JP2962257B2 - 走査型投影露光方法及び装置 - Google Patents

走査型投影露光方法及び装置

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JP2962257B2 JP9018542A JP1854297A JP2962257B2 JP 2962257 B2 JP2962257 B2 JP 2962257B2 JP 9018542 A JP9018542 A JP 9018542A JP 1854297 A JP1854297 A JP 1854297A JP 2962257 B2 JP2962257 B2 JP 2962257B2
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
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    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は走査型投影露光方法
及び装置に関し、特に、半導体集積回路等をリソグラフ
ィ技術で製造する際に用いられる走査型投影露光方法及
び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体集積回路の製造工程で
は、半導体基板(以下、ウェハという)上のレジストに
パターン形成するために露光装置が用いられる。近年、
広面積を有する半導体集積回路については、マスク及び
ウェハを同期して走査することによりマスクのパターン
をウェハ上に投影露光する走査型投影露光装置が用いら
れている。
【0003】従来の走査型投影露光装置としては、例え
ば、特開平6ー140305号公報、特開平8ー222
495号公報及び1996年SPIEVol2726で鈴木氏
等により発表された「高NA投影レンズを用いたKrF
ステップ・アンド・スキャン露光装置」等に開示されて
いる。
【0004】図3は従来の走査型投影露光装置を概略的
に示す構成図である。図3に示すように、従来の走査型
投影露光装置は、KrFエキシマレーザやAgFエキシ
マレーザ等の露光光31を出射する光源32、その光源
32から出射される露光光31を直角方向(図面では右
側方向)に反射させる反射鏡33、フライアイレンズ3
4、アパーチャー絞り35、レチクルパターンの露光範
囲外を遮光するためのレチクルブラインド36、レチク
ルブラインド36から出射される露光光31を直角方向
(図面では下側方向)に反射させる反射鏡37、コンデ
ンサレンズ38、パターン像が形成されたフォトマスク
であるレチクル39、レチクル39を移動させ露光位置
に位置決めするためのレチクルステージ40、レチクル
39上に描画されたパターンをウェハW上に投影露光す
るための縮小投影レンズ42、ウェハWを露光位置に移
動させ位置決めするためのウェハステージ43を有す
る。
【0005】従来の走査型投影露光装置によれば、露光
光31は、光源32から反射鏡33、フライアイレンズ
34、アパーチャー絞り35、レチクルブラインド3
6、反射鏡37、コンデンサレンズ38、レチクル3
9、縮小投影レンズ42を通ってウェハステージ43上
のウェハWに所望の露光量だけ照射される。
【0006】このとき、露光視野としては25×8mm
程度のスリット形状であり、レチクルブラインド36、
レチクルステージ40およびウェハステージ43をそれ
ぞれ移動させるレチクルステージ移動機構44とウェハ
ステージ移動機構45を同期走査することにより、最大
25×30mm程度の領域のウェハW上にレチクル39
のパターンを形成する。そして、図4に示すように、往
復同期走査させることにより、ウェハW全面にレチクル
39上のパターンが繰り返し露光される。
【0007】レチクルステージ40の端部には、レーザ
干渉計46からのレーザビームを反射する移動鏡40a
が固定されている。レーザ干渉計46は、移動鏡40a
からのレーザビームを光電変換することにより、レチク
ルステージ40の位置を検出する。ウェハステージ43
の端部には、レーザ干渉計47からのレーザビームを反
射する移動鏡43aが固定されている。そして、レーザ
干渉計47は、移動鏡43aからのレーザビームを光電
変換することにより、ウェハステージ43の位置を検出
する。
【0008】同期制御はレーザ干渉計46、47により
各ステージ40、43の位置を検出し、制御部48によ
りレチクルステージ移動機構44およびウェハステージ
移動機構45を制御することにより行われている。
【0009】例えば、ウェハステージ43の走査速度が
80mm/secであり、このとき、縮小投影倍率は1
/4でレチクルステージ40の走査速度が320mm/
secの場合、ウェハW上の1点が8mmのスリットを
通過する時間は0.1secである。この0.1sec
の間、各ステージ40、43に設置されたレーザ干渉計
46、47により計測される各ステージ40、43の位
置から算出される差分がウェハステージ43とレチクル
ステージ40の同期制御精度となる。同期走査露光を行
う際の同期制御精度は、結像性能に大きな影響を与え
る。0.1sec間の差分の内、平均値はパターンの結
像位置を決定する。また、差分の振幅はパターンの結像
のボケ、つまり解像力の低下や焦点深度の低下につなが
る。この差分、つまり同期制御精度は走査速度にほぼ比
例する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】図5は、ウェハステー
ジ走査速度と、ウェハステージとレチクルステージ間の
位置の差分の最大振幅との関係を示すグラフである。最
大振幅の許容値は露光波長、投影レンズのNA、パター
ンの種類や線幅により異なる。図5では、例えば、Kr
Fエキシマレーザ露光光により、NA=0.6の投影レ
ンズを用い、0.25μmL/Sを形成する場合を示し
ており、この場合の最大振幅の許容値は50nm程度で
ある。ウェハステージ43の走査最大速度は最大振幅が
最大許容振幅を上回らないように決定される。
【0011】露光装置の機械的特性等により最大振幅は
走査方向により異なるが、従来の走査型投影露光装置に
おいては、ウェハステージの走査最大速度は、往復の両
方向A,Bとも最大振幅が許容値以下であることを満た
すように決定される。すなわち、ウェハステージの走査
最大速度は同期制御精度の最大振幅が大きい方の走査方
向に合わせて決定されている。例えば、図5に示すよう
に、最大振幅が50nmにおける走査方向Aは約125
mm/sec、走査方向Bは約75mm/secである
場合には、ウェハステージの走査最大速度は、同期制御
精度の最大振幅が大きい方の走査方向、すなわち走査方
向Bのウェハステージ走査最大速度である75mm/s
ecに設定される。
【0012】このように、従来の走査型投影露光装置に
おいては、ウェハステージの走査最大速度が同期制御精
度の最大振幅が大きい方の走査方向に合わせて決定され
ているので、走査方向に関係なく、遅い走査速度により
露光することになる。その結果、走査最大速度が遅くな
る分露光処理時間が長くなり、生産性が低下するという
問題点があった。
【0013】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、走査方向毎に走査最高速度を変化させて露光
を行うことにより露光処理時間を短縮化し生産性を向上
させる走査型投影露光方法及び装置を提供することを目
的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の走査型投影露光
方法は、転写用のパターンが形成されたマスクと感光性
の基板とを往復同期走査することによりマスクのパター
ンを基板に露光する走査型投影露光方法において、往復
の走査方向毎に走査最高速度を変化させて露光を行うこ
とを特徴とするものである。
【0015】往復の走査方向毎に設定される走査最高速
度は、マスクと感光性の基板との同期制御精度を確保で
きる範囲内にそれぞれ設定される。
【0016】本発明の走査型投影露光方法は又、同期制
御精度の変化を認識し、変化した同期制御精度に応じて
往復の走査方向毎の走査最高速度を調整するようにして
もよい。
【0017】本発明の走査型投影露光装置は、転写用の
パターンが形成されたマスクと感光性の基板とを往復同
期走査することによりマスクのパターンを基板に露光す
る走査型投影露光装置において、往復の走査方向毎に走
査最高速度を変化させて露光を行うことを特徴とするも
のである。
【0018】本発明の走査型投影露光装置は、往復の走
査方向毎に設定される走査最高速度を、マスクと感光性
の基板との同期制御精度を確保できる範囲内にそれぞれ
設定する設定手段を有してもよい。
【0019】本発明の走査型投影露光装置は又、同期制
御精度の変化を認識し、変化した同期制御精度に応じて
往復の走査方向毎の走査最高速度を調整する制御手段を
有してもよい。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図1は本発明の走査型投影
露光装置を概略的に示す構成図である。
【0021】図1に示すように、本発明の走査型投影露
光装置は、KrFエキシマレーザやAgFエキシマレー
ザ等の露光光1を出射する光源2、その光源2から出射
される露光光1を直角方向(図面では右側方向)に反射
させる反射鏡3、フライアイレンズ4、アパーチャー絞
り5、レチクルパターンの露光範囲外を遮光するための
レチクルブラインド6、レチクルブラインド6から出射
される露光光1を直角方向(図面では下側方向)に反射
させる反射鏡7、コンデンサレンズ8、パターン像が形
成されたフォトマスクであるレチクル9、レチクル9を
移動させ露光位置に位置決めするためのレチクルステー
ジ10、レチクル9上に描画されたパターンをウェハW
上に投影露光するための縮小投影レンズ11、ウェハW
を露光位置に移動させ位置決めするためのウェハステー
ジ12を有する。
【0022】本発明の走査型投影露光装置によれば、露
光光1は、光源2から反射鏡3、フライアイレンズ4、
アパーチャー絞り5、レチクルブラインド6、反射鏡
7、コンデンサレンズ8、レチクル9、縮小投影レンズ
11を通ってウェハステージ12上のウェハWに所望の
露光量だけ照射される。
【0023】このとき、露光視野としては25×8mm
m程度のスリット形状であり、レチクルブラインド6、
レチクルステージ10およびウェハステージ12をそれ
ぞれ移動させるレチクルステージ移動機構13とウェハ
ステージ移動機構14を同期走査することにより、最大
25×30mm程度の領域のウェハW上にレチクル9上
のパターンを形成する。そして、図4に示すように、往
復同期走査させることにより、ウェハW全面にレチクル
9上のパターンが繰り返し露光される。
【0024】レチクルステージ10の端部には、レーザ
干渉計16からのレーザビームを反射する移動鏡10a
が固定されている。レーザ干渉計16は、移動鏡10a
からのレーザビームを光電変換することにより、レチク
ルステージ10の位置を検出する。ウェハステージ12
の端部には、レーザ干渉計17からのレーザビームを反
射する移動鏡12aが固定されている。そして、レーザ
干渉計17は、移動鏡12aからのレーザビームを光電
変換することにより、ウェハステージ12の位置を検出
する。
【0025】同期制御はレーザ干渉計16、17により
各ステージ10、12の位置を検出し、制御部18によ
りレチクルステージ移動機構13およびウェハステージ
移動機構14を制御することにより行われている。
【0026】本発明の走査型投影露光装置においては、
同期制御精度に基づいてウェハステージ12の走査方向
毎の走査最大速度が決定される。図2は、ウェハステー
ジ走査速度と、ウェハステージ12とレチクルステージ
10間の位置の差分の最大振幅との関係を示すグラフで
ある。図2に示すように、最大振幅は走査方向により異
なっており、例えば、最大振幅の許容値を50nmとし
た場合、走査方向Aについてはウェハステージ走査最大
速度を約125mm/secに、走査方向Bについては
ウェハステージ走査最大速度を約75mm/secに設
定される。
【0027】本実施の形態では、同期制御精度を基に走
査方向毎に走査最大速度を決定するため、同期制御精度
を確保した状態でかつ最大のスループットでのウェハ露
光処理が可能である。従って、従来の技術に比べ、走査
方向Aの場合の走査露光時間が約40%短縮でき、1枚
のウェハWでは20〜30%の走査露光時間の短縮が可
能となり、生産性を向上させることができる。
【0028】本発明の走査型投影露光装置では設置環
境、特に、振動環境が変化した場合、同期制御精度もそ
れに応じて変化する場合がある。そこで、制御部18に
おいて同期制御精度の変化を認識し、同期制御精度の変
化に応じて、同期制御精度が許容値にはいるように走査
最大速度を走査方向毎に自動的に調整するのが好まし
い。この場合、装置の設置環境が変化しても、その変化
に対応することが可能となる。
【0029】本発明は、上記実施の形態に限定されるこ
とはなく、特許請求の範囲に記載された技術的事項の範
囲内において、種々の変更が可能である。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、同期制御精度を基に走
査方向毎に走査最大速度を決定するため、同期制御精度
を確保した状態でかつ最大のスループットでのウェハ露
光処理が可能である。従って、従来の技術に比べ、走査
露光時間を大幅に短縮化でき、生産性を向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の走査型投影露光装置を概略的に示す構
成図である。
【図2】ウェハステージ走査速度と、ウェハステージと
レチクルステージ間の位置の差分の最大振幅との関係、
及び本発明の走査型投影露光装置における走査最高速度
の設定を説明するためのグラフである。
【図3】従来の走査型投影露光装置を概略的に示す構成
図である。
【図4】ウェハの走査露光の例を示す説明図である。
【図5】ウェハステージ走査速度と、ウェハステージと
レチクルステージ間の位置の差分の最大振幅との関係、
及び従来の走査型投影露光装置における走査最高速度の
設定を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
W:ウェハ 1:露光光 2:光源 3:反射鏡 4:フライアイレンズ 5:アパーチャー絞り 6:レチクルブラインド 7:反射鏡 8:コンデンサレンズ 9:レチクル 10:レチクルステージ 11:縮小投影レンズ 12:ウェハステージ 13:レチクルステージ移動機構 14:ウェハステージ移動機構 16:レーザ干渉計 17:レーザ干渉計 18:制御部

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】転写用のパターンが形成されたマスクと感
    光性の基板とを往復同期走査することにより前記マスク
    のパターンを基板に露光する走査型投影露光方法におい
    て、 往復の走査方向毎に走査最高速度を変化させて露光を行
    うことを特徴とする走査型投影露光方法。
  2. 【請求項2】往復の走査方向毎に設定される走査最高速
    度は、マスクと感光性の基板との同期制御精度を確保で
    きる範囲内にそれぞれ設定されることを特徴とする請求
    項1に記載の走査型投影露光方法。
  3. 【請求項3】前記同期制御精度の変化を認識し、変化し
    た同期制御精度に応じて往復の走査方向毎の走査最高速
    度を調整することを特徴とする請求項1又は2に記載の
    走査型投影露光方法。
  4. 【請求項4】転写用のパターンが形成されたマスクと感
    光性の基板とを往復同期走査することにより前記マスク
    のパターンを基板に露光する走査型投影露光装置におい
    て、 往復の走査方向毎に走査最高速度を変化させて露光を行
    うことを特徴とする走査型投影露光装置。
  5. 【請求項5】往復の走査方向毎に設定される走査最高速
    度を、マスクと感光性の基板との同期制御精度を確保で
    きる範囲内にそれぞれ設定する設定手段を有することを
    特徴とする請求項4に記載の走査型投影露光装置。
  6. 【請求項6】前記同期制御精度の変化を認識し、変化し
    た同期制御精度に応じて往復の走査方向毎の走査最高速
    度を調整する制御手段を有することを特徴とする請求項
    4又は5に記載の走査型投影露光装置。
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