JP2015041094A - 露光装置、露光方法および露光プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハから得られるチップ数を増大させることが可能な露光装置を提供する。【解決手段】スキャン制御部１０Ａは、露光光をＸＹ平面上でスキャン制御し、フォーカス制御領域設定部１０Ｂは、ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定し、フォーカス制御部１０Ｃは、露光光をフォーカス制御領域内でフォーカス制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、露光装置、露光方法および露光プログラムに関する。

露光装置では、ウェハの高低差に対応するためにフォーカス制御が行われている。この時、フォーカス制御領域は、ウェハエッジから一定の距離だけ内側に設定されていた。つまり、通常、ウェハエッジ近辺では半導体製造プロセスの影響により大きな高低差（段差）が生じることがあるため、意図的にウェハエッジからの一定距離をフォーカス制御の対象から除外するような処理が行われていた。この場合、フォーカス制御領域は真円となる。

特開２００６−１７８３０８号公報

本発明の一つの実施形態は、ウェハから得られるチップ数を増大させることが可能な露光装置、露光方法および露光プログラムを提供することを目的とする。

本発明の一つの実施形態によれば、スキャン制御部と、フォーカス制御部と、フォーカス制御領域設定部とが設けられている。スキャン制御部は、露光光をＸＹ平面上でスキャン制御する。フォーカス制御部は、前記露光光をフォーカス制御する。フォーカス制御領域設定部は、前記ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定する。

図１は、一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。 図２は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域の一例を示す平面図である。 図３は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域の設定方法の一例を示す図である。 図４は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御方法を示す斜視図である。 図５は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域とチップ領域との関係を示す平面図である。 図６は、図１の露光制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。

以下に添付図面を参照して、実施形態に係る露光装置を詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、一実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。
図１において、露光装置には、露光光学系１、レチクルステージ２、スリット板４、投影光学系６、ウェハステージ７、フォーカス投光系８、フォーカス受光系９および露光制御部１０が設けられている。
ウェハステージ７は、ウェハＷを保持する。なお、ウェハステージ７は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動させることができる。また、ウェハステージ７は、Ｘ軸方向に対して傾けることができる。レチクルステージ２は、レチクル３を保持する。露光光学系１は、露光光をレチクル３を介して投影光学系６に導く。なお、露光光としては、例えば、紫外光を用いることができる。スリット板４は、露光光をスリット状に整形する。なお、スリット板４にはスリット５が形成されている。投影光学系６は、スリット状に整形された露光光をウェハＷ上に投影する。フォーカス投光系８は、フォーカス光をウェハＷ上に投光する。フォーカス受光系９は、ウェハＷ上に投光されたフォーカス光を受光する。なお、フォーカス光としては、例えば、ハロゲン光を用いることができる。露光制御部１０は、ウェハＷ表面での露光を制御する。ここで、露光制御部１０には、スキャン制御部１０Ａ、フォーカス制御領域設定部１０Ｂおよびフォーカス制御部１０Ｃが設けられている。スキャン制御部１０Ａは、露光光をＸＹ平面上でスキャン制御する。フォーカス制御領域設定部１０Ｂは、ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定する。フォーカス制御部１０Ｃは、露光光をフォーカス制御領域内でフォーカス制御する。

そして、ウェハＷ表面に露光を行う場合、ウェハＷがウェハステージ７上に保持される。この時、ウェハＷ上にはレジスト膜を全面に形成することができる。また、レチクル３がレチクルステージ２に保持される。

そして、露光光が露光光学系１に入射されると、レチクル３を介してスリット板４に導かれ、スリット状に整形される。そして、スリット状に整形された露光光は、投影光学系６を介してウェハＷ上に投影される。この時、スリット５の長手方向はＸ軸方向に設定される。そして、ウェハステージ７がＹ軸方向に移動されることで、ウェハＷ上での露光光の進行方向がＹ軸方向に設定される。そして、ウェハＷの一端から他端まで露光光がＹ軸方向にスキャンされると、ウェハステージ７がＸ軸方向に１ショット分だけ移動された後、ウェハステージ７がＹ軸方向に折り返すように移動されることで、ウェハＷ上での露光光の進行方向がＹ軸方向に設定される。

また、フォーカス制御領域設定部１０Ｂにおいて、ＸＹ平面におけるＸ軸方向よりもＹ軸方向の方がフォーカス制御範囲が広くなるようにフォーカス制御領域が設定される。このフォーカス制御領域は、例えば、楕円内に設定することができる。
そして、ウェハＷ上に投光されたフォーカス光がフォーカス受光系９を介して露光制御部１０に送られることで、ウェハＷ上での合焦状態が判定される。そして、フォーカス制御部１０Ｃにおいて、ウェハＷ上で焦点が合うようにウェハステージ７が駆動されることで露光光をフォーカス制御領域内でフォーカス制御される。この時、Ｘ軸方向に対しては、Ｘ軸方向に対してウェハステージ７を傾けることでフォーカス位置を調整することができる。Ｙ軸方向に対しては、ウェハステージ７を上下させることでフォーカス位置を調整することができる。

図２は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域の一例を示す平面図である。
図２において、フォーカス制御領域ＦＲ１は、ウェハＷのエッジから一定の距離だけ内側に設定したもので、フォーカス制御領域ＦＲ１の形状は真円となる。一方、フォーカス制御領域ＦＲ２は、ＸＹ平面におけるＸ軸方向よりもＹ軸方向の方が広くなるように設定したもので、例えば、フォーカス制御領域ＦＲ２の形状は楕円とすることができる。そして、露光光がＸＹ平面においてスキャン方向ＤＳに沿ってスキャンされることで、ウェハＷ全面が露光される。この時、露光光のＸ軸方向の移動はウェハＷ外で行われることで、ウェハＷ上での露光光の進行方向がＹ軸方向に設定される。なお露光光のスキャン開始前に、スキャン方向ＤＳに沿ってフォーカス光が照射されウェハＷ上での合焦状態が予め測定される。

図３は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域の設定方法の一例を示す図である。
図３において、フォーカス制御領域ＦＲ２の形状を楕円とした場合、フォーカス制御領域ＦＲ２の輪郭の軌道（ｘ、ｙ）は、その軌道上の点と楕円の中心（０、０）を繋ぐ線分がＸ軸となす角をθ、楕円とＸ軸の交点を（ａ、０）、楕円とＹ軸との交点を（０、ｂ）とすると、（ｘ、ｙ）＝（ａ＊ｃｏｓθ、ｂ＊ｓｉｎθ）で与えることができる。

図４は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御方法を示す斜視図である。
図４において、図１の露光装置では、各ショット内において、スリット状に整形された露光光がウェハＷ上でＹ軸方向にスキャンされる。この時、Ｘ軸方向に対しては、Ｘ軸方向に対してウェハステージ７が角度αだけ傾けられることでフォーカス位置が調整される。Ｙ軸方向に対しては、ウェハステージ７が高さｈだけ上下させられることでフォーカス位置が調整される。

図５は、一実施形態に係る露光装置におけるフォーカス制御領域とチップ領域との関係を示す平面図である。
図５において、露光処理では、ウェハＷを区画したチップ領域ＣＲごとに同一パターンが形成される。この時、フォーカス制御領域ＦＲ１、ＦＲ２からはみ出しているチップ領域ＣＲは、製品として利用できない。図２で示すように、フォーカス計測はＹ軸方向にウェハＷ上を往復するように計測している。露光処理におけるＹ軸方向のフォーカス制御は、Ｙ軸方向への進行方向および上下方向の２方向でステージが制御される。一方、露光処理におけるＸ軸方向のフォーカス制御は、ステージの傾きのみによって制御される。従って、フォーカス制御性は、Ｘ軸方向よりもＹ軸方向の方が高くなる。本実施形態では、Ｙ軸方向にフォーカスが追従しやすいことから、フォーカス制御領域をＦＲ１（真円）ではなく、領域ＦＲ１をＹ軸方向に拡大したＦＲ２（楕円）に変更している。Ｙ軸方向のウェハエッジ近辺で大きな段差が発生していたとしても、比較的容易にフォーカス制御可能である。これにより、ウェハＷから得られるチップ数を増大させることが可能となる。なお仮に、Ｘ軸方向にフォーカス制御領域ＦＲ１を拡大すると、Ｘ軸方向のウェハエッジ近辺で大きな段差が発生している場合、Ｘ軸方向のフォーカス制御が悪いため段差にフォーカスが追従できなくなる。

なお、上述した実施形態では、フォーカス制御領域ＦＲ２の形状を楕円とする方法を例に取ったが、フォーカス制御領域ＦＲ２は繭形でもよいし、樽形でもよいし、多角形から構成されていてもよい。

図６は、図１の露光制御部のハードウェア構成例を示すブロック図である。
図６において、露光制御部１０には、ＣＰＵなどを含むプロセッサ１１、固定的なデータを記憶するＲＯＭ１２、プロセッサ１１に対してワークエリアなどを提供するＲＡＭ１３、人間とコンピュータとの間の仲介を行うヒューマンインターフェース１４、外部との通信手段を提供する通信インターフェース１５、プロセッサ１１を動作させるためのプログラムや各種データを記憶する外部記憶装置１６を設けることができ、プロセッサ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、ヒューマンインターフェース１４、通信インターフェース１５および外部記憶装置１６は、バス１７を介して接続されている。

なお、外部記憶装置１６としては、例えば、ハードディスクなどの磁気ディスク、ＤＶＤなどの光ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカードなどの可搬性半導体記憶装置などを用いることができる。また、ヒューマンインターフェース１４としては、例えば、入力インターフェースとしてキーボードやマウスやタッチパネル、出力インターフェースとしてディスプレイやプリンタなどを用いることができる。また、通信インターフェース１５としては、例えば、インターネットやＬＡＮなどに接続するためのＬＡＮカードやモデムやルータなどを用いることができる。ここで、外部記憶装置１６には、露光制御をコンピュータに実行させる露光プログラム１６ａがインストールされている。

そして、露光プログラム１６ａがプロセッサ１１にて実行されると、ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域が設定される。そして、露光光がＸＹ平面上でスキャン制御されながら、フォーカス制御領域内で露光光がフォーカス制御される。

なお、プロセッサ１１に実行させる露光プログラム１６ａは、外部記憶装置１６に格納しておき、プログラムの実行時にＲＡＭ１３に読み込むようにしてもよいし、露光プログラム１６ａをＲＯＭ１２に予め格納しておくようにしてもよいし、通信インターフェース１５を介して露光プログラム１６ａを取得するようにしてもよい。また、露光プログラム１６ａは、スタンドアロンコンピュータに実行させてもよいし、クラウドコンピュータに実行させてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 露光光学系、２ レチクルステージ、３ レチクル、４ スリット板、５ スリット、６ 投影光学系、７ ウェハステージ、８ フォーカス投光系、９ フォーカス受光系、１０ 露光制御部、１０Ａ スキャン制御部、１０Ｂ フォーカス制御領域設定部、１０Ｃ フォーカス制御部、Ｗ ウェハ

Claims (5)

1. ウェハを保持するウェハステージと、
   露光光をスリット状に整形するスリット板と、
   スリット状に整形された露光光を前記ウェハ上に投影する投影光学系と、
   前記ウェハ上に投影された露光光をＸＹ平面上でスキャン制御するスキャン制御部と、
   前記ＸＹ平面におけるＸ軸方向よりもＹ軸方向の方がフォーカス制御範囲が広くなるようにフォーカス制御領域を設定するフォーカス制御領域設定部と、
   前記ウェハ上に投影された露光光を前記フォーカス制御領域内でフォーカス制御するフォーカス制御部とを備え、
   前記スリットの長手方向が前記Ｘ軸方向に設定され、
   前記ウェハ上での前記露光光の進行方向が前記Ｙ軸方向に設定され、
   前記Ｘ軸方向に対しては、前記Ｘ軸方向に対して前記ウェハステージを傾けることでフォーカス位置が調整され、
   前記Ｙ軸方向に対しては、前記ウェハステージを上下させることでフォーカス位置が調整されることを特徴とする露光装置。
2. 露光光をＸＹ平面上でスキャン制御するスキャン制御部と、
   前記露光光をフォーカス制御するフォーカス制御部と、
   前記ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定するフォーカス制御領域設定部とを備えることを特徴とする露光装置。
3. 前記フォーカス制御領域設定部は、前記フォーカス制御領域を楕円内に設定することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定するステップと、
   露光光をＸＹ平面上でスキャン制御しながら、前記フォーカス制御領域内で前記露光光をフォーカス制御するステップとを備えることを特徴とする露光方法。
5. ＸＹ平面におけるＸ軸方向とＹ軸方向とでフォーカス制御範囲が異なるようにフォーカス制御領域を設定するステップと、
   露光光をＸＹ平面上でスキャン制御させながら、前記フォーカス制御領域内で前記露光光をフォーカス制御させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする露光プログラム。

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