CN107015442A - 曝光装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种曝光装置，使曝光装置低成本。该曝光装置包含光源(3)、照明光学系统(4)、掩模以及投影光学系统(5)，掩模构成为形成有多个小掩模(60A～60D)，该小掩模(60A～60D)由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成。投影光学系统(5)由与小掩模(60A～60D)对应的大小构成，小图案被缩小投影在基板上。不需要由要求像差的精度的、价格高昂的透镜构成的投影光学系统，能够使用由投影面积小的像差的影响少的小型的透镜构成的投影光学系统，能够低成本地提供曝光装置。

Description

曝光装置
技术领域
本发明涉及在电路图案的缩小投影中使用的曝光装置。
背景技术
通过划片装置等将由分割预定线划分而在正面上形成有IC、LSI等多个器件的晶片分割成各个器件芯片，并将器件芯片应用于移动电话、个人计算机等各种电子设备中。
关于晶片上的各器件，通过以下方式而构成为三维电路：在硅基板等半导体基板的上表面上覆盖抗蚀膜，通过一种被称为步进器的曝光装置对电路图案进行缩小投影并重复多次进行蚀刻和投影。
曝光装置具有：光源，其发出紫外线激光；被称为标线片的掩模，其以图案为单位而构成，该图案以多个器件为一组；以及投影透镜，该曝光装置一边使待投影的基板与投影透镜相对地移动，一边将希望的缩小图案投影于半导体基板的上表面(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开平4-225357号公报
然而，由于投影透镜构成为从投影出图案的中央处到外周不会产生像差，所以存在价格昂贵的问题。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于提供一种曝光装置，使曝光装置低成本。
本发明是曝光装置，该曝光装置具有光源、照明光学系统、掩模以及投影光学系统，掩模构成为形成有多个小掩模，该小掩模由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成，投影光学系统由与小掩模对应的大小构成，小图案被缩小投影在基板上。
优选小掩模配设在掩模选择单元中，该掩模选择单元选择性地定位在投影光学系统上，小图案被缩小投影在构成1个器件的区域所需的位置处。并且，小图案可以被投影成一部分重叠而使配线的图案连结，小图案也可以被投影成彼此不重叠，对配线用图案进行投影而使小图案与小图案的配线连结。
优选供小图案进行缩小投影的基板的大小为例如直径为10mm～20mm。
本发明的曝光装置的掩模由多个小掩模构成，该小掩模由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成，由于投影光学系统由与小掩模对应的大小构成并且小图案被缩小投影到基板上，所以代替由随着投影面积变大而累积性地要求像差的精度的价格高昂的透镜构成的投影光学系统，能够使用由投影面积小的像差的影响少的小型的透镜构成的投影光学系统，并能够低成本地提供曝光装置。
并且，小掩模配设在掩模选择单元中，该掩模选择单元选择性地定位在投影光学系统上，小图案被缩小投影在构成1个器件的区域所需的位置处，由此，在1台曝光装置中能够高效地切换小图案而进行曝光并对用于制造出1个器件的图案进行缩小投影。
通过使小图案缩小投影成一部分相重叠而使配线的图案连结，或者使小图案缩小投影成不重复，对配线用图案进行投影而使小图案与小图案的配线连结，能够将相邻的小图案彼此可靠地连接。
附图说明
图1是示出在曝光装置中使用第1实施方式的掩模的情况的立体图。
图2的(a)、(b)、(c)和(d)是示出使用第1实施方式的掩模来对图案进行投影的顺序的俯视图。
图3是示出显影后的工件的俯视图。
图4是示出掩模的第2实施方式的立体图。
图5的(a)、(b)、(c)和(d)是示出使用第2实施方式的掩模来对图案进行投影的顺序的俯视图。
图6是示出对使用第2实施方式的掩模来投影出图案的工件实施了配线之后的工件的俯视图。
图7是示出掩模的第3实施方式的立体图。
图8是示出掩模的第4实施方式的立体图。
标号说明
1：曝光装置；2：保持工作台；20吸引部；21：框体；3：光源；4：照明光学系统；5：投影光学系统；6：掩模选择单元；60A、60B、60C、60D：小掩模；61：旋转轴；7：X方向驱动机构；70：轨道；71：移动基台；8：Y方向驱动机构；80：轨道；81：移动基台；600：掩模选择单元；60A’、60B’、60C’、60D’：小掩模；9：掩模选择单元；9A、9B、9C、9D：小掩模；10：掩模选择单元；100：片材；101：输送辊；102：卷取辊；103、104：辊；10A、10B、10C、10D：小掩模；200：工件；201：硅基板；202：光致抗蚀膜；203：器件形成部；A、B、C、D、A’、B’、C’、D’：曝光区域；AB、BC、CD、DA、ABC、ABCD：重复区域。
具体实施方式
图1所示的曝光装置1具有：保持工作台2，其对曝光对象的工件进行保持；光源3，其发出紫外线等光；照明光学系统4，其将光源3所发出的光引导至铅直方向(Z方向)下方；投影光学系统5，其对从照明光学系统4引导出的光朝向保持在保持工作台2上的工件进行投影；以及掩模选择单元6，其位于照明光学系统4与投影光学系统5之间。
保持工作台2由吸引部20和围绕吸引部20的框体21构成，该吸引部20由多孔部件构成，吸引部20与未图示的吸引源连通。保持工作台2被未图示的脉冲电动机驱动而能够以规定的角度旋转，并且被X方向驱动机构7和Y方向驱动机构8驱动而能够在X方向和Y方向上移动。
X方向驱动机构7具有：一对轨道70，它们在X方向上延伸；以及移动基台71，其下部与轨道70滑动接触并且在其上部配设有保持工作台2，移动基台71上具有线性电动机等，从而移动基台71被轨道70引导而能够在X方向上移动。通过使移动基台71在X方向上移动，保持工作台2也在X方向上移动。另外，X方向驱动机构7也可以通过滚珠丝杠机构来使保持工作台2在X方向上移动。
Y方向驱动机构8具有：一对轨道80，其在Y方向上延伸；以及移动基台81，其下部与轨道80滑动接触，移动基台81上具有线性电动机等，从而移动基台81被轨道80引导而能够在X方向上移动。通过使移动基台81在Y方向上移动，保持工作台2也在Y方向上移动。另外，Y方向驱动机构8也可以通过滚珠丝杠机构来使保持工作台2在Y方向上移动。
在照明光学系统4的内部具有未图示的快门，当打开快门时，使从光源3发出的光朝向投影光学系统5通过。
掩模选择单元6在图1的例中形成为圆板状，具有由4个小掩模60A、60B、60C和60D构成的掩模。在小掩模60A、60B、60C、60D中分别形成有应形成于保持工作台2所保持的基板的图案。形成于小掩模60A、60B、60C、60D的图案分别不同，通过将这些图案全部组合而完成1个器件的图案。即，曝光装置1中的掩模被分割成掩模60A～60D而形成，该掩模60A～60D由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成。
掩模选择单元6采用了如下结构：其能够以旋转轴61为中心而进行旋转，并通过每90度的旋转来使4个小掩模60A、60B、60C、60D中的任意一个选择性地位于照明光学系统4和投影光学系统5的光路上。
投影光学系统5具有投影透镜，将通过了位于照明光学系统4的光路上的任意小掩模的光朝向保持在保持工作台2上的工件进行投影。投影光学系统5形成为与小掩模60A～60D对应的大小，投影光学系统5所具有的透镜也形成为比通常的透镜小。
工件200被吸引保持在保持工作台2上。关于工件200，例如直径形成为10～20mm，由硅基板201和覆盖在硅基板201的上表面上的光致抗蚀膜202构成。例如在使用旋涂机等将光致抗蚀膜202涂布在硅基板201的上表面一整个面上之后，通过加热等使该光致抗蚀膜202固化而进行覆盖。在保持工作台2中，以使光致抗蚀膜202朝向上方露出的状态对工件200进行保持。作为光致抗蚀膜202，可以使用光所照射的部分残留的负性光致抗蚀膜、和通过之后的显影处理将光所照射的部分去除的正性光致抗蚀膜中的任意的光致抗蚀膜。
以下，关于掩模举出了4个实施方式，对使用各个小掩模来进行光致抗蚀膜202的曝光的情况进行说明。
(第1实施方式)
图1所示的由小掩模60A～60D构成的掩模示出了第1实施方式。当将工件200保持在图1所示的保持工作台2上时，使保持工作台2在X轴方向和Y轴方向上移动，将掩模选择单元6的小掩模60A定位在光路上。然后，打开照明光学系统4的内部的快门而朝向小掩模60A照射来自光源3的光。通过了小掩模60A的光经由投影光学系统5而照射到光致抗蚀膜202，在构成器件的区域所需的位置处，例如在光致抗蚀膜202中的图2的(a)所示的曝光区域A中投影并转印出小掩模60A的小图案。
接着，使保持工作台2例如按照图1所示的箭头R1方向旋转90度并且在X轴方向和Y轴方向上移动。并且，使掩模选择单元6按照箭头R2方向旋转90度并将小掩模60B定位在照明光学系统4和投影光学系统5的光路上。然后，打开照明光学系统4的内部的快门而朝向小掩模60B照射来自光源3的光。通过了小掩模60B的光经由投影光学系统5而照射并投影在光致抗蚀膜202上，例如在光致抗蚀膜202中的图2的(b)所示的曝光区域B中投影并转印出小掩模60B的小图案。
这里，曝光区域B形成为：曝光区域A的一部分与曝光区域B的一部分重叠而得到重复区域AB。并且，在重复区域AB中，在曝光区域A内投影出的小图案与在曝光区域B内投影出的小图案接续。
在形成曝光区域A、B之后，与上述同样地，使保持工作台2按照箭头R1方向旋转90度，并且使其在X轴方向和Y轴方向上移动。并且，使掩模选择单元6按照箭头R2方向旋转90度而将小掩模60C定位在光路上，打开照明光学系统4的内部的快门而朝向小掩模60C照射来自光源3的光。如图2的(c)所示，利用通过了小掩模60C的光对与曝光区域B相邻的曝光区域C进行曝光，在曝光区域C内，小掩模60C的小图案被投影到光致抗蚀膜202上。
这里，曝光区域C形成为：曝光区域B的一部分与曝光区域C的一部分重叠而得到重复区域BC，并且曝光区域A的一部分与曝光区域B的一部分和曝光区域C的一部分重叠而得到重复区域ABC。并且，在重复区域BC内，在曝光区域B内投影出的小图案与在曝光区域C内投影出的小图案接续，并且在重复区域ABC内，在曝光区域A内投影出的小图案与在曝光区域B内投影出的小图案和在曝光区域C内投影出的小图案接续。
在形成曝光区域A、B、C之后，与上述同样地，使保持工作台2按照箭头R1方向旋转90度，并且使其在X轴方向和Y轴方向上移动。并且，使掩模选择单元6按照箭头R2方向旋转90度而将小掩模60D定位在光路上，打开照明光学系统4的内部的快门而朝向小掩模60D照射来自光源3的光。如图2的(d)所示，利用通过了小掩模60D的光对与曝光区域C相邻的曝光区域D进行曝光，在曝光区域D内，小掩模60D的小图案被投影到光致抗蚀膜202上。
这里，曝光区域D形成为：曝光区域C的一部分与曝光区域D的一部分重叠而形成重复区域CD，曝光区域D的一部分与曝光区域A的一部分重叠而形成重复区域DA，曝光区域A的一部分与曝光区域B的一部分和曝光区域C的一部分和曝光区域D的一部分重叠而得到重复区域ABCD。并且，在重复区域CD内，在曝光区域C内投影出的图案与在曝光区域D内投影出的图案接续，在重复区域DA内，在曝光区域D内投影出的图案与在曝光区域A内投影出的图案接续，在重复区域ABCD内，在曝光区域A内投影出的图案与在曝光区域B内投影出的图案和在曝光区域C内投影出的图案和在曝光区域D内投影出的图案接续。
这样，小图案60A～60D构成为：通过形成重复区域AB、BC、CD、DA、ABCD，投影出的图案相互连结，完成与1个器件的电路图案对应的图案。并且，能够通过设置重复区域而使相邻的小图案彼此可靠地接续。
之后，对光致抗蚀膜202滴下显影液并使工件200旋转，由此，当将光致抗蚀膜202中的变质的部分去除时，形成此后沿着图案进行蚀刻而成为器件的图3所示的器件形成部203。
(第2实施方式)
在图4所示的掩模选择单元600中形成有小掩模60A’、60B’、60C’、60D’，这些小掩模60A’～60D’分别形成为比图1所示的掩模选择单元6的小掩模60A～60D小。该掩模选择单元600与图1所示的掩模选择单元6同样，位于照明光学系统4与投影光学系统5之间并能够旋转，采用了通过每90度的旋转来使4个小掩模60A’、60B’、60C’、60D’的任意一个位于照明光学系统4和投影光学系统5的光路上的结构。
当工件200被保持在保持工作台2上时，使保持工作台2在X轴方向和Y轴方向上移动，并将掩模选择单元600的小掩模60A’定位在光路上。然后，打开照明光学系统4的内部的快门而朝向小掩模60A’照射来自光源3的光。通过了小掩模60A’的光经由投影光学系统5而照射到光致抗蚀膜202上，如图5的(a)所示，对光致抗蚀膜202中的曝光区域A’进行曝光，在曝光区域A’内，小掩模60A’的小图案被投影到光致抗蚀膜202上。
之后，与第1实施方式同样，一边使保持工作台2和掩模选择单元600分别按照90度旋转，一边使用小掩模60B’、60C’、60D’来分别进行曝光。那样的话，如图5的(b)、(c)、(d)所示，依次形成曝光区域B’、C’、D’，并在各个区域内投影出各个小图案。
由于小掩模60A’～60D’形成为比图1所示的小掩模60A～60D小，不会产生图2所示那样的重复区域，所以投影在各曝光区域中的图案彼此不会连结。因此，在曝光区域A’与曝光区域B’之间、曝光区域B’与曝光区域C’之间、曝光区域C’与曝光区域D’之间、曝光区域D’与曝光区域A’之间、曝光区域A’与曝光区域C’之间、曝光区域B’与曝光区域D’之间的区域内形成所需的图案。作为该图案的形成方法，有在它们之间的区域内通过曝光对要形成的配线用图案进行投影而连结的方法，或是照射激光而形成配线的方法等。这样，如图6所示，当在曝光区域A’～D’内投影出的图案相互接续时，相邻的小图案彼此会可靠地接续，形成与1个器件的电路图案对应的图案。
之后，对光致抗蚀膜202滴下显影液并使工件200旋转，由此，当将光致抗蚀膜202中的变质的部分去除时，形成此后成为器件的区域即图3所示的器件区域203。
(第3实施方式)
图7所示的掩模选择单元9能够在图1所示的曝光装置1中代替掩模选择单元6来进行使用，其具有小掩模9A、9B、9C、9D呈直线状配置的掩模。该掩模选择单元9一边使保持工作台2旋转一边在例如图1所示的X方向上送出保持工作台2而进行曝光。各小掩模9A～9D可以如第1实施方式那样具有重复部分，也可以如第2实施方式那样不具有重复部分而通过之后对小掩模之间进行激光的照射等来进行接续。
(第4实施方式)
图8所示的掩模选择单元10能够在图1所示的曝光装置1中代替掩模选择单元6来进行使用，其具有：片材100，其卷绕在输送辊101和卷取辊102上；两个辊103、104，其对片材100施加张力；以及掩模，其由排列在片材100的长度方向上而形成的小掩模10A、10B、10C、10D构成。并且，还具备具有与小掩模10A～10D不同的小图案的其他的小掩模(在图8中仅图示了小掩模11C、11D)，例如以小掩模10A～10D是与器件的第1层对应的小图案、其他的小掩模是与器件的第2、3、···层对应的小图案的方式与多层配线对应。
该掩模选择单元10利用输送辊101将片材100送出并且利用卷取辊102对片材100进行卷取，利用辊103、104来使片材伸展成平面状，并将任意的小掩模定位在投影光学系统5中而进行曝光。各小掩模10A～10D可以如第1实施方式那样具有重复部分，也可以如第2实施方式那样不具有重复部分而通过之后对小掩模之间进行激光的照射等来进行接续。
如以上那样，本发明的曝光装置所具有的掩模构成为形成有多个小掩模，该小掩模由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成，由于投影光学系统5由与小掩模对应的大小构成并构成为将小图案缩小投影于基板，所以不需要由随着投影面积变大而累积性地要求像差的精度的价格高昂的透镜构成的投影光学系统，能够使用由投影面积小而像差的影响少的小型的透镜构成的投影光学系统，能够低成本地提供曝光装置。
并且，构成为：小掩模配设在掩模选择单元中，该掩模选择单元选择性地定位在投影光学系统上，而在构成1个器件的区域所需的位置处对小图案进行投影，由此，在1台曝光装置中，能够高效地切换小图案进行曝光而对用于制造出1个器件的图案进行缩小投影。
另外，上述实施方式的掩模由4个矩形的小掩模构成，但构成掩模的小掩模的数量和形状并不仅限于实施方式所示的例子。

Claims (5)

1.一种曝光装置，其中，
该曝光装置具有光源、照明光学系统、掩模以及投影光学系统，
该掩模构成为形成有多个小掩模，该小掩模由将构成1个器件的图案分割成多个区域而得的小图案构成，
该投影光学系统由与该小掩模对应的大小构成，该小图案被缩小投影在基板上。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，
所述小掩模配设在掩模选择单元中，该掩模选择单元选择性地定位在所述投影光学系统上，小图案被缩小投影在构成1个器件的区域所需的位置处。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其中，
所述小图案被缩小投影成一部分相重叠而使配线的图案连结。
4.根据权利要求2所述的曝光装置，其中，
所述小图案被缩小投影成不重叠，对配线用图案进行缩小投影而使该小图案与该小图案的配线连结。
5.根据权利要求1所述的曝光装置，其中，
供所述小图案进行缩小投影的基板的大小为直径为10mm～20mm。
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