JP2002083761A

JP2002083761A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JP2002083761A
Application number: JP2000273733A
Authority: JP
Inventors: Masanori Hasegawa; 雅宣長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】既存の露光装置の解像限界を越えた解像力を
既存の露光装置製造技術で製造した露光装置により達成
する。【解決手段】照射履歴を実質的に有さない特性のレジ
ストを用いて微細パターンを形成するために、第１マス
ク３と第２マスク４を相対的に走査する機構５，５’
と、該第１マスク３及び第２マスク４の相対位置を高精
度に検出する位置検出手段であるアライメント／フォー
カス計測装置３０，３０’と、このアライメント／フォ
ーカス計測装置３０，３０’の出力に基づいて該第１マ
スク３及び第２マスク４の相対位置を高精度に制御する
制御手段とを有し、走査する機構５，５’は、第１マス
ク３を第２マスク４に対して２次元的に走査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
方法に関し、特に微細な回路パターンで感光基板上を露
光し、例えばＩＣ，ＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パネ
ル等の表示素子、磁気ヘッド等の検出素子、ＣＣＤ等の
撮像素子といった各種デバイスの製造に用いられる際に
好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ＩＣ，ＬＳＩ、液晶パネル等
のデバイスをフォトリソグラフィ技術を用いて製造する
ときには、フォトマスクまたはレチクル等（以下、「マ
スク」と記す。）の面上に形成した回路パターンを投影
光学系によってフォトレジスト等が塗布されたシリコン
ウエハまたはガラスプレート等（以下、「ウエハ」と記
す。）の感光基板上に投影し、そこに転写する（露光す
る）投影露光方法及び投影露光装置が使用されている。

【０００３】近年、上記デバイスの高集積化に対応し
て、ウエハに転写するパターンの微細化、即ち高解像度
化とウエハにおける１チップの大面積化とが要求されて
いる。従ってウエハに対する微細加工技術の中心を成す
上記投影露光方法及び投影露光装置においても、現在、
０．５μｍ以下の寸法（線幅）の像（回路パターン像）
を広範囲に形成するべく、解像度の向上と露光面積の拡
大が計られている。

【０００４】従来の投影露光装置の模式図を図１２に示
す。図１２中、１９１は遠紫外線露光用の光源であるエ
キシマレーザ、１９２は照明光学系、１９３は照明光学
系１９２から照射される照明光、１９４はマスク、１９
５はマスク１９４から出て光学系（投影光学系）１９６
に入射する物体側露光光、１９６は縮小型の投影光学
系、１９７は投影光学系１９６から出て基板１９８に入
射する像側露光光、１９８は感光基板であるウエハ、１
９９は感光基板を保持する基板ステージを示す。

【０００５】エキシマレーザ１９１から出射したレーザ
光は、引き回し光学系１９０ａ，１９０ｂによって照明
光学系１９２に導光され、照明光学系１９２により所定
の光強度分布、配光分布、開き角（開口数ＮＡ）等を持
つ照明光１９３となるように調整され、マスク１９４を
照明する。マスク１９４にはウエハ１９８上に形成する
微細パターンを投影光学系１９６の投影倍率の逆数倍
（例えば２倍や４倍や５倍）した寸法のパターンがクロ
ム等によって石英基板上に形成されており、照明光１９
３はマスク１９４の微細パターンによって透過回折さ
れ、物体側露光光１９５となる。投影光学系１９６は、
物体側露光光１９５を、マスク１９４の微細パターンを
上記投影倍率で且つ充分小さな収差でウエハ１９８上に
結像する像側露光光１９７に変換する。像側露光光１９
７は図１２の一点鎖線円内の拡大図において示されるよ
うに、所定の開口数ＮＡ（＝ｓｉｎθ）でウエハ１９８
上に収束し、ウエハ１９８上に微細パターンの像を結
ぶ。基板ステージ１９９は、ウエハ１９８の互いに異な
る複数の領域（ショット領域：１個または複数のチップ
となる領域）に順次、微細パターンを形成する場合に、
投影光学系の像平面に沿ってステップ移動することによ
りウエハ１９８の投影光学系１９６に対する位置を変え
ている。

【０００６】現在主流となりつつある上記のエキシマレ
ーザを光源とする投影露光装置は高い投影解像力を有し
ているが、例えば０．１５μｍ以下のパターン像を形成
することが技術的に困難である。

【０００７】投影光学系１９６は、露光（に用いる）波
長に起因する光学的な解像度と焦点深度との間のトレー
ドオフによる解像度の限界がある。投影露光装置による
解像パターンの解像度Ｒと焦点深度ＤＯＦは、次の
（１）式と（２）式の如きレーリーの式によって表され
る。Ｒ＝ｋ１×（λ／ＮＡ）・・・（１）ＤＯＦ＝ｋ２×（λ／ＮＡ２）・・・（２）ここで、λは露光波長、ＮＡは投影光学系１９６の明る
さを表す像側の開口数、ｋ１，ｋ２はウエハ１９８の現
像プロセス特性等によって決まる定数であり、通常０．
５〜０．７程度の値である。この（１）式と（２）式か
ら、解像度Ｒを小さい値とする高解像度化には開口数Ｎ
Ａを大きくする「高ＮＡ化」がある。しかしながら、実
際の露光では投影光学系１９６の焦点深度ＤＯＦを所定
値以上確保する必要があるため、高ＮＡ化をある程度以
上に進めることが難しく、この為、高解像度化には結
局、露光波長λを小さくする「短波長化」が必要となる
ことが分かる。

【０００８】ところが露光波長の短波長化を進めていく
と重大な問題が発生してくる。それは投影光学系１９６
を構成するレンズの硝材がなくなってしまうことであ
る。殆どの硝材の透過率は遠紫外線領域では０に近く、
特別な製造方法を用いて露光装置用（露光波長約２４８
ｎｍ）に製造された硝材として溶融石英が現存するが、
この溶融石英の透過率も波長１９３ｎｍ以下の露光波長
に対しては急激に低下する。線幅０．１５μｍ以下の徽
細パターンに対応する露光波長１５０ｎｍ以下の領域で
は実用的な硝材の開発は非常に困難である。また遠紫外
線領域で使用される硝材は、透過率以外にも、耐久性、
屈折率均一性、光学的歪み及び加工性等の複数条件を満
たす必要があり、このことから、実用的な硝材の存在が
危ぶまれている。

【０００９】このように従来の投影露光方法及び投影露
光装置では、ウエハ上に線幅０．１５μｍ以下のパター
ンを形成する為には１５０ｎｍ程度以下まで露光波長の
短波長化が必要である。これに対し、現在のところ、こ
の波長領域では実用的な硝材が存在しないので、ウエハ
に線幅０．１５μｍ以下のパターンを形成することがで
きなかった。

【００１０】米国特許第５４１５８３５号公報は２光束
干渉露光によって微細パターンを形成する技術を開示し
ており、この２光束干渉露光によれば、ウエハに線幅
０．１５μｍ以下のパターンを形成することができる。

【００１１】２光束干渉露光の原理を図１３を用いて説
明する。２光束干渉露光は、レーザ１５１からの可干渉
性を有し且つ平行光線束であるレーザ光Ｌ１５１をハー
フミラー１５２によってレーザ光Ｌ１５１ａ，Ｌ１５１
ｂの２光束に分割し、分割した２光束を夫々平面ミラー
１５３ａ，１５３ｂによって反射することにより２個の
レーザ光（可干渉性の平行光線束）を０より大きく９０
度未満のある角度を成してウエハ１５４面上で交差させ
ることにより交差部分に干渉縞を形成している。この干
渉縞（の光強度分布）によってウエハ１５４を露光して
感光させることで、干渉縞の光強度分布に応じた微細な
周期パターンをウエハ１５４に形成するものである。

【００１２】２光束Ｌ１５１ａ，Ｌ１５１ｂがウエハ１
５４面に立てた垂線に対して互いに逆方向に同じ角度だ
け傾いた状態でウエハ面で交差する場合、この２光束干
渉露光における解像度Ｒは次の（３）式で表される。Ｒ＝λ／（４ｓｉｎθ）＝λ／４ＮＡ＝０．２５（λ／ＮＡ）・・・（３）ここで、ＲはＬ＆Ｓ（ライン・アンド・スペース）の夫
々の幅、即ち干渉縞の明部と暗部の夫々の幅を示してい
る。また、θは２光束の夫々の像面に対する入射角度
（絶対値）を表し、ＮＡ＝ｓｉｎθである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記議論は光学的な結
像による理論的な限界を示唆するものであり、仮にＮＡ
＝０．７、λ＝１５７ｎｍの光源（Ｆ２エキシマレー
ザ）及びｋ１＝０．２５を達成する理想結像系が実現で
きたとしても６０ｎｍが限界である。半導体はこのよう
な装置限界を凌駕してさらに微細化する方向で進んでお
り、製造コストを適正な価格で抑え、さらなる微細化を
推進するには新たな露光方式の開発が必要になってい
る。

【００１４】本発明は、既存の露光装置の解像限界を越
えた解像力を既存の露光装置製造技術で製造したサーモ
レジスト露光装置により達成することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、照射履歴を実質的に有さない特性のレジ
ストを用いて微細パターンを形成する露光装置におい
て、第１マスクと第２マスクを相対的に走査する機構
と、該第１マスク及び第２マスクの相対位置を高精度に
検出する位置検出手段と、該位置検出手段の出力に基づ
いて該第１マスク及び第２マスクの相対位置を高精度に
制御する制御手段とを有することを特徴とする。

【００１６】また、本発明は、サーモレジストを用いて
マスク上の微細パターンを転写露光する露光方法におい
て、マスクの部分的な照明を、該サーモレジストの熱拡
散に必要な時間よりも十分長い時間を置いて、領域移動
させながら順次実行することを特徴としてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】近年、デジタル高品位印刷の分野
でメモリ効果のないサーモレジスト（Thermoresist）を
用いた高解像プロセスが広まりつつある。例えば、コダ
ック社はKodak Polychrome、アグファ社はAgfa Thermos
tar（いずれも商標名）というサーモレジストプロセス
を用いた印刷技術を開発している。このレジストと従来
のレジストを用いた際の差異を図８に示す。（ａ）は従
来のフォトレジスト（Photoresist ）にマスクｍの像を
投影した場合、（ｂ）はサーモレジストにマスクｍの像
を投影した場合を示す。

【００１８】（ａ）では像面に波長オーダーで近接した
開口ｋ１，ｋ２の像、ｅ１，ｅ２が形成されるが、振幅
を加算すると、ｅ３のように解像せず、レジストが感光
する閾値をＴとすると、ｐ１のように繋がった感光領域
が形成される。また、従来のフォトレジストはメモリ性
があるため、ｋ１，ｋ２を別時刻に照明しても同じ結果
となる。

【００１９】一方、サーモレジストでは開口ｋ１，ｋ２
を別時刻に照明する。まず、開口ｋ１により像ｅ４が形
成され、所定の温度（閾値温度）に達した領域ｐ２が解
像する。従来のレジストでは、単位面積当たりに投射す
る光量Ｔが所定の閾値を越えた領域に対して解像する
が、サーモレジストの場合、照射された結果、レジスト
が所定の温度Ｔ’以上に熱せられた領域ｐ２が感光す
る。次に開口ｋ２を照明、像ｅ５を形成する。このと
き、像ｅ４の形成時刻と像ｅ５の形成時刻が時間的に異
なっていた場合、露光ｅ４の影響はレジストの熱拡散に
よってなくなり、ｅ５を一回露光した場合と近似的に同
じ状態となる。すなわち、干渉効果によって開口ｋ１，
ｋ２の像が繋がることはなく、近接した開口ｋ１，ｋ２
を、孤立した開口ｋ１，ｋ２を解像するのと同じ解像力
でパターンを形成できる。その結果、サーモレジストは
フォトレジストの２倍以上の解像力が達成可能である。

【００２０】本発明はレジスト剤を上述したサーモレジ
ストのような照射履歴を実質的に有さないものとしてそ
の特性を最大限に引き出し、高解像力を達成する露光装
置、あるいは走査型露光装置を提供するものである。
尚、本明細書の中で使用される「サーモレジスト」とは
所定温度になると化学反応を起こし、それ以下の温度で
は反応を起こさないタイプのレジストをいうものとす
る。

【００２１】本発明の実施の形態としては、前記第１マ
スクを固定し、前記第２マスクを該第１マスクに対して
相対的に走査する機構を有することを特徴としてもよ
く、前記第２マスクを固定し、前記第１マスクを該第２
マスクに対して相対的に走査する機構を有することを特
徴としてもよく、前記第１マスクの基本格子配列の方向
が前記第２マスクの走査方向と所定角度ずらせてあるこ
とを特徴としてもよく、前記第１マスクの基本格子配列
の方向が該第１マスクの走査方向と所定角度ずらせてあ
ることを特徴としてもよい。

【００２２】本発明は、マイクロレンズアレイから成る
第１マスクと、該レンズ群の焦平面に配置され、露光パ
ターンが描画されている原版としての第２マスクを相対
的に走査し、第２マスクの像を投影レンズを介して、サ
ーモレジストが塗布されたウエハ面上に像を投影する露
光装置であってもよい。

【００２３】また、本発明は、上記露光装置または露光
方法のいずれかを用いて半導体デバイスを製造すること
を特徴とする半導体デバイス製造方法にも適用すること
ができ、上記いずれかの露光装置を含む各種プロセス用
の製造装置群を半導体製造工場に設置する工程と、該製
造装置群を用いて複数のプロセスによって半導体デバイ
スを製造する工程とを有することを特徴とする半導体デ
バイス製造方法も含み、前記製造装置群をローカルエリ
アネットワークで接続する工程と、前記ローカルエリア
ネットワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワー
クとの間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する
情報をデータ通信する工程とをさらに有することを特徴
としてもよく、前記露光装置のベンダもしくはユーザが
提供するデータベースに前記外部ネットワークを介して
アクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守情
報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半導体
製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデータ
通信して生産管理を行うことを特徴としてもよい。

【００２４】また、本発明は、上記いずれかの露光装置
を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置群を
接続するローカルエリアネットワークと、該ローカルエ
リアネットワークから工場外の外部ネットワークにアク
セス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置群の
少なくとも１台に関する情報をデータ通信することを可
能にしたことを特徴とする半導体製造工場にも適用する
ことができ、上記いずれかの露光装置の保守方法であっ
て、前記露光装置のベンダもしくはユーザが、半導体製
造工場の外部ネットワークに接続された保守データベー
スを提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外
部ネットワークを介して前記保守データベースへのアク
セスを許可する工程と、前記保守データベースに蓄積さ
れる保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製
造工場側に送信する工程とを有することを特徴としても
よい。

【００２５】また、本発明は、上記いずれかに記載の露
光装置において、ディスプレイと、ネットワークインタ
フェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコ
ンピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコン
ピュータネットワークを介してデータ通信することを可
能にしたことを特徴としてもよく、前記ネットワーク用
ソフトウェアは、前記露光装置が設置された工場の外部
ネットワークに接続され前記露光装置のベンダもしくは
ユーザが提供する保守データベースにアクセスするため
のユーザインタフェースを前記ディスプレイ上に提供
し、前記外部ネットワークを介して該データベースから
情報を得ることを可能にすることが好ましい。

【００２６】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例に係る露光装置
の概念図を示す。１は遠紫外、あるいは真空紫外の波長
領域で発振する光源装置、２は照明光学系、２０はマス
ク部、６は投影レンズ、７はサーモレジストを塗布した
ウエハ、８はウエハチャック、９はステージである。マ
スク部２０は、要素３，４，５，５’等から構成され、
３は第１マスクであるピンホールアレイ、４は第２マス
クであり、転写すべき回路パターンが描画されている原
版としてのパターンマスク、５，５’はマスク３，４を
相対的に駆動するための走査機構を構成する駆動部であ
る。マスク３としてはガラス上にＣｒのピンホールアレ
イを構成した通常のバイナリーマスクを用いても良い
が、照明光の利用効率が大幅に低下してしまうのを防ぐ
ため、図４に示したようなレンズアレイ１４を用いるの
が好ましい。このようなレンズアレイ１４（素子）をマ
スクとして用いれば、吸収による損失を除く１００％近
い光を第２のマスクの照明光として用いることができ
る。

【００２７】サーモレジストを利用した露光装置の最小
パターンのピッチＰは照明光によって熱せられたレジス
トの熱が十分拡散するのに必要な時間Δとマスク３，４
の相対走査速度Ｖから規定され、Ｐ＞Δ・Ｖの関係があ
る。これより小さなＰだと第１の開口の照射の影響が第
２の開口の照射に影響を及ぼすことになり、回折による
影響を受け、分解能が低下する。エキシマレーザのパル
ス長が１０〜２０ｎｓであり、第１マスク３と第２マス
ク４の相対走査速度を１ｍ／ｓｅｃとすると露光系の分
解能は１０〜２０ｎｍとなる。

【００２８】マスクの駆動の方式は露光装置の種類によ
ってもいくつかのバリエーションが考えられる。図１は
ステッパに適用した例を示し、図５（ａ）に示したよう
に第１マスク３を第２マスク４に対して２次元的に走査
する。その際の走査方法は、例えば図９に示したような
方式が考えられる。Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は第１マスク３上
に形成されたマイクロレンズＬ１，Ｌ２，Ｌ３による集
光点である。第１マスク３を第２マスク４に対して相対
的に走査する範囲は前記マイクロレンズと同じ領域とな
る。図９の右部には走査法の一例が図示してある。走査
速度にむらがあったり、走査位置再現性が悪いと、露光
量むらとなり、解像力が低下し、パターンディストーシ
ョンの原因となる。狭い走査範囲を高速で２次元走査す
るには、２軸のピエゾステージを使う方法がある。但
し、ピエゾはヒステリシスがあり、位置ドリフトが発生
するので、その位置を制御するにはアライメント機構が
必要となる。

【００２９】また、第１マスク３と第２マスク４の距離
が変わると第１マスク３のマイクロレンズによって第２
マスク４上に形成されるスポットがデフォーカスし、解
像力が変化してしまう、といった問題が生じる。図１０
はこれを示したグラフであり、Ｐ１がフォーカス状態の
ビームプロファイル、Ｐ２がデフォーカス時のビームプ
ロファイルである。サーモレジストではある一定の光量
閾値Ｔｈを越えた領域が感光するので、フォーカス状態
でＲ１の解像力があったものが、デフォーカスによって
Ｒ２に低下してしまう。走査中のデフォーカスは線幅む
らに繋がるので走査中のフォーカス制御もサーモレジス
ト露光では重要な技術となる。

【００３０】このように近接した２枚の平行平板の３次
元的な相対位置制御を高精度に行う技術として本出願人
らが特開平５−２４３１１８号公報で開示したアライメ
ント技術がある。図７はその原理図である。図７におい
て、マスク面上の位置ずれ検出用のＡＡマークＭ１とウ
エハ面上のマークＷ１とが対応し、マスク面上のＡＡマ
ークＭ２とウエハ面上のマークＷ２とが対応しており、
各々のＡＡマークＭ１，Ｍ２に入射した２つの光束２８
の各マークによる２つの回折光２６−１，２６−２は位
置ずれに対応してＡＡラインセンサ面上を移動するよう
に設定されている。また、ＡＦマークＭ１，Ｍ３に入射
した２つの光束２８のウエハ面上で反射しＡＦマークＭ
２，Ｍ４より出射した２つの回折光２７−１，２７−２
は面間隔に対応してＡＦラインセンサ面上を移動するよ
うに設定されている。各入射光２８は光源から放射され
た共通の１つのビームの中の光線を用いている。

【００３１】この技術は２５６Ｍ以降の半導体露光装置
のアライメント仕様を満たすべく開発されており、０．
０１μｍ以下の分解能を有する。よってこのようなサー
モレジストを用いた１００ｎｍ以下のリソグラフィ露光
装置には好適な技術である。図１の３０，３０’、図２
の３１，３１’、図３の３２，３２’は、両マスク３，
４の相対位置を検出する位置検出手段としての例えばこ
のようなアライメント／フォーカス計測装置であり、該
装置のアライメント／フォーカス信号に基づいて第１マ
スク３と第２マスク４の走査範囲を不図示の機構によっ
て制御する。このような機構があって初めて、均一な露
光量と均一な解像力を達成したサーモレジスト露光が達
成される。

【００３２】図２は本発明の第２の実施例に係る走査型
露光装置としてサーモレジスト用に改良した装置の概念
図である。第２マスク４とサーモレジストを塗布したウ
エハ７は通常のスキャナ型露光装置と同じく縮小転写倍
率の逆数倍の速度比で互いに逆方向に走査される。サー
モレジスト露光をする為に、第１マスク３が第２マスク
４の上に所定の間隔をアライメント／フォーカス装置３
１，３１’によって保たれる。この場合、第２マスク４
が走査機構１１，１１’によって走査されるので、第１
マスク３は走査する必要はない（図５（ｃ）参照）。そ
の際、第１マスク３の格子配列方向は図６（ａ），
（ｂ）で示すように走査方向に対して斜めになっている
のが望ましい。配列方向が走査方向と一致していた場
合、スポットとスポットの間の領域が露光されなくなっ
てしまうからである。走査方向に対し十分な角度を持
ち、同一走査ライン上の露光スポット数が十分多ければ
ライン露光でも照度均一化という観点からは十分な平均
化効果が見込まれるため、走査型露光はサーモレジスト
露光にとっては有利なシステムであると言える。この場
合、図６（ａ）に示すように、第１マスク１５は最初か
ら格子を斜めに作製しても良いし、あるいは図６（ｂ）
に示すように直交配列のレンズアレイマスク１６を露光
領域１７より大きめに作製し、所定角度だけ回転配置さ
せて用いても良い。

【００３３】図３は本発明の第３の実施例として斜め格
子マスクをステッパに適用した例である。走査の方式と
しては、図５（ｂ）に示すように、第１マスク３が走査
機構１２，１２’によって走査され、第２マスク４が固
定されるタイプになる。図１に示したタイプと比べ、第
１マスク３の寸法が大きくなり、走査範囲が広くなると
いう難点はあるが、格子パターンの直線走査による照度
の均一化効果という観点からは図１の装置よりも有利で
ある。

【００３４】図１１の上のグラフは閾値と解像力の関係
を説明するための図である。同じ光量でもレジストの感
光する閾値がｔｈ１，ｔｈ２のように異なっていれば、
解像する線幅はｒ１，ｒ２のように変化する。また、レ
ジストの閾値が同じならば、露光量が変化するとやはり
解像力は変化する。図１１（ｂ），（ｃ）はそのときの
露光強度分布を模擬的に示したもので、（ａ）はマスク
パターン、（ｂ）は閾値の設定が不十分なときの露光強
度分布、（ｃ）は閾値が適切に制御されたときの露光強
度分布である。以上のようにサーモレジスト露光を実施
する際は、レジスト感度、露光量、フォーカス位置を制
御し、解像度を厳密にモニタしながら露光することが重
要である。

【００３５】本発明は特にステッパ、スキャナと呼ばれ
る半導体露光装置に適用した例について言及したが、本
発明の概念は液晶露光装置をはじめとするその他一般の
露光システムに対して広く適用可能なことは言うまでも
ない。又、レジストについては、照射履歴を実質的に有
さない特性のレジスト一般に適用可能である。

【００３６】（半導体生産システムの実施例）次に、本
発明に係る装置を用いた半導体デバイス（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）の生産システムの例を説明す
る。これは半導体製造工場に設置された製造装置のトラ
ブル対応や定期メンテナンス、あるいはソフトウェア提
供などの保守サービスを、製造工場外のコンピュータネ
ットワークを利用して行うものである。

【００３７】図１４は全体システムをある角度から切り
出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバ
イスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の
事業所である。製造装置の実例としては、半導体製造工
場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例え
ば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッ
チング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装
置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査
装置等）を想定している。事業所１０１内には、製造装
置の保守データベースを提供するホスト管理システム１
０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結
んでイントラネット等を構築するローカルエリアネット
ワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム
１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークで
あるインターネット１０５に接続するためのゲートウェ
イと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能
を備える。

【００３８】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体製造メーカの製造工場である。製造工
場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する工場
であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例え
ば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても良
い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装
置１０６と、それらを結んでイントラネット等を構築す
るローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各
製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホ
スト管理システム１０７とが設けられている。各工場１
０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７
は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワーク
であるインターネット１０５に接続するためのゲートウ
ェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からイ
ンターネット１０５を介してベンダ１０１側のホスト管
理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理
システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユ
ーザだけにアクセスが許可となっている。具体的には、
インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼
動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生
した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する
他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに
対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェア
やデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの
保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場
１０２〜１０４とベンダ１０１との間のデータ通信およ
び各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インタ
ーネットで一般的に使用されている通信プロトコル（Ｔ
ＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネット
ワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三
者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線
ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもでき
る。また、ホスト管理システムはベンダが提供するもの
に限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワ
ーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベース
へのアクセスを許可するようにしてもよい。

【００３９】さて、図１５は本実施形態の全体システム
を図１４とは別の角度から切り出して表現した概念図で
ある。先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユ
ーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外
部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介し
て各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報
をデータ通信するものであった。これに対し本例は、複
数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装
置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部
ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデー
タ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ
（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場
の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここで
は例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、
成膜処理装置２０４が導入されている。なお図１５では
製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の
工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装
置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネットを構成
し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理
がされている。

【００４０】一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処
理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０などベンダ
（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した
機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１
１，２２１，２３１を備え、これらは上述したように保
守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備
える。ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管
理システム２０５と、各装置のベンダの管理システム２
１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００で
あるインターネットもしくは専用線ネットワークによっ
て接続されている。このシステムにおいて、製造ライン
の一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、
製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起き
た機器のベンダからインターネット２００を介した遠隔
保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの
休止を最小限に抑えることができる。

【００４１】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェー
スと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用
ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実行
するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモ
リやハードディスク、あるいはネットワークファイルサ
ーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフト
ウェアは、専用又は汎用のウェブブラウザを含み、例え
ば図１６に一例を示す様な画面のユーザインタフェース
をディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理
するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機
種４０１、シリアルナンバー４０２、トラブルの件名４
０３、発生日４０４、緊急度４０５、症状４０６、対処
法４０７、経過４０８等の情報を画面上の入力項目に入
力する。入力された情報はインターネットを介して保守
データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が
保守データベースから返信されディスプレイ上に提示さ
れる。またウェブブラウザが提供するユーザインタフェ
ースはさらに図示のごとくハイパーリンク機能４１０〜
４１２を実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報
にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアライ
ブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフト
ウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する
操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができ
る。ここで、保守データベースが提供する保守情報に
は、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前
記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最
新のソフトウェアも提供する。

【００４２】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図１７は半
導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
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。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）等の組立
て工程を含む。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
ト等の検査を行う。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後
工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎
に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされ
る。また前工程工場と後工程工場との間でも、インター
ネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装
置保守のための情報がデータ通信される。

【００４３】図１８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
縁膜を成膜する。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
らのステップを繰り返し行うことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造
機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
されているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしト
ラブルが発生しても迅速な復旧が可能であり、従来に比
べて半導体デバイスの生産性を向上させることができ
る。

【００４４】

【発明の効果】本発明による露光装置は、露光光源の短
波長化に頼ることなく、そのときに現存する露光装置製
造技術を用いて、一世代以上先の解像力の露光装置を提
供できるという効果がある。特に１５７ｎｍ以下の波長
のリソグラフィにおいては、高透過率の硝材開発から始
まって、エキシマレーザの狭帯域化や新規カタディオ系
の設計等開発費の負荷が非常に大きく産業界の利益構造
そのものを圧迫しつつあるが、現存するＡｒＦ露光装置
を製作する技術で１５７ｎｍ以下の波長を用いた場合と
同等以下の解像力が得られることは産業的な視点におい
ても非常に有益な技術である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る露光装置の要部
概略図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る露光装置の要部
概略図である。

【図３】本発明の第３の実施例に係る露光装置の要部
概略図である。

【図４】本発明の実施例に係る露光装置のマスク部の
拡大図である。

【図５】本発明の実施例に係る露光装置の第１マスク
及び第２マスクの相対走査方法の例を示す図である。

【図６】第１マスクの例を示す図である。

【図７】フォーカス／アライメント計測装置の原理図
である。

【図８】サーモレジスト露光の原理図である。

【図９】スポット走査例を示す図である。

【図１０】フォーカスと解像力の関係説明図である。

【図１１】閾値と解像力の関係説明図である。

【図１２】従来の露光装置の要部概略図である。

【図１３】２光束干渉露光の原理図である。

【図１４】本発明に係る装置を用いた半導体デバイス
の生産システムをある角度から見た概念図である。

【図１５】本発明に係る装置を用いた半導体デバイス
の生産システムを別の角度から見た概念図である。

【図１６】ユーザインタフェースの具体例である。

【図１７】デバイスの製造プロセスのフローを説明す
る図である。

【図１８】ウエハプロセスを説明する図である。

【符号の説明】

１：光源装置、２：照明光学系、３：第１マスク、４：
第２マスク、５，５’：マスク保持部及び走査機構、
６：投影レンズ、７：ウエハ、８：ウエハチャック、
９：ステージ、１０，１０’：マスク保持部、１１，１
１’，１２，１２’：マスク保持部及び走査機構、１
３，１３’：マスク保持部、１４：レンズアレイ、１
５，１６：第１マスク、１７：マスクブランクス、２
０，２１，２２：マスク部、３０，３０’，３１，３
１’，３２，３２’：アライメント／フォーカス計測装
置、１０１：ベンダの事業所、１０２，１０３，１０
４：製造工場、１０５：インターネット、１０６：製造
装置、１０７：工場のホスト管理システム、１０８：ベ
ンダ側のホスト管理システム、１０９：ベンダ側のロー
カルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、１１０：操作端末
コンピュータ、１１１：工場のローカルエリアネットワ
ーク（ＬＡＮ）、２００：外部ネットワーク、２０１：
製造装置ユーザの製造工場、２０２：露光装置、２０
３：レジスト処理装置、２０４：成膜処理装置、２０
５：工場のホスト管理システム、２０６：工場のローカ
ルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、２１０：露光装置メ
ーカ、２１１：露光装置メーカの事業所のホスト管理シ
ステム、２２０：レジスト処理装置メーカ、２２１：レ
ジスト処理装置メーカの事業所のホスト管理システム、
２３０：成膜装置メーカ、２３１：成膜装置メーカの事
業所のホスト管理システム、４０１：製造装置の機種、
４０２：シリアルナンバー、４０３：トラブルの件名、
４０４：発生日、４０５：緊急度、４０６：症状、４０
７：対処法、４０８：経過、４１０，４１１，４１２：
ハイパーリンク機能。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照射履歴を実質的に有さない特性のレジ
ストを用いて微細パターンを形成する露光装置におい
て、第１マスクと第２マスクを相対的に走査する機構
と、該第１マスク及び第２マスクの相対位置を高精度に
検出する位置検出手段と、該位置検出手段の出力に基づ
いて該第１マスク及び第２マスクの相対位置を高精度に
制御する制御手段とを有することを特徴とする露光装
置。
【請求項２】前記第１マスクを固定し、前記第２マス
クを該第１マスクに対して相対的に走査する機構を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記第２マスクを固定し、前記第１マス
クを該第２マスクに対して相対的に走査する機構を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】前記第１マスクの基本格子配列の方向が
前記第２マスクの走査方向と所定角度ずらせてあること
を特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】前記第１マスクの基本格子配列の方向が
該第１マスクの走査方向と所定角度ずらせてあることを
特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項６】前記第１マスクはレンズアレイから成
り、前記第２マスクは露光パターンが描画されている原
版であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の露光装置。
【請求項７】サーモレジストを用いてマスク上の微細
パターンを転写露光する露光方法において、マスクの部
分的な照明を、該サーモレジストの熱拡散に必要な時間
よりも十分長い時間を置いて、領域移動させながら順次
実行することを特徴とする露光方法。
【請求項８】請求項１〜６に記載の露光装置または請
求項７に記載の露光方法のいずれかを用いて半導体デバ
イスを製造することを特徴とする半導体デバイス製造方
法。
【請求項９】請求項１〜６のいずれかに記載の露光装
置を含む各種プロセス用の製造装置群を半導体製造工場
に設置する工程と、該製造装置群を用いて複数のプロセ
スによって半導体デバイスを製造する工程とを有するこ
とを特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項１０】前記製造装置群をローカルエリアネッ
トワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネット
ワークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの
間で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報を
データ通信する工程とをさらに有することを特徴とする
請求項９に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１１】前記露光装置のベンダもしくはユーザ
が提供するデータベースに前記外部ネットワークを介し
てアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守
情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半導
体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
タ通信して生産管理を行うことを特徴とする請求項１０
に記載の半導体デバイス製造方法。
【請求項１２】請求項１〜６のいずれかに記載の露光
装置を含む各種プロセス用の製造装置群と、該製造装置
群を接続するローカルエリアネットワークと、該ローカ
ルエリアネットワークから工場外の外部ネットワークに
アクセス可能にするゲートウェイを有し、前記製造装置
群の少なくとも１台に関する情報をデータ通信すること
を可能にしたことを特徴とする半導体製造工場。
【請求項１３】半導体製造工場に設置された請求項１
〜６のいずれかに記載の露光装置の保守方法であって、
前記露光装置のベンダもしくはユーザが、半導体製造工
場の外部ネットワークに接続された保守データベースを
提供する工程と、前記半導体製造工場内から前記外部ネ
ットワークを介して前記保守データベースへのアクセス
を許可する工程と、前記保守データベースに蓄積される
保守情報を前記外部ネットワークを介して半導体製造工
場側に送信する工程とを有することを特徴とする露光装
置の保守方法。
【請求項１４】請求項１〜６のいずれかに記載の露光
装置において、ディスプレイと、ネットワークインタフ
ェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行するコン
ピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコンピ
ュータネットワークを介してデータ通信することを可能
にしたことを特徴とする露光装置。
【請求項１５】前記ネットワーク用ソフトウェアは、
前記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接
続され前記露光装置のベンダもしくはユーザが提供する
保守データベースにアクセスするためのユーザインタフ
ェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネット
ワークを介して該データベースから情報を得ることを可
能にすることを特徴とする請求項１４に記載の露光装
置。