JP2005045095A - Manufacturing method of optical space modulation element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光空間変調素子の製造方法に係り、特にホトリソグラフィによって複数の同一パターンを含む半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する場合において、各パターンを転写する際の露光条件の均等化を図り、またチップ転写数を増加させるための改善に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a spatial light modulation element, and in particular, in the case where a semiconductor device chip including a plurality of identical patterns is transferred onto a wafer by photolithography, the exposure conditions for transferring each pattern are equalized. Also, it relates to an improvement for increasing the number of transferred chips.
液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子である半導体デバイスは、その回路構成中に多数の同一パターンが連続的に繰り返して配設されている。 A semiconductor device, which is a light spatial modulation element applied to a liquid crystal image display device, has a number of identical patterns arranged continuously and repeatedly in its circuit configuration.
そして、一般的にその種の半導体デバイスは大面積チップとなるため、チップ全体を単一のマスク内に収めることが不可能である。 In general, since such a semiconductor device is a large-area chip, it is impossible to fit the entire chip in a single mask.
そこで、従来から前記のような半導体デバイスをホトリソグラフィで製造する際には、同一パターンとして繰り返される回路については単一の代表パターンとしてマスクに形成するようにし、更にそれが複数種ある場合には1枚のマスクに対して集約的に配設・形成しておき、そのマスクを用いて繰り返しパターンを効率良く露光転写させる方法が採用されている。 Therefore, when manufacturing a semiconductor device as described above by photolithography, a circuit that is repeated as the same pattern is formed on the mask as a single representative pattern. A method is adopted in which a single mask is arranged and formed in a concentrated manner, and a repeated pattern is efficiently exposed and transferred using the mask.
また、その方法に基づいた半導体デバイスの製造方法に関しては、下記の特許文献1,2等において各種の提案がなされている。
In addition, various proposals have been made in the following
液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子においては、映像を光変調する画素電極を1単位として表示する画素数マトリクス状に配列され、画素電極を駆動する部分の回路が画素電極を挟んで配置される構成が一般的である。従って、前記の露光転写方法では、例えば、ウエハ上に多数形成される半導体デバイスの1チップが図5(A)に示すような各回路パターンの組合せからなるチップパターン1であり、各パターンA,B1〜B5,Cがそれぞれ同一パターンA,B,Cである場合には、図5(B)のように各パターンA,B,Cを集約的に配置・形成した一枚のマスク3を用いる。これは、露光の回数を減らすことにより全体の露光時間が減少でき効率的であるからである。
In a spatial light modulation element applied to a liquid crystal image display device, a pixel number matrix for displaying a pixel electrode for optically modulating an image as one unit is arranged, and a circuit for driving the pixel electrode sandwiches the pixel electrode. The arrangement is common. Therefore, in the exposure transfer method described above, for example, one chip of a semiconductor device formed on a wafer is a
尚、図5(B)において、20はマスク2の中心である。
In FIG. 5B, 20 is the center of the
そして、露光装置としては図6に示すような縮小投影露光方式の装置が使用されることが多く、その場合には前記のマスク3はレチクルマスクとなる。
In many cases, a reduction projection exposure apparatus as shown in FIG. 6 is used as the exposure apparatus. In this case, the
同図において、31は露光光源であり、その発する光はフライアンレンズ32、アパーチャ33、コンデンサレンズ34、ミラー35及びコンデンサレンズ36を介してマスク3に照射せしめられる。
In the figure,
また、ミラー35からコンデンサレンズ36を通じてマスク3側へ照射される露光光束の光軸10は、設置台30に固定されたマスク3の中心20を通過するように設定されている。
Further, the
尚、マスク3の上側にはブラインド37が設けられており、ブラインド駆動部38によってマスク3の各パターンA,B,Cの内の転写しようとするパターン以外の領域を遮蔽するようになっている。
A blind 37 is provided on the upper side of the
ブライド37が開放しているマスク3のパターンを透過した光は、投影レンズ39を介してレベリングステージ40の上面に設置されたウエハ41に集光せしめられ、それによってマスク3の前記パターンがウエハ41に投影されて転写される。
The light transmitted through the pattern of the
前記のレベリングステージ40はZステージ42の上に搭載されており、更にそのZステージ42はX-Yステージ43の上に搭載されている。
The
そして、LED44,45とコリメートレンズ46,47と集光レンズ48,49と光検出器50,51で構成した2系統の光学系によって、それぞれウエハ41と前記光軸10の交点を基準にしたウエハ41上の一定領域に関するレベリング情報とフォーカス情報を得るようになっており、光検出器50,51が検出したそれらの情報は主制御部52へ入力され、主制御部52がそれらの情報に基づいてレベリング駆動部53とZ駆動部54を制御することにより、ウエハ41の傾斜角度と光軸方向の位置(フォーカス位置)を調整して常に適正な転写露光が実行されるようにしている。
Then, the wafers based on the intersection of the
また、主制御部52には半導体デバイスのチップパターン1とマスク3の各パターンA,B,Cに係る配置条件、及びウエハ41に対するチップパターン1の配設条件に基づいて作成された作業プログラムが予めセットされている。
In addition, the
そして、主制御部52は、そのプログラムを読み出してX-Y駆動部55を制御することによりX-Yステージ43を水平方向へ移動させ、ブラインド37の遮蔽状態を制御すると共に前記のレベリング・フォーカス情報によってレベリングステージ40とZステージ42を制御しながら、マスク3の各パターンA,B,Cを選択的にウエハ41の設定位置に転写させて最終的にウエハ41上に多数のチップパターン1を形成させる。
ところで、液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子は高解像度化が進み、それに伴い素子のサイズも大型化され対向方向は1インチ超にもなる。従来のマスクパターンは、露光装置において露光位置決め及び露光の効率を上げるための配置になっているが、半導体デバイスのチップが大型化したことで、ウエハ上の周辺部を効率よく使用し1つのウエハでより多くのチップの配置が可能なように露光することが歩留まりの向上に影響する。 By the way, the spatial resolution modulator applied to the liquid crystal image display device has been improved in resolution, and accordingly, the size of the element is increased and the facing direction becomes more than 1 inch. Conventional mask patterns are arranged to increase the exposure positioning and exposure efficiency in the exposure equipment, but the size of the chip of the semiconductor device has increased, so that the peripheral part on the wafer can be used efficiently and one wafer. Therefore, exposure so that more chips can be arranged affects the yield.
そこで、ウエハ41のエッジ近くに配設されるチップパターン1a,1bを前記のマスク3の各パターンA,B,Cで転写する場合を想定してみると、図7に示すように、チップパターン1b内のパターンCを形成すべき領域がウエハ41のエッジ41bに最も近くなるが、この41b側のエッジでは問題とならない。しかし、逆側のウエハ41のエッジ41aでは、チップパターン1a内のパターンAを形成すべき領域がウエハ41のエッジ41aに最も近くなるが、その場合に前記の光軸10はウエハ41の外側に位置することになり、その状態ではレベリング・フォーカス情報が得られなくなる。
Therefore, assuming that the
従って、そのまま転写を実行するとデフォーカスによるパターン短絡等が発生し、また露光装置によってはそのような転写を不能とする場合もあることから、結果的にエッジ41aに近い領域にチップパターン1aを形成できなくなってチップ転写数の減少を招くことになり、歩留まりが悪くなるという問題があった。
Therefore, if the transfer is executed as it is, a pattern short circuit or the like due to defocusing occurs, and depending on the exposure apparatus, such a transfer may be disabled. As a result, the chip pattern 1a is formed in a region close to the
前記のマスク3のパターンにおいて、BとA,Cの配置を逆にしてもレベリング・フォーカス情報が得られなくなる位置が変わるだけであり、歩留まりが悪くなるという問題は解決できない。
In the pattern of the
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、複数の同一パターンを含む液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子の半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する場合に用いるマスクに工夫を施し、もって、前記の各問題点を合理的に解決することが可能な光空間変調素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and devised a mask used when transferring a semiconductor device chip of a light spatial modulation element applied to a liquid crystal image display device including a plurality of identical patterns onto a wafer. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an optical spatial modulation element that can reasonably solve the above problems.
本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載の手段よりなる。
すなわち、
露光用光束の光軸がマスクの中心を通過するように設定し、前記露光用光束とは異なる光学系により前記光軸とウエハの交点位置を基準にして求めたフォーカス・レベリング情報に基づいて前記ウエハの前記光軸方向の位置と角度を制御しながら、前記マスクに形成された半導体デバイスの各パターンを前記ウエハに転写する露光装置を用い、複数の異なるパターンをそれぞれ複数個含んだ半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する光空間変調素子の製造方法において、
前記半導体デバイスにおける異なるパターン毎の複数の同一パターンをそれぞれ単一の代表パターンとしてマスク上に配置・形成せしめたマスクを用意し、
前記代表パターンは前記複数の異なるパターンの配列に位置関係がそろって配置され、
前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの各形成領域が隣接して整列している場合に、前記光軸方向から見て、マスクの中心が前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの形成領域内に位置するように、前記マスクを使用して転写することを特徴とする光空間変調素子の製造方法。
In order to solve the above problems, the present invention comprises the following means.
That is,
The optical axis of the exposure light beam is set so as to pass through the center of the mask, and the optical system is different from the exposure light beam based on the focus leveling information obtained with reference to the intersection point of the optical axis and the wafer. An exposure apparatus that transfers each pattern of the semiconductor device formed on the mask to the wafer while controlling the position and angle of the wafer in the optical axis direction, and includes a plurality of different patterns. In the manufacturing method of the spatial light modulator for transferring the chip onto the wafer,
Preparing a mask in which a plurality of identical patterns for each different pattern in the semiconductor device are arranged and formed on a mask as a single representative pattern,
The representative pattern is arranged in a positional relationship in the arrangement of the plurality of different patterns,
When the formation regions of the same pattern of the semiconductor device to be formed on the wafer are aligned adjacent to each other, the center of the mask is to be formed on the wafer when viewed from the optical axis direction. A method of manufacturing a spatial light modulation element, wherein transfer is performed using the mask so as to be located in a region where the same pattern is formed.
本発明の「光空間変調素子の製造方法」によれば、ウエハの縁の近傍に形成されるパターンについてもウエハ面からフォーカス・レベリング情報を取得できるようにし、従来ではデフォーカス等によって形成が不可能であったウエハのエッジ近くのチップパターンについても適正な転写露光を可能にし、チップ転写数の増加を実現する。 According to the “method of manufacturing a spatial light modulating element” of the present invention, it is possible to obtain focus / leveling information from the wafer surface even for a pattern formed in the vicinity of the edge of the wafer. Appropriate transfer exposure is possible even for a chip pattern near the edge of the wafer, which has been possible, and an increase in the number of chip transfers is realized.
以下、本発明に係る光空間変調素子の製造方法の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。但し、この実施例においても、図6に示した露光装置を用いて図1に示したウエハ41上に図2(A)に示すチップパターン1を多数転写する場合を例にとって説明する。
The best mode for carrying out the invention of the method for manufacturing a spatial light modulator according to the present invention will be described below with reference to preferred embodiments. However, also in this embodiment, a case where a large number of
図6において、31は露光光源であり、その発する光はフライアンレンズ32、アパーチャ33、コンデンサレンズ34、ミラー35及びコンデンサレンズ36を介してマスク2に照射せしめられる。
In FIG. 6,
また、ミラー35からコンデンサレンズ36を通じてマスク2側へ照射される露光光束の光軸10は、設置台に固定されたマスク2の中心20を通過するように設定されている。
Further, the
尚、マスク2の上側にはブラインド37が設けられており、ブラインド駆動部38によってマスク2の各パターンA,B,Cの内の転写しようとするパターン以外の領域を遮蔽するようになっている。
A blind 37 is provided on the upper side of the
ブライド37が開放しているマスク2のパターンを透過した光は、投影レンズ39を介してレベリングステージ40の上面に設置されたウエハ41に集光せしめられ、それによってマスク2の前記パターンがウエハ41に投影されて転写される。
The light transmitted through the pattern of the
前記のレベリングステージ40はZステージ42の上に搭載されており、更にそのZステージ42はX-Yステージ43の上に搭載されている。
The leveling
そして、LED44,45とコリメートレンズ46,47と集光レンズ48,49と光検出器50,51で構成した2系統の光学系によって、それぞれウエハ41と前記光軸10の交点を基準にしたウエハ41上の一定領域に関するレベリング情報とフォーカス情報を得るようになっており、光検出器50,51が検出したそれらの情報は主制御部52へ入力され、主制御部52がそれらの情報に基づいてレベリング駆動部53とZ駆動部54を制御することにより、ウエハ41の傾斜角度と光軸方向の位置(フォーカス位置)を調整して常に適正な転写露光が実行されるようにしている。
Then, the wafers based on the intersection of the
また、主制御部52には半導体デバイスのチップパターン1とマスク2の各パターンA,B,Cに係る配置条件、及びウエハ41に対するチップパターン1の配設条件に基づいて作成された作業プログラムが予めセットされている。
In addition, the
そして、主制御部52は、そのプログラムを読み出してX-Y駆動部55を制御することによりX-Yステージ43を水平方向へ移動させ、ブラインド37の遮蔽状態を制御すると共に前記のレベリング・フォーカス情報によってレベリングステージ40とZステージ42を制御しながら、マスク2の各パターンA,B,Cを選択的にウエハ41の設定位置に転写させて最終的にウエハ41上に多数のチップパターン1を形成させる。
The
先ず、図1に示すように光空間変調素子の1単位であるチップパターン1をウエハ41上にできるだけ効率よく配列する。図2(A)に示すように光空間変調素子の1単位は撮像映像を光変調する画素電極が表示する画素数マトリクス状に配列されB1〜B5、画素電極を駆動する部分の回路A,Cが画素電極を挟んで配置される。
First, as shown in FIG. 1, the
図2(B)はこの実施例で用いるマスク2の平面図であり、(B)のマスクは従来技術において説明した図5(B)のマスク3に相当し、パターンA,B,Cの配置領域がチップパターン1の配置に順じた位置に設定されたものである。
FIG. 2B is a plan view of the
今、図2(A)のチップパターン1におけるパターンB1〜B5をマスク2を用いて転写する場合を想定する。
Assume that the patterns B1 to B5 in the
その場合のチップパターン1とマスク2の光学的位置関係は図3に示され、マスク2のパターンBをチップパターン1のパターンB1に対応させると、露光装置の光軸10はチップパターン1のマスク2領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られることになる。
The optical positional relationship between the
次に、チップパターン1のパターンB2〜B5を転写する際も前記と同様に、マスク2のパターンBを適用する。それらの場合における露光装置の光軸10はそれぞれの場合についてチップパターン1のパターンB2〜B5の形成領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られている。
Next, when transferring the patterns B2 to B5 of the
チップパターン1のパターンA,Cを転写する際も前記と同様に、マスク2のパターンA,Cを適用する。それらの場合における露光装置の光軸10はそれぞれの場合についてチップパターン1のパターンA,Cの形成領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られている。
When transferring the patterns A and C of the
前述のように、半導体プロセスでは半導体デバイスのチップパターンをウエハに対してマトリクス状に配列させて転写する。従って、チップパターン1についてみれば、図1に示すように、チップパターン1が縦横に密接した態様で繰り返されることになる。
As described above, in the semiconductor process, the chip pattern of the semiconductor device is transferred while being arranged in a matrix on the wafer. Accordingly, with respect to the
従来マスク3を用いた場合パターンAについて問題となるのは、図7において説明したように、ウエハ41に対してチップパターン1をマトリクス状に配列させた場合に、ウエハ41のエッジ41aの近くに形成されるべきチップパターン1aのパターンAが極めてエッジ41aに近くなり、レベリング・フォーカス情報が得られなくなってデフォーカスによるパターン短絡等が発生し、結果的にチップ転写数が減少することであった。
When the
この問題について、本実施例では、図2に示したように、マスクに関して各パターンA,B,Cの形成領域をチップパターン1の配列と同じ順序関係で配設したマスク2を用意しており、このマスク2を用いることにより合理的に解決できる。
With respect to this problem, in this embodiment, as shown in FIG. 2, a
即ち、図7ではマスク3を用いているために、ウエハ41のエッジ41aの近くにあるチップパターン1aのパターンAを転写する際にマスク3の中心20(光軸10の位置)がウエハ41の範囲外になり、レベリング・フォーカス情報が得られない状態となっていたが、図4に示すように、マスク2を用いてパターンAを転写すれば、光軸10の位置はウエハ41の範囲内に含まれるためレベリング・フォーカス情報を得て転写を行うことができる。
That is, since the
また、図4に示すように、チップパターン1bに対してウエハ41上で対角位置にあるエッジ41bのパターンCに関しても、マスク2を用いてパターンCを転写するようにすれば、前記と同様に光軸10の位置はウエハ41の範囲内にあり、レベリング・フォーカス情報を得た状態で転写を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 4, with respect to the pattern C of the
従って、マスク2を用いればウエハ41のいずれのエッジ41a,41bにおいても光軸10がパターンA,Cの形成領域内に位置することになり、その形成領域の中心を基準として得られるレベリング・フォーカス情報に基づいてそのまま転写が行えるため、従来マスク3に係るような問題は生じない。
Therefore, when the
1,1a,1b…チップパターン、2,3…マスク、10…光軸、20…マスクの中心、、30…設置台、31…露光光源、32…フライアンレンズ、33…アパーチャ、34,36コンデンサレンズ、35…ミラー、37…ブラインド、38…ブラインド駆動部、39…投影レンズ、40…レベリングステージ、41…ウエハ、41a,41b…ウエハのエッジ、42…Zステージ、43…X-Yステージ、44,45…LED、46,47…コリメートレンズ、48,49…集光レンズ、50,51…光検出器、52…主制御部、53…レベリング駆動部、54…Z駆動部、55…X-Y駆動部、A,B,C…マスクに配置・形成されたパターン(代表パターン)、A,B1〜B5,C…チップパターン内の各同一パターン
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記半導体デバイスにおける異なるパターン毎の複数の同一パターンをそれぞれ単一の代表パターンとしてマスク上に配置・形成せしめたマスクを用意し、
前記代表パターンは前記複数の異なるパターンの配列に位置関係がそろって配置され、
前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの各形成領域が隣接して整列している場合に、前記光軸方向から見て、マスクの中心が前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの形成領域内に位置するように、前記マスクを使用して転写することを特徴とする光空間変調素子の製造方法。
The optical axis of the exposure light beam is set so as to pass through the center of the mask, and the optical system is different from the exposure light beam based on the focus leveling information obtained with reference to the intersection point of the optical axis and the wafer. An exposure apparatus that transfers each pattern of the semiconductor device formed on the mask to the wafer while controlling the position and angle of the wafer in the optical axis direction, and includes a plurality of different patterns. In the manufacturing method of the spatial light modulator for transferring the chip onto the wafer,
Preparing a mask in which a plurality of identical patterns for each different pattern in the semiconductor device are arranged and formed on a mask as a single representative pattern,
The representative pattern is arranged in a positional relationship in the arrangement of the plurality of different patterns,
When the formation regions of the same pattern of the semiconductor device to be formed on the wafer are aligned adjacent to each other, the center of the mask is to be formed on the wafer when viewed from the optical axis direction. A method of manufacturing a spatial light modulation element, wherein transfer is performed using the mask so as to be located in a region where the same pattern is formed.
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