JP3880355B2 - 走査型露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原版のパターンを基板に露光する露光装置に関し、特に走査型露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶パネルの生産コストの低減に伴い、露光装置においても、その生産性は益々重要視されてきている。これに伴い、液晶パネルを生産する原料となるガラス基板のサイズも年々大きくなってきている。
【０００３】
従来、露光装置においては、マスクやレチクル等の原版と半導体ウエハやガラス基板等の基板の倍率合わせのための相対的な補正は、基板のＸ方向およびＹ方向両者の各々の倍率の測定を行った後に、各々の方向の測定値から倍率補正を行いながら露光処理していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術を用いた場合、基板上の液晶パネル等のデバイスのＸ方向とＹ方向の両方の倍率を測定することにより、露光処理時間が長くなり、生産性の悪化を招く要因となっていた。
【０００５】
また、通常、基板の倍率はＸ方向およびＹ方向に一様に発生するが、液晶プロセスの熱要因等により各々の方向で倍率が相違することがあり、ＸＹ両方向の倍率測定が必要であると考えられてきていた。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、露光処理時間を短縮し、装置のスループットを向上させると共に、生産性の向上が図れる走査型露光装置および該装置を用いた半導体素子等のデバイス製造方法等を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】
上記問題を解決するため、本発明の走査型露光装置は、投影光学系を介し、基板上の複数の露光領域の露光を行うために、基板ステージを複数の露光領域の露光位置に順次ステップ移動（例えばＸ方向および／またはＹ方向にステップ移動）させて、原板と前記基板上の露光領域の相対的な倍率ズレの測定を行う機構と、前記原版の像が前記基板の露光領域に対して誤差無く転写されるように前記倍率ズレの補正をして露光を行う機構とを備える走査型露光装置において、測定した走査方向と直交する方向の倍率に一定の倍率比を掛けて前記走査方向の倍率を算出する手段を有することを特徴とする。本発明においては、前記倍率比を任意に設定および／または変更する手段をさらに有することが可能である。
【０００８】
また、本発明の走査型露光方法は、投影光学系を介し、基板上の複数の露光領域の露光を行うために、基板ステージを前記露光領域の露光位置に順次ステップ移動させて、原板と前記基板上の前記露光領域の相対的な倍率ズレの測定を行い、前記原版の像が前記基板の前記露光領域に対して誤差無く転写されるように前記倍率ズレの補正をして露光を行う走査型露光方法において、測定した走査方向と直交する方向の倍率に一定の倍率比を掛けて前記走査方向の倍率を算出することを特徴とする。
【０００９】
上記構成により、本発明の走査型露光装置は、例えばＸ方向の倍率測定だけを行い、Ｙ方向の倍率測定は省略して、Ｘ方向で発生した倍率からＹ方向の倍率を算出することにより倍率測定時間を短縮し、基板の露光処理時間が短くなるようにすることができる。即ち、Ｘ方向で測定された倍率と液晶パネル等のデバイスのサイズからＹ方向の倍率を算出し、Ｘ方向に関しては測定された倍率値およびＹ方向に関しては算出された倍率値から各々の方向の倍率補正量を算出し、倍率補正をして露光する。つまり、Ｙ方向に関しては、倍率測定シーケンスを省略することにより、露光処理時間を短時間で終了させることが可能である。
【００１０】
さらに、ＸＹ方向の倍率比が相違することに対しては、例えば測定されたＸ方向の倍率に一定の倍率比を掛けてＹ方向の倍率とすることにより、Ｙ倍率を可変させることができる。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
（第１の実施例）
図１は、本発明を最も良く表す図であり、本発明の一実施例における露光時の（ａ）マスクと（ｂ）基板を説明する図である。本実施例においては、マスクステージ上に固定されているマスク１２（M2）に描画されているパネル縦幅１４（M4）：ｂの液晶パネル１１（M1）を、基板ステージ上に固定されている基板２２（P2）に既に前工程で露光されているパネル縦幅２４（P4）：ｄの液晶パネル２１（P1）上に正確に重ね合わせ露光する際に、マスク１２の位置合わせ用マーク１６（M6）と基板２２の位置合わせ用マーク２６（P6）を観察光学系を通して観察し、マスク１２と基板２２のそれぞれの液晶パネル１１，２１の相対的な倍率差の測定を行う。この時に測定される倍率は、走査方向と直交するＸ方向の倍率となる。
【００１２】
つまり、マスク１２上のパネル横幅１３（M3）：ａと基板２２上のパネル横幅２３（P3）：ｃは、倍率差が皆無時に同一幅（ａ＝ｃ）だと仮定した場合に、相対的に倍率が発生すると「ａ≠ｃ」となるため、観察光学系を通しての相対的な倍率はマスク１２を基準とした場合に「ｃ／ａ」となる。
【００１３】
この場合、走査方向（Ｙ方向）にも同様の倍率が発生していると考えられるので、基板Ｙ方向の倍率は、当該液晶パネルのＸＹの幅の比率を乗じた値になる。つまり、下記に示す式（Ａ）および式（Ｂ）となる。
Ｘ方向倍率＝ｃ／ａ …（Ａ）
Ｙ方向倍率＝Ｘ方向倍率＊（パネル縦幅１４（M4）／パネル横幅１３（M3））＝Ｘ方向倍率＊（ｂ／ａ） …（Ｂ）
【００１４】
本実施例においては、式（Ａ）および式（Ｂ）の倍率計算式を用いて、以下の説明のように、Ｘ方向倍率およびＹ方向倍率を走査露光時に補正するものである。なお、図１において、１５はマスク１２に描画されている液晶パネル１１のＹ方向位置合わせマーク間隔ｂ／２であり、２５は基板２２に既に前工程で露光されている液晶パネル２１のＹ方向位置合わせマーク間隔ｄ／２である。
【００１５】
図２は、本発明の一実施例における露光装置を示す図である。図２において、５１は照明光学系、５２は観察光学系、５３はマスクステージ、５４は本体構造体、５５はミラー投影光学系、５６はＸ方向倍率制御系、５８は基板ステージ、５９はマスクＹ軸制御レーザ干渉計、６０はプレートＹ軸制御レーザ干渉計、６１はマスクＹ軸駆動モータ、６２はプレートＹ軸駆動モータ、６４は制御回路、６５はパソコン、そして７０は基板搬送ロボットをそれぞれ示す。
【００１６】
同図においては、観察光学系５２によって、基板ステージ５８上に搬送された基板２２と、マスクステージ５３上に置かれたマスク１２の相対的な倍率誤差を検出し、検出された倍率誤差を補正するために、Ｘ方向に関してはＸ方向倍率制御系５６によってマスク１２上の像を拡大或いは縮小することにより倍率を補正して露光するとともに、Ｙ方向に関してはマスクステージ５３と基板ステージ５８を相対速度差を発生させて倍率補正して露光を行うようにしたものである。
【００１７】
また、パソコン６５は、一定の倍率比を任意に設定および／または変更する機能を有しており、観察光学系５２を通して測定されたＸ方向倍率に対して、前記倍率比を乗算してＹ方向倍率とする機能、例えば測定したＸ方向倍率に一定の倍率比を掛けてＹ方向の倍率を算出する機能を有している。つまり、Ｙ方向倍率は、下記に示す式（Ｃ）となる。
Ｙ方向倍率＝パソコン６５に設定された倍率比＊式ＢのＹ方向倍率 …（Ｃ）
上記した式（Ｃ）により、Ｙ方向に関しては倍率補正量が変更可能になる。
【００１８】
（半導体生産システムの実施例）
次に、上記説明した走査型露光装置を含む露光装置を利用した半導体等のデバイス（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）の生産システムの例を説明する。これは、半導体製造工場に設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナンス、若しくはソフトウェア提供等の保守サービスを、製造工場外のコンピュータネットワーク等を利用して行うものである。
【００１９】
図３は、全体システムをある角度から切り出して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイスの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の事業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置等）を想定している。
【００２０】
事業所１０１内には、製造装置の保守データベースを提供するホスト管理システム１０８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイと、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を備える。
【００２１】
一方、１０２〜１０４は、製造装置のユーザとしての半導体製造メーカ（半導体デバイスメーカ）の製造工場である。製造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する工場であってもよいし、同一のメーカに属する工場（例えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であってもよい。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造装置１０６と、それらを結んでイントラネット等を構築するローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホスト管理システム１０７とが設けられている。
【００２２】
各工場１０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワークであるインターネット１０５に接続するためのゲートウェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からインターネット１０５を介してベンダ１０１側のホスト管理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユーザだけがアクセスが許可となっている。
【００２３】
具体的には、インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェアやデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報等の保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場１０２〜１０４とベンダ１０１との間のデータ通信および各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インターネットで一般的に使用されている通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ）が使用される。
【００２４】
なお、工場外の外部ネットワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線ネットワーク（ＩＳＤＮ等）を利用することもできる。また、ホスト管理システムはベンダが提供するものに限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベースへのアクセスを許可するようにしてもよい。
【００２５】
さて、図４は、本実施形態の全体システムを図３とは別の角度から切り出して表現した概念図である。先の例では、それぞれが製造装置を備えた複数のユーザ工場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外部ネットワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデータ通信するものであった。
【００２６】
これに対し本例は、複数のベンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそれぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部ネットワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ（半導体デバイス製造メーカ）の製造工場であり、工場の製造ラインには各種プロセスを行う製造装置、ここでは例として露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理装置２０４が導入されている。
【００２７】
なお、図４では、製造工場２０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ２０６で接続されてイントラネット等を構成し、ホスト管理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされている。
【００２８】
一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処理装置メーカ２２０、成膜装置メーカ２３０等、ベンダ（装置供給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠隔保守を行うためのホスト管理システム２１１，２２１，２３１を備え、これらは上述したように保守データベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。
【００２９】
ユーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システム２０５と、各装置のベンダの管理システム２１１，２２１，２３１とは、外部ネットワーク２００であるインターネット若しくは専用線ネットワークによって接続されている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ラインの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器のベンダからインターネット２００を介した遠隔保守を受けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最小限に抑えることができる。
【００３０】
半導体製造工場に設置された各製造装置はそれぞれ、ディスプレイと、ネットワークインタフェースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス用ソフトウェア並びに装置動作用のソフトウェアを実行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メモリやハードディスク、若しくはネットワークファイルサーバ等である。
【００３１】
上記ネットワークアクセス用ソフトウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、例えば図５に一例を示す様な画面のユーザインタフェースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力された情報はインターネットを介して保守データベースに送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベースから返信されディスプレイ上に提示される。
【００３２】
また、ウェブブラウザが提供するユーザインタフェースは、さらに図示のごとくハイパーリンク機能（４１０，４１１，４１２）を実現し、オペレータは各項目のさらに詳細な情報にアクセスしたり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリから製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。ここで、保守データベースが提供する保守情報には、上記説明した本発明に関する情報も含まれ、また前記ソフトウェアライブラリは本発明を実現するための最新のソフトウェアも提供する。
【００３３】
次に、上記説明した生産システムを利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図６は、半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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。
【００３４】
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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後工程はそれぞれ専用の別の工場で行い、これらの工場毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされる。また、前工程工場と後工程工場との間でも、インターネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や装置保守のための情報等がデータ通信される。
【００３５】
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成膜する。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）では上記説明した走査型露光装置を含む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。
【００３６】
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を形成する。各工程で使用する製造機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がなされているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしトラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて半導体デバイスの生産性を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、測定した走査方向と直交する方向の倍率に一定の倍率比を掛けて前記走査方向の倍率を算出するようにしたので、前記走査方向の倍率計測を省略して露光することができる。したがって、走査型露光のスループットが向上し、生産性の向上を図ることができる。
【００３８】
例えば、上記実施例においては、Ｙ方向の倍率測定シーケンスが省略されることにより、走査型露光装置のスループットが向上し、生産性が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例における露光時の（ａ）マスクと（ｂ）基板を説明する図である。
【図２】 本発明の一実施例における露光装置を示す図である。
【図３】 本発明の一実施例における露光装置を含む半導体デバイスの生産システムをある角度から見た概念図である。
【図４】 本発明の一実施例における露光装置を含む半導体デバイスの生産システムを別の角度から見た概念図である。
【図５】 本発明の一実施例における露光装置を含む半導体デバイスの生産システムにおけるユーザインタフェースの具体例を示す図である。
【図６】 本発明の一実施例における露光装置によるデバイスの製造プロセスのフローを説明する図である。
【図７】 本発明の一実施例における露光装置によるウエハプロセスを説明する図である。
【符号の説明】
１１：液晶パネル、１２：マスク、１３：パネル横幅ａ、１４：パネル縦幅ｂ、１５：Ｙ方向位置合わせマーク間隔ｂ／２、１６：マスクの位置合わせ用マーク、２１：前工程で既に露光されている液晶パネル、２２：基板、２３：パネル横幅ｃ、２４：パネル縦幅ｄ、２５：Ｙ方向位置合わせマーク間隔ｄ／２、２６：基板の位置合わせ用マーク、５１：照明光学系、５２：観察光学系、５３：マスクステージ、５４：本体構造体、５５：ミラー投影光学系、５６：Ｘ方向倍率制御系、５８：基板ステージ、５９：マスクＹ軸制御レーザ干渉計、６０：プレートＹ軸制御レーザ干渉計、６１：マスクＹ軸駆動モータ、６２：プレートＹ軸駆動モータ、６４：制御回路、６５：パソコン、７０：基板搬送ロボット。

Claims (3)

1. 投影光学系を介し、基板上の複数の露光領域の露光を行うために、基板ステージを前記露光領域の露光位置に順次ステップ移動させて、原板と前記基板上の前記露光領域の相対的な倍率ズレの測定を行う機構と、前記原版の像が前記基板の前記露光領域に対して誤差無く転写されるように前記倍率ズレの補正をして露光を行う機構とを備える走査型露光装置において、
   測定した走査方向と直交する方向の倍率に一定の倍率比を掛けて前記走査方向の倍率を算出する手段を有することを特徴とする走査型露光装置。
2. 前記倍率比を任意に設定および／または変更する手段をさらに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. 投影光学系を介し、基板上の複数の露光領域の露光を行うために、基板ステージを前記露光領域の露光位置に順次ステップ移動させて、原板と前記基板上の前記露光領域の相対的な倍率ズレの測定を行い、前記原版の像が前記基板の前記露光領域に対して誤差無く転写されるように前記倍率ズレの補正をして露光を行う走査型露光方法において、
   測定した走査方向と直交する方向の倍率に一定の倍率比を掛けて前記走査方向の倍率を算出することを特徴とする走査型露光方法。

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