JP4521912B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体デバイスや液晶パネル等の製造に用いる露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の露光装置の要部概略図を図８に示す。図中に示すように、照明系（不図示）により円弧状に形成された露光用照明光４が原版となるところのマスク５に照射され、露光用照明光４によって照明されたパターン１９ａ、１９ｂは光学部材１、２、３により、プレート６上に反転して転写（１９ａ’、１９ｂ’）される。すなわち、マスク５左端に配置されているパターン１９ａは光路２４ａ−１、２４ａ−２、２４ａ−３、２４ａ−４、２４ａ−５、２４ａ−６を経てプレートの右端１９ａ’に転写される。同様に、マスク右端に配置されているパターン１９ｂはプレートの左端１９ｂ’に転写される。
【０００３】
一方、マスク５を保持しているマスクステージ８は、マスクステージスキャン駆動装置７により光軸２３と平行にスキャンされる。また、プレート６を保持しているプレートステージ９は、プレートステージスキャン駆動機構１３により同様に光軸２３と平行にスキャンされる。この時、マスクステージ８の位置はレーザ干渉計１４により、プレートステージ９の位置はレーザ干渉計２５、２６により測定されていて、その測定結果によりマスク５の移動速度とプレート６の移動速度が同じになるように制御回路（不図示）により同期駆動される。
【０００４】
このように構成されることによって、マスク上に描かれたパターンはプレート上に全面転写される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の露光装置において、光学部材の一つである台形鏡１は、焦点位置の調整が必要なため光軸方向（以下、Ｙ軸方向という）及び光軸周り回転方向（以下、θ方向という）に可動構造となっていて、光学調整完了後は固定される。
【０００６】
通常、光学系が調整された状態においては、図２の如く、マスク５のパターンはウエハ６上に１：１で左右が反転した像に転写される。しかしながら、露光中に外部からの衝撃やスキャン中の振動により、台形鏡１の姿勢が図３又は図４の如く変動した場合、台形鏡での反射点は１ｕから１ｕ’に、１ｄから１ｄ’にそれぞれ移動することになり、その結果、転写される像は図５又は図６の如く、マスクのパターンとは異なった形状に転写されてしまう。このような転写像のずれが生じると、複数の露光工程を繰り返しながらも正確な重ね合わせ精度を要求される半導体デバイスや液晶パネル等の製造においては、不良品を生じる原因となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、このような光学部材の姿勢変動による転写像のずれを低減させることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明の露光装置は、原版に形成されたパターンをプレートに結像する結像光学系を有する露光装置において、露光中に前記結像光学系中の台形鏡の姿勢を測定する測定手段を有し、前記台形鏡の姿勢変動による前記プレート面上での転写位置のずれを補正するように、前記測定手段の測定結果に基づいて原版ステージ、およびプレートステージのうちの少なくともいずれかの駆動を行うことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
光学部材の姿勢変動の一例を図７に示す。図中に示すように、台形鏡１がθ方向に回転した場合、センサ２０ｌとセンサ２０ｒの台形鏡１との距離測定値にＬ・ｔａｎθの差が出てくる。ここにＬは両センサ間の距離である。一方、プレート面上に転写される像は光学的に２θずれる。従って、この場合はプレートステージ９をプレートステージ回転駆動機構１０にて２θだけ駆動させることにより、マスクのパターンはプレート上の正規の位置に転写されることになる。
【００１０】
このように、センサ２０ｌ、２０ｒ、２１ｕ、２１ｄにより台形鏡の姿勢を常時モニタし、この測定値を演算器３０に通して補正すべき値を計算し、プレートステージスキャン駆動機構１３ないしプレートステージ回転駆動機構１０にそれぞれ必要な補正駆動司令を与えることで、各スキャン位置での台形鏡１の姿勢変動によるプレート面上での転写位置のずれを補正することができ、その結果プレート面全面に正確にマスクパターンが転写される。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１に本発明の一実施例に係る露光装置の構成を示す。同図において１、２、３は光学部材、４は照明系（不図示）によって照明されたスリット状の露光用照明光、５はマスク、６は半導体ウエハやガラス基板等のプレート、７はマスクステージスキャン駆動機構、８はマスクステージ、９はプレートステージ、１０はプレートステージ回転機構、１１はプレートステージＸ方向微動機構、１２はプレートステージＹ方向微動機構、１３はプレートステージスキャン駆動機構、１４、２５、２６はレーザ干渉計、１５、１６、１８は反射ミラー、１７はビームスプリッタ、１９ａ、１９ｂはマスクパターン、１９ａ’、１９ｂ’はプレート上に反転転写されたマスクパターン、２０ｌ、２０ｒ、２１ｕ、２１ｄは台形鏡姿勢モニタセンサ、２２はプレートステージの回転機構駆動モータ、２３は光学部材の光学系中心軸、２４ａ−１、２４ａ−２、２４ａ−３、２４ａ−４、２４ａ−５、２４ａ−６は照明光４によって照明されたパターン１９ａがプレート６上に転写される時の光路、３０は演算器である。
【００１２】
上記構成において、露光用照明光４によって照明されたパターン１９ａは、光学部材１、２、３により反射されながら光路２４ａ−１〜２４ａ−６を経てプレート上の１９ａ’に反転転写される。同様に、１９ｂは１９ｂ’に反転転写される。一方、マスク５が固定されているマスクステージ８は、レーザ干渉計１４の測定値を基にマスクステージスキャン駆動機構７によって定速駆動され、プレートステージ９はレーザ干渉計２５の測定値を基に、マスクステージ８と同期駆動される。このように構成することにより、マスク全体のパターンがプレート上に左右反転した像として転写される。
【００１３】
今、光学部材の一部、例えば台形鏡１が外部からの衝撃やスキャン中の振動でその姿勢が変動した場合、その光学部材をモニタしているセンサが変動の量及び方向を検知して、その情報を演算器３０に送り込む。演算器３０の中では、光学部材の動きがプレート６への転写精度に与える影響を計算し、その結果に基づいて転写精度への影響を補正する司令値をプレートステージ駆動機構であるプレートステージＹ方向微動機構１２及び回転機構駆動モータ２２へ与え、Ｙ軸方向及びθ方向の補正駆動をさせる。結果として、露光中の光学部材の姿勢変動による転写像のずれを、露光中にプレートステージに前記補正駆動を加えることにより、転写精度を向上させることができる。
【００１４】
［実施例２］
実施例１では、補正駆動をプレート側で行っているが、マスク（原版）側を駆動可能な構造にしてマスク（原版）側にて補正駆動しても同じ効果が得られる。
更に、光学部材をモニタすることにより該光学部材の位置が変動した場合には元の正規の位置に戻るよう、該光学部材を補正駆動させる機構を光学部材側に持たせても良い。
これらは単独でいずれかを行う（マスク、光学部材、プレートのいずれかのみ補正駆動する）形となるが、これらを組合わせて複合的に補正するようにしても良い。
【００１５】
［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９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）の製造の流れを示す。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。
【００１６】
図１０は上記ウエハプロセスの詳細な流れを示す。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。
【００１７】
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。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、光学部材の姿勢変動による転写像のずれを低減させることができる。
【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を示す要部概略図である。
【図２】 正規状態でのマスクパターンの転写を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ），（ｄ）は正面図である。
【図３】 光学部材の一部である台形鏡が回転した時の光路変化を説明する図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図４】 光学部材の一部である台形鏡が傾いた時の光路変化を説明する図である。
【図５】 光学部材の一部である台形鏡が回転した時のプレート上の転写パターンを説明する図である。
【図６】 光学部材の一部である台形鏡が傾いた時のプレート上の転写パターンを説明する図である。
【図７】 光学部材の一部である台形鏡が回転した場合のプレートステージでの補正を説明する図であり、（ａ）は要部概略図、（ｂ），（ｃ）は正面図である。
【図８】 従来の露光装置を示す要部概略図である。
【図９】 微小デバイスの製造の流れを示す図である。
【図１０】 図９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】
１，２，３：光学部材、１ｕ：台形鏡上側反射面、１ｕ’：台形鏡がθ回転した時の上側反射面、１ｄ：台形鏡下側反射面、１ｄ’：台形鏡がθ回転した時の下側反射面、４：露光用照明光、５：マスク、６：プレート、７：マスクステージスキャン駆動機構、８：マスクステージ、９：プレートステージ、１０：プレートステージ回転駆動機構、１１：プレートステージＸ方向微動機構、１２：プレートステージＹ方向微動機構、１３：プレートステージスキャン駆動機構、１４，２５，２６：レーザ干渉計、１５，１６，１８：反射ミラー、１７：ビームスプリッタ、１９ａ，１９ｂ：マスク上のパターン、１９ａ’，１９ｂ’：プレート上転写パターン、２０ｌ，２０ｒ，２１ｕ，２１ｄ：台形鏡姿勢モニタセンサ、２２：回転機構駆動モータ、２３：光学系中心軸、２４ａ−１，２４ａ−２，２４ａ−３，２４ａ−４，２４ａ−５，２４ａ−６：光路、３０：演算器。

Claims (3)

1. 原版に形成されたパターンをプレートに結像する結像光学系を有する露光装置において、
   露光中に前記結像光学系中の台形鏡の姿勢を測定する測定手段を有し、
   前記台形鏡の姿勢変動による前記プレート面上での転写位置のずれを補正するように、前記測定手段の測定結果に基づいて原版ステージ、およびプレートステージのうちの少なくともいずれかの駆動を行うことを特徴とする露光装置。
2. 前記駆動を露光中に行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 請求項１または２に記載の露光装置を用いてウエハを露光するステップと、該露光されたウエハを現像するステップ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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