JP2001185478A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置中における結像光学系の光学部材の
姿勢変動による転写像のずれを露光中に補正せしめる姿
勢制御手段を有する露光装置を提供する。 【解決手段】 本発明の露光装置は、外部からの衝撃や
スキャンの振動等により姿勢変動を起こす可能性を有す
る光学部材の少なくとも１個、例えば台形鏡１を台形鏡
姿勢モニタセンサ２０ｌ，２０ｒ，２１ｕ，２１ｄによ
り常時モニタし、各センサの測定結果から転写精度を向
上させる司令値を演算器３０により計算し、露光中にそ
の司令値に従ったプレートステージ９の補正をプレート
ステージ駆動機構（プレートステージＹ方向微動機構１
２、回転機構駆動モータ２２等）にて加えることによ
り、プレート６での転写位置のずれを補正することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスや液
晶パネル等の製造に用いる露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の露光装置の要部概略図を図８に示
す。図中に示すように、照明系（不図示）により円弧状
に形成された露光用照明光４が原版となるところのマス
ク５に照射され、露光用照明光４によって照明されたパ
ターン１９ａ、１９ｂは光学部材１、２、３により、プ
レート６上に反転して転写（１９ａ’、１９ｂ’）され
る。すなわち、マスク５左端に配置されているパターン
１９ａは光路２４ａ−１、２４ａ−２、２４ａ−３、２
４ａ−４、２４ａ−５、２４ａ−６を経てプレートの右
端１９ａ’に転写される。同様に、マスク右端に配置さ
れているパターン１９ｂはプレートの左端１９ｂ’に転
写される。

【０００３】一方、マスク５を保持しているマスクステ
ージ８は、マスクステージスキャン駆動装置７により光
軸２３と平行にスキャンされる。また、プレート６を保
持しているプレートステージ９は、プレートステージス
キャン駆動機構１３により同様に光軸２３と平行にスキ
ャンされる。この時、マスクステージ８の位置はレーザ
干渉計１４により、プレートステージ９の位置はレーザ
干渉計２５、２６により測定されていて、その測定結果
によりマスク５の移動速度とプレート６の移動速度が同
じになるように制御回路（不図示）により同期駆動され
る。

【０００４】このように構成されることによって、マス
ク上に描かれたパターンはプレート上に全面転写され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の露光装置におい
て、光学部材の一つである台形鏡１は、焦点位置の調整
が必要なため光軸方向（以下、Ｙ軸方向という）及び光
軸周り回転方向（以下、θ方向という）に可動構造とな
っていて、光学調整完了後は固定される。

【０００６】通常、光学系が調整された状態において
は、図２の如く、マスク５のパターンはウエハ６上に
１：１で左右が反転した像に転写される。しかしなが
ら、露光中に外部からの衝撃やスキャン中の振動によ
り、台形鏡１の姿勢が図３又は図４の如く変動した場
合、台形鏡での反射点は１ｕから１ｕ’に、１ｄから１
ｄ’にそれぞれ移動することになり、その結果、転写さ
れる像は図５又は図６の如く、マスクのパターンとは異
なった形状に転写されてしまう。このような転写像のず
れが生じると、複数の露光工程を繰り返しながらも正確
な重ね合わせ精度を要求される半導体デバイスや液晶パ
ネル等の製造においては、不良品を生じる原因となって
いた。

【０００７】本発明の目的は、このような光学部材の姿
勢変動による転写像のずれを露光中に補正せしめる姿勢
制御手段を有する露光装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の露光装置は、原版上に形成されたパターンをプ
レート上に結像する結像光学系を有する露光装置におい
て、該結像光学系中の少なくとも１個の光学部材の姿勢
を測定し、その結果に基づいて原版、光学部材プレート
のうちの少なくともいずれかの姿勢制御を行うことを特
徴とする。また、前記姿勢制御を露光中に行うことが好
ましい。更に、前記露光装置を用いてデバイスを製造す
ることが好ましい。

【０００９】

【作用】光学部材の姿勢変動の一例を図７に示す。図中
に示すように、台形鏡１がθ方向に回転した場合、セン
サ２０ｌとセンサ２０ｒの台形鏡１との距離測定値にＬ
・ｔａｎθの差が出てくる。ここにＬは両センサ間の距
離である。一方、プレート面上に転写される像は光学的
に２θずれる。従って、この場合はプレートステージ９
をプレートステージ回転駆動機構１０にて２θだけ駆動
させることにより、マスクのパターンはプレート上の正
規の位置に転写されることになる。

【００１０】このように、センサ２０ｌ、２０ｒ、２１
ｕ、２１ｄにより台形鏡の姿勢を常時モニタし、この測
定値を演算器３０に通して補正すべき値を計算し、プレ
ートステージスキャン駆動機構１３ないしプレートステ
ージ回転駆動機構１０にそれぞれ必要な補正駆動司令を
与えることで、各スキャン位置での台形鏡１の姿勢変動
によるプレート面上での転写位置のずれを補正すること
ができ、その結果プレート面全面に正確にマスクパター
ンが転写される。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。 ［実施例１］図１に本発明の一実施例に係る露光装置の
構成を示す。同図において１、２、３は光学部材、４は
照明系（不図示）によって照明されたスリット状の露光
用照明光、５はマスク、６は半導体ウエハやガラス基板
等のプレート、７はマスクステージスキャン駆動機構、
８はマスクステージ、９はプレートステージ、１０はプ
レートステージ回転機構、１１はプレートステージＸ方
向微動機構、１２はプレートステージＹ方向微動機構、
１３はプレートステージスキャン駆動機構、１４、２
５、２６はレーザ干渉計、１５、１６、１８は反射ミラ
ー、１７はビームスプリッタ、１９ａ、１９ｂはマスク
パターン、１９ａ’、１９ｂ’はプレート上に反転転写
されたマスクパターン、２０ｌ、２０ｒ、２１ｕ、２１
ｄは台形鏡姿勢モニタセンサ、２２はプレートステージ
の回転機構駆動モータ、２３は光学部材の光学系中心
軸、２４ａ−１、２４ａ−２、２４ａ−３、２４ａ−
４、２４ａ−５、２４ａ−６は照明光４によって照明さ
れたパターン１９ａがプレート６上に転写される時の光
路、３０は演算器である。

【００１２】上記構成において、露光用照明光４によっ
て照明されたパターン１９ａは、光学部材１、２、３に
より反射されながら光路２４ａ−１〜２４ａ−６を経て
プレート上の１９ａ’に反転転写される。同様に、１９
ｂは１９ｂ’に反転転写される。一方、マスク５が固定
されているマスクステージ８は、レーザ干渉計１４の測
定値を基にマスクステージスキャン駆動機構７によって
定速駆動され、プレートステージ９はレーザ干渉計２５
の測定値を基に、マスクステージ８と同期駆動される。
このように構成することにより、マスク全体のパターン
がプレート上に左右反転した像として転写される。

【００１３】今、光学部材の一部、例えば台形鏡１が外
部からの衝撃やスキャン中の振動でその姿勢が変動した
場合、その光学部材をモニタしているセンサが変動の量
及び方向を検知して、その情報を演算器３０に送り込
む。演算器３０の中では、光学部材の動きがプレート６
への転写精度に与える影響を計算し、その結果に基づい
て転写精度への影響を補正する司令値をプレートステー
ジ駆動機構であるプレートステージＹ方向微動機構１２
及び回転機構駆動モータ２２へ与え、Ｙ軸方向及びθ方
向の補正駆動をさせる。結果として、露光中の光学部材
の姿勢変動による転写像のずれを、露光中にプレートス
テージに前記補正駆動を加えることにより、転写精度を
向上させることができる。

【００１４】［実施例２］実施例１では、補正駆動をプ
レート側で行っているが、マスク（原版）側を駆動可能
な構造にしてマスク（原版）側にて補正駆動しても同じ
効果が得られる。更に、光学部材をモニタすることによ
り該光学部材の位置が変動した場合には元の正規の位置
に戻るよう、該光学部材を補正駆動させる機構を光学部
材側に持たせても良い。これらは単独でいずれかを行う
（マスク、光学部材、プレートのいずれかのみ補正駆動
する）形となるが、これらを組合わせて複合的に補正す
るようにしても良い。

【００１５】［デバイス生産方法の実施例］次に上記説
明した露光装置を利用したデバイスの生産方法の実施例
を説明する。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）の製造の流れを示す。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。

【００１６】図１０は上記ウエハプロセスの詳細な流れ
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
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。

【００１７】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。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、外部か
らの衝撃やスキャンの振動等により姿勢変動を起こす可
能性を有する露光装置内の光学部材に対して、その姿勢
を常時モニタするセンサを設け、センサの測定結果から
転写精度を向上させる司令値を演算器により計算し、露
光中に演算器からの司令値に従ったプレートステージの
補正をプレートステージ駆動機構にて加えることによ
り、万一光学部材の姿勢が変動した場合においても、正
確な転写精度を保証する露光装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る露光装置を示す要部
概略図である。

【図２】 正規状態でのマスクパターンの転写を説明す
る図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ），（ｄ）は正面図である。

【図３】 光学部材の一部である台形鏡が回転した時の
光路変化を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）
は側面図である。

【図４】 光学部材の一部である台形鏡が傾いた時の光
路変化を説明する図である。

【図５】 光学部材の一部である台形鏡が回転した時の
プレート上の転写パターンを説明する図である。

【図６】 光学部材の一部である台形鏡が傾いた時のプ
レート上の転写パターンを説明する図である。

【図７】 光学部材の一部である台形鏡が回転した場合
のプレートステージでの補正を説明する図であり、
（ａ）は要部概略図、（ｂ），（ｃ）は正面図である。

【図８】 従来の露光装置を示す要部概略図である。

【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。

【図１０】 図９におけるウエハプロセスの詳細な流れ
を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３：光学部材、１ｕ：台形鏡上側反射面、１
ｕ’：台形鏡がθ回転した時の上側反射面、１ｄ：台形
鏡下側反射面、１ｄ’：台形鏡がθ回転した時の下側反
射面、４：露光用照明光、５：マスク、６：プレート、
７：マスクステージスキャン駆動機構、８：マスクステ
ージ、９：プレートステージ、１０：プレートステージ
回転駆動機構、１１：プレートステージＸ方向微動機
構、１２：プレートステージＹ方向微動機構、１３：プ
レートステージスキャン駆動機構、１４，２５，２６：
レーザ干渉計、１５，１６，１８：反射ミラー、１７：
ビームスプリッタ、１９ａ，１９ｂ：マスク上のパター
ン、１９ａ’，１９ｂ’：プレート上転写パターン、２
０ｌ，２０ｒ，２１ｕ，２１ｄ：台形鏡姿勢モニタセン
サ、２２：回転機構駆動モータ、２３：光学系中心軸、
２４ａ−１，２４ａ−２，２４ａ−３，２４ａ−４，２
４ａ−５，２４ａ−６：光路、３０：演算器。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原版上に形成されたパターンをプレート
   上に結像する結像光学系を有する露光装置において、該
   結像光学系中の少なくとも１個の光学部材の姿勢を測定
   し、その結果に基づいて原版、光学部材プレートのうち
   の少なくともいずれかの姿勢制御を行うことを特徴とす
   る露光装置。
2. 【請求項２】 前記の姿勢制御を露光中に行うことを特
   徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に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。