JP3210145B2 - 走査型露光装置及び該装置を用いてデバイスを製造する方法 - Google Patents

走査型露光装置及び該装置を用いてデバイスを製造する方法

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    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70716Stages
    • G03F7/70725Stages control

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、走査型露光装置と該装
置を用いてデバイスを製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の半導体デバイスの製造技術の進展
は目覚ましく、又それに伴う微細加工技術の進展も著し
い。特に光加工技術はサブミクロンの解像力を有する縮
小投影露光装置(通称ステッパー)が主流であり、更な
る解像力向上にむけて光学系の開口数(NA)の拡大
や、露光波長の短波長化が計られている。
【0003】又、従来の反射型投影光学系を用いた等倍
の走査型露光装置を改良し、投影光学系にレンズ等の屈
折素子を組み込んで、ミラー等の反射素子と屈折素子と
を組み合わせた縮小投影光学系、あるいは屈折素子のみ
で構成した縮小投影光学系を用いて、マスクステージと
ウェハーステージの両方を縮小倍率に応じた速度比で走
査し露光する走査型露光装置も注目されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】マスクパターンとウェ
ハーのパターンとの整合状態を悪化させる要因として、
原画であるマスクパターンのEB描画(電子ビーム描
画)における設計値からのズレがある。従来は、この描
画誤差は微小量であるとして無視してきたが、更なる微
細化が進んだ今日では問題となる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、マスク
に描かれたパターンを正確に被露光基板上のパターンと
重ねることが可能な走査型露光装置と、この走査型露光
装置を用いて、IC、LSI等の半導体デバイス、CC
D、液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを製造する方
法とを提供することにある。
【0006】この目的を達成するために、本発明の走査
型露光装置は、露光光に対してマスクと被露光基板を走
査することにより前記マスクに描かれたパターン前記
被露光基板を露光する走査型露光装置において、前記パ
ターンの描画誤差を検出し、前記パターンの描画誤差を
補正するよう前記マスクと被露光基板を走査する手段を
備えることを特徴とする。また、本発明の露光方法は、
露光光に対してマスクと被露光基板を走査することによ
り前記マスクに描かれたパターンで前記被露光基板を露
光する走査型露光装置を用いて露光を行なう露光方法に
おいて、前記パターンの描画誤差を検出し、前記パター
ンの描画誤差を補正するよう前記マスクと被露光基板を
走査することを特徴とする。
【0007】また、本発明のデバイス製造方法は、前記
走査型露光装置あるいは前記露光方法を用いて、マスク
に描いたデバイスパターンでウエハを露光する段階と該
露光したウエハを現像する段階を含むことを特徴とす
る。
【0008】本発明の好ましい形態の一つは、前記パタ
ーンの描画誤差を前記パターンの内の実素子パターンの
位置に基づいて検出する手段を有することを特徴とす
る。
【0009】本発明の好ましい形態の一つは、前記パタ
ーンの描画誤差を前記マスク上の位置合せマークの位置
に基づいて検出する手段を有することを特徴とする。
【0010】本発明の好ましい形態の一つは、前記マス
クと前記被露光基板の位置合せを行なう位置合わせ光学
系が前記描画誤差検出手段の光学系を兼ねることを特徴
とする。
【0011】
【実施例】以下、本発明を図示した実施例に基づいて詳
細に説明する。図1は本発明半導体デバイス、CCD、
液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを製造するための
走査型露光装置の一実施例の概略図である。原画が描か
れてあるマスク1は、不図示のレーザー干渉計と駆動制
御手段103によって、XY方向に駆動制御されるマス
クステージ4で装置本体に支持されている。感光性基板
であるウエハ3は、不図示のレーザー干渉計と駆動制御
手段103によってXY方向に駆動制御されるウエハス
テージ5で装置本体に支持されている。このマスク1と
ウエハ3は投影光学系2を介して光学的に共役な位置に
置かれており、不図示の照明系からのY方向に延びるス
リット状露光光6がマスク1を照明し、投影光学系2の
投影倍率に比した大きさでウエハ3に結像せしめられ
る。走査露光は、このスリット状露光光6に対してマス
クステージ4とウエハステージ5の双方を光学倍率に応
じた速度比でX方向に動かしてマスク1とウエハ3を走
査することにより行なわれ、マスク3上のデバイスパタ
ーン21全面をウエハ3上の転写領域(パターン領域)
22に転写する。投影光学系2は屈折素子のみで構成し
ても、反射素子と屈折素子とを組み合わせて構成しても
構わない。
【0012】本実施例ではマスク1をマスクステージ4
により支持した後、マスク1のデバイスパターン等の原
画の描画状態を計測する。観察顕微鏡7によって、マス
ク1上にXY方向に沿って複数個配置されたマスク描画
評価マーク51を光電的に観察し、得られた信号はマー
ク検出手段101で処理され、マスク描画評価マーク5
1の位置情報として塩酸処理回路102に送られる。観
察時のマスクステージ4の位置は、不図示のレーザー干
渉計で計測されているので、ステージ4の位置情報は、
駆動制御手段103より演算処理回路102に送られ、
マスク描画評価マーク51の位置情報と対応して記憶さ
れる。この計測を複数個のマスク描画評価マーク51に
対し、不図示のレーザー干渉計を用いてマスクステージ
4の位置を制御しながら順次繰り返してゆくことによ
り、マスク1の原画の描画状態が判明することとなる。
マスク描画評価マーク51は、マスク1上のパターン領
域21と同時に、電子線描画装置により描画されてお
り、パターン21の描画原点や描画倍率や描画直交度を
代表している。従って、描画倍率や描画直交度を計測す
る際には、マスク描画評価マーク51は最低3個以上必
要となる。また本図ではマスク描画評価マーク51はパ
ターン21の領域を囲むように配置しているが、パター
ン領域21内に配置してもいい。また、マークの形状も
十字に限定されず、またマークとしてパターン21に描
かれた実素子パターンを兼用しても構わない。
【0013】計測された原画であるパターン21の描画
誤差は、走査露光中、パターン21の描画状態(誤差)
を記憶した演算処理回路102から駆動制御手段103
へ描画誤差を補正する走査駆動方法が指示され、不図示
のレーザー干渉計を用いてマスクステージ4とウエハス
テージ5の位置を制御しつつ走査駆動することにより、
補正され、パターン21は良好な合わせ精度でウエハ3
上の転写領域22に転写される。
【0014】例として、図2(A)のようにパターン2
1が描画直交度エラーθをもって描画されている場合を
考える。まず不図示のアライメント系によってマスク1
とウエハ3の位置合わせを行ない、図2(B)のように
スリット状露光光6に対しパターン21と転写領域22
の走査開始辺を合わせ込む。次に演算処理回路102か
ら駆動制御手段103へ、描画直交度エラーθ°を補正
する走査駆動方法としてのマスクステージ4を直交度エ
ラーθ分、斜め方向に駆動するよう指示が出され、不図
示のレーザー干渉計を用いて位置を制御しながら、マス
クステージ4とウエハステージ5を、図2(B)→図2
(D)のようにスリット状露光光6に対し動かす。この
結果、転写領域22はパターン21の描画誤差が補正さ
れて露光され、パターン21が転写されるので高精度に
パターン21,22を重ね合わせることができる。
【0015】前記実施例における観察顕微鏡7をマスク
1とウエハ3の位置ずれを計測するアライメント光学系
と兼用してもいい。マスク1とウエハ3の位置ずれ計測
を実施する際に、同時にマスク描画評価マーク51の位
置を計測するのであり、その際マスク1の描画評価マー
ク51をマスクアライメントマークと兼用させれば、よ
り効果的である。
【0016】次に上記走査型露光装置を利用したデバイ
スの製造方法の実施例を説明する。図3は半導体デバイ
ス(ICやLSI等の半導体チップ、あるいは液晶パネ
ルやCCD等)の製造のフローを示す。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なう。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な
う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これ
が出荷(ステップ7)される。
【0017】図4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
膜を形成する。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15
(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なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。
【0018】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを製造するこ
とができる。
【0019】
【発明の効果】以上、本発明では、マスクパターンの描
画誤差に影響されずに、高精度にマスクパターンとウエ
ハパターンを整合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図。
【図2】図1の装置による走査露光の様子を示す説明
図。
【図3】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図4】図3のウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
1 マスク 2 投影光学系 3 ウエハ 4 マスクステージ 5 ウエハステージ 6 露光光スリット 7 観察顕微鏡7 21 パターン領域 22 転写領域 51 マスク描画評価マーク 101 マーク検出手段 102 演算処理回路 103 駆動制御手段
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20 521

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 露光光に対してマスクと被露光基板を走
    査することにより前記マスクに描かれたパターン前記
    被露光基板を露光する走査型露光装置において、前記パ
    ターンの描画誤差を検出し、前記パターンの描画誤差を
    補正するよう前記マスクと被露光基板を走査する手段を
    備えることを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 露光光に対してマスクと被露光基板を走
    査することにより前記マスクに描かれたパターンで前記
    被露光基板を露光する走査型露光装置において、前記パ
    ターンの直交度誤差を検出し、前記パターンの直交度誤
    差を補正するよう前記マスクと被露光基板を走査する手
    段を備えることを特徴とする走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記パターンの描画誤差を前記マスク上
    の位置合せマークの位置に基づいて検出することを特徴
    とする請求項1または2の走査型露光装置。
  4. 【請求項4】 前記パターンの描画誤差を前記マスク上
    の描画評価マークの位置に基づいて検出することを特徴
    とする請求項1または2の走査型露光装置。
  5. 【請求項5】 前記パターンの描画誤差を前記パターン
    の内の実素子パターンの位置に基づいて検出することを
    特徴とする請求項1または2の走査型露光装置。
  6. 【請求項6】 前記マスクと前記被露光基板の位置合せ
    を行う位置合わせ光学系が前記描画誤差を検出するため
    に前記マークの位置を検出するための光学系を兼ねるこ
    とを特徴とする請求項3、4、または5の走査型露光装
    置。
  7. 【請求項7】 前記マークは電子線描画装置により実素
    子パターンと同時に描かれたものであることを特徴とす
    る請求項3,4、5、または6の走査型露光装置。
  8. 【請求項8】 露光光に対してマスクと被露光基板を走
    査することにより前記マスクに描かれたパターンで前記
    被露光基板を露光する走査型露光装置を用いて露光を行
    なう露光方法において、前記パターンの描画誤差を検出
    し、前記パターンの描画誤差を補正するよう前記マスク
    と被露光基板を走査することを特徴とする露光方法。
  9. 【請求項9】 露光光に対してマスクと被露光基板を走
    査することにより前記マスクに描かれたパターンで前記
    被露光基板を露光する走査型露光装置を用いて露光を行
    なう露光方法において、前記パターンの直交度誤差を検
    出し、前記パターンの直交度誤差を補正するよう前記マ
    スクと被露光基板を走査することを特徴とする露光方
    法。
  10. 【請求項10】 請求項1乃至請求項7のいずれか1項
    の走査型露光装置、或いは請求項8または請求項9の露
    光方法を用いて、マスクに描いたデバイスパターンでウ
    エハを露光する段階と該露光したウエハを現像する段階
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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