JPH10312957A - 露光方法およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハ等の基板が露光中に熱膨張することに
よって生じる線幅精度の悪化を低減させることができる
露光方法を実現する。 【解決手段】 予め露光実験や計算によって、１ショッ
ト露光中に生じる基板の熱膨張等による変形を算出し、
このデータに基づいて基板の変形を打ち消すように機能
する補正テーブルを蓄積した補正手段１３を用い、ショ
ット露光中にステージ制御部１１を介して基板５を面内
方向へ駆動させて、ショット露光の熱膨張による基板５
のショット中心の並進をキャンセルさせ、そして、ショ
ット露光中に倍率補正制御部１１を介して転写倍率補正
機構１０を駆動させて、原版４に外力を加えてその倍率
を変化させて、基板５のショット中心を中心とした拡大
をキャンセルするように作用させる。これにより、基板
５が露光中に熱膨張することによって生じる線幅精度の
悪化を低減させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置における
マスク等の原版のパターンをウエハ等の基板に高精度に
転写する露光方法およびデバイス製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスの高集積化等に伴
なって半導体素子の微細化、高密度化が一層進み、線幅
においても、２５６ＭＤＲＡＭでは０．２５μｍ、１Ｇ
ＤＲＡＭでは０．１８μｍの線幅が要求されており、こ
れらのウエハ等の基板上にマスクやレチクル等の原版に
形成されたパターンを露光転写する露光装置もますます
高精度でかつ線幅精度の良いものが要望されている。

【０００３】そこで、従来の露光装置の一般的な構成
を、図１１に基づいて説明すると、発光光源１から放射
される露光光２は、照明系３を経て、マスクパターン４
ａが形成されたマスク等の原版４を照射する。原版４を
透過した露光光２は、マスクパターン４ａに応じた強度
分布（図１１の（ｂ））を有し、ウエハ等の基板５上の
レジスト５ａに吸収されるエネルギーの分布（図１１の
（ｃ））は、マスクパターン４ａに応じたものとなる。
このレジスト５ａを現像してレジスト像を形成し、その
後、蒸着、エッチングにより、一層の回路パターンを形
成する。このように、原版４のマスクパターン４ａが基
板５上に露光転写される。

【０００４】そして、露光シーケンスとしては、グロー
バルアライメント方式が知られており、それは、特開昭
６１−４４４２９号公報等に記載されているように、１
枚のウエハ等の基板を露光する前に、基板上の複数のア
ライメントマークの位置を計測し、基板の中心位置のオ
フセット（Ｘ、Ｙ方向）、基板の伸縮（Ｘ、Ｙ方向）、
基板の回転量、基板ステージの直交度の６つのパラメー
タを、マークの設計位置とマークの計測位置との差に基
づいて統計的手法で決定し、その後、各ショットと原版
の重ね合わせ誤差が最小となるように、各ショットを露
光するときに基板を保持する基板ステージを所定量移動
させるアライメント指令値に従って移動させて、基板を
ステップさせ、露光するというシーケンスを繰り返し、
１枚の基板を露光するものである。ここで、６つのパラ
メータをマークの設計位置とマークの計測位置との差に
基づいて統計的手法で決定した後、第１ショットを露光
する前に、倍率補正手段によって、基板の伸縮（Ｘ、Ｙ
方向）量を補正することも行われている。例えば、基板
の伸縮（Ｘ、Ｙ方向）量が＋５ｐｐｍであるならば、い
わゆる倍率玉と呼ばれるレンズを面外方向へ移動させる
ことで、収差を変えずに転写倍率のみを＋５ｐｐｍ変化
させている。この後、図１２に示すように、逐次、ショ
ットの露光と、基板ステージを次のショットへステップ
する過程を繰り返して露光を行なっている。

【０００５】また、倍率補正手段としては、上記のよう
に光学系で行なうものの他に、本出願人による特願平８
−４５４９５号出願に記載されているように、マスク等
の原版やウエハ等の基板の大きさを直接変化させる方法
も提案されており、また、スキャン露光においてはマス
ク等の原版とウエハ等の基板を移動させて倍率補正を行
う方法も提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の露光装置においては、原版のマスクパターンを
ウエハ等の基板に露光転写して基板に極微細な線幅を有
するＤＲＡＭ等の半導体素子を作成する時、高集積度の
デバイスを作成するために、ショットを露光する前に原
版と基板が設計位置に精度良く位置決めされていても、
次のような問題点が生じていた。すなわち、１ショット
露光中に、基板は露光光を吸収して熱膨張する。この基
板の熱膨張は、図１３に示すように、ショット中心Ｏの
並進ｐとショットの中心Ｏを中心とする拡大ｅを引き起
こす。なお、図１３において、（ａ）はショット露光前
のショットの大きさＷｏを示し、同図（ｂ）はショット
露光直後のショットの大きさＷを実線で示し、同図
（ｃ）はショット中心Ｏの並進ｐとショットの中心Ｏを
中心とする拡大（倍率変化）ｅの状態を図示する。この
ような基板の熱膨張によって、図１３の（ｄ）に示すよ
うに、露光時間中に、基板上のレジストの吸収露光エネ
ルギープロファイル（レジスト上の位置と吸収露光エネ
ルギーの関係）が変化し、露光時間中の積算吸収露光エ
ネルギープロファイルは鈍るために、線幅精度が悪化す
る。そして、スループット向上のために露光エネルギー
が大きくなり、高集積度のデバイスのために許容される
線幅精度がだんだん小さくなると、ますます問題にな
る。近年では、線幅は一層細くなり、２５６ＭＤＲＡＭ
では０．２５μｍ、１ＧＤＲＡＭでは０．１８μｍの線
幅が要求されており、そのためには、線幅精度は２５６
ＭＤＲＡＭでは２５ｎｍ、１ＧＤＲＡＭでは１８ｎｍを
要求される。

【０００７】上記のような従来の露光装置においては、
ショットを露光する前に、グローバルアライメント方式
により得られる結果から基板の倍率を算出し、倍率補正
手段を用いて、原版や光学系を面外方向にまたは面内方
向へ変形させることによって、原版や光学系の大きさを
変形させ、倍率を基板の倍率に合うように変形させた後
に、ショットの露光を開始している。しかし、１ショッ
ト露光中に基板が露光光を吸収して熱膨張することに対
する対策がとられていないために、転写線幅精度が悪化
するという問題点があった。また、スキャン露光におけ
る熱歪みでは、同時に露光される原版のマスクパターン
の移動量が場所によって異なり、同時に露光されるパタ
ーンすべてに関して、露光中に原版のパターンと基板の
パターンを一致させることは、原版と基板を相対的に移
動させることによっては達成できない。このように、線
幅精度が場所によって悪化するという問題点があった。

【０００８】そこで、本発明は、上記の従来技術の有す
る未解決の課題に鑑みてなされたものであって、ウエハ
等の基板が露光中に熱膨張することによって生じる線幅
精度の悪化を低減させることができる露光方法を提供す
るとともに、高精度のデバイスを効率良く製造すること
ができるデバイス製造方法を提供することを目的とする
ものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、一括露光にお
いては、熱歪みはショット中心を中心とした拡大であ
り、拡大率がほぼ均等であることに着目し、ショット露
光中に生じる熱膨張による、基板のショット中心の並進
とショット中心を中心とした拡大を露光中に補正して線
幅精度の悪化を低減させることができるとの知見に基づ
いてなされたものであって、上記目的を達成するため
に、本発明の露光方法は、原版に形成されたパターンを
基板に転写する露光方法において、露光中に、前記原版
と前記基板を相対的に移動させかつ転写倍率補正機構を
駆動させることを特徴とする。

【００１０】そして、本発明の露光方法は、予め露光実
験あるいは計算によって作成された基板の露光による熱
膨張に関する補正テーブルにしたがって、露光中に、原
版と基板を相対的に移動させかつ転写倍率補正機構を駆
動させることが好ましい。

【００１１】さらに、本発明の露光方法においては、転
写倍率補正機構が、原版を変形させるもの、あるいは光
学素子を移動させるものであっても良い。

【００１２】

【作用】予め露光実験や計算によって、１ショット露光
中に生じるウエハ等の基板の熱膨張等に基づく変形を算
出し、この算出されたデータに基づいて、基板の変形を
打ち消すように機能する補正テーブル、すなわち、ショ
ット露光中に基板を保持する基板ステージを面内方向へ
駆動させ、そしてマスク等の原版あるいは光学素子の倍
率を変化させるための補正テーブルを蓄積した補正手段
を用いて、ショット露光中にステージ制御部を介して基
板ステージを面内方向へ駆動することで、ショット露光
の熱膨張による基板のショット中心の並進をキャンセル
するように作用させ、かつ、ショット露光中に倍率補正
制御部を介して転写倍率補正機構を駆動させて、原版ま
たは光学素子の倍率を変化させることで、基板のショッ
ト中心を中心とした拡大をキャンセルするように作用さ
せることによって、ウエハ等の基板が露光中に熱膨張す
ることによって生じる線幅精度の悪化を低減させる。

【００１３】そして、転写倍率補正機構として、マスク
等の原版に外力を加えて原版の大きさを変化させる型式
のものを用いることができるし、さらに、倍率玉と呼ば
れる光学素子を面外方向に移動させる型式のものを用い
ることもできる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１５】図１は、本発明の露光方法の特徴を最もよ
く示す露光装置の概略的な構成図であり、本発明におい
ては、予め露光実験や計算によって、１ショット露光中
に生じるウエハ等の基板５の熱膨張等に基づく変形を算
出し、この算出されたデータに基づいて、基板５の変形
を打ち消すように機能する補正テーブル、すなわち、基
板５を保持する基板ステージ８を面内方向へ駆動させ、
そして、マスク等の原版４に外力を加えて原版４の倍率
を変化させるための補正テーブルを蓄積した補正手段１
３を用いて、ショット露光中にステージ制御部１２を介
して基板ステージ８を面内方向へ駆動することで、露光
の熱膨張による基板５のショット中心の並進をキャンセ
ルするように作用させ、かつ、ショット露光中に倍率補
正制御部１１を介して転写倍率補正機構１０を駆動させ
て、原版４に外力を加えて原版４の倍率を変化させるこ
とで、基板のショット中心を中心とした拡大をキャンセ
ルするように作用させるものである。

【００１６】次に、図１および図２に基づいて本発明の
全体構成について説明する。

【００１７】パターンが形成されているマスク等の原版
４は原版チャック６に固定され、また、ウエハ等の基板
５は基板チャック７に吸着保持され、基板チャック７は
Ｘ方向およびＹ方向に移動可能な基板ステージ８に取り
付けられており、発光光源から放射されるＸ線、紫外光
あるいは可視光などの露光光２は、照明系３を経て原版
４を照射し、原版４に形成されているパターンを基板５
上に露光転写する。そして、原版４に荷重を加えること
により原版の倍率を補正する倍率補正機構１０は倍率補
正制御部１１の出力信号に応じて駆動し、また、基板５
を所望の位置に移動させるための基板ステージ８の駆動
は、ステージ制御部１２の出力信号によりなされ、基板
５の位置、移動速度および加速度はステージ制御部１２
によって制御される。これらの倍率補正制御部１１およ
びステージ制御部１２は、１ショット露光中に、補正手
段１３の補正テーブルの指令値に基づいて倍率補正機構
１０および基板ステージ８を駆動させるように構成され
ている。なお、補正手段１３の補正テーブルの詳細は後
述する。

【００１８】ステージ制御部１２について説明すると、
従来の露光装置においては、例えば特開平２−１００３
１１号公報に記載されているような、照明系３によって
露光画角全面に露光光２を入射させて一括露光を行なう
露光装置において、１ショット露光中は、ステージ制御
部１２は、原版チャック６によって固定された原版４に
対して、基板チャック７を基準に対して一定の位置にと
どまるように、制御している。このために、レーザ干渉
計１４を用いて、基準に対する基板チャック７の位置を
計測して位置決めし、そして１ショットの露光が終了す
ると、ステージ制御部１２は、公知のグローバルアライ
メントユニット１６から得られるグローバルアライメン
ト指令値１５にしたがって、基板ステージ８をステップ
させ、次のショットを同様に露光している。このよう
に、従来のステージ制御部１２は、１ショット露光中
は、固定された原版４に対して、基板チャック７を基準
に対して一定の位置にとどまるように制御している。

【００１９】しかし、本発明におけるステージ制御部１
２においては、１ショット露光中は、固定された原版４
に対して、基板チャック７の基準に対する距離を補正手
段１３の補正テーブルにしたがって変える制御をする。
例えば、ショット露光中に図１３の（ｃ）に示す基板５
のショット中心Ｏの並進ｐを打ち消しキャンセルするよ
うに移動させる。この移動によって、１ショット露光中
の基板５の熱膨張によって生じる基板のショット中心Ｏ
のＸおよびＹ方向への並進量をほぼゼロとすることがで
きる。

【００２０】次に、原版チャック６の具体的な構成を図
３に基づいて説明する。

【００２１】パターンをメンブレンに形成した原版４を
保持する原版フレーム２１は、原版チャックベース３０
の一面に取り付けられた支持手段１９と、エアシリンダ
ー等の加圧部材２９を備えた押圧手段２０とによって、
ＸおよびＹ方向の位置決めがされ、そして、Ｚ方向クラ
ンプ手段（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）によってＺ方向の
位置決めがされる。支持手段１９のＸ方向の支持部材１
９ａは、原版チャックベース３０上に１個のビス２２に
よりＺ軸回りに微動し得るように取り付けられ、原版フ
レーム２１の側縁に当接してそのＸ方向の位置決めをす
る半球状の剛球からなる支持ピン２５ａ、２５ｂを保持
し、支持手段１９のＹ方向の支持部材１９ｂは、原版チ
ャックベース３０上に２個のビス２２により固定され、
原版フレーム２１の側縁に当接してそのＹ方向の位置決
めをする半球状の剛球からなる支持ピン２５ｃ、２５ｄ
を保持する。一方、押圧手段２０のＸ方向の押圧部材２
０ａは、原版チャックベース３０に取り付けられたエア
シリンダー等の加圧部材２９ａによりＸ方向に駆動さ
れ、原版フレーム２１の側縁をＸ方向に押圧する半球状
の押圧ピン２６ａ、２６ｂを保持する。また、押圧手段
２０のＹ方向の押圧部材２０ｂも同様に、原版チャック
ベース３０に取り付けられたエアシリンダー等の加圧部
材２９ｂによりＹ方向に駆動され、原版フレーム２１の
側縁をＹ方向に押圧する半球状の押圧ピン２６ｃ、２６
ｄを保持する。そして、Ｘ方向の押圧部材２０ａの押圧
ピン２６ａ、２６ｂは、原版フレーム２１を挟んで支持
部材１９ａの支持ピン２５ａ、２５ｂに対向する位置に
配置され、Ｙ方向の押圧部材２０ｂの押圧ピン２６ｃ、
２６ｄは、原版フレーム２１を挟んで支持部材１９ｂの
支持ピン２５ｃ、２５ｄに対向する位置に配置されてい
る。これによって、押圧部材２０ａの押圧ピン２６ａ、
２６ｂを加圧部材２９ａによって支持ピン２５ａ、２５
ｂに向けて押圧力を加えることにより、原版フレーム２
１をＸ方向に位置決めすることができ、同じく押圧部材
２０ｂの押圧ピン２６ｃ、２６ｄを加圧部材２９ｂによ
って支持ピン２５ｃ、２５ｄに向けて押圧力を加えるこ
とにより、原版フレーム２１をＹ方向に位置決めするこ
とができる。なお、各押圧ピン２６ａ〜２６ｄにより原
版フレーム２１のそれぞれの側縁を押圧して原版を位置
決めしたとき、各押圧部材２０ａ、２０ｂの駆動力のア
ンバランス等によって原版４に回転モーメントが生じた
ときに、Ｘ方向の支持部材１９ａをＺ軸回りに微動でき
る構成としてあるために、４個の支持ピン２５ａ〜２５
ｄの過拘束による原版の歪を低減することができる。以
上のように、支持ピン２５ａ〜２５ｄを有する支持部材
１９ａ、１９ｂからなる支持手段１９と押圧ピン２６ａ
〜２６ｄを有する押圧部材２０ａ、２０ｂからなる押圧
手段２０によって、ＸおよびＹ方向ならびにＺ軸回りの
位置決めがなされる。

【００２２】そして、Ｚ方向の位置決めをするＺ方向ク
ランプ手段（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）は、回転および
直動機構からなるアクチュエータ（図示しない）により
駆動されるように構成された３個のクランプ機構４０
ａ、４０ｂ、４０ｃと、原版チャックベース３０上に設
けられて、クランプ機構４０ａ、４０ｂ、４０ｃに対向
する位置に配置された３個の半球状の剛球からなる部材
（図示しない）とによって構成され、原版フレーム２１
を挟んで原版４を位置決めする。このＺ方向クランプ手
段は、Ｘ、Ｙ方向の位置決め用の支持手段や押圧手段お
よび後述する倍率補正機構と干渉しない位置に配置す
る。原版フレーム２１は、Ｚ方向クランプ手段によって
原版チャックベース３０側に押し付けられＺ方向の位置
決めがなされ、同時にＸ軸およびＹ軸回りの位置決めが
なされる。このようにＺ方向の位置決めは、Ｚ方向クラ
ンプ手段によって３点でされるため、従来のような面内
変形を生じる原因となる平面矯正を行なわずに原版を保
持することができ、また、原版と原版チャック間にごみ
を挟み込むことによる原版の変形の可能性を低減してい
る。

【００２３】次に、倍率補正機構１０の具体的な構成の
一例を図４の（ａ）および（ｂ）を用いて説明する。原
版チャックベース３０の裏面には、Ｘ方向に相対向して
一対の倍率補正部材３３ａと３３ｃが配設され、Ｙ方向
に相対向して一対の倍率補正部材３３ｂと３３ｄが配設
されている。これらの倍率補正部材３３ａ〜３３ｄはす
べて同じ機構を有しており、Ｘ方向に配設された倍率補
正部材３３ａについて説明する。倍率補正部材３３ａ
は、原版チャックベース３０の一面に位置付けられた原
版フレーム２１と原版チャックベース３０にそれぞれ設
けられて重ね合わされた貫通孔３５ａと貫通孔３７ａに
挿入される補正ピン３６ａと、この補正ピン３６ａをＸ
方向に進退させるべくロッドを介して駆動するエアシリ
ンダ３４ａからなり、エアシリンダ３４ａは原版チャッ
クベース３０の裏面に装着され、その圧力は倍率補正制
御部１１および補正手段１３の補正テーブルの指令値に
応じて制御される。また、原版フレーム２１に設けられ
た貫通孔３５ａは、原版チャックベース３０の貫通孔３
７ａよりも小さく形成されている。このような構成によ
り、エアシリンダ３４ａの圧力を変化させることによ
り、補正ピン３６ａはロッドを介して貫通孔３７ａ内で
Ｘ方向に移動し、補正ピン３６ａの側面が、原版フレー
ム２１の貫通孔３５ａの内面をＸ方向に押したり引いた
りする。したがって、倍率補正部材３３ａのエアシリン
ダ３４ａの圧力を制御することにより、補正ピン３６ａ
を介して、原版４にＸ方向に独立に圧縮力あるいは引張
り力を加えることができる。他の倍率補正部材３３ｂ、
３３ｃ、３３ｄも同様の機構を備えており、それぞれの
エアシリンダ３４ａ〜３４ｄの圧力を倍率補正制御部１
１および補正手段１３の補正テーブルの指令値に応じて
制御することにより、原版４にＸ方向およびＹ方向にそ
れぞれ独立して圧縮力あるいは引張り力を加えて、原版
４の倍率を、基板の倍率に合うように、変化させること
ができる。このように、本発明における倍率補正機構１
０は、１ショット露光中に、倍率補正制御部１１および
補正手段１３の補正テーブルの指令にしたがって転写倍
率を変化させる。例えば、ショット露光中に、基板は熱
膨張によって図１３の（ｃ）に示すようにショット中心
Ｏを中心として拡大する。そこで、上述したように倍率
補正を制御することにより、基板の熱膨張によって生じ
る基板のショット中心Ｏを中心としたＸおよびＹ方向へ
の倍率変化をほぼゼロとすることができる。

【００２４】マスク等の原版の倍率補正については、熱
的手段を用いた倍率補正も知られているが、熱的手段を
用いた倍率補正では、応答性が悪く倍率補正に時間がか
かり、スループットの低下を招いて生産性が低下するた
めに、本実施例では上述したように機械的手段を用いて
いる。

【００２５】次に、補正手段１３の補正テーブルについ
て説明する。図５は、補正テーブルを実験によって得る
ための、原版および基板上のアライメントパターンであ
って、露光画角の上下に上下（Ｙ）方向位置ずれ測定用
マークＭＵ、ＭＤ、および左右に左右（Ｘ）方向位置ず
れ測定用マークＭＬ、ＭＲが設けられている。原版上の
アライメントパターンおよび基板上のアライメントパタ
ーンの位置ずれ量の検知には、公知のヘテロダインの回
折光を用いる方法、フレネルゾーンプレートの回折光を
用いる方法、あるいは画像処理による方法を採用するこ
とができる。

【００２６】そして、実際の素子を作成するための露光
用原版とほぼ同じ開口率を有する原版を用い、露光開始
前に原版アライメントパターンと基板アライメントパタ
ーンを位置合わせして、基板の各ショットに露光を行な
い、露光中に生じるアライメントパターンの位置ずれ量
を次のように算出する。

【００２７】図６は、図５に図示するアライメントパタ
ーンを用いて補正手段の補正テーブルを予め実験によっ
て得る方法を説明するための図面であり、原版および基
板にはそれぞれの対応する位置にアライメントパターン
ＭＵ、ＭＤ、ＭＬ、ＭＲが設けられており、ショット露
光前の基板におけるショットの大きさとそのアライメン
トパターンを破線で示し、ショット露光中の熱膨張の影
響によるショットとアライメントパターンの変形状態を
実線で図示する。Ｘ方向のマークＭＬとＭＲの間の設計
寸法をＬｘとし、Ｙ方向のマークＭＵとＭＤの間の設計
寸法をＬｙとし、各ショットに対するショットの並進方
向オフセット（Ｘ、Ｙ）とＸ方向倍率Ｍｘ、Ｙ方向倍率
Ｍｙを求める。露光中にアライメント信号を計測するこ
とにより、マークＭＬおよびマークＭＲのＸ方向の移動
量がそれぞれΔｘ１およびΔｘ２であり、マークＭＵお
よびマークＭＤのＹ方向の移動量がそれぞれΔｙ１およ
びΔｙ２であったとする。その後に、次のように信号処
理を行ない、それぞれの値を算出する。

【００２８】 Ｘ方向の並進方向オフセット：Ｘ＝（Δｘ１＋Δｘ２）／２ Ｙ方向の並進方向オフセット：Ｙ＝（Δｙ１＋Δｙ２）／２ Ｘ方向倍率：Ｍｘ＝（Ｌｘ＋Δｘ１−Δｘ２）／Ｌｘ Ｙ方向倍率：Ｍｙ＝（Ｌｙ＋Δｙ１−Δｙ２）／Ｌｙ なお、原版のパターン配置の対称性から、Ｘ方向倍率Ｍ
ｘとＹ方向倍率Ｍｙをほぼ同じとみなして良い場合に
は、ＭＲ、ＭＬ、ＭＵのマークから、以下のようにショ
ットの並進方向オフセット（Ｘ、Ｙ）とＸＹ方向倍率Ｍ
ｘｙを求める。マークＭＬがＸ方向へΔｘ１移動し、マ
ークＭＲがＸ方向へΔｘ２移動し、マークＭＵがＹ方向
へΔｙ１移動したことをアライメント信号より検知する
と、前述と同様に、 Ｘ方向の並進方向オフセット：Ｘ＝（Δｘ１＋Δｘ２）／２ ＸＹ方向倍率：Ｍｘｙ＝（Ｌｘ＋Δｘ１−Δｘ２）／Ｌｘ Ｙ方向の並進方向オフセット：Ｙ＝Δｙ１−（Ｌｘ×Ｍｘｙ−Ｌｘ）／２ から算出することができる。なお、マークの数を増やし
て回転成分の除去を行なっても良い。

【００２９】また、図７は、補正手段の補正テーブルを
別の実験によって予めＸ方向倍率ＭｘおよびＹ方向倍率
Ｍｙを得るための基板側の計測パターンを図示するもの
であり、基板の各ショットのほぼ中央にＸおよびＹ方向
の２軸歪ゲージＳＧを配置する。歪ゲージＳＧは基板上
に添付しても良いし、基板上に薄膜形成プロセスを用い
て作成してもよいし、あるいは基板チャックに添付して
も良い。実際の素子を作成するための露光用原版とほぼ
同じ開口率を有する原版を用いて、基板の各ショットに
露光を行ない、各ショットの露光中に該基板の各ショッ
トに配置された歪ゲージＳＧの値を計測することによ
り、Ｘ方向の歪＝Ｘ方向倍率Ｍｘ、Ｙ方向の歪＝Ｙ方向
倍率Ｍｙを算出することができる。また、原版のパター
ン配置の対称性からＸ方向倍率ＭｘとＹ方向倍率Ｍｙを
ほぼ同じとみなして良い場合には、基板の各ショットの
中央にＸＹ方向単軸歪ゲージを配置して、露光中に計測
された歪ゲージの値を計測することにより、歪＝ＸＹ方
向倍率、すなわちＭｘｙ、を求めることもできる。

【００３０】次に、本発明の他の実施例について図８を
用いて説明する。

【００３１】露光装置において、特に、マスク等の原版
の剛性が高く機械的に変形させて倍率補正をすることが
難しいｉ線露光装置やＫｒＦエキシマ露光装置等の可視
光や紫外光を用いた装置においては、いわゆる倍率玉と
呼ばれている光学素子を用いて転写倍率を補正してお
り、ショットの露光開始前に、グローバルアライメント
方式より得られる結果から基板の倍率を算出し、光学素
子を面外方向へ移動させることで、倍率を基板の倍率に
合うように変化させた後、ショットの露光を開始してい
る。この光学素子は、面外方向へ移動させることで、収
差を変えることなく、転写倍率のみを変化させることが
可能な光学素子で、いわゆる倍率玉と呼ばれている。

【００３２】そこで、このような構成をもった光学素子
（倍率玉）を用いて、上述したと同様に、予め露光実験
や計算によって、１ショット露光中に生じるウエハ等の
基板の熱膨張等に基づく変形を算出し、この算出された
データから基板の変形を打ち消すように、基板を保持す
る基板ステージを面内方向へ駆動させ、そして、光学素
子（倍率玉）を面外方向に移動させて転写倍率を変化さ
せるための補正テーブルを蓄積した補正手段を用いるこ
とにより、ショット露光中にステージ制御部を介して基
板ステージを面内方向へ駆動することで、露光の熱膨張
による基板のショット中心の並進をキャンセルするよう
に作用させ、かつ、ショット露光中に光学素子（倍率
玉）を面外方向に移動させて転写倍率を変化させること
で、基板のショット中心を中心とした拡大をキャンセル
するように作用させる。

【００３３】図８において、いわゆる倍率玉と呼ばれる
光学素子４２はかしめ等によってセル４３に機械的に接
合され、セル４３はガイド４４に取り付けられており、
光学素子４２およびセル４３は面内方向への移動は拘束
され、面外方向のみの移動が許容されている。セル４３
に添付したピエゾ素子４５でセル４３を面外方向へ加圧
することによって、光学素子４２も面外方向へ駆動さ
せ、露光倍率を変化させることができる。そして、１シ
ョット露光中に、予め作成された補正手段１３の補正テ
ーブルにしたがって光学素子４２の転写倍率を変化させ
る。これによって、前述した実施例と同様に、１ショッ
ト露光中の基板の熱膨張によって生じる基板のショット
中心を中心としたＸおよびＹ方向への倍率変化をほぼゼ
ロとすることができる。

【００３４】次に上述した露光方法を利用したデバイス
の製造方法の実施例を説明する。

【００３５】図９は、微小デバイス（ＩＣ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１
（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２（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３（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４（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５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４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６（検査）ではステップ５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７）される。

【００３６】図１０は、上記ウエハプロセスの詳細なフ
ローを示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を
酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップ１３（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１４（イ
オン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ
１５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。
ステップ１６（露光）では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１７（現像）では露光したウエハを現
像する。ステップ１８（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１９（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。

【００３７】本実施例の製造方法を用いれば、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。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、上述のように構成されている
ので、１ショット露光中に生じる熱膨張による基板のシ
ョット中心の並進とショット中心を中心とした拡大を、
露光中に、原版と基板を相対的に移動させかつ転写倍率
補正機構を駆動させることによって、補正するようにな
し、線幅精度の悪化を低減することができる。

【００３９】また、原版の剛性が高く機械的に変形させ
て倍率補正をすることが難しいｉ線露光装置やＫｒＦエ
キシマ露光装置においても、倍率玉と呼ばれる光学素子
を用いることにより、１ショット露光中に生じる熱膨張
による、基板のショット中心の並進とショット中心を中
心とした拡大を露光中に補正して、線幅精度の悪化を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の露光方法の特徴を最もよく示す露光装
置の概略的な構成図である。

【図２】本発明の露光方法を実施する露光装置における
ステージ制御部に関連した構成を示す概略的構成図であ
る。

【図３】露光装置における原版チャックを示す模式的平
面図である。

【図４】露光装置における原版チャックベースの裏面側
に設けられた倍率補正機構を示す模式図であり、（ｂ）
は（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図５】原版および基板上に設けられたアライメントパ
ターンを示す平面図である。

【図６】本発明の補正手段の補正テーブルを予め実験に
よって得る手法を説明するための図面であり、ショット
露光中の熱膨張の影響による基板のショットとそのアラ
イメントパターンの変形状態を示す図面である。

【図７】本発明の補正手段の補正テーブルを予め実験に
よって得る他の手法を説明するための図面であり、基板
の各ショットのほぼ中央に２軸歪ゲージを配した状態を
示す図面である。

【図８】本発明の露光方法において、倍率補正機構とし
て光学素子を用いた例を説明するための部分断面図であ
る。

【図９】半導体デバイスの製造工程を示すフローチャー
トである。

【図１０】ウエハプロセスの詳細を示すフローチャート
である。

【図１１】（ａ）は従来の露光装置の一般的な構成を概
略的に示す図面であり、（ｂ）は原版を透過した露光光
の強度分布を示し、（ｃ）はレジストに吸収されるエネ
ルギーの分布を示す。

【図１２】（ａ）は同じく従来の露光装置の一般的な構
成を概略的に示す図面であり、（ｂ）はステップアンド
リピート露光の一例を示す。

【図１３】ショット露光中に基板が露光光を吸収して熱
膨張する状態を説明する図面であり、（ａ）および
（ｂ）はショット露光前およびショット露光直後のショ
ットの大きさを示し、（ｃ）はショット中心Ｏの並進ｐ
とショットの中心Ｏを中心とする拡大（倍率変化）ｅの
状態を示し、（ｄ）は露光時間中に基板上のレジストの
吸収露光エネルギープロファイル（レジスト上の位置と
吸収露光エネルギーの関係）が変化する状態を示す。

【符号の説明】

４ 原版（マスク） ５ 基板（ウエハ） ６ 原版チャック ７ 基板チャック ８ 基板ステージ １０ 倍率補正機構 １１ 倍率補正制御部 １２ ステージ制御部 １３ 補正手段 １９ 支持手段 １９ａ、１９ｂ 支持部材 ２０ 押圧手段 ２０ａ、２０ｂ 押圧部材 ３０ 原版チャックベース ３３ａ〜３３ｄ 倍率補正部材 ４２ 光学素子（倍率玉） ４３ セル ４５ ピエゾ素子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原版に形成されたパターンを基板に転写
   する露光方法において、露光中に、前記原版と前記基板
   を相対的に移動させかつ転写倍率補正機構を駆動させる
   ことを特徴とする露光方法。
2. 【請求項２】 予め露光実験あるいは計算によって作成
   された基板の露光による熱膨張に関する補正テーブルに
   したがって、露光中に、原版と基板を相対的に移動させ
   かつ転写倍率補正機構を駆動させることを特徴とする請
   求項１記載の露光方法。
3. 【請求項３】 転写倍率補正機構は、原版を変形させる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の露光方法。
4. 【請求項４】 転写倍率補正機構は、光学素子を移動さ
   せることを特徴とする請求項１または２記載の露光方
   法。
5. 【請求項５】 Ｘ線、紫外光、可視光等の放射光によっ
   て露光を行なうことを特徴とする請求項１または２記載
   の露光方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項記載の
   露光方法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。