JP3459753B2 - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JP3459753B2
JP3459753B2 JP16490297A JP16490297A JP3459753B2 JP 3459753 B2 JP3459753 B2 JP 3459753B2 JP 16490297 A JP16490297 A JP 16490297A JP 16490297 A JP16490297 A JP 16490297A JP 3459753 B2 JP3459753 B2 JP 3459753B2
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    • 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
    • G03F7/70058Mask illumination systems
    • G03F7/70091Illumination settings, i.e. intensity distribution in the pupil plane or angular distribution in the field plane; On-axis or off-axis settings, e.g. annular, dipole or quadrupole settings; Partial coherence control, i.e. sigma or numerical aperture [NA]

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (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、半導体その他の回
路基板の製造に用いられる露光装置に関し、特に露光装
置を構成するミラー投影光学系に対してマスクとプレー
トとを同時に移動させながら、マスク面上に形成されて
いるパターンを投影光学系によりプレート面上に転写
し、半導体素子や大型の液晶表示パネルなどを製造する
露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より半導体製造用の露光装置として
凸面鏡と凹面鏡を用いたミラー投影光学系が用いられて
おり、これを開示するものとして例えば特開昭58−1
08745号公報、特開昭62−18715号公報、特
開昭63−128713号公報などがある。このような
ミラー投影光学系は、最近では液晶表示パネル、特にパ
ソコン向けの大市場が期待されている10インチ前後の
液晶表示パネルを製造するために用いられる露光装置用
として、解像力がよく生産性が高い、という利点から多
く用いられている。
【0003】このミラー投影光学系を用いた露光装置で
は、照明系からの露光光により、スリット結像系を介し
てマスク面上をスリット状に照明し、スリット状に照明
されたマスク面上のパターンを、ミラー投影光学系を用
いてプレート面上に投影している。そして、マスクとプ
レートをミラー投影光学系に対して同期して走行させる
ことにより、マスク面上のパターンをプレート面上に転
写するタイプの一括露光が行なわれる。
【0004】図3は、従来のこのようなミラー投影光学
系を用いた一括露光装置の一例を示す。同図において、
1は照明系、2は例えば超高圧水銀ランプよりなる光
源、3はY方向に円弧を向けた円弧スリット開口を有す
るスリット、4は回路パターンやアライメントマークな
どが形成されているマスク、5はスリット結像系であ
る。スリット3はスリット結像系5の一要素を構成して
おり、光源2とスリット結像系5は照明系5の一要素を
構成している。6はプレート、7は高い面精度に研磨さ
れた台形ミラーと凹面鏡そして凸面鏡で構成されている
ミラー投影光学系、8はマスク4を載置しているマスク
ステージ、9はプレート6を載置しているプレートステ
ージ、10は基盤、11,11’は基盤10を支持する
サーボマウントである。12はチャンバであり、チャン
バ内は温湿度が正確かつ一定に保たれている。13は熱
排気ダクトであり、照明系1から出た熱をチャンバ12
に導き排気している。14はスリット結像系位置微調機
構であり、ミラー投影光学系7に対するスリット結像系
5の位置を微調し固定している。15は投影光学系構造
体であり、スリット結像系位置微調機構14を介してス
リット結像系5を、そしてミラー投影光学系7をその上
に載置し、自身は基盤10に固定されている。照明系1
とスリット結像系5は、特願平8−306617号公報
に示されるように、スリット3の手前で分離され、照明
系1の振動と熱が装置の他の部分に伝わることを防止し
ている。
【0005】16はスリット3を照明している矩形状の
照明光、17は円弧スリット開口である。光源2から放射
された光は、光路折り曲げミラーで反射しながらコンデ
ンサレンズ、フライアイレンズを通り、スリット3を矩
形状にムラなく照明している矩形状の照明光16にな
る。矩形状の照明光16は、円弧スリット開口17で円
弧スリット状に切り取られ、スリット結像系5内の凹面
鏡で反射結像され、マスク4面上を円弧スリット状に照
明している。円弧スリット状に照明されたマスク4面上
のパターンは、ミラー投影光学系7によりプレート6面
上に等倍結像している。そして、マスクステージ8によ
りマスク4を、プレートステージ9によりプレート6
を、同期してY方向に移動させることにより、円弧スリ
ット状に照明されたマスク4面上のパターンを順次プレ
ート6面上に投影露光している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示す従来の露光装置では、次のような欠点があった。 (1)例えば地震などの外力が露光装置に加わったと
き、照明系とスリット結像系の相対位置がずれてしまう
ことがある。そのとき、スリットを照明している矩形状
の照明光が円弧スリット開口全域を照明していないと、
円弧スリット状に切り取られた照明光の一部が欠けてし
まい、プレートを材料とする製品が不良品となってしま
う。そこで、照明系とスリット結像系の相対位置がずれ
てもスリットを照明している矩形状の照明光が円弧スリ
ット開口全域を照明するよう、スリットを照明している
矩形状の照明光の照明範囲を広くする必要がある。矩形
状の照明光の照明範囲を広くすると、広くした割合だけ
照度が低下し生産性が悪化していた。 (2)スリット結像系とミラー投影光学系を載置してい
る投影光学系構造体を固定している基盤を支持している
サーボマウントは、床振動を基盤に伝えないようにする
ため、上下方向のバネ定数を低く設定している。そのた
め、投影露光するときにマスクステージとプレートステ
ージが移動すると、重量バランスが変化するので基盤全
体が傾き、照明系とスリット結像系の相対位置が変化す
る。スリットを照明している矩形状の照明光は、照明系
とスリット結像系の相対位置が変化しても円弧スリット
開口全域を照明していないと、円弧スリット状に切り取
られた照明光の一部が欠けてしまい、製品不良が発生し
てしまう。そこで、照明系とスリット結像系の相対位置
がずれてもスリットを照明している矩形状の照明光が円
弧スリット開口全域を照明するよう、スリットを照明し
ている矩形状の照明光の照明範囲を広くする必要があ
る。矩形状の照明光の照明範囲を広くすると、広くした
割合だけ照度が低下し生産性が悪化していた。 (3)照明系とスリット結像系の相対位置を一定に保つ
方法として、照明系とスリット結像系の相対位置情報を
もとに、照明系を移動させる方法が考えられるが、この
方法では、照明系を移動させるための駆動手段を新たに
設ける必要があり、その分コストアップになる。
【0007】本発明は、上記の問題点に鑑み、ミラー投
影光学系を用いた露光装置において、マスク面上のパタ
ーンを液晶表示パネルなどの大型のプレート面上に、生
産性よく投影露光することができる露光装置を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、投影光学系を載置している構造体と同じ
構造体に載置されているスリット結像系、露光光でスリ
ット結像系を介してマスク面上をスリット状に照明する
照明系、スリット状に照明されたマスク面上のパターン
をプレート面上に投影する投影光学系、同じ構造体に載
置されているスリット結像系と投影光学系の水平を一定
に保つための構造体駆動手段を備えたサーボマウント、
投影光学系に対してマスクとプレートを同期して移動さ
せる移動手段を備えた露光装置において、照明系とスリ
ット結像系の相対位置を観察する手段を備えたことを特
徴としている。
【0009】本発明の好ましい実施の形態において、照
明系とスリット結像系の相対位置情報をもとに、照明系
を移動させる照明系駆動手段を備えたことを特徴として
いる。または、照明系駆動手段の代わりに、照明系とス
リット結像系の相対位置情報をもとに、同じ構造体に載
置されているスリット結像系と投影光学系を前記構造体
駆動手段により移動させるように構成してもよい。
【0010】
【作用】図3に示す従来の露光装置では、照明系とスリ
ット結像系の相対位置を観察する手段を備えていないた
め、上記のような欠点があった。これに対し、本発明に
よれば、スリット結像系と照明系の相対位置を観察し、
観察された相対位置情報をもとに照明系、またはスリッ
ト結像系を載置している基盤全体を駆動するようにして
いる。そうすれば、照明系とスリット結像系の相対位置
を一定に保つことができるので、スリットを照明してい
る矩形状の照明光の照明範囲を広くする必要がない。し
たがって、照度を高くすることができるので、マスク面
上のパターンを液晶表示パネルなどの大型のプレート面
上に、生産性よく投影露光することができる。また、ス
リット結像系を移動させることにすれば、新たに駆動手
段を設ける必要がないので、安価に露光装置を提供でき
る。
【0011】
【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。 (第1の実施例)図1は本発明の一実施例に係る露光装
置の概略図である。この装置は、図3に示す従来の装置
を元にしたものであり、図1において、図3に対応する
部分には同一符号を付してその詳細説明を省略する。
【0012】図1において、18は例えば静電容量形近
接センサよりなる相対位置観察センサ、19は照明系駆
動機構である。
【0013】光源2から放射された光は、光路折り曲げ
ミラーで反射しながらコンデンサレンズ、フライアイレ
ンズを通り、スリット3を矩形状にムラなく照明する矩
形状の照明光16になる。矩形状の照明光16は、円弧
スリット開口17で円弧スリット状に切り取られ、スリ
ット結像系5内の凹面鏡で反射結像され、マスク4面上
を円弧スリット状に照明している。円弧スリット状に照
明されたマスク4面上のパターンは、ミラー投影光学系
7によりプレート6面上に等倍結像している。そして、
マスクステージ8によりマスク4を、プレートステージ
9によりプレート6を、互いに同期してY方向に移動さ
せることにより、円弧スリット状に照明されたマスク4
面上のパターンを順次プレート6面上に投影露光してい
る。
【0014】図3に示す従来例と同様に、例えば地震な
どの外力が露光装置に加わったとき、照明系とスリット
結像系の相対位置がずれてしまうことがある。また、投
影露光するときにマスクステージとプレートステージが
移動すると重量バランスが変化するので、基盤全体が傾
き照明系とスリット結像系の相対位置が変化する。しか
し、図1の装置においては、照明系1とスリット結像系
5との相対位置を観察するセンサ18および照明系1を
駆動する駆動機構19を備えているので、照明系1とス
リット結像系5の相対位置情報をもとに、照明系1を移
動させることができる。したがって、スリット3を照明
している矩形状の照明光16の照明範囲を広くする必要
がないので、照度を高くすることができる。
【0015】(第2の実施例)図2は本発明の第2の実
施例に係る露光装置の概略図である。図2の装置は、照
明系1とスリッ卜結像系5との相対位置観察センサ18
は備えているが、照明系駆動機構19は備えていない。
元々、サーボマウント11,11’はスリット結像系5
と投影光学系7を載置した基盤10の水平を一定に保つ
ための駆動手段(不図示)を備えているので、照明系1
とスリット結像系5の相対位置情報をもとに、スリット
結像系5と投影光学系7を載置した基盤10ごとスリッ
ト結像系5を移動することができる。したがって、スリ
ット3を照明している矩形状の照明光16の照明範囲を
広くする必要がないので、新たに駆動手段を設けること
なく、照度を高くすることができる。
【0016】
【デバイス生産方法の実施例】次に上記説明した露光装
置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図4は微小デバイス(ICやLSI等の半導体チップ、
液晶パネル、CCD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン
等)の製造のフローを示す。ステップ1(回路設計)で
はデバイスのパターン設計を行なう。ステップ2(マス
ク製作)では設計した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)ではシリコンや
ガラス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5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)では上記説明したアライメント装置を
有する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】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造す
ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、照
明系とスリット結像系との相対位置を観察し、観察され
た相対位置情報をもとに、照明系、またはスリット結像
系をその上に載置している投影光学系構造体を載置して
いる基盤を駆動することにより、照明系とスリット結像
系との相対位置を一定に保つことができる。そのため、
スリットを矩形状に照明している照明系の照明範囲を小
さくすることができるので、照度を高くすることがで
き、マスク面上のパターンを液晶表示パネルなどの大型
のプレート面上に、生産性よく投影露光することができ
る露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る露光装置の概略図で
ある。
【図2】 本発明の他の実施例に係る露光装置の概略図
である。
【図3】 従来例に係る露光装置の概略図である。
【図4】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図5】 図4におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示す図である。
【符号の説明】
1:照明系、2:光源、3:スリット、4:マスク、
5:スリット結像系、6:プレート、7:ミラー投影光
学系、8:マスクステージ、9:プレートステージ、1
0:基盤、11,11’:サーボマウント、12:チャ
ンバ、13:熱排気ダクト、14:スリット結像系位置
微調機構、15:投影光学系構造体、18:相対位置観
察センサ、19:照明系位置駆動機構。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スリット結像系、該スリット結像系を介
    して露光光でマスク面上をスリット状に照明する照明
    系、スリット状に照明された前記マスク面上のパターン
    をプレート面上に投影する投影光学系、該投影光学系と
    前記スリット結像系の双方を載置している構造体、前記
    スリット結像系と投影光学系の水平を一定に保つため該
    構造体を駆動する構造体駆動手段を備えたサーボマウン
    ト、前記投影光学系に対してマスクとプレートを同期し
    て走行させる同期走行手段、および前記照明系と前記ス
    リット結像系の相対位置を観察する手段を備えたことを
    特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 前記照明系とスリット結像系の相対位置
    情報をもとに、照明系を移動させる照明系駆動手段をさ
    らに備えたことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 前記照明系とスリット結像系の相対位置
    情報をもとに、前記構造体駆動手段により前記構造体を
    駆動して前記スリット結像系と投影光学系を移動させる
    ことを特徴とする請求項1記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記照明系が前記スリット結像系および
    前記投影光学系とは別個の構造体に載置されていること
    を特徴とする請求項1、2または3記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の露光装
    置を用いて製造したことを特徴とする半導体デバイス。
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