変形により生じて
いる前記各位置計測マークの位置変位の2乗和が最小に
なるように、前記原板を支持するステージをx、y、θ
方向にアライメントするシーケンスを設けた上記(1)
の投影露光装置。 (4)上記(1)記載の露光装置を用いることを特徴と
する投影露光方法。 (5)上記(1)記載の露光装置を用いてデバイスを製
造することを特徴とするデバイス製造方法。
【0016】
【作用】本発明によれば、レチクルが照明光を吸収しレ
チクルに熱変形が生じた際、既存のレチクル位置計測手
段を用いて、その熱変形量を計測し、その結果をショッ
ト倍率に推定する推定式を用いることにより、投影レン
ズによる迅速な倍率補正動作を可能にすることができ、
ウエハに常に良好な回路パターンを焼き付けることがで
きる。
【0017】
【発明の実施の形態】先ず、本発明の主要部について説
明する前に、本発明が適用される投影露光装置(ステッ
パ)について、その構成を図10を用いて簡単に説明す
る。この図において、50は照明系、1は回路パターン
が形成されているレチクルであり、位置計測マーク2、
3が描画されている。4は不図示のレチクルステージを
搭載している基板であり、マーク2、3に対向する位置
に基準マーク5、6が設けられている。そして、レチク
ル1はレチクルステージ基板4を基準にして位置決めさ
れている。その位置決めの計測値は、装置全体のコント
ロールを司るコンソールユニット61にストアされる。
【0018】51はレチクルのパターン像をウエハ54
に投影する投影レンズであり、52は周知の気圧、温度
による投影レンズの結像性能変化を補正する為のレンズ
駆動ユニットである。62はオフアクシスでTTL(T
hrough The Lens)方式によりウエハア
ライメント計測するためのプローブ光を折り曲げるため
のミラーであり、59はその計測系である。
【0019】53、60は周知のフォーカス、ウエハチ
ルト検出器で、ウエハ54の表面に光ビームを照射し
(53)、その反射光を光電検出する事により(6
0)、投影レンズ51の合焦位置とウエハ54の傾きを
検出する。
【0020】55はウエハ54をバキュームチャックす
るウエハチャック、56はx、y、θ方向に粗動、微動
可能なウエハステージであり、その位置は干渉計ミラー
57、干渉計58によって常にモニターされている。こ
れら主要ユニットを含め、露光装置全体のコントロール
はコンソールユニット61が司っている。
【0021】次に本発明の説明に入る。図3〜5は前述
でも説明したが、本発明で重要なレチクル位置計測マー
クとその基準マークを説明している。これらの図からも
分かるようにレチクルの熱変形は、基準マーク5、6を
基準としたレチクル位置計測マーク2、3の相対距離変
化により計測することによって得られる。なお、各レチ
クル位置計測マーク2、3は、その位置のx、y座標の
検出が可能であり、各計測値は、iは測定回数として、
(x(i) R ,y(i) R),(x(i) L ,y(i) L)として表
されるものとする。
【0022】露光に先立って、上記の2つのレチクル位
置計測マークを備えたレチクル1が、レチクルステージ
基板4の基準マークを基準としてアライメントされる。
この状態で、露光が開始され、露光が断続的に行われる
と、レチクルのCrパターン部が露光光を吸収する事に
より、温度上昇し、熱変形が生じてくる。前述もした
が、レチクルの母材である石英硝子は、線膨張係数も
0.5ppmと低いため、Crパターンの存在率(面積
率)が低い場合は、レチクルの熱膨張はほとんど問題に
ならない。しかし、Crパターンの存在率(面積率)が
高い場合は、パターンが吸収する露光エネルギーも多く
なる事により、熱伝導のプロセスにより石英硝子も温度
が上昇し、熱膨張してしまう。
【0023】レチクルの温度を、横軸を時間にしてプロ
ットすると図11、12の様になる。図11はCrパタ
ーンの存在率が高い場合、図12はそれが低い場合を示
している。レチクルの温度上昇も通常の非定常熱伝導の
プロセスをたどる。つまり、τ=0で露光が開始される
と、次第に温度が上昇し、誤差関数erf(ξ)のカー
ブをたどる。ある時刻τ=τ0 で最高温度T=T0 の定
常状態に達し、τ=τ1 で露光をとり止めると、温度上
昇の時と逆のカーブをたどり、冷却され再び定常状態に
達する。このプロセスで重要なのは、露光が開始されて
から、定常に達するまでの非定常状態の区間(0≦τ≦
τ0 )である。本発明では、この区間でレチクルの熱膨
張を適切に検出し、それをショット倍率に換算し、投影
レンズの倍率・ディストーション補正機能を用い、効率
よく補正をかけることに主眼をおいている。
【0024】本発明では、レチクルの熱変形により生じ
たショット倍率成分を、既存のレチクル位置計測マーク
の変位を基に算出した倍率成分から推定する手段、具体
的には推定式の算出法が重要になるので、次にその方法
を説明する。
【0025】実際の半導体プロセスでは、レチクル上の
露光領域は設計された回路パターンにより、様々なもの
が考えられる。しかし、露光領域が同一であればレチク
ルが吸収するエネルギー総量と熱変形量は比例関係にあ
ると考えて良いため、ここでは、吸収エネルギー総量は
一定の下に話を進める。
【0026】先ず、実験、もしくはシミュレーションで
露光領域のアスペクト比とマーク倍率変動、ショット倍
率変動の関係を調べる。図13のように、露光面積一定
の下に露光領域のアスペクト比を70〜76のように任
意に変化させ、各々のアスペクト比におけるマーク倍率
変動と実際のショット倍率変動を求める。つまり、露光
が開始されてから十分時間が経過した後の、左右のレチ
クル位置計測マークの変位(Δx(i) R ,Δy(i) R),
(Δx(i) L ,Δy(i) L)から、マーク倍率変動は次式
で算出される(ただし、Lはマーク間距離)。 Δβ(i) M=(Δx(i) R−Δx(i) L)/L そしてこの時の、ショット倍率の変動β(i) Sを求める。
このようにショット面積一定の下に、いくつかアスペク
ト比を振ってマーク倍率変動β(i) M 、ショット倍率変
動β(i) Sの関係を調べると、発明者のシミュレーション
結果では、アスペクト比Aを、ショットの(横(x)サ
イズ)/(縦(y)方向サイズ)と定義すると、アスペ
クト比が大きくなるにしたがい、マーク倍率変動β(i) M
は、ショット倍率変動β(i) Sに漸近するようになる。従
って、ショット倍率は、アスペクト比Aをパラメータに
した場合、そのべき乗pをパラメータに入れ、 Δβ(i) S=c・A・β(i) M (1) と表現できるようになる。c1 は係数である。
【0027】次に実験、もしくはシミュレーションでシ
ョット面積とマーク倍率変動、ショット倍率変動の関係
を調べる。図14のように、アスペクト比一定(=1)
の下に露光領域面積を80〜84のように任意に変化さ
せ、各々の面積におけるマーク倍率変動と実際のショッ
ト倍率変動の関係を求める。つまり、レチクル上のj番
目の露光領域で露光が開始されてから十分時間が経過し
た後の、左右のレチクル位置計測マークの変位(Δx
(j) R ,Δy(j) R),(Δx(j) L ,Δy(j) L)から、
マーク倍率変動は次式で算出される(ただし、Lはマー
ク間距離)。 Δβ(j) M=(Δx(j) R−Δx(j) L)/L そしてこの時の、ショット倍率の変動β(j) Sを求める。
このようにアスペクト比一定の下に、いくつか露光面積
を振ってマーク倍率変動β(j) M 、ショット倍率変動β
(j) Sの関係を調べると、発明者のシミュレーション結果
では、露光面積比Sを、ショット面積/基準面積と定義
すると(基準面積:マーク位置での正方形領域面積)、
面積比が1に近づくにつれ、ショット外縁とマーク位置
が近づくため、マーク倍率変動β(j) Mは、ショット倍率
変動β(j) Sに漸近するようになる。従って、ショット倍
率変動は、露光面積比Sをパラメータにした場合、その
べき乗qをパラメータにいれ、c2 を係数として、 Δβ(j) S=c2・S・Δβ(j) M (2) と表現できるようになる。c2 は係数である。
【0028】従って、任意のアスペクト比A、露光面積
比Sでは上記(1)、(2)式をまとめて、次のように
表現できる。 ΔβS=c・A・S・ΔβM (3) 実際は、このモデル式を基本に、実験及びシミュレーシ
ョンで最小二乗法により、係数c,p,qを定め、推定
式を決定する。
【0029】次に、熱膨張しているレチクルを投影レン
ズの倍率補正手段を利用して補正する方法を説明する。
露光開始後、しばらくたった時点で、各レチクル位置計
測マークの初期座標からのずれ(ΔxR ,ΔyR ),
(ΔxL ,ΔyL )から算出したマーク倍率成分ΔβM
が発生しているとすると、(3)式を用いて、ショット
倍率ΔβS を推定する。実際のシーケンスでは、レチク
ル1で発生した倍率成分ΔβS は、図10に示されるコ
ンソール61でその倍率成分に対応するレンズ駆動量が
計算され、倍率補正ユニット52にその指令値が入り補
正される、というオープンループにより制御される。
【0030】以上が、本発明のレチクル熱変形により発
生するショット倍率の補正方法の概念の説明である。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を用いて説
明する。 実施例1 本発明を用いた場合の露光シーケンスを図1を用いて説
明する。シーケンスが開始されると(ステップ10)、
レチクル1がレチクルステージにロードされ、チャッキ
ングされる(ステップ11)。次に2つのレチクル位置
計測マーク(2、3)を用いて、レチクルステージ基板
4に設けられている基準マーク(5、6)を基準にレチ
クル1がアライメントされる。この時のレチクル位置計
測マーク(2、3)の計測座標を(Δx(0) R ,Δy
(0) R),(Δx(0) L,Δy(0) L)とし、これを計測初期
値とする。次に、一枚目のウエハ54が搬送系からウエ
ハチャック55上に搬送され、ウエハチャック55にチ
ャッキングされる。その後、アライメントされ(ステッ
プ13)、1枚目の露光が行われる(ステップ14)。
【0032】全ショットの露光動作が完了すると、次に
ウエハ交換が行われるが、その間にレチクル1の位置計
測マーク(2、3)の位置が計測され、レチクル位置計
測マークの初期位置からのずれ((Δx(1) R ,Δy
(1) R),(Δx(1) L ,Δy(1) L)が計算される。これ
に基づき、マーク倍率変動Δβ(1) Mが算出される。次
に、この倍率変動からショット倍率変動を(3)式、即
ち、 ΔβS=c・A・S・ΔβM (3) を用いて推定する(ステップ16)。次に、このショッ
ト倍率変動Δβ(1) Sと、対象とするプロセスの線幅、重
ね合わせ精度から予め計算されているショット倍率変動
許容値ΔβS0と比較する(ステップ17)。
【0033】これが真であれば、レチクル倍率補正シー
ケンスに入る(ステップ18、19)。偽であれば全て
のウエハの露光が完了しない限り露光動作を続ける(ス
テップ20)。現時点では、露光が開始された直後であ
るため、レチクルの熱変形もわずかであり、露光動作を
続けるとして、ステップ13に戻り、2枚目のウエハの
処理に移る。ちなみに、この一連の動作(ステップ15
〜17)の動作間隔は、プロセスにより異なってもよ
く、レチクルのパターン存在率が高く、露光エネルギ
ー、デューティが大きい場合などは、例えば、ウエハ1
枚毎行われる。逆にレチクルのパターン存在率が低く、
露光エネルギー、デューティが小さい場合にはウエハ5
枚、あるいは10枚毎でも良い。本実施例では、常にレ
チクルの熱変形をモニターする意味で、ウエハ1枚毎に
行われるとする。
【0034】この様なループが繰り返されると、次第に
レチクルの温度が上昇してくる。i回目のマーク計測
で、推定されたショット倍率変動Δβ(1) Sがショット倍
率変動許容値ΔβS0より大きくなったと判断されるとす
ると、シーケンスは倍率補正動作に移行する。ステップ
18で、伸びたレチクルに対し、レチクルアライメント
をかけ、この伸びの誤差の2乗和が最小になるように、
各マークに誤差を割り振り、レチクルステージにて、
x、y、θ方向の位置決めを行う。その後発生している
ショット倍率成分Δβ(1) Sに対応する投影レンズの倍率
補正値に従って、投影レンズの倍率補正ユニット52が
動作し、レチクルの倍率補正がなされる(ステップ1
9)。
【0035】倍率補正が理想的に行われると、レチクル
倍率変動は、ウエハ上では発生していないことになるの
で、この時点でのレチクルマークのアライメント計測値
を、再び初期値とする。そして、この初期値が、露光が
再開された際、レチクルの各マーク位置が計測される場
合のマーク初期位置として使われる。シーケンスは、再
びメインのシーケンスに移り、新たなウエハがステージ
にロードされ、アライメントされ(ステップ13)、本
発明のシーケンスが再開される。このように、推定され
たショット倍率変動Δβ(1) Sがショット倍率変動許容値
ΔβS0より大きくなる度に、レチクル倍率補正がかか
り、処理すべき全ウエハが露光を完了すると、このプロ
セスは終了となる(ステップ21)。
【0036】以上が本発明の実施例であるが、実際のプ
ロセスに本発明を適用した場合を考える。本発明はレチ
クルが熱的に定常な状態に達するまで適用される。例え
ばレチクルのパターン存在率が高く、露光エネルギー、
デューティが大きい場合は、図11のようにレチクルの
温度変化も大きいため、レチクル倍率の補正動作は、時
刻τ2 、τ3 、τ4 、τ5 の様に行われる。つまり、露
光を開始した直後は、レチクルが急に暖まり出すので補
正間隔は短く、定常状態付近では温度変化は少ないので
補正間隔は長くというようにである。また、逆にレチク
ルのパターン存在率が低く、露光エネルギー、デューテ
ィが小さい場合は、図12のようにレチクルの温度変化
は小さいため、時刻τ6 にレチクル倍率の補正動作を1
回行うだけで済む。
【0037】実施例2 次に、本発明の第2の実施例を説明する。本実施例は、
レチクルに発生するショット倍率変動をショット単位で
補正するシーケンスを用いている点に特徴がある。図2
を用いて説明する。ステップ30から33までは、実施
例1のステップ10から13と全く同様である。次に、
本実施例の特徴であるショット毎にレチクル上のショッ
ト倍率変動をモニターするシーケンスを説明する。ま
ず、ステップ34で第1枚目のウエハの第1ショットの
露光が行われる。ウエハステージが第2ショットにステ
ップして、所定位置に位置決めされている最中に、レチ
クル1の位置計測マーク(2、3)の初期位置からのず
れ((Δx(1) R ,Δy(1) R),(Δx(1) L ,Δy
(1) L))が計測される。これに基づき、マーク倍率変動
Δβ(1) Sが算出される。次に、この倍率変動からショッ
ト倍率変動を(3)式、即ち、 ΔβS=c・A・S・ΔβM (3) を用いて推定する(ステップ36)。次に、このショッ
ト倍率変動Δβ(1) Sと、対象とするプロセスの線幅、重
ね合わせ精度から予め計算されているショット倍率変動
許容値ΔβS0と比較する(ステップ37)。
【0038】これが真であれば、レチクル倍率補正シー
ケンスに入る(ステップ38、39、40)。偽であれ
ば、全てのウエハ上の全ショットの露光が完了しない限
り露光動作を続ける(ステップ41)。現時点では、第
1ショットの露光が完了したばかりなので、レチクルの
熱変形もほとんど生じておらず、露光動作を続けるとし
て、ステップ34に戻り第2ショットの露光が行われ
る。ちなみに、この一連のステップ35〜37の動作間
隔は、プロセスにより異なってもよく、レチクルのパタ
ーン存在率が高く、露光エネルギー、デューティが大き
い場合などは、例えば、1ショットの露光毎行われる。
逆にレチクルのパターン存在率が低く、露光エネルギ
ー、デューティが小さい場合には10ショット毎、ある
いは20ショット毎でも良い。本実施例では、レチクル
の熱変形をショット毎に常にモニターする意味で、1シ
ョット露光毎に行われるとする。
【0039】この様なループが繰り返されると、次第に
レチクルの温度が上昇してくる。i回目のマーク計測
で、推定されたショット倍率変動Δβ(1) Sがショット倍
率変動許容値ΔβS0より大きくなったと判断されるとす
ると、シーケンスは倍率補正動作(ステップ38〜4
0)に移行する。ステップ38で一旦露光動作を停止
し、伸びたレチクルに対し、レチクルアライメントをか
け、この伸びの誤差の2乗和が最小になるように、各マ
ークに誤差を割り振り、レチクルステージにて、x、
y、θ方向の位置決めを行う(ステップ39)。
【0040】その後発生しているショット倍率成分Δβ
(1) Sに対応する投影レンズの倍率補正値に従って、投影
レンズの倍率補正ユニット52が動作し、レチクルの倍
率補正がなされる(ステップ40)。
【0041】倍率補正が理想的に行われると、レチクル
倍率変動は、ウエハ上では発生していないことになるの
で、この時点でのレチクルマークのアライメント計測値
を、再び初期値とする。そして、この初期値が、露光が
再開された際、レチクルの各マーク位置が計測される場
合のマーク初期位置として使われる。シーケンスは、再
びメインのシーケンスに移り、次のショット位置にウエ
ハステージが位置決めされ、本発明のシーケンスが再開
される。このように、推定されたショット倍率変動Δβ
(1) Sがショット倍率変動許容値ΔβS0より大きくなる度
に、レチクル倍率補正がかかり、処理すべき全ショット
が終了すると、新たなウエハがウエハステージ上に搬送
され、再び露光が開始される。以上のように、ショット
毎にショット倍率変動がモニターされ、必要に応じて補
正動作を繰り返し、全ウエハが露光を完了すると、この
プロセスは終了となる(ステップ43)。
【0042】以上のように、本実施例は、レチクル上に
発生するショット倍率変動をショット毎にモニターし、
その変動許容値よりも大きくなった時点で投影レンズの
倍率補正動作を行うため、コンタクトホール、等のレチ
クルのパターン透過率が極めて小さいために、レチクル
のショット倍率変動が大きい様なプロセスの場合に特に
好適である。
【0043】(デバイス生産方法の実施例)次に上記説
明した露光装置または露光方法を利用したデバイスの生
産方法の実施例を説明する。図15は微小デバイス(I
CやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄
膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフローを示
す。ステップ101(回路設計)ではデバイスのパター
ン設計を行なう。ステップ102(マスク製作)では設
計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ス
テップ103(ウエハ製造)ではシリコンやガラス等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップ104(ウエ
ハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクと
ウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に
実際の回路を形成する。次のステップ105(組み立
て)は後工程と呼ばれ、ステップ104によって作製さ
れたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケ
ージング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ
106(検査)ではステップ105で作製された半導体
デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行
なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷(ステップ107)される。
【0044】図16は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
ーを示す。ステップ111(酸化)ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ112(CVD)ではウエハ表面
に絶縁膜を形成する。ステップ113(電極形成)では
ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ11
4(イオン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ス
テップ115(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗
布する。ステップ116(露光)では上記説明したアラ
イメント装置を有する露光装置によってマスクの回路パ
ターンをウエハに焼付露光する。ステップ117(現
像)では露光したウエハを現像する。ステップ118
(エッチング)では現像したレジスト像以外の部分を削
り取る。ステップ119(レジスト剥離)ではエッチン
グが済んで不要となったレジストを取り除く。これらの
ステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多
重に回路パターンが形成される。
【0045】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
【0046】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
レチクルに露光光が照射され、熱変形が生じ、ショット
の重ね合わせ精度に影響を及ぼす可能性が生じても、レ
チクル位置計測マーク変位量から本発明者が見出した推
定式を用いてマーク倍率変動を算出し、ショット倍率変
動を推定する事により、常にそれをモニターし、投影レ
ンズによる倍率補正機能を用いて迅速にレチクル上に発
生するショット倍率を補正することが出来る。
【0047】なお、本発明はレチクル位置計測マークに
より、直接レチクルの変形量を計測しているため、変形
照明、位相シフトレジスト等を用いた複雑なプロセスに
左右されることなく、レチクル上で発生しているショッ
ト倍率を推定することが可能である。またレチクルのシ
ョット倍率変動が許容値を超えたと判断された場合、再
びレチクルをアライメントして、熱変形の誤差を各マー
クに割り振ることにより、非対称なレチクル熱変形が生
じても、投影レンズの倍率補正機能を有効に機能させ
る。
【0048】以上により、レチクル熱変形に伴うショッ
ト倍率変動に左右されることなく、ウエハ上には常に良
好な回路パターンが焼き付けられることになる。なお、
本発明は、既存のレチクル位置計測マークを用い、周知
の投影レンズの倍率補正機能を利用するため、装置の改
造はなく、ソフトの書き換えだけで済むため、実施は比
較的簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例1の露光、及びレチクル上シ
ョット倍率補正シーケンスである。
【図2】 本発明の実施例2の露光、及びレチクル上シ
ョット倍率補正シーケンスである。
【図3】 レチクル、及びレチクル位置計測マークであ
る。
【図4】 レチクルステージベース、及び基準マークで
ある。
【図5】 レチクルとレチクルステージベースの位置関
係である。
【図6】 長方形の回路パターン領域をもつレチクルで
ある。
【図7】 図5のレチクルの熱変形、及び温度分布を表
した図である。
【図8】 小さい正方形の回路パターン領域をもつレチ
クルである。
【図9】 図7のレチクルの熱変形、及び温度分布を表
した図である。
【図10】 本発明が適用される装置の概念図である。
【図11】 Crパターン存在率の大きいレチクルの過
渡的な温度上昇を表す図である。
【図12】 Crパターン存在率の小さいレチクルの過
渡的な温度上昇を表す図である。
【図13】 ショット倍率推定式を算出するためのマス
キングサイズである。
【図14】 ショット倍率推定式を算出するための他の
マスキングサイズである。
【図15】 微小デバイスの製造のフローである。
【図16】 ウエハプロセスの詳細なフローである。
【符号の説明】
1:レチクル、2、3:レチクル位置計測マーク、4:
レチクルステージベース、5、6:基準マーク、51:
投影レンズ、52:投影レンズの倍率補正機能。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原板上の回路パターンを、所定波長の照
    明光で照明し、投影レンズを介し、基板上に投影露光す
    る投影露光装置において、原板の位置合わせに複数の位
    置計測マークを備えていて、前記原板が前記照明光を吸
    収し、熱変形することにより発生するショット倍率変動
    を検出するために、前記位置計測マークの変位量からマ
    ーク倍率変動ΔβM を算出し、前記マーク倍率変動Δβ
    M から露光領域のアスペクト比A、及び露光領域の面積
    比Sをパラメータにした推定式 ΔβS=c・A・S・ΔβM (ここで、c,p,qは係数である)を用いて、前記シ
    ョット倍率ΔβS を推定する手段を有し、その推定結果
    に基づき投影レンズの倍率補正機能を利用し、前記ショ
    ット倍率を補正することを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】 前記ショット倍率変動補正方法は、あら
    かじめ対象とする線幅、重ね合わせ精度から算出される
    ショット倍率変動許容値よりも大きいか、小さいかの判
    別シーケンスを備えており、その判別シーケンスはプロ
    セスによりショット毎、ウエハ毎、等任意に選択可能で
    あることを特徴とする請求項1の投影露光装置。
  3. 【請求項3】 前記ショット倍率変動が前記ショット倍
    率変動許容値よりも大きい場合、前記原板の熱変形によ
    り生じている前記各位置計測マークの位置変位の2乗和
    が最小になるように、前記原板を支持するステージを
    x、y、θ方向にアライメントするシーケンスを設けた
    請求項1の投影露光装置。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の露光装置を用いることを
    特徴とする投影露光方法。
  5. 【請求項5】 請求項1記載の露光装置を用いてデバイ
    スを製造することを特徴とするデバイス製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221152A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Fujitsu Ltd 半導体製品の製造方法
JP2009212276A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Canon Inc 露光装置
US7595496B2 (en) 2003-12-23 2009-09-29 Asml Netherlands B.V. Optimized correction of wafer thermal deformations in a lithographic process
JP2010010687A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置内の不均一なレチクル加熱の補正方法
JP2015037124A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイスの製造方法

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002353099A (ja) * 2001-05-22 2002-12-06 Canon Inc 位置検出方法及び装置及び露光装置及びデバイス製造方法
US7025498B2 (en) * 2003-05-30 2006-04-11 Asml Holding N.V. System and method of measuring thermal expansion
DE10352639B4 (de) * 2003-11-11 2007-03-01 Infineon Technologies Ag Verfahren zur dynamischen Kontrolle eines Reticles
US7462429B2 (en) * 2005-10-12 2008-12-09 Asml Netherlands B.V. Method and arrangement for correcting thermally-induced field deformations of a lithographically exposed substrate
US8107054B2 (en) 2007-09-18 2012-01-31 Carl Zeiss Smt Gmbh Microlithographic projection exposure apparatus
JP5400579B2 (ja) * 2008-12-08 2014-01-29 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイス製造方法
NL2007615A (en) * 2010-11-30 2012-05-31 Asml Netherlands Bv Method of operating a patterning device and lithographic apparatus.
US9338363B1 (en) 2014-11-06 2016-05-10 General Electric Company Method and system for magnification correction from multiple focus planes
US10506206B2 (en) 2015-05-06 2019-12-10 Dolby Laboratories Licensing Corporation Thermal compensation in image projection

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3047461B2 (ja) 1990-11-26 2000-05-29 株式会社ニコン 投影露光装置、投影露光方法、及び半導体集積回路製造方法
JPH07142325A (ja) * 1993-06-23 1995-06-02 Nikon Corp 位置合わせ装置
US6018384A (en) * 1994-09-07 2000-01-25 Nikon Corporation Projection exposure system
JPH09246168A (ja) 1996-03-01 1997-09-19 Canon Inc 走査型露光装置および方法ならびに該装置を用いてデバイスを製造する方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004221152A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Fujitsu Ltd 半導体製品の製造方法
US7595496B2 (en) 2003-12-23 2009-09-29 Asml Netherlands B.V. Optimized correction of wafer thermal deformations in a lithographic process
JP2009212276A (ja) * 2008-03-04 2009-09-17 Canon Inc 露光装置
JP2010010687A (ja) * 2008-06-27 2010-01-14 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置内の不均一なレチクル加熱の補正方法
US8184265B2 (en) 2008-06-27 2012-05-22 Asml Netherlands B.V. Correction method for non-uniform reticle heating in a lithographic apparatus
JP2015037124A (ja) * 2013-08-13 2015-02-23 キヤノン株式会社 露光装置およびデバイスの製造方法

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