JP3554243B2 - 投影露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は第１物体上のパターンを第２物体（感光基板）上に結像転写（投影露光）する投影露光装置及びデバイス製造方法に関するものであり、特にＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィ工程に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化はますます加速度を増しており、これに伴い半導体ウエハの微細加工技術の進展にも著しいものがある。微細加工技術の中核をなす投影露光装置には、円弧状の露光域を持つ等倍のミラー光学系によりマスクと感光基板を同時に走査しながら一括露光する等倍露光装置（ミラープロジェクションアライナ）や、マスクのパターン像を屈折光学系によりマスクと感光基板上に形成し、該感光基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ステッパ）が知られている。
【０００３】
これらの投影露光装置でステッパは解像力や重ね合せ精度の点でミラープロジェクションアライナに比べ有利な方式として知られているが、最近では新しい方式として、高解像力が得られかつ画面サイズを拡大できるステップアンドスキャン方式（走査型）のステッパが提案されている。
【０００４】
ステップアンドスキャン方式の投影露光装置は、例えばＯｐｌｕｓＥの１９９３年２月号の９６〜９９頁に詳しく紹介されている。ステップアンドスキャン方式の露光装置はスリット状の露光領域を有し、各ショットに対し該スリットをスキャン（走査）して走査露光が行われる。１つのショットの走査露光が終了するとウエハは次のショットにステップし、次のショットの走査露光が開始される。このように次ショットへのステップと露光のためのスキャンを繰り返すことによりウエハ全体の露光が完了する。
【０００５】
投影露光装置では現在０．５μｍ以下の寸法のパターン像の形成のため、解像力の向上が図られており、投影光学系の高ＮＡ化や、露光光の短波長化が行われている。一般に露光波長が短波長になると、硝材の透過率が悪くなり、投影光学系に使用できる硝材の種類が極めて少なくなる。硝材の種類が少ないと投影光学系の色収差の補正が困難となり、色収差の影響が無視できる程度に露光波長の波長幅を狭くする必要が生じる。例えば３００ｎｍ以下の波長域の光束を用いる投影光学系では使用できる硝材が石英や螢石に限られるため、露光用光源としてレーザが使用されるのが普通である。この種のレーザのうちエキシマレーザはエネルギが非常に高く、高スループットが期待できるため、投影露光装置の短波長用の光源として広く採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキシマレーザはエネルギが非常に高いため感光基板（ウエハ）の被照射面（像面）と同一平面上に受光面を有する光電センサ（照度むらセンサ）の上部に減光素子（ＮＤフィルタ）を設ける必要がある。そして、この減光素子がエキシマレーザに曝されるため光電センサが発熱し、センサの温度特性により照度を正確に計測できないという問題点がある。本発明の目的は光電センサ（照度むらセンサ）の出力値の信頼性を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影露光装置は、第１物体上のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第２物体上に該パターンを結像転写することと、第２物体の移動手段上に第２物体と同じ像面の照度を計測する計測手段を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段を第１物体の移動手段上に配置することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、第１物体上のパターンを第２物体上に投影光学系を介して結像転写する投影露光装置によりデバイスを製造するデバイス製造方法において、第２物体の移動手段上に有する計測手段で該第２物体と同じ像面の照度を計測し、第１物体の移動手段上に配置した減光手段で該計測手段に入射する照明光の量を低減可能としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では感光基板（ウエハ）の被照射面（像面）と同一平面上に受光面を有する光電センサ（照度むらセンサ）への入射光量を低減する減光素子（ＮＤフィルタ）をマスク（レチクル）のパターン面と同一平面上に配置して光電センサ（照度むらセンサ）の発熱を低減している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下において説明する実施の形態はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を例として本発明を適用したものである。
図１は本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概略図である。
図１において、１はレーザ光源であって、例えばパルス発振する狭帯域化したエキシマレーザである。レーザ光源１から射出されたほぼ平行なレーザ光は入射光をインコヒーレント光として射出させるインコヒーレント部２に入射する。
インコヒーレント部２は例えばレーザ光を分割したり、走査したりしてウエハ９面上に干渉縞やスペックルパターン等が発生しないようにするインコヒーレント化処理と、レーザ光源１からの光束の形状をユニフォーマ部３に合わせて射出させるビーム整形機能を有している。
【００１１】
ユニフォーマ部３は、走査方向に等脚台形状等の光強度分布を形成するスリット状の照明光を第１物体としてのレチクル５面に照射する。
レチクル５を載せたレチクルステージ４は、レチクル５のみならずＮＤフィルタ６をも載せた走査型ステージであって、レチクル５の移動手段を構成する。
【００１２】
ＮＤフィルタ６は、レチクルステージ４でレチクル５に対しずれた位置に配置され、計測手段としての照度むらセンサ１０に入射する照明光の低減を図るための減光手段を構成している。
【００１３】
７は投影光学系であって、レチクル５に描かれた半導体素子の回路パターンを第２物体である感光基板としてのウエハ９面に縮小投影し、回路パターンの投影像を形成する。
【００１４】
８はレチクルステージ４と同期してウエハ９を走査露光させるウエハステージである。
【００１５】
１０は照度むらセンサであり、走査方向に１次元的に受光面が並んだダイオードアレイやＣＣＤ等の光電センサである。照度むらセンサ１０はＮＤフィルタ６と同期して走査露光され、照度むらセンサ１０に入射する光量はＮＤフィルタ６によって所定の倍率で低減される。
【００１６】
入射光量が低減された照度むらセンサ１０の発熱量は小さく、センサ出力に温度特性があるとしてもその影響は小さく、センサ出力値の信頼性が高められる。また、照度むらセンサ１０のウエハ９像面より上に突き出す部分は最小限にとどめられ、センサ上部に発生する熱だまりも抑制される。
【００１７】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
図２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ＣＣＤ等）の製造フローを示す。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。
【００１８】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンなど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によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程で、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で作成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。
【００１９】
図３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。
【００２０】
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（イオン打ち込み）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）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によりマスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光する。
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り、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。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て製造することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の投影露光装置は、第１物体（レチクル）上のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第２物体（ウエハ）上に該パターンを結像転写することと、第２物体の移動手段（ウエハステージ）上に第２物体と同じ像面の照度を計測する計測手段（照度むらセンサ）を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段を第１物体（レチクル）の移動手段（レチクルステージ）上に配置することを特徴としている。これにより、入射光量が低減された照度むらセンサの発熱量は小さく、センサ出力に温度特性があるとしてもその影響は小さく、センサ出力値の信頼性が高められる。また、照度むらセンサのウエハ像面より上に突き出す部分は最小限にとどめられ、センサ上部に発生する熱だまりも抑制され、その他の計測機器への影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例に係るデバイスの製造方法のフローチャートである。
【図３】図２のデバイスの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】１：レーザ光源、２：インコヒーレント部、３：ユニフォーマ部、４：レチクルステージ（第１物体の移動手段を構成する）、５：レチクル（第１物体）、６：ＮＤフィルタ（減光手段）、７：投影光学系、８：ウエハステージ（第２物体の移動手段を構成する）、９：ウエハ（第２物体）、１０：照度むらセンサ（計測手段）。
【発明の属する技術分野】
本発明は第１物体上のパターンを第２物体（感光基板）上に結像転写（投影露光）する投影露光装置及びデバイス製造方法に関するものであり、特にＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスやＣＣＤ等の撮像デバイス、液晶パネル、磁気ヘッド等のデバイスを製造するリソグラフィ工程に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣやＬＳＩ等の半導体デバイスの高集積化はますます加速度を増しており、これに伴い半導体ウエハの微細加工技術の進展にも著しいものがある。微細加工技術の中核をなす投影露光装置には、円弧状の露光域を持つ等倍のミラー光学系によりマスクと感光基板を同時に走査しながら一括露光する等倍露光装置（ミラープロジェクションアライナ）や、マスクのパターン像を屈折光学系によりマスクと感光基板上に形成し、該感光基板をステップアンドリピート方式で露光する縮小投影露光装置（ステッパ）が知られている。
【０００３】
これらの投影露光装置でステッパは解像力や重ね合せ精度の点でミラープロジェクションアライナに比べ有利な方式として知られているが、最近では新しい方式として、高解像力が得られかつ画面サイズを拡大できるステップアンドスキャン方式（走査型）のステッパが提案されている。
【０００４】
ステップアンドスキャン方式の投影露光装置は、例えばＯｐｌｕｓＥの１９９３年２月号の９６〜９９頁に詳しく紹介されている。ステップアンドスキャン方式の露光装置はスリット状の露光領域を有し、各ショットに対し該スリットをスキャン（走査）して走査露光が行われる。１つのショットの走査露光が終了するとウエハは次のショットにステップし、次のショットの走査露光が開始される。このように次ショットへのステップと露光のためのスキャンを繰り返すことによりウエハ全体の露光が完了する。
【０００５】
投影露光装置では現在０．５μｍ以下の寸法のパターン像の形成のため、解像力の向上が図られており、投影光学系の高ＮＡ化や、露光光の短波長化が行われている。一般に露光波長が短波長になると、硝材の透過率が悪くなり、投影光学系に使用できる硝材の種類が極めて少なくなる。硝材の種類が少ないと投影光学系の色収差の補正が困難となり、色収差の影響が無視できる程度に露光波長の波長幅を狭くする必要が生じる。例えば３００ｎｍ以下の波長域の光束を用いる投影光学系では使用できる硝材が石英や螢石に限られるため、露光用光源としてレーザが使用されるのが普通である。この種のレーザのうちエキシマレーザはエネルギが非常に高く、高スループットが期待できるため、投影露光装置の短波長用の光源として広く採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エキシマレーザはエネルギが非常に高いため感光基板（ウエハ）の被照射面（像面）と同一平面上に受光面を有する光電センサ（照度むらセンサ）の上部に減光素子（ＮＤフィルタ）を設ける必要がある。そして、この減光素子がエキシマレーザに曝されるため光電センサが発熱し、センサの温度特性により照度を正確に計測できないという問題点がある。本発明の目的は光電センサ（照度むらセンサ）の出力値の信頼性を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記目的を達成するため、本発明に係る投影露光装置は、第１物体上のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第２物体上に該パターンを結像転写することと、第２物体の移動手段上に第２物体と同じ像面の照度を計測する計測手段を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段を第１物体の移動手段上に配置することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明は、第１物体上のパターンを第２物体上に投影光学系を介して結像転写する投影露光装置によりデバイスを製造するデバイス製造方法において、第２物体の移動手段上に有する計測手段で該第２物体と同じ像面の照度を計測し、第１物体の移動手段上に配置した減光手段で該計測手段に入射する照明光の量を低減可能としたことを特徴とする。
【０００９】
本発明では感光基板（ウエハ）の被照射面（像面）と同一平面上に受光面を有する光電センサ（照度むらセンサ）への入射光量を低減する減光素子（ＮＤフィルタ）をマスク（レチクル）のパターン面と同一平面上に配置して光電センサ（照度むらセンサ）の発熱を低減している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下において説明する実施の形態はステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置を例として本発明を適用したものである。
図１は本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概略図である。
図１において、１はレーザ光源であって、例えばパルス発振する狭帯域化したエキシマレーザである。レーザ光源１から射出されたほぼ平行なレーザ光は入射光をインコヒーレント光として射出させるインコヒーレント部２に入射する。
インコヒーレント部２は例えばレーザ光を分割したり、走査したりしてウエハ９面上に干渉縞やスペックルパターン等が発生しないようにするインコヒーレント化処理と、レーザ光源１からの光束の形状をユニフォーマ部３に合わせて射出させるビーム整形機能を有している。
【００１１】
ユニフォーマ部３は、走査方向に等脚台形状等の光強度分布を形成するスリット状の照明光を第１物体としてのレチクル５面に照射する。
レチクル５を載せたレチクルステージ４は、レチクル５のみならずＮＤフィルタ６をも載せた走査型ステージであって、レチクル５の移動手段を構成する。
【００１２】
ＮＤフィルタ６は、レチクルステージ４でレチクル５に対しずれた位置に配置され、計測手段としての照度むらセンサ１０に入射する照明光の低減を図るための減光手段を構成している。
【００１３】
７は投影光学系であって、レチクル５に描かれた半導体素子の回路パターンを第２物体である感光基板としてのウエハ９面に縮小投影し、回路パターンの投影像を形成する。
【００１４】
８はレチクルステージ４と同期してウエハ９を走査露光させるウエハステージである。
【００１５】
１０は照度むらセンサであり、走査方向に１次元的に受光面が並んだダイオードアレイやＣＣＤ等の光電センサである。照度むらセンサ１０はＮＤフィルタ６と同期して走査露光され、照度むらセンサ１０に入射する光量はＮＤフィルタ６によって所定の倍率で低減される。
【００１６】
入射光量が低減された照度むらセンサ１０の発熱量は小さく、センサ出力に温度特性があるとしてもその影響は小さく、センサ出力値の信頼性が高められる。また、照度むらセンサ１０のウエハ９像面より上に突き出す部分は最小限にとどめられ、センサ上部に発生する熱だまりも抑制される。
【００１７】
次に上記説明した露光装置を利用した半導体デバイスの製造方法の実施形態を説明する。
図２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ＣＣＤ等）の製造フローを示す。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。
【００１８】
一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコンなど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によって作成されたウエハを用いて半導体チップ化する工程で、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で作成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。
【００１９】
図３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。
【００２０】
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（イオン打ち込み）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）ではウエハに感光材を塗布する。ステップ１６（露光）では上記説明した投影露光装置によりマスクの回路パターンをウエハに焼き付け露光する。
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り、ウエハ上に多重に回路パターンが形成される。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て製造することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の投影露光装置は、第１物体（レチクル）上のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第２物体（ウエハ）上に該パターンを結像転写することと、第２物体の移動手段（ウエハステージ）上に第２物体と同じ像面の照度を計測する計測手段（照度むらセンサ）を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段を第１物体（レチクル）の移動手段（レチクルステージ）上に配置することを特徴としている。これにより、入射光量が低減された照度むらセンサの発熱量は小さく、センサ出力に温度特性があるとしてもその影響は小さく、センサ出力値の信頼性が高められる。また、照度むらセンサのウエハ像面より上に突き出す部分は最小限にとどめられ、センサ上部に発生する熱だまりも抑制され、その他の計測機器への影響が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る投影露光装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例に係るデバイスの製造方法のフローチャートである。
【図３】図２のデバイスの製造方法のフローチャートである。
【符号の説明】１：レーザ光源、２：インコヒーレント部、３：ユニフォーマ部、４：レチクルステージ（第１物体の移動手段を構成する）、５：レチクル（第１物体）、６：ＮＤフィルタ（減光手段）、７：投影光学系、８：ウエハステージ（第２物体の移動手段を構成する）、９：ウエハ（第２物体）、１０：照度むらセンサ（計測手段）。
Claims (2)
- 第１物体上のパターンを露光用の照明光で照明する照明光学系を有し、該照明光により第２物体上に該パターンを結像転写することと、第２物体の移動手段上に第２物体と同じ像面の照度を計測する計測手段を有することと、該計測手段に入射する照明光の減光手段を第１物体の移動手段上に配置することを特徴とする投影露光装置。
- 第１物体上のパターンを第２物体上に投影光学系を介して結像転写する投影露光装置によりデバイスを製造するデバイス製造方法において、第２物体の移動手段上に有する計測手段で該第２物体と同じ像面の照度を計測し、第１物体の移動手段上に配置した減光手段で該計測手段に入射する照明光の量を低減可能としたことを特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046166A JP3554243B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000046166A JP3554243B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001237164A JP2001237164A (ja) | 2001-08-31 |
| JP3554243B2 true JP3554243B2 (ja) | 2004-08-18 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000046166A Expired - Fee Related JP3554243B2 (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 投影露光装置及びデバイス製造方法 |
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| US8547522B2 (en) | 2005-03-03 | 2013-10-01 | Asml Netherlands B.V. | Dedicated metrology stage for lithography applications |
| CN113469918B (zh) * | 2021-07-22 | 2024-02-02 | 广州黑格智造信息科技有限公司 | 光学系统的曝光面校准方法、装置、计算机设备及存储介质 |
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- 2000-02-23 JP JP2000046166A patent/JP3554243B2/ja not_active Expired - Fee Related
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