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JP3376045B2 - 走査型露光装置及び該走査型露光装置を用いるデバイス製造方法 - Google Patents

走査型露光装置及び該走査型露光装置を用いるデバイス製造方法

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JP3376045B2
JP3376045B2 JP27957593A JP27957593A JP3376045B2 JP 3376045 B2 JP3376045 B2 JP 3376045B2 JP 27957593 A JP27957593 A JP 27957593A JP 27957593 A JP27957593 A JP 27957593A JP 3376045 B2 JP3376045 B2 JP 3376045B2
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exposure apparatus
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光弥 佐藤
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は走査型露光装置及び該走
査型露光装置を用いるデバイス製造方法に関し、特にI
C、LSI等の半導体チップ、液晶素子、磁気ヘッド及
びCCD(撮像素子)等のデバイスを製造するための走
査型露光装置及び該走査型露光装置を用いる各種デバイ
スの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の半導体デバイス製造用の走
査型露光装置を示しており、この装置は、スリット状露
光光71によりレチクル10上を照明し、投影レンズ系
15によりレチクル10の回路パターン70をウエハ1
4上に縮小投影し、レチクル10及びウエハ14を、各
々露光光71と投影レンズ系15に対し、投影レンス系
15の縮小倍率と同じ速度比で図示されている様に各々
逆方向に走査することにより、レチクル10全面のパタ
ーンをウエハ14上の領域72に転写する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この露光装置は、主に
露光の均一性を確保するためにレチクル10とウエハ1
4の各々が一定速度に到達してから露光を開始する。
【0004】この様子をレチクル10側を例にし、図7
を用いて以下に説明する。
【0005】図7から解る様に、パターン70上を完全
にスリット状露光光71が走査するためには、パターン
70の幅Lにスリット状の露光光71の幅l1を加えた
距離だけ走査すればよい。
【0006】しかし、この露光装置では、走査速度が一
定になってから露光を開始するようになっていたため、
加速及び減速のための余計なストロークl2,l3を必
要とし、従って露光に余計な時間を費やしていた。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、余計な
時間を短くすることができる走査型露光装置と該走査型
露光装置を用いるデバイス製造方法を提供することにあ
る。
【0008】
【0009】本発明の態は、露光光に対して原板と基
板を走査することにより前記原板のパターンで前記基板
を露光する走査型露光装置において、前記走査の加速時
及び/または減速時に前記基板を露光する露光手段を有
し、前記露光手段が、前記加速時及び/または減速時の
前記基板に対する露光量がほぼ一定になるように前記走
査の速度の変化に応じて前記原板面での前記露光光の強
度を変える強度変調手段を有することを特徴とする。
らに前記原板面での前記露光光の強度を検出する検出手
段を有することが好ましい。
【0010】本発明の走査型露光装置の態において、
前記強度変調手段には、開口径が可変な絞り手段や、前
記露光光に対する傾き角が可変な干渉フィルターや、回
転方向に透過率が変化しているNDフィルタ回転板を備え
る形態がある。
【0011】本発明のデバイス製造方法は前記の走査型
露光装置を用いて原板のデバイスパターンでウエハを露
光する段階と該露光したウエハを現像する段階を含む。
【0012】
【実施例】図1は本発明の一実施例であるデバイス製造
用走査型露光装置の概略図を示しており、図1におい
て、1は露光光を発生する水銀灯ランプ、2は水銀灯ラ
ンプ1からの光を集光する楕円ミラー、3はコンデンサ
レンズ、4はコンデンサレンズ3により集光された光を
長方形に整形する光学系、5は回転方向に透過率が連続
的に変化しているNDフィルター回転板、6はNDフィ
ルター回転板5を回転させるモータ、7は光路を90°
曲げる為の平面ミラー、8はレチクル面の照度を検出す
るホトセンサー、9はコンデンサレンズ、10はレチク
ル、11はレチクル10を保持しているレチクルステー
ジ、12はレチクルステージ11を図示してある方向に
スキャン駆動をさせるリニアモータ、13はレチクルス
テージ11に固定されているバーミラー、14はミラー
13にレーザ光を当ててレチクルステージ11の速度を
検出するレーザ干渉計、15はレチクル10上のデバイ
スパターンをウエハ16上に縮小投影するための投影レ
ンズ系、16はウエハ、17はウエハ16を保持してい
るウエハチャック、18はウエハチャック17を保持し
ているウエハステージ、19はウエハステージ18を図
示してある方向にスキャン駆動をさせるリニアモータ、
20はウエハステージ18に固定されているバーミラ
ー、21はミラー20にレーザ光を当ててウエハステー
ジ18の速度を検出するレーザ干渉計、30はレチクル
ステージ11と、ウエハステージ18の制御を行なうた
めのCPU、31はCPU30により実行されるプログ
ラムコードを記憶しているROM、32はCPU30が
データの書き込み読み出しに使用しているRAM,3
3はCPU30からレチクルステージ11のスキャン
速度指令値を保持するためのメモリー34はメモリー3
3からのデジタルデータをアナログデータに変換するA
Dコンバータ、35はADコンバータ34からのアナロ
グ値をリニアモータ12を駆動するために増幅するドラ
イバー、36はCPU30からのウエハステージ18の
スキャン速度指令値を保持するためのメモリー、37は
メモリー36からのデジタルデータをアナログデータに
変換するADコンバータ、38はADコンバータ37か
らのアナログ値をリニアモータ19を駆動するために増
幅するドライバー、39はレチクルステージ11側のレ
ーザ干渉計14から出力されるスキャン速度に比例した
パルス列を積分カウントして位置情報にする為のカウン
タ、40はウエハステージ18側のレーザ干渉計21か
ら出力されるスキャン速度に比例したパルス列を積分カ
ウントして位置情報にする為のカウンタ、41はレチク
ル面照度を検出するホトセンサー8からの光電流信号を
電圧信号に変換する為の電流電圧変換器、42は電流電
圧変換器41の電圧出力信号をデジタルデータに変換す
るADコンバータ、44はCPU30からのNDフィル
ター回転板5の位置(角度)指令値を保持するためのメ
モリー、45はメモリー44からのデジタルデータであ
る位置指令値をアナログデータに変換するDAコンバー
タ、46はDAコンバータ45からのアナログデータで
ある位置指令値を受け取り、その位置にNDフィルター
回転板を駆動するドライバ、47はCPU30からの水
銀灯ランプへの投入電力指令値を保持するためのメモリ
ー、48はメモリー47からのデジタルデータである水
銀灯ランプへの投入電力指令値をアナログデータに変換
するDAコンバータ、49はDAコンバータ48からの
アナログデータである投入電力指令値を受け取り、水銀
灯ランプ1をドライブする点灯装置電源である。
【0013】本実施例の露光装置は、レチクルステージ
11とウエハステージ18の位置が各々、レーザ干渉計
14、21からの各々速度に比例したパルス信号を位置
カウンタ39、40で積算カウントすることによりリア
ルタイムに計測可能なようになっている。走査露光時に
は、CPU30はROM31に予め書き込まれているプ
ログラムにより、レチクル10とウエハ16が予め決め
られた位置関係を保ちつつ投影レンズ系15の倍率と同
一の速度比で互いに逆方向に駆動される。
【0014】又、本露光装置では、走査露光中のレチク
ル面の照度をセンサ8により検出可能になっており、レ
チクル10とウエハ16のスキャンスピードが一定速度
の領域においては、常にレチクル面の照度が一定になる
様に、CPU30がROM31に予め書き込まれている
プログラムにより、水銀灯1に対する投入電力を、点灯
装置電源49への投入電力指令値を制御することにより
制御する様にしている。
【0015】露光装置で特徴的なことは、回転方向に透
過率が連続的に変化しているようなNDフィルター回転
板5を照明系内に持っていることであり、このNDフィ
ルター回転板5は、レチクルステージ11、ウエハステ
ージ18のスキャン速度指令値を保持するためのメモリ
ー33、36に書き込まれるスキャン速度指令値に比例
したレチクル面の照度を達成する為、CPU30からレ
チクルステージ11、ウエハステージ18の位置に依存
したスキャン速度指令値がメモリー33、36に書き込
まれるのに同期して、CPU30からNDフィルター回
転板5の位置指令値がメモリー44に書き込まれ、制御
される。この位置指令値はDAコンバータ45によりア
ナログデータに変換されて、NDフィルター回転板5を
駆動するドライバ46に入力され、ドライバ46は、N
Dフィルター回転板5を、回転可能に支持しているモー
タ6により指令位置に駆動し、走査における加速時及び
/又は減速時にもウエハ16に対する露光量がほぼ一定
になるようにしている。
【0016】露光装置では、まず走査露光の前に、ND
フィルター回転5を回転させて、透過率ほぼ100%の
完全透光状態にし、センサ8でレチクル面の照度を検出
し、照度が所定の値になるように水銀灯ランプ1に対す
る投入電力を制御する。
【0017】次に、レチクル10上のアライメントマー
クと、ウエハ16上の複数のチップ上にあるアライメン
トマークの相対位置を走査露光時と同様の走査動作を実
行しながら、不図示のアライメントマーク検出系にて検
出する。この動作により、レチクル10のパターンとウ
エハ16上の各チップとの位置関係がわかり、レチクル
ステージ11、ウエハステージ18の走査露光時の相対
位置をどの様に制御すべきかが決まる。
【0018】上記動作の後、レチクルステージ11、ウ
エハステージ18は上記動作により決めた相対位置関係
を保ちつつ、スキャン走査露光動作に入る。この際、従
来露光装置では、図7に示す様な加速ストローク12が
必要であったものが、本発明のスキャンタイプの半導体
露光装置では、レチクル11のパターン70の直前から
走査露光を開始する。露光を開始する直前は、NDフィ
ルター回転板5が完全遮光の状態になっており、露光が
パターン70に領域にかかると、その時のレチクル11
側のスキャンスピードに比例したレチクル面照度が達成
される様に、NDフィルター回転板5を制御する。走査
露光の間、特に、加速時間、減速時間の間、レチクル面
照度を常時センサー8により検出しており、この検出さ
れたレチクル面照度が目標とするレチクル面照度と一致
しない場合には、NDフィルター回転板5のさらなる補
正駆動を行なう。このレチクル面照度の制御は減速時に
も加速時と同様に行なわれ、1チップの走査露光が完了
する。さらに、この様な動作がウエハ16上の全てのチ
ップについて行なわれ、1枚のウエハの処理が完了する
ことになる。
【0019】本実施例では、レチクル面の照度を制御す
る為に、露光光の強度を変調する手段としてNDフィル
ター回転板5を用いていたが、これ以外に図2に示すよ
うな光軸に対する角度を変化させることにより透過率が
連続的に可変な干渉フィルター70や図3に示すような
光軸に対して開口部の大きさが連続的に可変な絞り、
又、上記レチクル面照度を制御する機構が露光量制御の
ためのシャター機能を併用する様な構成も実施可能であ
る。
【0020】又投影レンズ系15の代わりに、投影ミラ
ー系の様な投影光学系を用いてもよい。
【0021】次に上記説明した走査型露光装置を利用し
たデバイスの製造方法の実施例を説明する。図4は半導
体デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは
液晶パネルやCCD等)の製造フローを示す。ステップ
1(回路設計)では半導体デバイスの回路設計を行な
う。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パター
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とを用いて、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。
【0022】図5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)ではウエハの表面に絶
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1
5(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)では上記説明した露光装置によって
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
らステップを繰り返し行なうことによりウエハ上に多重
に回路パターンが形成される。
【0023】本実施例の製造方法を用いれば、高いスル
ープットで高集積度の半導体デバイスを製造することが
できる。
【0024】
【発明の効果】本発明の露光装置は、以下のような大き
な効果がある。
【0025】1.スキャン動作の加速時間及び/又は減
速時間を露光に有効に使用することが可能になり、スル
ープットの向上を達成可能である。
【0026】2.スキャン動作時の助走区間及び/又は
オーバーラン区間を減らしたり失くしたりすることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】強度変調手段の他の例を示す模式図である。
【図3】強度変調手段の他の例を示す模式図である。
【図4】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図5】図4のウエハプロセスを示す図である。
【図6】従来の走査型露光装置を示す図である。
【図7】図6の露光装置の走査露光の様子を示す説明図
である。
【符号の説明】
1 水銀灯ランプ 2 楕円ミラー 3 コンデンサレンズ 4 光学エレメント 5 NDフィルター回転板 6 モータ 7 平面ミラー 8 ホトセンサー 9 コンデンサレンズ 10 レチクル 11 レチクルステージ 12 リニアモータ 13 バーミラー 14 レーザ干渉計 15 投影レンズ系 16 ウエハ 17 ウエハチャック 18 ウエハステージ 19 リニアモータ 20 バーミラー 21 レーザ干渉計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03B 27/32 G03F 7/20 521

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 露光光に対して原板と基板を走査するこ
    とにより前記原板のパターンで前記基板を露光する走査
    型露光装置において、前記走査の加速時及び/または減
    速時に前記基板を露光する露光手段を有し、前記露光手
    段が、前記加速時及び/または減速時の前記基板に対す
    る露光量がほぼ一定になるように前記走査の速度の変化
    に応じて前記原板面での前記露光光の強度を変える強度
    変調手段を有することを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 さらに前記原板面での前記露光光の強度
    を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項1
    に記載の走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記強度変調手段は、開口径が可変な絞
    り手段を備えることを特徴とする請求項1または2に記
    載の走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 前記強度変調手段は、前記露光光に対す
    る傾き角が可変な干渉フィルターを備えることを特徴と
    する請求項1または2に記載の走査型露光装置。
  5. 【請求項5】 前記強度変調手段は、回転方向に透過率
    が変化しているNDフィルタ回転板を備えることを特徴と
    する請求項1または2に記載の走査型露光装置。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれか1項記
    載の走査型露光装置を用いて原板のデバイスパターンで
    ウエハを露光する段階と該露光したウエハを現像する段
    階を含むデバイス製造方法。
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