JP3363522B2 - 走査型露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

走査型露光装置及びデバイス製造方法

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • 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
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は露光装置に関し、特にI
C、LSI等の半導体デバイス、液晶パネル、CCD、
磁気ヘッド等の各種デバイスを製造するために使用する
走査型露光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、超高圧水銀ランプ等が連続的
に放射する紫外線ビームに対して、投影光学系を挟んだ
状態で、マスクとウエハーとをある方向に走査し、マス
クのパターンの各部分を順次ウエハー上に投影する走査
型露光装置が知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この走査型露光装置に
おいてランプの代わりエキシマレーザー等のパルス光放
射源を用いる場合には、図2に示すように、各パルス光
がある幅をおいて積算されていくことになり、マスクや
ウエハーに対する露光量を走査方向に関して一様にする
ことができない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、積算露
光量を一様にすることが可能な露光装置を提供すること
にある。
【0005】この目的を達成するべく、請求項1の発明
の走査型露光装置は、第1物体(マスク)に順次照射さ
れる複数個のパルス光により前記第1物体のパターンを
第2物体(ウエハー)に投影する走査型露光装置であっ
て、前記パルス光を発する光源と、前記光源からの前記
パルス光をオプティカルインテグレータを介して前記第
1物体に照射する光学系とを有し、前記パルス光の照射
周期をT(sec)、前記第1物体の走査速度をV(m
m/sec)、前記パルス光の前記第1物体上での照明
領域の走査方向に関する幅をL(mm)とする時、 L=N×V×T となるように露光を行うと共に、前記光学系は前記走査
方向の開口の幅を変え得るマスキングブレードを有し、
前記マスキングブレードの前記開口の幅を変えることに
よりLを変えると共に、前記第1物体のパターンに対し
て遠い側の前記照明領域の端部が前記第1物体のパター
ンの少なくとも距離Lだけ手前の位置から前記パルス光
による照射を開始し、前記第1物体のパターンに対して
遠い側の前記照明領域の端部が前記第1物体のパターン
を少なくとも距離Lだけ過ぎた位置で前記パルス光の照
射を停止するように露光を行うことを特徴としている。
また、請求項2の発明の走査型露光装置は、第1物体に
順次照射される複数個のパルス光により前記第1物体の
パターンを第2物体に投影する走査型露光装置であっ
て、前記パルス光を発する光源と、前記光源からの前記
パルス光をオプティカルインテグレータを介して前記第
1物体に照射する光学系と、前記パルス光の前記第1物
体上での照明領域の走査方向に関する幅を変える手段と
を有し、前記パルス光の照射周期をT(sec)、前記
第1物体の走査速度をV(mm/sec)、前記パルス
光の前記第1物体上での照明領域の走査方向に関する幅
をL(mm)とする時、 L=N×V×T となるように露光を行うと共に、前記第1物体のパター
ンに対して遠い側の前記照明領域の端部が前記第1物体
のパターンの少なくとも距離Lだけ手前の位置から前記
パルス光による照射を開始し、前記第1物体のパターン
に対して遠い側の前記照明領域の端部が前記第1物体の
パターンを少なくとも距離Lだけ過ぎた位置で前記パル
ス光の照射を停止するこように露光を行うことを特徴と
している。
【0006】
【0007】
【0008】本発明の露光装置を用いることにより、I
C、LSI等の半導体デバイス、液晶パネル、CCD、
磁気ヘッド等の各種デバイスを正確に製造することがで
きる。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す概略図
であり、半導体デバイスや液晶パネルやCCDや磁気ヘ
ッド等のデバイスを製造するための走査型露光装置を示
す。
【0010】図1において、1はパルス光を発振するレ
ーザー光源、3はオプティカルインテグレータで、レン
ズ2によって、光源1とオプティカルインテグレータ3
の光入射面3aは、像と瞳の関係になっている。5はレ
チクル21上でのパルス光の照射範囲を制限するための
マスキングブレードで、単軸方向に移動可能とする。レ
ンズ6は、マスキングブレード5のスリット状開口の像
を被露光面7上に結んでいる。8は投影光学系で、被露
光面7に配するパターンの像を露光面9上に縮小投影し
ている。10は折り曲げミラーである。
【0011】レチクル21のデバイパターンは、被露
光面7上に配置され、レチクル21は投影光学系8の光
軸に垂直な2方向に移動できるXYステージに保持され
ている。22は上面が露光面9に一致するように配置さ
れたウエハーで、投影光学系8の光軸に垂直な2方向に
移動できるXYステージに保持されている。露光の際
は、レチクル21とウエハー22は図の左右方向に各X
Yステージによって走査せしめられる。
【0012】マスキングブレード5の開口を通過してき
た光は、被露光面7上でマスキングブレードの開口形状
を映し出し、長方形の照明領域を作る。この領域の長方
形の短辺方向に、レチクル21とウエハー22が移動し
ながら、光源1のパルス発振にしたがって、順次パルス
光で露光される様子を図2に示す。このとき、ウエハー
22は、レチクル21の移動方向と逆向きに(図1紙面
上レチクルが右方向(X方向)なら、ウエハーは左方向
(−X方向)に移動し、速度は、m倍(投影レンズ8の
倍率をmとした。)になっている。
【0013】レチクル21が、連続的に移動している時
に、露光のためのパルス光が、断続的に照射されると、
図2に示すように、シフト量ΔX(mm)づつ露光領域が
シフトする。パルス光の周期をT(sec)とし、レチク
21の移動スピードをV(mm/sec)とすると、 ΔX=V×T…(1) で表され、ΔXずつズレながら、パルス光の露光が積算
されていく。
【0014】図3〜図5は積算露光量とX方向へのスキ
ャンの関係を表した図である。図3〜図5の横軸は、
チクル21のX座標を示している。時刻t=0の時に最
初のパルスの露光が始まり、それ以後は、パルスの周期
Tずつ時間が経つごとの、積算露光量を示した図であ
る。
【0015】図4は、マスキングブレードによって制限
された露光距離とΔXの間に、 =N×ΔX(Nは整数)…(2) =N×V×T という関係が成り立っている場合である。
【0016】今、スキャンスピードと、パルス光の発振
周期が定まっているものとする。マスキングブレードの
開口の幅を調整して、(V×T)の整数倍の露光距離L
に制御すると、1パルスで露光する露光フィールド内
は、照度分布が常に均一と仮定すると、図4の場合に
は、積算露光量はレチクル21の中央付近で均一になる
が、露光開始と終了時に照度ムラが起こる。この照度ム
ラが起こる範囲は、露光距離Lと等しいので、露光開始
をレチクル21のパターンのLだけ手前(パターンに対
して遠い側の照明領域の端部がパターンのLだけ手前)
から行い、終了もレチクル21のパターンからLだけ遅
らせてやれば(照明領域がパターン走査後、パターンに
対して遠い側の照明領域の端部がLだけパターンから離
れた位置にくるまで遅らせてやれば)、パルス光放射型
の照明源を用いても、レチクル21、ウエハー22のパ
ターン面全面を積算露光量ムラ無く露光することができ
る。
【0017】これに対して、(2)式の成り立っていな
図3の場合、露光フィールドの最後のパルス光の露光
時に、それまで均一に露光されていた長さΔX(mm)の
1ブロックが、マスキングブレードによって、フィール
ド内の部分と、フィールド外の部分に分かれてしまうた
めに1パルス露光分の、積算露光量のムラを生じてしま
う。
【0018】なお、投影光学系9は屈折系も、反射系も
用いることができる。
【0019】前記実施例では、マスキングブレードによ
り露光距離を変え(2)式を成立させたが、露光距離の
代わりに、スキャンのスピードを制御しても良い。これ
は図1の装置で、レチクル21ならびにウエハ22の移
動速度を制御することに相当する。この時の積算露光量
の分布を図5に示す。1パルスごとの移動量を変えて、
(1)式を満たすようレチクル21、ウエハー22の移
動速度を制御することにより、積算露光量の1パルス分
のムラが抑えられる。
【0020】なお、スキャンスピードを制御する代わり
に、パルスの周期を変えることにより(1)式に満足す
るよう構成してもよい。
【0021】次に上記露光装置を利用した半導体デバイ
スの製造方法の実施例を説明する。図6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。次にステップ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
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。
【0022】図7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。
【0023】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。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明によれば、走査型露光装置
の照明光としてパルス光を用いても、場所による積算露
光量のムラを取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略図である。
【図2】照明光を制限する装置と被露光面での露光領域
を示す概略図である。
【図3】積算露光量にムラがでてしまう場合を示す説明
図である。
【図4】積算露光量が均一な場合を示す説明図である。
【図5】積算露光量が均一な場合を示す説明図である。
【図6】半導体デバイスの製造フローを示す図である。
【図7】図6のウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
1 光源 2 レンズ 3 オプティカルインテグレータ 4 レンズ 5 マスキングブレード 6 レンズ 7 被露光面 8 投影光学系 9 露光面 10 折曲げミラー 21 レチクル 22 ウエハー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−267826(JP,A) 特開 平6−132191(JP,A) 特開 平6−232030(JP,A) 特開 平2−229423(JP,A) 特開 平4−196513(JP,A) 特開 昭61−280619(JP,A) 特開 昭60−158449(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/027 G03F 7/20

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1物体に順次照射される複数個のパル
    ス光により前記第1物体のパターンを第2物体に投影す
    る走査型露光装置において、前記パルス光を発する光源
    と、前記光源からの前記パルス光をオプティカルインテ
    グレータを介して前記第1物体に照射する光学系とを有
    し、前記パルス光の照射周期をT(sec)、前記第1
    物体の走査速度をV(mm/sec)、前記パルス光の
    前記第1物体上での照明領域の走査方向に関する幅をL
    (mm)とする時、 L=N×V×T となるように露光を行うと共に、前記光学系は前記走査
    方向の開口の幅を変え得るマスキングブレードを有し、
    前記マスキングブレードの前記開口の幅を変えることに
    よりLを変え、前記第1物体のパターンに対して遠い側
    の前記照明領域の端部が前記第1物体のパターンの少な
    くとも距離Lだけ手前の位置から前記パルス光による照
    射を開始し、前記第1物体のパターンに対して遠い側の
    前記照明領域の端部が前記第1物体のパターンを少なく
    とも距離Lだけ過ぎた位置で前記パルス光の照射を停止
    することを特徴とする走査型露光装置。
  2. 【請求項2】 第1物体に順次照射される複数個のパル
    ス光により前記第1物体のパターンを第2物体に投影す
    る走査型露光装置において、前記パルス光を発する光源
    と、前記光源からの前記パルス光をオプティカルインテ
    グレータを介して前記第1物体に照射する光学系と、前
    記パルス光の前記第1物体上での照明領域の走査方向に
    関する幅を変える手段とを有し、前記パルス光の照射周
    期をT(sec)、前記第1物体の走査速度をV(mm
    /sec)、前記パルス光の前記第1物体上での照明領
    域の走査方向に関する幅をL(mm)とする時、 L=N×V×T となるように露光を行うと共に、前記第1物体のパター
    ンに対して遠い側の前記照明領域の端部が前記第1物体
    のパターンの少なくとも距離Lだけ手前の位置から前記
    パルス光による照射を開始し、前記照明領域の前記第1
    物体のパターンに対して遠い側の前記照明領域の端部が
    前記第1物体のパターンを少なくとも距離Lだけ過ぎた
    位置で前記パルス光の照射を停止することを特徴とする
    走査型露光装置。
  3. 【請求項3】 前記パルス光による照度分布は均一であ
    ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の走査
    型露光装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかの走査型露光装
    置により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とを含むデバイス製造
    方法。
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