JP3566318B2 - 走査型露光装置及びデバイス製造方法 - Google Patents

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    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は走査型露光装置に関するものであり、特にIC、LSI等の半導体デバイス、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ために使用される走査型投影露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図8は従来の走査型投影露光装置を示す概略図である。
【0003】
図8において、1はHgランプ、Xe−Hg ランプ等の紫外線を発する光源であり、1aはその発光部(電極)である。2は楕円鏡であり、その第1焦点付近に光源1の発光部1aが置かれており、楕円鏡2は発光部1aをその第2焦点4に結像する。3は紫外線を反射し赤外線は透過させるコールドミラーである。第2焦点4における光強度分布を図10に示す。
【0004】
楕円鏡2の第2焦点4の発光部1aの像からの光はコンデンサーレンズ5によりフライアイレンズ6より成るオプティカルインテグレーターの光入射面上に集光される。フライアアイレンズ6は複数の微小レンズの集合体である。7は開口絞りである。
【0005】
この装置では、断面が長方形のスリット状の光でレチクル12を照明してレチクル12上に長方形の照明領域を形成するので、フライアイレンズの各微小レンズの断面形状は、照明領域と相似の長方形となっている。
【0006】
11はコンデンサーレンズであり、10は視野絞りであるマスキングブレードで、マスキングブレード10と共役な位置にレチクル12が位置している。14は投影光学系であり、屈折光学系、反射屈折光学系等で構成される。15はウェハーであり、レチクル12とウェハー15は投影光学系14に関して光学的に共役な関係にある。13、16はそれぞれレチクル12とウェハー15をスキャン方向に動かすための駆動装置であり、駆動装置13、16によりレチクル12とウェハー15を動かしてスリット状の光で走査露光する。
【0007】
【発明が解決しようとしている課題】
上記装置はフライアイレンズ6の各微小レンズの断面が長方形であるため、フライアイレンズ6の作る有効光源(2次光源)は図9に示す強度分布を持ち、図9のx方向とy方向とで照度分布(強度分布)が異なっている。従って、ウエハ−15上に形成される像の質がx方向とy方向とで異なってくるため、像の質が低下するという問題がある。
【0008】
尚、この有効光源はフライアイレンズ6を構成する個々の微小レンズを通して見える楕円鏡2の開口の像の集合と成っている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は像質を改善することが可能な走査型投影露光装置とデバイス製造方法を提供することにある。
【0010】
本発明の走査型露光装置は、複数の光源からの光をオプティカルインテグレータに照射し、該オプティカルインテグレータからの光を用いて形成したスリット状の光に対しマスクと基板を走査することにより前記マスクのパターンで前記基板を露光する走査型露光装置において、前記オプティカルインテグレータは、前記走査の方向に対応する方向に短辺を有する略長方形の断面を持つレンズを複数個有し、前記複数の光源の像を前記レンズの長辺方向に対応する方向に並ぶように形成し、前記複数の光源の像の夫々共通のコンデンサーレンズを介して前記オプティカルインテグレータの入射面に再結像する光照射手段を有することを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、前記光照射手段を有することにより、方向によらず像質がほぼ一定の像を生じせしめることができ、像質を改善することが可能である。
【0014】
また本発明の走査型露光装置の他の形態は前記光照射手段は、前記複数の光源としての複数個のランプと該複数個のランプからの光を反射及び集光して前記複数の光源像としての各ランプの発光部の像を形成する複数個の楕円鏡とを有することを特徴とする。
【0015】
また本発明の走査型露光装置の別の形態は前記光照射手段は、前記複数の光源としての複数個のランプと該複数個のランプからの光を反射および集光して前記複数の光源像としての各ランプの発光部の像を形成する単一の楕円鏡とを有することを特徴とする。
【0017】
本発明のデバイス製造方法は、上記の走査型露光装置のいずれかを用いてデバイスパターンでウエハーを露光する段階と、該露光したウエハーを現像する段階とを有することを特徴とし、IC、LSI等の半導体デバイス、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正確に製造することができる。
【0018】
【実施例】
図1は本発明の一実施例を示す概略構成図であり、IC、LSI等の半導体デバイス、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ための走査型投影露光装置を示している。
【0019】
図1では簡略化のため図8で図示した折り曲げミラー、コールドミラーは省略しているが、破線の位置に、これらのミラ−が設けてあっても構わない。
【0020】
図1において、1はHgランプ、Xe−Hg ランプ等の紫外線を発する光源であり、1aはその発光部(電極)、2は楕円鏡であり、その第1焦点付近に光源1の発光部1aが置かれており、楕円鏡2は発光部1aをその第2焦点4に結像する。光源1、楕円鏡2の横に光源1、楕円鏡2と同様のランプと楕円鏡が、光源1’、楕円鏡2’として配置してあり、1a’は光源1’の発光部(電極)、楕円鏡2’の第1焦点付近に光源1’の発光部1a’が置かれており、楕円鏡2’は発光部1a’をその第2焦点4’に結像する。第2焦点4 、4’は図1の紙面上で光軸に対して左右に対称にずれている。第2焦点4、4’近傍における光強度分布を図3に示す。
【0021】
第2焦点4の発光部1aの像からの光と第2焦点4’の発光部1a’の像からの光はコンデンサーレンズ5によりフライアイレンズ6より成るオプティカルインテグレーターの光入射面上に集光され、この光入射面上には発光部1a、1a’が再結像される。7は開口絞りである。
【0022】
この装置では、断面が長方形のスリット状の光でレチクル12(マスク)を照明してレチクル12上に長方形の照明領域を形成するので、フライアイレンズの各微小レンズの断面形状は、照明領域と相似の長方形となっている。
【0023】
8、11はコンデンサーレンズであり、10は視野絞りであるマスキングブレードで、マスキングブレード10と共役な位置にレチクル12が位置している。14は投影光学系であり、屈折光学系、反射屈折光学系等で構成される。15はウェハー(基板)であり、レチクル12とウェハー15は投影光学系14に関して光学的に共役な関係にある。13、16はそれぞれレチクル12とウェハー15をスキャン方向に動かすための駆動装置であり、駆動装置13、16によりレチクル12とウェハー15を動かしてスリット状の光で走査露光する。
【0024】
本実施例では、第2焦点4、4’に、発光部像1a、1a’がフライアイレンズ6の微小レンズの断面形状の長辺方向に並んで形成されるよう構成してるため、第2焦点4、4’近傍における光強度分布は中心が弱く周辺が強い(2つのピ−クを持つ)分布となり、2光束が異なる方向からフライアイレンズに入射するので、フライアイレンズ6の作る有効光源の強度分布は、図2に示す通り、各微小レンズ毎に一対の光源を持つ様な分布になる。
【0025】
図1から楕円鏡2、2’が並ぶ方向とフライアイレンズ6の微小レンズの断面形状の長辺方向との関係が明白になる。
【0026】
本実施例の装置がフライアイレンズ6を介して作る図に示す有効光源は、図9に示した従来の有効光源に比べ、x方向とy方向の照度分布の差が少ない。従って、本実施例の装置によればウェハー15上の像のx方向とy方向の解像度の違いも少ない。
【0027】
また、ランプを2個使うことにより従来よりも照度が高く、そのため半導体素子等のデバイスを生産する際のスループットも向上している。
【0028】
本実施例では2個のランプと2個の楕円鏡を用いたが、3個以上のランプと楕円鏡の組を用いてもいい。
【0029】
図4は本発明の他の実施例を示す部分的概略図であり、ランプと楕円鏡以外の他の部分の構成、配置は図1で示す実施例と同一であるで、ここではランプと楕円鏡のみ図示している。本実施例では、一つ楕円鏡2に2個のランプ1、1’が取り付け、楕円鏡2の第2焦点4(4’)付近に2個の発光部1a、1a’を結像せしめ、第2焦点4(4’)近傍に前記実施例と同じく図3に示す様な光強度分布を生じせしめている。発光部1a、1a’の並び方とフライアイレンズ6の各微小レンズの長辺の向きの関係は前記実施例と同じである。従って、本実施例の装置も前記実施例と同様の効果を示す。
【0030】
本実施例では楕円鏡を一つだけ用いているので、その分構造が簡単になるという利点がある。
【0031】
本実施例では2個のランプを用いたが、3個以上のランプを用いてもいい。
【0032】
図5は本発明の参考例を示す部分的概略図であり、ランプと楕円鏡以外の他の部分の構成、配置は図1で示す実施例と同一であるで、ここではランプと楕円鏡のみ図示している。本参考例では、一つの楕円鏡2に2個の発光部1a、1a’を持ったランプ1が取り付けられており、楕円鏡2の第2焦点4(4’)付近に2個の発光部1a、1a’を結像せしめ、第2焦点4(4’)近傍に前記実施例と同じく図3に示す様な光強度分布を生じせしめている。発光部1a、1a’の並び方とフライアイレンズ6の各微小レンズの長辺の向きの関係は前記実施例と同じである。従って、本参考例の装置も前記実施例と同様の効果を示す。
【0033】
参考例ではランプや楕円鏡を一つだけ用いているので、その分構造が簡単になるという利点がある。
【0034】
次に図1〜図5の走査型露光装置を利用した半導体素子の製造方法の実施例を説明する。図6は半導体装置(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネルやCCD)の製造フロ−を示す。ステップ1(回路設計)では半導体装置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−ンを形成したマスク(レチクル304)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−(ウエハ−306)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−とを用いて、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よって作成されたウエハ−を用いて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 ング)、パッケ−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装置の動作確認テスト、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装置が完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0035】
図7は上記ウエハ−プロセスの詳細なフロ−を示す。ステップ11(酸化)ではウエハ−(ウエハ−306)の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ−の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−にレジスト(感材)を塗布する。ステップ16(露光)では上記走査型露光装置によってマスク(レチクル304)の回路パタ−ンの像でウエハ−を露光する。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。これらステップを繰り返し行なうことによりウエハ−上に回路パタ−ンが形成される。
【0036】
本実施例の製造方法を用いれば、高集積度の半導体素子を製造することが可能になる。
【0037】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、方向によらず像質がほぼ一定の像を生じせしめることでき、像質を改善することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図2】図1の装置のフライアイレンズと有効光源の光強度分布とを示す図である。
【図3】図1の装置の楕円鏡の第2焦点位置近傍における光強度分布を示す図である。
【図4】本発明の他の実施例を示す部分的概略図である。
【図5】本発明の参考例を示す部分的概略図である。
【図6】半導体装置の製造工程を示すフロ−チャ−ト図である。
【図7】図6の工程中のウエハ−プロセスの詳細を示すフロ−チャ−ト図である。
【図8】従来の走査型投影露光装置を示す概略構成図である。
【図9】図8の装置のフライアイレンズと有効光源の光強度分布とを示す図である。
【図10】図8の装置の楕円鏡の第2焦点位置近傍における光強度分布を示す図である。
【符号の説明】
1、1’ ランプ
1a、1a’ 発光部
2、2’ 楕円鏡
4、4’ 第2焦点(位置)
6 フライアイレンズ
12 マスク
14 投影光学系
15 ウエハー

Claims (4)

  1. 複数の光源からの光をオプティカルインテグレータに照射し、該オプティカルインテグレータからの光を用いて形成したスリット状の光に対しマスクと基板を走査することにより前記マスクのパターンで前記基板を露光する走査型露光装置において、
    前記オプティカルインテグレータは、前記走査の方向に対応する方向に短辺を有する略長方形の断面を持つレンズを複数個有し、
    前記複数の光源の像を前記レンズの長辺方向に対応する方向に並ぶように形成し、前記複数の光源の像の夫々を共通のコンデンサーレンズを介して前記オプティカルインテグレータの入射面に再結像する光照射手段を有することを特徴とする走査型露光装置。
  2. 前記光照射手段は、前記複数の光源としての複数個のランプと、該複数個のランプからの光を反射及び集光して前記複数の光源の像としての各ランプの発光部の像を形成する複数個の楕円鏡と、を有することを特徴とする請求項1に記載の走査型露光装置。
  3. 前記光照射手段は、前記複数の光源としての複数個のランプと、該複数個のランプからの光を反射および集光して前記複数の光源の像としての各ランプの発光部の像を形成する単一の楕円鏡と、を有することを特徴とする請求項1に記載の走査型露光装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の走査型露光装置を用いてデバイスパターンでウエハーを露光する段階と、該露光したウエハーを現像する段階とを有することを特徴とするデバイス製造方法。
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