JP2007219242A

JP2007219242A - コンタクト露光方法及びコンタクト露光装置

Info

Publication number: JP2007219242A
Application number: JP2006040696A
Authority: JP
Inventors: Yoshichika Mori; 義近毛利
Original assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Precision Co Ltd
Priority date: 2006-02-17
Filing date: 2006-02-17
Publication date: 2007-08-30

Abstract

【課題】従来のコンタクト露光装置に簡単な改造を施すだけで、マスクとウエハの密着性を向上できるコンタクト露光方法及びコンタクト露光装置の実現。
【解決手段】露光パターンを形成したマスク11を保持するマスクホルダ12と、レジスト71を塗布したウエハ21が載置され、ウエハの裏面を真空吸着するか又は裏面に圧力を印加するための気体経路29,60を有するウエハステージ22と、マスクホルダとウエハステージの相対位置を調整する移動機構30と、ウエハステージの気体経路の圧力を切り換える圧力切換機構51,52と、マスクに光を照射する光源15と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布したウエハに密着させた状態で露光を行うコンタクト露光方法及びコンタクト露光装置に関する。

光導波路は、コンタクト露光を利用したフォトエッチングなどにより形成される。コンタクト露光は、露光パターンを形成したマスクを、レジストを塗布したウエハに密着させた状態で、マスクに紫外線などを照射することにより行われる。コンタクト露光を利用した光導波路の形成は、特許文献１などに記載されており、広く知られているので、ここでは詳しい説明は省略する。

光導波路の製造においても、パターンの微細化及び高精度化が求められており、例えば、３μｍの線路幅に対して＋０．１５μｍ、−０．２５μｍの誤差範囲が要求され、０．５μｍのＹ分岐先端径の解像度が要求されている。

コンタクト露光で高解像度を得るには、マスクの暗部パターンの下部への光の回り込みを低減する必要があり、マスクとウエハの密着度を高める必要がある。

図１は、コンタクト露光装置の従来例の概略構成を示す図である。図示のように、従来のコンタクト露光装置は、マスク１１を保持するマスクホルダ１２と、ウエハ２１を保持するウエハステージ２２と、マスク１１に照射する紫外線を出力する紫外線ランプ１５と、を有する。マスクホルダ１２には２重のリング状のガスケット１３が設けられており、ガスケット１３の２重リングの間が気体経路１４を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ１に接続されている。ガスケット１３にマスク１１を接触させた状態で真空ポンプ２０により気体経路１４内を減圧すると、マスク１１は真空吸着されてマスクホルダ１２に保持される。なお、マスク１１は真空吸着以外の方法でマスクホルダ１２に固定することも可能である。更に、マスクホルダ１２は、図示していないＹ軸移動機構により上下方向に移動可能である。

ウエハステージ２２に表面には、気体経路２９を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２に接続される溝を有し、ウエハ２１を載置した状態で真空ポンプ２０により気体経路２９内を減圧すると、ウエハ２１は真空吸着されてウエハステージ２２に保持される。ウエハステージ２２は、ボール軸受２３を介してステージベース２５に保持されており、ウエハステージ２２の載置面の向きが調整可能であり、ステージ固定ツマミ２４により調整した向きで固定できるようになっている。ステージベース２５は、ＸＺθ調整機構３０に保持されている。これにより、ステージベース２５、すなわちウエハステージ２２は、Ｚ軸調整ツマミ２６及びＸ軸調整ツマミ２８を操作することによりＸＺ軸の２軸方向の位置を調整可能で、θ軸調整ツマミ２７を操作することによりＹ軸に垂直な面内での回転位置を調整可能である。

露光を行う場合には、露光パターンが形成されたマスク１１を、上記の方法でマスクホルダ１２に保持する。次に、ウエハ２１をウエハステージ２２に載置して真空吸着により保持する。そして、Ｙ軸移動機構によりマスクホルダ１２を降下させてマスク１１をウエハ２１に近接させ、顕微鏡などでマスク１１とウエハ２１の位置合わせマークを確認しながら、ＸＺθ調整機構３０によりマークが一致するようにウエハステージ２２のＸＺ軸方向の位置及び回転θを調整する。その後、マスクホルダ１２を更に降下させてマスク１１をウエハ２１に接触させる。この時、ウエハステージ２２はボール軸受２３を介してステージベース２５に保持されているので、ウエハ２１がマスク１１に面に沿うようにウエハステージ２２の向きが調整されるので、その後固定ツマミ２４を操作してウエハステージ２２の向きを固定する。この状態で、紫外線ランプ１５からの紫外線をマスク１１に照射して、ウエハ２１の表面に塗布されたレジストにマスク１１のパターンを露光する。この間、マスク１１はマスクホルダ１２に真空吸着され、ウエハ２１はウエハステージ２２に真空吸着された状態が維持される。露光後、Ｙ軸移動機構によりマスクホルダ１２を上昇させて、マスク１１とウエハ２１を引き離す。マスク１１はマスクホルダ１２に真空吸着され、ウエハ２１はウエハステージ２２に真空吸着されているので、引き離すことが可能である。

図１の装置では、ウエハステージ２２をボール軸受２３を介してステージベース２５に保持するいわゆる首振り機構が設けられており、ウエハ２１がマスク１１に面に沿うようにウエハステージ２２の向きが調整される。しかし、マスク１１は周辺のみが保持されているために、マスク１１を降下させてウエハ２１に押し当てた場合に、マスク１１がたわんでウエハ２１に均一に密着しない（主として中心が密着しない）という問題が生じる。また、ウエハステージ２２の傾斜を首振り機構のみで補正するのは難しく、ウエハステージ２２の首振り機構はマスク１１の平面度やウエハ２１の平面度の影響を除くことはできない。そのため、マスク１１とウエハ２１の密着を全面で均一に行うことができず、部分的な解像不良が発生する。そこで、ウエハステージ２２の中心を機械的に持ち上げる機構なども考えられているが、十分な効果が得られていない。

特許文献１は、光導波路を製造するためのコンタクト露光方法において、マスクとウエハの密着圧力を高めるために、ウエハの裏面に不活性ガスの圧力を印加して密着性を向上することを記載している。しかし、特許文献１は、マスク及びウエハの保持については何ら記載しておらず、単に密着性を高めただけでは、露光後にマスク及びウエハを引き離すことができないという問題を生じる。

図２は、マスクとウエハの密着度をより向上させたコンタクト露光装置の従来例の概略構成を示す図である。このコンタクト露光装置は、マスク１１を保持するマスクホルダ１２と、ウエハ２１を保持するウエハステージ２２と、紫外線光源１５と、を有する。マスクホルダ１２は、中心に穴を有し、穴をふさぐようにマスク１１が載置される。マスク１１は、マスクホルダ１２に設けられた位置決めピン１６に当接させて配置され、図示していない保持機構でマスクホルダ１２に固定される。なお、マスク１１は、図示していないガスケットなどを使用してマスクホルダ１２との接触部分が密閉されるように固定される。また、図１と同様に、マスクホルダ１２は、図示していないＹ軸移動機構により上下方向に移動可能である。

ウエハステージ２２に表面には、気体経路２９を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２に接続される溝を有し、ウエハ２１を載置した状態で真空ポンプ２０により気体経路２９内を減圧すると、ウエハ２１は真空吸着されてウエハステージ２２に保持される。ウエハステージ２２はステージベース２５に保持されており、ステージベース２５はステージ傾斜調整機構３１を介してＸＺθ調整機構３２に保持されている。これにより、ウエハステージ２２の載置面の向きが調整可能であると共に、ステージベース２５、すなわちウエハステージ２２は、ＸＺ軸の２軸方向の位置及びＹ軸に垂直な面内での回転位置を調整可能である。

ウエハステージ２２は、マスクホルダ１２の穴に移動して、載置したウエハ１２をマスク１１に接触させるようになっている。ウエハ１２がマスク１１に接触する状態では、マスクホルダ１２とステージベース２５がガスケット１７を介して接触するようになっており、マスクホルダ１２の穴の内部は密閉される。この部分は、気体経路１８を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ１に接続されており、減圧することが可能である。

露光を行う場合には、図１の場合と同様に、マスク１１及びウエハ２１の位置合わせを行った後接触させる。その後、Ｚ軸調整ツマミ２６を回して一定量ウエハステージ２２を押し上げ、強制的に加圧接触させる。

特開平６−３０８３４２号公報

図２の従来のコンタクト露光装置は、マスクホルダ１２の穴の内部を密閉して減圧する必要があり、その分装置が複雑でコスト増になるという問題がある。更に、マスクホルダ１２の穴の内部を減圧しただけでは、マスク１１の平面度やウエハ２１の平面度の影響を十分に除去するのは難しいという問題がある。

本発明は、図１に示すような従来のコンタクト露光装置に簡単な改造を施すだけで、マスクとウエハの密着性を向上できるコンタクト露光方法及びコンタクト露光装置の実現を目的とする。

上記目的を実現するため、本発明は、図１に示すような従来のコンタクト露光装置において、ウエハをウエハステージに真空吸着するための気体経路を、減圧状態と加圧状態との間で切り換えられるようにして、マスクをウエハに接触させるまでの間は気体経路を減圧状態にしてウエハを真空吸着し、マスクとウエハが接触した後は気体経路を加圧状態にしてウエハをマスクに押し当て、その状態で露光した後、再び気体経路を減圧状態にしてウエハを真空吸着してマスクとウエハを引き離す。

すなわち、本発明のコンタクト露光方法は、露光パターンを形成したマスクをマスクホルダに保持し、レジストを塗布したウエハをウエハステージに載置し、前記ウエハステージの気体経路を介して前記ウエハの裏面を真空吸着して保持し、前記マスクと前記ウエハの露光位置を合わせ、前記マスクと前記ウエハを接触させ、前記ウエハの裏面の真空吸着を停止して、前記ウエハの裏面に圧力を印加するように、前記ウエハステージの気体経路を切り換え、前記マスクに光を照射して、前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光し、前記ウエハの裏面への圧力印加を停止して、前記ウエハの裏面を真空吸着するように、前記ウエハステージの気体経路を切り換え、前記マスクと前記ウエハを引き離す、ことを特徴とする。

また、本発明のコンタクト露光装置は、露光パターンを形成したマスクを保持するマスクホルダと、レジストを塗布したウエハが載置され、前記ウエハの裏面を真空吸着するか又は前記裏面に圧力を印加するための気体経路を有するウエハステージと、前記マスクホルダと前記ウエハステージの相対位置を調整する移動機構と、前記ウエハステージの前記気体経路の圧力を切り換える圧力切換機構と、前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光するために、前記マスクに光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、マスクとウエハが接触した後ウエハの裏面に圧力を印加してマスクに押し当てるので、マスク及びウエハの平面度の差により密着性が十分でない部分にも圧力を加えて密着性を向上できる。

また、本発明のコンタクト露光装置は、図１の装置において、気体経路に減圧状態と加圧状態の切換機構を設けるだけでよく、構成が簡単で、現存する図１の装置を改造するのも容易である。

本発明によれば、簡単な構成で密着性を向上できるコンタクト露光方法及び装置が実現できる。

図３は、本発明の実施例のコンタクト露光装置の構成を示す図である。図１と比較して明らかなように、実施例のコンタクト露光装置は、図１の従来のコンタクト露光装置において、気体経路２９を２つの経路に分岐し、一方の経路はバルブ５１を介して真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２に接続し、他方の経路はバルブ５２とレギュレータ５３を介して窒素ガス源に接続される経路５５に接続されるようにしたもので、他の部分は図１の従来例と同じである。参照番号５４は、レギュレータ５３により調整される気体の圧力を測定する圧力計である。

バルブ５２を閉じて、バルブ５１を開くと、図１の従来例と同じ構成になり、ウエハ２１をウエハステージ２２に真空吸着することができる。バルブ５１を閉じて、バルブ５２を開くと、真空経路２９に所定の圧力の窒素ガスを供給して、ウエハ２１の裏面に所定の圧力を印加することができる。

図４は、ウエハステージ２２の上面図と断面図である。図示のように、ウエハステージ２２の載置面には、十字形に溝６０が設けられている。破線で示す円は、ウエハ２１が載置される部分である。溝６０は、ウエハステージ２２の中心に設けられた穴につながっており、この穴はウエハステージ２２の外部の気体経路２９につながる。

図５は、実施例のコンタクト露光装置を使用して露光を行う時の動作を示すフローチャートである。

ステップ１０１では、マスク１１をマスクホルダ１２に接触させ、真空ポンプ２０の吸気口Ｓ１から気体経路１４を減圧してマスク１１をマスクホルダ１２に保持する。

ステップ１０２では、バルブ５２を閉じ、バルブ５１を開いた状態にした上で、ウエハ２１をウエハステージ２２に載置し、真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２から気体経路２９を減圧してウエハ２１をウエハステージ２２に保持する。

ステップ１０３では、図示していないＹ軸移動機構によりマスクホルダ１２を降下させてマスク１１をウエハ２１に近接させ、顕微鏡などでマスク１１とウエハ２１の位置合わせマークを確認しながら、ＸＺθ調整機構３０によりマークが一致するようにウエハステージ２２のＸＺ軸方向の位置及び回転θを調整する。

ステップ１０４では、マスクホルダ１２を更に降下させてマスク１１をウエハ２１に接触させる。この時、ウエハステージ２２はボール軸受２３を介してステージベース２５に保持されているので、ウエハ２１がマスク１１に面に沿うようにウエハステージ２２の向きが調整されるので、その後固定ツマミ２４を操作してウエハステージ２２の向きを固定する。

ステップ１０５では、バルブ５１を閉じ、バルブ５２を開いて、気体経路２９に所定の圧力の窒素ガスを供給する。この圧力は、例えば、９．８×１０⁴Ｐａ程度であり、圧力計５４を見ながらレギュレータ５３で調整する。これにより、ウエハ２１の下面の溝６０の部分からウエハ２１を押し上げる力が働き、ウエハ２１はマスク１１に押し付けられ、全面で密着する。マスク１１は、その周辺部のみがマスクホルダ１２に真空吸着されるので、マスク１１をウエハ２１に押し当てると、マスク１１の中心部が上方にたわむ。溝６０は十字形であり、溝の密度は中心部の方が周辺部より大きいので、ウエハ２１の中心部の方が押し上げる力が大きく、ウエハ２１も中心部が上方にたわむのでウエハ２１とマスク１１の密着性は良好である。

ステップ１０６では、紫外線ランプ１５から紫外線をマスク１１に照射して露光を行う。これにより、ウエハ２１の表面に塗布されたレジストにマスク１１のパターンが露光される。

ステップ１０７では、バルブ５２を閉じ、バルブ５１を開いて、真空ポンプ２０の吸気口Ｓ２から気体経路２９を減圧してウエハ２１を再びウエハステージ２２に吸着する。

ステップ１０８では、Ｙ軸移動機構によりマスクホルダ１２を上昇させて、マスク１１とウエハ２１を引き離す。マスク１１はマスクホルダ１２に真空吸着され、ウエハ２１はウエハステージ２２に真空吸着されているので、引き離すことが可能である。

ステップ１０９では、ウエハ２１の吸着を解除し、ステップ１１０では、マスク１１の吸着を解除する。もし、続けて同じウエハに同じマスクのパターンを露光するのであれば、ステップ１０９及び１１０を行わずにステップ１０３に進む。

以上、本発明の実施例を説明したが、本実施例で実際に露光を行ったところでは、図１の従来例のコンタクト露光装置を使用した場合に比べて大幅に解像度が向上しただけでなく、高価な図２のコンタクト露光装置を使用した場合に比べてもより良好な解像度が得られた。

また、ウエハ２１にレジスト７１を塗布した場合、図６に示すように、ウエハ２１の周辺部のレジストが盛り上がり、レジスト厚が大きくなるというビードが発生する。図１及び図２の従来のコンタクト露光装置を使用した場合、ビードがあるウエハ２１をそのまま露光すると、露光後マスクとウエハを引き離すことができず、無理に引き離すと、レジストの一部や、ウエハ又はマスクが破損するという事故が発生する場合があった。そのため、図６のビードの部分を除去した後露光を行っており、煩雑であった。実施例のコンタクト露光装置を使用した場合、たとえビードのあるウエハをそのまま露光しても、良好な解像度が得られるだけでなく、露光後マスクとウエハを容易に引き離すことができた。

以上、本発明の実施例を説明したが、各種の変形例が可能なのはいうまでもない。

また、本発明は、光導波路を製造するために使用するコンタクト露光方法及び装置だけでなく、光導波路以外のものを製造するために使用するコンタクト露光方法及び装置にも適用可能である。

本発明は、現在はほとんど新しい機種が開発されていないが、以前から使用され、現在でも広く使用されているコンタクト露光装置であれば、どのような装置にも適用可能である。

コンタクト露光装置の従来例の概略構成を示す図である。コンタクト露光装置の別の従来例の概略構成を示す図である。本発明の実施例のコンタクト露光装置の概略構成を示す図である。実施例のコンタクト露光装置のウエハステージの上面図と断面図である。実施例のコンタクト露光装置を使用して露光する手順を説明するフローチャートである。ウエハにレジストを塗布した時に生じるビードを説明する図である。

符号の説明

１１マスク
１２マスクホルダ
１５紫外線ランプ
２０真空ポンプ
２１ウエハ
２２ウエハステージ
２９気体経路
５１、５２バルブ
５３レギュレータ

Claims

露光パターンを形成したマスクをマスクホルダに保持し、
レジストを塗布したウエハをウエハステージに載置して、前記ウエハステージの気体経路を介して前記ウエハの裏面を真空吸着して保持し、
前記マスクと前記ウエハの露光位置を合わせ、
前記マスクと前記ウエハを接触させ、
前記ウエハの裏面の真空吸着を停止して、前記ウエハの裏面に圧力を印加するように、前記ウエハステージの気体経路を切り換え、
前記マスクに光を照射して、前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光し、
前記ウエハの裏面への圧力印加を停止して、前記ウエハの裏面を真空吸着するように、前記ウエハステージの気体経路を切り換え、
前記マスクと前記ウエハを引き離す、ことを特徴とするコンタクト露光方法。
露光パターンを形成したマスクを保持するマスクホルダと、
レジストを塗布したウエハが載置され、前記ウエハの裏面を真空吸着するか又は前記裏面に圧力を印加するための気体経路を有するウエハステージと、
前記マスクホルダと前記ウエハステージの相対位置を調整する移動機構と、
前記ウエハステージの前記気体経路の圧力を切り換える圧力切換機構と、
前記露光パターンを前記ウエハに塗布された前記レジストに露光するために、前記マスクに光を照射する光源と、を備えることを特徴とするコンタクト露光装置。