JP2844600B2 - Exposure method and exposure apparatus - Google Patents
Exposure method and exposure apparatusInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、露光方法及び露光装置に関し、特に、縮小
投影露光装置による露光に適用して好適なものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure method and an exposure apparatus, and is particularly suitable for application to exposure by a reduced projection exposure apparatus.
本発明の露光方法は、半導体ウエハに１チップまたは
複数チップ毎に連続光により露光を間欠的に複数回繰り
返し行うことにより上記１チップまたは上記複数チップ
毎に必要な露光を行うようにすることによって、露光に
よるレンズの温度上昇により露光装置の光学系に悪影響
が生じるのを防止することができるようにしたものであ
る。また、本発明の露光装置は、ウエハステージを固定
した状態で半導体ウエハに１チップまたは複数チップ毎
に連続光により露光を間欠的に複数回繰り返し行うこと
により上記１チップまたは上記複数チップ毎に必要な露
光を行うための光照射手段と、上記１チップまたは上記
複数チップ毎に上記複数回の露光を行った後、上記ウエ
ハステージを上記光照射手段に対して相対的に移動させ
るための移動手段とを有し、これによって露光によるレ
ンズの温度上昇により光学系に悪影響が生じるのを防止
することができる露光装置を提供することができる。The exposure method of the present invention is to perform necessary exposure for each of the one or more chips by intermittently repeating exposure with a continuous light for each of one or more chips on a semiconductor wafer a plurality of times. In addition, it is possible to prevent an adverse effect on the optical system of the exposure apparatus due to a temperature rise of the lens due to exposure. In addition, the exposure apparatus of the present invention intermittently repeats the exposure with continuous light a plurality of times for one chip or a plurality of chips on a semiconductor wafer in a state where the wafer stage is fixed. Light irradiating means for performing a proper exposure, and moving means for moving the wafer stage relative to the light irradiating means after performing the plurality of exposures for each of the one chip or the plurality of chips. An exposure apparatus can be provided which can prevent an adverse effect on an optical system due to a temperature rise of a lens due to exposure.
近年、高集積の半導体集積回路の製造工程において
は、縮小投影露光装置が多く用いられている。この縮小
投影露光装置においては、レティクル上に形成されたパ
ターンを縮小レンズにより縮小し、Ｘ、Ｙ方向に移動可
能なウエハステージ上に載せられた半導体ウエハ上に結
像する。そして、ウエハステージにより半導体ウエハを
移動させながらステップアンドリピートで１チップまた
は数チップ毎に露光を行う。2. Description of the Related Art In recent years, in a manufacturing process of a highly integrated semiconductor integrated circuit, a reduced projection exposure apparatus is often used. In this reduction projection exposure apparatus, a pattern formed on a reticle is reduced by a reduction lens, and an image is formed on a semiconductor wafer mounted on a wafer stage movable in X and Y directions. Then, while the semiconductor wafer is moved by the wafer stage, exposure is performed step by step and repeatedly for one chip or several chips.
なお、縮小投影露光装置による露光技術については例
えば月刊Semiconductor World 1987.5,第77頁〜第84頁
において論じられている。The exposure technique using the reduction projection exposure apparatus is discussed, for example, in the monthly Semiconductor World 1987.5, pp. 77-84.
上述の縮小投影露光装置を用いてフォトレジストの露
光を行う場合、この縮小投影露光装置の光学系を構成す
る縮小レンズ等のレンズに照射される光の一部はこのレ
ンズに吸収されて熱に変わり、その結果このレンズの温
度上昇が生じる。When exposing a photoresist using the above-described reduction projection exposure apparatus, a part of light irradiated to a lens such as a reduction lens constituting an optical system of the reduction projection exposure apparatus is absorbed by this lens and is converted into heat. Change, which results in an increase in the temperature of the lens.
今、半導体ウエハのあるチップから次のチップまでこ
の半導体ウエハを移動させるのに要する時間が0.5秒で
あるとする。また、フォトレジストの露光時間が標準的
に0.5秒であるとする。このときの露光のシーケンスは
第４図に示すようになる。この場合、レンズの温度は露
光時には上昇し、露光が行われない間は下降するが、露
光を繰り返し行うとレンズの温度は第５図に示すように
徐々に上昇し、最終的にある温度でほぼ一定となる。こ
の程度の温度上昇であれば実用上問題は生じないと言っ
てよい。Now, it is assumed that the time required to move the semiconductor wafer from one chip of the semiconductor wafer to the next chip is 0.5 seconds. It is also assumed that the exposure time of the photoresist is typically 0.5 seconds. The exposure sequence at this time is as shown in FIG. In this case, the temperature of the lens rises during the exposure and decreases while the exposure is not performed. However, when the exposure is repeatedly performed, the temperature of the lens gradually increases as shown in FIG. 5 and finally reaches a certain temperature. It is almost constant. It can be said that this temperature rise does not cause any practical problem.
ところが、低感度のフォトレジスト、言い換えれば多
くの露光量を必要とするフォトレジストの露光を行う場
合、この露光時間は例えば２秒程度の長い時間が必要で
あるので、多量の光がレンズに照射される。この場合の
露光のシーケンスは第６図に示すようになる。露光を繰
り返し行った場合のレンズの温度上昇は第７図に示すよ
うに急であり、最終的なレンズの温度はかなり高くな
る。この温度上昇によりレンズの変形が生じ、その結
果、像面湾曲が生じたり、倍率、焦点位置等が変動して
しまう等、光学系に悪影響が生じてしまう。このため、
縮小投影露光装置本来の高解像度が損なわれ、微細なフ
ォトレジストパターンの形成に支障を来すという問題が
あった。However, when exposing a low-sensitivity photoresist, in other words, a photoresist requiring a large amount of exposure, the exposure time requires a long time of, for example, about 2 seconds. Is done. The exposure sequence in this case is as shown in FIG. As shown in FIG. 7, the temperature rise of the lens when exposure is repeated is steep, and the final lens temperature becomes considerably high. This increase in temperature causes deformation of the lens, resulting in adverse effects on the optical system, such as curvature of field, fluctuation in magnification, focal position, and the like. For this reason,
There is a problem in that the original high resolution of the reduction projection exposure apparatus is impaired, which hinders the formation of a fine photoresist pattern.
従って本発明の目的は、露光によるレンズの温度上昇
により露光装置の光学系に悪影響が生じるのを防止する
ことができる露光方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an exposure method capable of preventing an adverse effect on an optical system of an exposure apparatus due to a temperature rise of a lens due to exposure.
本発明の他の目的は、露光によるレンズの温度上昇に
より光学系に悪影響が生じるのを防止することができる
露光装置を提供することにある。Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of preventing an adverse effect on an optical system due to a temperature rise of a lens due to exposure.
上記課題を解決するため、本発明の露光方法は、半導
体ウエハに１チップまたは複数チップ毎に連続光により
露光を間欠的に複数回繰り返し行うことにより同一部分
に必要な露光を行うようにしている。In order to solve the above-mentioned problem, the exposure method of the present invention is configured to perform necessary exposure on the same portion by intermittently repeating exposure on a semiconductor wafer with continuous light for every one chip or a plurality of chips by a plurality of times. .
また、本発明の露光装置は、ウエハステージを固定し
た状態で半導体ウエハに１チップまたは複数チップ毎に
連続光により露光を間欠的に複数回繰り返し行うことに
より１チップまたは複数チップ毎に必要な露光を行うた
めの光照射手段と、１チップまたは複数チップ毎に複数
回の露光を行った後、ウエハステージを光照射手段に対
して相対的に移動させるための移動手段とを有する。Further, the exposure apparatus of the present invention intermittently repeats the exposure with continuous light a plurality of times for each chip or a plurality of chips on a semiconductor wafer while the wafer stage is fixed, so that the necessary exposure for each chip or a plurality of chips is performed. And a moving means for moving the wafer stage relative to the light irradiating means after performing a plurality of exposures for one chip or a plurality of chips.
上記した手段によれば、連続光により露光を間欠的に
複数回繰り返し行うことにより必要な露光を行うように
しているので、各露光の時間は短くなり、従って各露光
による露光装置のレンズの温度上昇は小さい。しかも露
光を間欠的に行っているので、各露光の間ではレンズの
温度は下降する。この結果、露光を繰り返し行ってもレ
ンズの温度上昇を抑えることができる。これによって、
露光によるレンズの温度上昇により露光装置の光学系に
悪影響が生じるのを防止することができる。According to the above-described means, the necessary exposure is performed by intermittently repeating the exposure with continuous light a plurality of times, so that the time of each exposure is shortened, and thus the temperature of the lens of the exposure apparatus in each exposure is shortened. The rise is small. Moreover, since the exposure is performed intermittently, the temperature of the lens decreases during each exposure. As a result, the temperature rise of the lens can be suppressed even if the exposure is repeated. by this,
An adverse effect on the optical system of the exposure apparatus due to a rise in the temperature of the lens due to exposure can be prevented.
以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。この実施例は本発明を縮小投影露光装置によ
る露光に適用した実施例である。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. This embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to exposure by a reduction projection exposure apparatus.
本実施例においては、第３図に示すような縮小投影露
光装置を用いる。第３図に示すように、この縮小投影露
光装置においては、例えば超高圧水銀灯のような光源１
から放射される光２をコンデンサーレンズ３により集束
し、この光を所定のパターンが形成されたレティクル４
に照射する。このレティクル４を透過した光は縮小レン
ズ５により半導体ウエハ６上に結像する。これによっ
て、レティクル４上のパターンがこの半導体ウエハ６上
に縮小投影され、露光が行われる。この半導体ウエハ６
はＸ、Ｙ方向に移動可能なウエハステージ７上に載せら
れており、チップの露光はこのウエハステージ７をＸ、
Ｙ方向に移動させながらステップアンドリピートで行わ
れる。In this embodiment, a reduction projection exposure apparatus as shown in FIG. 3 is used. As shown in FIG. 3, in this reduction projection exposure apparatus, a light source 1 such as an ultra-high pressure mercury lamp is used.
Light 2 emitted from a reticle 4 on which a predetermined pattern is formed
Irradiation. The light transmitted through the reticle 4 forms an image on the semiconductor wafer 6 by the reduction lens 5. As a result, the pattern on the reticle 4 is reduced and projected on the semiconductor wafer 6, and exposure is performed. This semiconductor wafer 6
Are mounted on a wafer stage 7 movable in the X and Y directions.
This is performed in a step-and-repeat manner while moving in the Y direction.
今、一例として低感度のフォトレジストの露光を行う
場合を考える。この低感度フォトレジストの露光に必要
な時間は例えば２秒であるとする。また、チップ間の移
動に要する時間は例えば0.5秒であるとする。Now, as an example, consider the case of exposing a photoresist with low sensitivity. The time required for exposing the low-sensitivity photoresist is, for example, 2 seconds. Further, it is assumed that the time required for the movement between the chips is 0.5 seconds, for example.
第１図は本実施例による露光のシーケンスを示す。第
１図に示すように、本実施例においては、t1＝0.5秒の
露光をt2＝0.5秒の露光中断時間をおいて合計４回繰り
返し行うことにより、必要な２秒の露光を行う。本実施
例による縮小投影露光装置は、これらの４回の露光を行
う間、ウエハステージ７が固定された状態にあるように
構成されている。上述のようにして必要な露光を行った
後、ウエハステージ７により半導体ウエハ６を例えば１
チップ分だけ移動させて次のチップの露光を行う。上述
のように、この移動に要する時間はt3＝0.5秒である。
以後、同様にして露光を繰り返し行い、半導体ウエハ６
の全チップの露光を行う。FIG. 1 shows an exposure sequence according to this embodiment. As shown in FIG. 1, in this embodiment, the necessary exposure for 2 seconds is performed by repeating the exposure at t 1 = 0.5 seconds for a total of 4 times with an exposure interruption time of t 2 = 0.5 seconds. . The reduction projection exposure apparatus according to the present embodiment is configured such that the wafer stage 7 is fixed during these four exposures. After performing the necessary exposure as described above, the semiconductor wafer 6 is
The next chip is exposed by moving by the amount of the chip. As described above, the time required for this movement is t 3 = 0.5 seconds.
Thereafter, exposure is repeated in the same manner, and the semiconductor wafer 6 is exposed.
Of all chips are exposed.
第２図は以上のようにして露光を行った場合の縮小投
影露光装置のレンズの温度上昇を示す。第２図に示すよ
うに、レンズの温度上昇は第５図と同様であり、レンズ
の温度上昇は抑えられていることがわかる。FIG. 2 shows the temperature rise of the lens of the reduction projection exposure apparatus when the exposure is performed as described above. As shown in FIG. 2, the temperature rise of the lens is the same as in FIG. 5, and it can be seen that the temperature rise of the lens is suppressed.
このように、本実施例によれば、0.5秒の露光を0.5秒
の中断時間をおいて間欠的に４回、繰り返し行うことに
より必要な２秒の露光を行っているので、露光によるレ
ンズの温度上昇を抑えることができる。このため、レン
ズの変形により像面湾曲が生じたり、倍率、焦点位置等
が変動したりするのを効果的に防止することができる。
これによって、縮小投影露光装置の光学系に悪影響が生
じるのを防止することができるので、高解像度の露光を
行うことができ、従って微細なフォトレジストパターン
を形成することができる。As described above, according to the present embodiment, the necessary 2-second exposure is performed by intermittently repeating the exposure of 0.5 second four times with a 0.5-second interruption period, so that the exposure of the lens is performed. Temperature rise can be suppressed. For this reason, it is possible to effectively prevent the field curvature from occurring due to the deformation of the lens, and the fluctuation of the magnification, the focal position, and the like.
This can prevent adverse effects on the optical system of the reduction projection exposure apparatus, so that high-resolution exposure can be performed, and thus a fine photoresist pattern can be formed.
また、本実施例によれば、露光によるレンズの温度上
昇により光学系に悪影響が生じるのを防止することがで
きる縮小投影露光装置を提供することができる。Further, according to the present embodiment, it is possible to provide a reduction projection exposure apparatus capable of preventing an adverse effect on an optical system due to a temperature rise of a lens due to exposure.
以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
例えば、必要な露光を何回に分けて行うかは必要に応
じて決めることが可能である。また、各露光時間t1及び
露光の中断時間t2は上述の実施例で用いた数値に限定さ
れるものではなく、必要に応じて変更可能である。さら
に、これらの露光時間t1及び露光の中断時間t2は必ずし
も同じにする必要はない。また、上述の実施例において
は、１チップ毎に露光を行っているが、数チップをまと
めて露光することも可能であることは言うまでもない。For example, how many times the necessary exposure is performed can be determined as needed. Moreover, downtime t 2 of the exposure time t 1 and the exposure is not limited to the numbers used in the above embodiments, and can be changed as needed. Furthermore, downtime t 2 of these exposure times t 1 and exposure is not necessarily required to be the same. Further, in the above embodiment, the exposure is performed for each chip, but it is needless to say that the exposure can be performed for several chips at a time.
なお、例えば低感度のフォトレジストの露光を行う場
合に、例えば２秒間連続的に露光を行った後、例えば２
秒間露光を中断してレンズを冷却することによりこのレ
ンズの温度上昇を抑える方法も考えられるが、この方法
ではレンズの温度がかなり上昇した後に冷却が行われる
ことになるので、レンズの温度上昇を抑えることは難し
い。For example, when exposing a low-sensitivity photoresist, for example, after continuously exposing for 2 seconds, for example,
A method of suppressing the temperature rise of this lens by suspending the exposure for 2 seconds and cooling the lens is also conceivable, but in this method cooling is performed after the lens temperature rises considerably, so the lens temperature rise is reduced. It is difficult to control.
以上説明したように、本発明の露光方法によれば、半
導体ウエハに１チップまたは複数チップ毎に連続光によ
り露光を間欠的に複数回繰り返し行うことにより上記１
チップまたは上記複数チップ毎に必要な露光を行うよう
にしているので、露光によるレンズの温度上昇を抑える
ことができ、これによってこのレンズの温度上昇により
露光装置の光学系に悪影響が生じるのを防止することが
できる。As described above, according to the exposure method of the present invention, the above-described 1 is achieved by intermittently repeating exposure on a semiconductor wafer with continuous light for every one chip or for a plurality of chips.
The necessary exposure is performed for each chip or for each of the above chips, so that the temperature rise of the lens due to the exposure can be suppressed, thereby preventing the optical system of the exposure apparatus from being adversely affected by the temperature rise of the lens. can do.
また、本発明の露光装置によれば、ウエハステージを
固定した状態で半導体ウエハに１チップまたは複数チッ
プ毎に連続光により露光を間欠的に複数回繰り返し行う
ことにより上記１チップまたは上記複数チップ毎に必要
な露光を行うための光照射手段を有するので、露光によ
るレンズの温度上昇を抑えることができ、これによって
このレンズの温度上昇により光学系に悪影響が生じるの
を防止することができる露光装置を提供することができ
る。Also, according to the exposure apparatus of the present invention, the semiconductor wafer is fixed to the semiconductor wafer and the exposure is intermittently repeated a plurality of times by continuous light for each chip or a plurality of chips on the semiconductor wafer. Exposure apparatus that has a light irradiating means for performing the necessary exposure, thereby suppressing a rise in the temperature of the lens due to the exposure, thereby preventing an adverse effect on the optical system due to the rise in the temperature of the lens. Can be provided.
第１図は本発明の一実施例による露光方法を説明するた
めの説明図、第２図は第１図に示す露光方法により露光
を行った場合の縮小投影露光装置のレンズの温度上昇を
示すグラフ、第３図は本発明の一実施例による縮小投影
露光装置の概略構成を示す図、第４図は従来の露光方法
を説明するための説明図、第５図は第４図に示す露光方
法により露光を行った場合の縮小投影露光装置のレンズ
の温度上昇を示すグラフ、第６図は低感度のフォトレジ
ストの露光を行う場合の従来の露光方法を説明するため
の説明図、第７図は第６図に示す露光方法により露光を
行った場合の縮小投影露光装置のレンズの温度上昇を示
すグラフである。 図面における主要な符号の説明 1:光源、4:レティクル、5:縮小レンズ、6:半導体ウエ
ハ、7:ウエハステージ。FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an exposure method according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a temperature rise of a lens of a reduction projection exposure apparatus when exposure is performed by the exposure method shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a reduction projection exposure apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a conventional exposure method, and FIG. 5 is an exposure diagram shown in FIG. FIG. 6 is a graph showing a temperature rise of a lens of a reduction projection exposure apparatus when performing exposure by a method, FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a conventional exposure method when performing exposure of a low-sensitivity photoresist, FIG. FIG. 6 is a graph showing a temperature rise of a lens of the reduction projection exposure apparatus when exposure is performed by the exposure method shown in FIG. Description of main reference numerals in the drawings 1: light source, 4: reticle, 5: reduction lens, 6: semiconductor wafer, 7: wafer stage.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 7/20 521──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/027 G03F 7/20 521
Claims (2)
毎に連続光により露光を間欠的に複数回繰り返し行うこ
とにより上記１チップまたは上記複数チップ毎に必要な
露光を行うようにしたことを特徴とする露光方法。1. A semiconductor wafer according to claim 1, wherein the necessary exposure is performed for each of the one or more chips by intermittently repeating the exposure with continuous light for each of the one or more chips for a plurality of chips. Exposure method.
エハに１チップまたは複数チップ毎に連続光により露光
を間欠的に複数回繰り返し行うことにより上記１チップ
または上記複数チップ毎に必要な露光を行うための光照
射手段と、 上記１チップまたは上記複数チップ毎に上記複数回の露
光を行った後、上記ウエハステージを上記光照射手段に
対して相対的に移動させるための移動手段とを有するこ
とを特徴とする露光装置。2. A required exposure is performed for each one or a plurality of chips by intermittently repeating exposure with a continuous light a plurality of times for each one or a plurality of chips on a semiconductor wafer with a wafer stage fixed. Irradiation means for moving the wafer stage relative to the light irradiation means after performing the plurality of exposures for each of the one chip or the plurality of chips. Exposure apparatus characterized by the above-mentioned.
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|---|---|---|---|
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