JP2001297971A

JP2001297971A - 露光装置

Info

Publication number: JP2001297971A
Application number: JP2000112898A
Authority: JP
Inventors: Ken Maehira; 謙前平; Ko Fuwa; 耕不破
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】露光装置に関し、特に、ステッパ等の露光装置
に関する。【解決手段】本発明の露光装置１は、基板２１をその表
面に静電吸着可能な基板載置装置１６を有している。基
板２１は、その裏面全面が基板載置装置１６の表面に静
電吸着された状態で、その表面が露光されるため、仮に
基板２１に反りが生じた場合であっても、基板２１の表
面には反りが無く、表面が平坦な状態で露光されるの
で、基板表面が平坦でない状態で露光処理をすることに
より十分な焦点精度が確保できなかった従来と異なり、
十分な焦点精度を確保し、ぼけのない像を基板２１の表
面に結像することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置に関し、
特に、フォトリソグラフィ法に用いられるステッパ等の
露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、半導体装置等の製造には、各
種の薄膜を所定パターンにパターニングする際に、フォ
トリソグラフィ法が用いられている。

【０００３】図５の符号１０１に、フォトリソグラフィ
法に用いられる露光装置を示す。この露光装置１０１は
筐体１１１を有している。筐体１１１には、その内部壁
面の天井側に、水銀ランプからなる光源１１２が設けら
れており、内部底面側には、その表面が光源１１２と対
向するように基板載置装置１１６が配置されている。光
源１１２と、基板載置装置１１６との間には、コンデン
サレンズ１１３と、ホトマスク(ここではレティクルを
も含めてホトマスクという)１１４と、縮小投影レンズ
１１５とが順に配置されている。

【０００４】かかる露光装置１０１を用いて、半導体基
板表面に形成された薄膜をパターニングするには、ま
ず、基板１２１の表面にパターニングする対象となる薄
膜を形成し、その薄膜表面にフォトレジスト膜を形成し
た後、その基板１２１を基板載置装置１１６表面に載置
する。基板載置装置１１６の近傍にはメカニカルクラン
プ１１８が設けられており、メカニカルクランプ１１８
によって、基板１２１の表面の周囲が基板載置装置１１
６の表面に押し付けられ、基板１２１の裏面が基板載置
装置１１６の表面に密着するように保持される。

【０００５】この状態で、光源１１２から光を発する
と、基板１２１の表面のフォトレジスト膜の一部領域
に、ホトマスク１１４と同じパターンの縮小像が結像さ
れ、その一部領域が、ホトマスク１１４と同じパターン
に露光され、潜像が形成される。

【０００６】基板載置装置１１６は、一部領域のフォト
レジスト膜が露光されたら、基板載置装置１１６上に載
置された基板１２１を水平面内で所定量だけ移動させ、
基板１２１表面のフォトレジスト膜の一部領域を露光し
て潜像を形成する。

【０００７】こうして、新たに一部領域のフォトレジス
ト膜を露光するという一連の処理を所定回数繰り返し、
所定回数の露光処理が終了したら、露光装置１０１から
基板１２１を取り出し、フォトレジスト膜を現像する
と、フォトレジスト膜に形成された潜像が現れ、露光さ
れた各一部領域のフォトレジスト膜がホトマスク１１４
に形成されたパターンと同じパターンにパターニングさ
れる。

【０００８】こうしてパターニングされたフォトレジス
ト膜をマスクにして、薄膜をエッチング・除去すると、
薄膜は、ホトマスク１１４に形成されたパターンと同じ
パターンにパターニングされる。

【０００９】しかしながら、昨今基板の多層膜化によ
り、基板１２１に反りが生じた場合には、メカニカルク
ランプ１１８でクランプしても、図６に示すように反っ
たままの状態で基板載置装置１１６上に保持されてしま
う。この反りによって、基板１２１の表面は平坦でなく
なるため、光源１１２から発せられた光が、基板１２１
表面のフォトレジスト膜表面に照射されても、結像にぼ
けが生じ、描画処理の精度が低下してしまうという問題
が生じていた。さらに、ホトマスク１１４に形成された
所定パターンの微細化に伴い、ホトマスク１１４の機械
的位置精度の向上も要求されてきている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の要求に応じるために創作されたものであり、その目的
は、基板上に形成された露光対象を露光する際に、基板
に反りが生じても、十分な焦点深度を確保し、高精度、
高信頼性の描画処理が可能となる露光装置を提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、光源と、ホトマスクと、基
板載置装置とを有し、前記基板載置装置表面に基板が載
置された状態で、前記光源から光が発せられると、該光
が前記ホトマスクを透過して、前記ホトマスクに形成さ
れたパターンに応じたパターンの光を前記基板表面に照
射するように構成された露光装置であって、前記基板載
置装置は、その表面に基板を静電吸着できるように構成
されたことを特徴とする。請求項２記載の発明は、ビー
ム発生源と、基板載置装置とを有し、該基板載置装置表
面に基板が載置された状態で、前記ビーム発生源から前
記基板表面にビームを照射して、前記基板表面に描画処
理をすることができるように構成された露光装置であっ
て、前記基板載置装置は、その表面に基板を静電吸着で
きるように構成されたことを特徴とする。請求項３記載
の発明は、請求項１又は請求項２記載の露光装置であっ
て、前記基板は、絶縁性基板であることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれ
か１項記載の露光装置であって、前記基板載置装置は、
誘電体板と、前記誘電体板上に設けられた第１、第２の
電極を有し、該第１、第２の電極間に電圧を印加できる
ように構成されたことを特徴とする。請求項５記載の発
明は、請求項４記載の露光装置であって、前記基板載置
装置は、前記誘電体板表面及び前記第１、第２の電極を
被覆する保護膜を有することを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、基板載置装置が、例えば
誘電体板と、その表面に設けられた第１、第２の電極を
有しており、第１、第２の電極間に電圧を印加した状態
で、誘電体板表面に載置された基板を静電吸着すること
ができるように構成されている。

【００１３】このため、露光対象となる基板に反りが生
じたとしても、基板裏面の全面を基板載置装置の表面に
静電吸着した状態で、基板表面を露光することができる
ので、基板に反りがなく、基板表面が平坦な状態で露光
処理や描画処理をすることができる。従って、基板表面
が平坦でない状態で露光処理をすることにより十分な焦
点精度が確保できなかった従来と異なり、十分な焦点精
度を確保し、ぼけのない像を基板表面に結像することが
できる。

【００１４】また、本発明の基板載置装置は、絶縁性基
板も静電吸着することができるので、例えばガラス基板
等の絶縁性基板を露光する際にも十分な焦点精度を確保
しつつ、露光処理をすることができる。

【００１５】さらに、本発明において、基板載置装置の
第１、第２の電極は誘電体板表面に露出していてもよ
い。導電性基板を基板載置装置表面に載置して第１、第
２の電極間に電圧を印加すると、導電性基板を介して第
１、第２の電極間が短絡してしまい、静電吸着をするこ
とができないが、ガラス基板等の絶縁性基板を載置した
場合には、第１、第２の電極間は短絡しないので、静電
吸着することが可能である。

【００１６】また、本発明において、誘電体等の保護膜
で、誘電体板表面及び第１、第２の電極を被覆するよう
に構成してもよい。この場合には、導電性基板を基板載
置装置上に載置しても、第１、第２の電極と導電性基板
とは絶縁されているので、第１、第２の電極間は短絡せ
ず、導電性基板を静電吸着することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下で図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。図１の符号１に、フォトリソ
グラフィ法に用いられる露光装置を示す。この露光装置
１はステッパであって、筐体１１を有している。筐体１
１の内部壁面の天井側には、水銀ランプからなる光源１
２が設けられており、内部底面側には、その表面が光源
１２と対向するように基板載置装置１６が配置されてい
る。

【００１８】基板載置装置１６の構成を図２(ａ)に示
す。この基板載置装置１６は、金属板４４と、該金属板
４４上に配置された誘電体板４５を有している。この誘
電体板４５はＡｌ₂Ｏ₃を主成分とするセラミックス製で
あり、その内部に第１、第２の電極４７₁、４７₂が埋め
込まれている。

【００１９】第１、第２の電極４７₁、４７₂の平面図を
同図(ｂ)に示す。第１、第２の電極４７₁、４７₂は櫛状
に成形されており、その歯の部分が互いに噛み合うよう
に配置されている。同図(ａ)は同図(ｂ)のＡ−Ａ線断面
図に相当する。第１、第２の電極４７₁、４７₂の幅は４
ｍｍ、電極間の間隔は１ｍｍとしている。

【００２０】第１、第２の電極４７₁、４７₂はそれぞれ
筐体１１外に設けられた直流電源２２に接続されてお
り、その直流電源２２を駆動すると、第１、第２の電極
４７₁、４７₂の間に直流電圧を印加することができるよ
うに構成されている。

【００２１】光源１２と、基板載置装置１６との間に
は、コンデンサレンズ１３と、ホトマスク１４と、縮小
投影レンズ１５とが順に配置されており、光源１２から
光が発せられると、その光がコンデンサレンズ１３に照
射され、コンデンサレンズ１３で集光されて平行光束が
形成され、ホトマスク(レティクル)１４に照射される。
ホトマスク１４は、ガラス等の透明基板上に、所定パタ
ーンの遮光膜が形成されることで構成され、ホトマスク
１４に照射された平行光束は、ホトマスク１４を透過し
た後、縮小投影レンズ１５で縮小されて基板載置装置１
６の表面に照射され、その結果、基板載置装置１６表面
の一部領域に、ホトマスク１４と同じパターンで、縮小
された像を結像するように構成されている。

【００２２】かかる構成の露光装置１を用いて、シリコ
ンからなる半導体基板表面に形成された薄膜をパターニ
ングするには、まず、基板２１の表面にパターニングす
る対象となる薄膜を形成した後、その薄膜表面にフォト
レジスト膜を形成した状態で、基板２１を基板載置装置
１６表面に載置する。

【００２３】ところで、不均一な電場Ｅ中に分極率αの
誘電体を置いたとき、その誘電体には、単位面積当たり
次式で表されるグラディエント力が働く。ｆ＝１／２・α・ｇｒａｄ(Ｅ²) 本実施形態の基板載置装置１６は、上述したように、第
１、第２の電極４７₁、４７₂をともに櫛状に成形し、そ
の歯の部分が互いに噛み合うように配置しており、その
結果、誘電体からなる基板がその表面に載置されたとき
に、上式のｇｒａｄ(Ｅ²)が大きくなっている。

【００２４】基板２１が基板載置装置１６上に載置され
たら、直流電源２２を起動し、第１、第２の電極４
７₁、４７₂間に所定の大きさの直流電圧を印加する。基
板２１内部に１．０×１０⁶Ｖ／ｍ以上の電場を形成す
ると、基板２１が、基板載置装置１６の表面方向に上述
したグラディエント力を受け、基板２１の裏面全面が誘
電体板４５表面に吸着される。図３は、その状態を模式
的に示した図である。図３において符号Ｅは電場を示し
ている。また、符号ｆは基板２１に働くグラディエント
力の方向を示している。

【００２５】このように、基板２１はその裏面全面が誘
電体板４５表面に静電吸着されるため、基板２１に反り
があった場合であっても、基板２１は反らずに、その表
面が平坦な状態で基板載置装置１６上に保持される。

【００２６】さらに、基板２１は従来のようにメカニカ
ルクランプで保持されているわけではないので、クラン
プによってダストが発生したり、基板２１の端部が欠け
たりすることもない。

【００２７】この状態で、光源１２から光を発すると、
基板２１の表面のフォトレジスト膜の一部領域に、ホト
マスク１４と同じパターンの縮小像が結像され、フォト
レジスト膜の一部領域が露光されて潜像が形成される。
露光時には基板２１の表面は平坦であるため、基板に反
りが生じて結像にぼけが生じていた従来と異なり、十分
な焦点精度を確保して、基板表面に鮮明な像を結ぶこと
ができ、高精度の描画処理が可能になる。

【００２８】基板載置装置１６は、水平面内で所定量だ
け移動できるように構成されており、一部領域のフォト
レジスト膜が露光されたら、基板載置装置１６上に載置
された基板２１を水平面内で所定量だけ移動させ、基板
２１の表面に形成されたフォトレジスト膜の一部領域を
露光する。

【００２９】こうして、新たに一部領域のフォトレジス
ト膜を露光するという一連の露光処理を所定回数繰り返
し、所定回数の露光処理が終了したら、露光装置１から
基板２１を取り出し、フォトレジスト膜を現像すると、
フォトレジスト膜に形成された潜像が現れ、露光された
各一部領域のフォトレジスト膜がホトマスク１４に形成
されたパターンと同じパターンにパターニングされる。

【００３０】こうしてパターニングされたフォトレジス
ト膜をマスクにして、薄膜をエッチング・除去すると、
薄膜は、ホトマスク１４に形成されたパターンと同じパ
ターンにパターニングされる。

【００３１】なお、本実施形態では、半導体基板を基板
載置装置１６で静電吸着して露光処理をする場合につい
て説明したが、本発明の基板載置装置１６は上述したグ
ラディエント力で基板を静電吸着するように構成されて
おり、そのグラディエント力は、基板の抵抗率に依存し
ないので、例えばガラス基板等の絶縁性基板を静電吸着
することも可能である。

【００３２】また、本実施形態では、図２(ａ)に示した
ように、基板載置装置１６の第１、第２の電極４７₁、
４７₂が誘電体板４５内に埋め込まれているものとして
いるが、本発明の基板載置装置の構造はこれに限られる
ものではなく、図４(ａ)の符号３６に示すように、誘電
体板４５の表面に第１、第２の電極４７₁、４７₂が形成
される構成としてもよいし、図４(ｂ)の符号４６に示す
ように、誘電体板４５の表面に第１、第２の電極４
７₁、４７₂が形成され、誘電体板４５及び第１、第２の
電極４７₁、４７₂が、誘電体からなる保護膜５０で被覆
される構成としてもよい。ただし、図４(ａ)の基板載置
装置３６は、第１、第２の電極４７₁、４７₂が露出して
おり、導電性基板を載置すると、導電性基板を介して第
１、第２の電極４７₁、４７₂が短絡してしまい、導電性
基板を静電吸着することができないので、絶縁性基板の
みを静電吸着可能である。さらに、本実施形態では光源
１２として水銀ランプを用いたが、例えば遠紫外線を発
する光源を用いてもよい。

【００３３】また、本実施形態では露光装置１として基
板載置装置１６が水平面内で移動可能な構成のステッパ
について説明したが、本発明の露光装置はこれに限られ
るものではなく、基板載置装置１６が水平面内で移動せ
ず、ホトマスク１４と同じ大きさで同じパターンを基板
上に転写する構成の露光装置としてもよく、例えばミラ
ー式等倍投影露光装置としてもよい。

【００３４】さらに、本発明の露光装置を、電子ビーム
を用いて基板表面に直接描画する電子ビーム露光装置と
してもよい。この場合には、筐体１１の内部が真空排気
されることになるが、この場合にも基板２１は、基板載
置装置１６表面に静電吸着され、基板表面が平坦な状態
で露光されることになる。

【００３５】

【発明の効果】基板に反りがあった場合であっても、反
りのない状態で露光することにより、高精度の描画処理
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の露光装置の構成を説明す
る図

【図２】(ａ)：本発明に用いられ、絶縁性基板が吸着可
能な基板載置装置の一例を説明する断面図 (ｂ)：本発明に用いられ、絶縁性基板が吸着可能な基板
載置装置の一例を説明する平面図

【図３】本発明の基板載置装置表面に絶縁性基板が静電
吸着された状態を示している模式図

【図４】(ａ)：本発明に用いられ、絶縁性基板が吸着可
能であって、第１、第２の電極が露出した基板載置装置
を説明する断面図 (ｂ)：本発明に用いられ、絶縁性基板が吸着可能であっ
て、第１、第２の電極が保護膜で被覆された一例を説明
する断面図

【図５】従来の露光装置の構成を説明する図

【図６】従来の問題点を説明する図

【符号の説明】

１……露光装置１２……光源１４……ホトマス
ク１６、３６、４６……基板載置装置２１……
基板４５……誘電体板４７₁……第１の電極
４７₂……第２の電極５０……保護膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、ホトマスクと、基板載置装置とを
有し、前記基板載置装置表面に基板が載置された状態で、前記
光源から光が発せられると、該光が前記ホトマスクを透
過して、前記ホトマスクに形成されたパターンに応じた
パターンの光を前記基板表面に照射するように構成され
た露光装置であって、前記基板載置装置は、その表面に基板を静電吸着できる
ように構成されたことを特徴とする露光装置。
【請求項２】ビーム発生源と、基板載置装置とを有し、
該基板載置装置表面に基板が載置された状態で、前記ビ
ーム発生源から前記基板表面にビームを照射して、前記
基板表面に描画処理をすることができるように構成され
た露光装置であって、前記基板載置装置は、その表面に基板を静電吸着できる
ように構成されたことを特徴とする露光装置。
【請求項３】前記基板は、絶縁性基板であることを特徴
とする請求項１又は請求項２記載の露光装置。
【請求項４】前記基板載置装置は、誘電体板と、前記誘
電体板上に設けられた第１、第２の電極を有し、該第
１、第２の電極間に電圧を印加できるように構成された
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項
記載の露光装置。
【請求項５】前記基板載置装置は、前記誘電体板表面及
び前記第１、第２の電極を被覆する保護膜を有すること
を特徴とする請求項４記載の露光装置。