JP2001237164A - 投影露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

投影露光装置及びデバイス製造方法

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JP2001237164A JP2000046166A JP2000046166A JP2001237164A JP 2001237164 A JP2001237164 A JP 2001237164A JP 2000046166 A JP2000046166 A JP 2000046166A JP 2000046166 A JP2000046166 A JP 2000046166A JP 2001237164 A JP2001237164 A JP 2001237164A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光電センサ(照度むらセンサ)の出力値の信
頼性を高める。 【解決手段】 第1物体であるレチクル5上のパターン
を露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明
光により第2物体としてのウエハ9上に該パターンを結
像転写することと、ウエハ9の移動手段であるウエハス
テージ8上にウエハ9と同じ像面の照度を計測する計測
手段としての照度むらセンサ10を有することと、該照
度むらセンサ10に入射する照明光の量を低減する減光
手段であるNDフィルタ6をレチクル5の移動手段であ
るレチクルステージ4上に配置することとを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は第1物体上のパター
ンを第2物体(感光基板)上に結像転写(投影露光)す
る投影露光装置及びデバイス製造方法に関するものであ
り、特にICやLSI等の半導体デバイスやCCD等の
撮像デバイス、液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを
製造するリソグラフィ工程に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ICやLSI等の半導体デバイス
の高集積化はますます加速度を増しており、これに伴い
半導体ウエハの微細加工技術の進展にも著しいものがあ
る。微細加工技術の中核をなす投影露光装置には、円弧
状の露光域を持つ等倍のミラー光学系によりマスクと感
光基板を同時に走査しながら一括露光する等倍露光装置
(ミラープロジェクションアライナ)や、マスクのパタ
ーン像を屈折光学系によりマスクと感光基板上に形成
し、該感光基板をステップアンドリピート方式で露光す
る縮小投影露光装置(ステッパ)が知られている。
【0003】これらの投影露光装置でステッパは解像力
や重ね合せ精度の点でミラープロジェクションアライナ
に比べ有利な方式として知られているが、最近では新し
い方式として、高解像力が得られかつ画面サイズを拡大
できるステップアンドスキャン方式(走査型)のステッ
パが提案されている。
【0004】ステップアンドスキャン方式の投影露光装
置は、例えばOplusEの1993年2月号の96〜
99頁に詳しく紹介されている。ステップアンドスキャ
ン方式の露光装置はスリット状の露光領域を有し、各シ
ョットに対し該スリットをスキャン(走査)して走査露
光が行われる。1つのショットの走査露光が終了すると
ウエハは次のショットにステップし、次のショットの走
査露光が開始される。このように次ショットへのステッ
プと露光のためのスキャンを繰り返すことによりウエハ
全体の露光が完了する。
【0005】投影露光装置では現在0.5μm以下の寸
法のパターン像の形成のため、解像力の向上が図られて
おり、投影光学系の高NA化や、露光光の短波長化が行
われている。一般に露光波長が短波長になると、硝材の
透過率が悪くなり、投影光学系に使用できる硝材の種類
が極めて少なくなる。硝材の種類が少ないと投影光学系
の色収差の補正が困難となり、色収差の影響が無視でき
る程度に露光波長の波長幅を狭くする必要が生じる。例
えば300nm以下の波長域の光束を用いる投影光学系
では使用できる硝材が石英や螢石に限られるため、露光
用光源としてレーザが使用されるのが普通である。この
種のレーザのうちエキシマレーザはエネルギが非常に高
く、高スループットが期待できるため、投影露光装置の
短波長用の光源として広く採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エキシ
マレーザはエネルギが非常に高いため感光基板(ウエ
ハ)の被照射面(像面)と同一平面上に受光面を有する
光電センサ(照度むらセンサ)の上部に減光素子(ND
フィルタ)を設ける必要がある。そして、この減光素子
がエキシマレーザに曝されるため光電センサが発熱し、
センサの温度特性により照度を正確に計測できないとい
う問題点がある。本発明の目的は光電センサ(照度むら
センサ)の出力値の信頼性を高めることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため、本発明に係る投影露光装置は、第1物体上
のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有
し、該照明光により第2物体上に該パターンを結像転写
することと、第2物体の移動手段上に第2物体と同じ像
面の照度を計測する計測手段を有することと、該計測手
段に入射する照明光の減光手段を第1物体の移動手段上
に配置することを特徴とする。
【0008】また、本発明は、第1物体上のパターンを
第2物体上に投影光学系を介して結像転写する投影露光
装置によりデバイスを製造するデバイス製造方法におい
て、第2物体の移動手段上に有する計測手段で該第2物
体と同じ像面の照度を計測し、第1物体の移動手段上に
配置した減光手段で該計測手段に入射する照明光の量を
低減可能としたことを特徴とする。
【0009】本発明では感光基板(ウエハ)の被照射面
(像面)と同一平面上に受光面を有する光電センサ(照
度むらセンサ)への入射光量を低減する減光素子(ND
フィルタ)をマスク(レチクル)のパターン面と同一平
面上に配置して光電センサ(照度むらセンサ)の発熱を
低減している。
【0010】
【発明の実施の形態】以下において説明する実施の形態
はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を例
として本発明を適用したものである。図1は本発明の実
施の形態に係る投影露光装置の概略図である。図1にお
いて、1はレーザ光源であって、例えばパルス発振する
狭帯域化したエキシマレーザである。レーザ光源1から
射出されたほぼ平行なレーザ光は入射光をインコヒーレ
ント光として射出させるインコヒーレント部2に入射す
る。インコヒーレント部2は例えばレーザ光を分割した
り、走査したりしてウエハ9面上に干渉縞やスペックル
パターン等が発生しないようにするインコヒーレント化
処理と、レーザ光源1からの光束の形状をユニフォーマ
部3に合わせて射出させるビーム整形機能を有してい
る。
【0011】ユニフォーマ部3は、走査方向に等脚台形
状等の光強度分布を形成するスリット状の照明光を第1
物体としてのレチクル5面に照射する。レチクル5を載
せたレチクルステージ4は、レチクル5のみならずND
フィルタ6をも載せた走査型ステージであって、レチク
ル5の移動手段を構成する。
【0012】NDフィルタ6は、レチクルステージ4で
レチクル5に対しずれた位置に配置され、計測手段とし
ての照度むらセンサ10に入射する照明光の低減を図る
ための減光手段を構成している。
【0013】7は投影光学系であって、レチクル5に描
かれた半導体素子の回路パターンを第2物体である感光
基板としてのウエハ9面に縮小投影し、回路パターンの
投影像を形成する。
【0014】8はレチクルステージ4と同期してウエハ
9を走査露光させるウエハステージである。
【0015】10は照度むらセンサであり、走査方向に
1次元的に受光面が並んだダイオードアレイやCCD等
の光電センサである。照度むらセンサ10はNDフィル
タ6と同期して走査露光され、照度むらセンサ10に入
射する光量はNDフィルタ6によって所定の倍率で低減
される。
【0016】入射光量が低減された照度むらセンサ10
の発熱量は小さく、センサ出力に温度特性があるとして
もその影響は小さく、センサ出力値の信頼性が高められ
る。また、照度むらセンサ10のウエハ9像面より上に
突き出す部分は最小限にとどめられ、センサ上部に発生
する熱だまりも抑制される。
【0017】次に上記説明した露光装置を利用した半導
体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。図2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。
【0018】一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリ
コンなど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によって作成された
ウエハを用いて半導体チップ化する工程で、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で作成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。
【0019】図3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。
【0020】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
ち込み)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)ではウエハに感光材を塗布する。ステ
ップ16(露光)では上記説明した投影露光装置により
マスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光する。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。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
イスを低コストにて製造することができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明した様に本発明の投影露光装置
は、第1物体(レチクル)上のパターンを露光用の照明
光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第2物
体(ウエハ)上に該パターンを結像転写することと、第
2物体の移動手段(ウエハステージ)上に第2物体と同
じ像面の照度を計測する計測手段(照度むらセンサ)を
有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段
を第1物体(レチクル)の移動手段(レチクルステー
ジ)上に配置することを特徴としている。これにより、
入射光量が低減された照度むらセンサの発熱量は小さ
く、センサ出力に温度特性があるとしてもその影響は小
さく、センサ出力値の信頼性が高められる。また、照度
むらセンサのウエハ像面より上に突き出す部分は最小限
にとどめられ、センサ上部に発生する熱だまりも抑制さ
れ、その他の計測機器への影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概
略図である。
【図2】 本発明の実施例に係るデバイスの製造方法の
フローチャートである。
【図3】 図2のデバイスの製造方法のフローチャート
である。
【符号の説明】
1:レーザ光源、2:インコヒーレント部、3:ユニフ
ォーマ部、4:レチクルステージ(第1物体の移動手段
を構成する)、5:レチクル(第1物体)、6:NDフ
ィルタ(減光手段)、7:投影光学系、8:ウエハステ
ージ(第2物体の移動手段を構成する)、9:ウエハ
(第2物体)、10:照度むらセンサ(計測手段)。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1物体上のパターンを露光用の照明光
    で照明する照明光学系を有し、該照明光により第2物体
    上に該パターンを結像転写することと、第2物体の移動
    手段上に第2物体と同じ像面の照度を計測する計測手段
    を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手
    段を第1物体の移動手段上に配置することを特徴とする
    投影露光装置。
  2. 【請求項2】 第1物体上のパターンを第2物体上に投
    影光学系を介して結像転写する投影露光装置によりデバ
    イスを製造するデバイス製造方法において、第2物体の
    移動手段上に有する計測手段で該第2物体と同じ像面の
    照度を計測し、第1物体の移動手段上に配置した減光手
    段で該計測手段に入射する照明光の量を低減可能とした
    ことを特徴とするデバイス製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010135817A (ja) * 2005-03-03 2010-06-17 Asml Netherlands Bv リソグラフィ装置の専用計量ステージ
US8547522B2 (en) 2005-03-03 2013-10-01 Asml Netherlands B.V. Dedicated metrology stage for lithography applications
JP2024524476A (ja) * 2021-07-22 2024-07-05 グアンジョウ ヘイギアーズ アイエムシー.インコーポレイテッド 光学系の露光面校正方法及び装置、校正測定方法、コンピュータ機器、並びにコンピュータプログラム

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