JP5127875B2 - リソグラフィ装置及び物品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、リソグラフィ装置及び物品の製造方法に関する。

近年、半導体デバイスの実装として、フリップチップによる実装が採用されるケースが増えてきている。フリップチップ実装に対応した半導体デバイスの製造工程には、はんだボールをデバイス上に形成する工程が含まれる。はんだボールを形成する方法の１つとしてメッキによる形成法がある。メッキによってはんだボールを形成するためには、ウエハ（基板とよばれる場合もある）上に形成された導電性膜とメッキ装置の電極を接触させて導通を取る必要がある。そこで、導電性膜の上に形成されているレジスト膜の電極を接触させる部分を剥離する方法が特許文献１で提案されている。レジストがネガレジストの場合には、露光中にウエハ周辺部に光があたらないようにすればよく、露光中に、ウエハ上に遮光板を配置する方法が特許文献２で提案されている。

また、モールドと接触させたウエハ上のレジストに紫外線を照射してレジストにモールドのパターンを転写するインプリント装置が特許文献３に開示されている。特許文献３に開示されているインプリント装置は、ウエハの周辺部のショット領域に対応した照射領域を規定するために、ウエハの第１〜第４象限の輪郭にそれぞれ対応する円弧を有する４つの遮光板をそれぞれx方向及びｙ方向に駆動する駆動部とを備えている。

特公平２−５１２５４号公報 米国特許第６６８０７７４号明細書 特開２００５−２８６０６２号公報

しかし、特許文献２で記載のウエハ上に遮光板を配置する方法は、遮光板を載せ降ろしすることに伴う発塵があるため、ウエハ上にゴミが付着し、半導体素子の不良を発生させるおそれがある。また、特許文献３記載の遮光板は、ウエハ直上で駆動することに伴う発塵があることと、４枚の遮光板から構成され、これらの４枚の遮光板をそれぞれｘ、ｙ方向に駆動するための計８つの駆動部を必要とする。

本発明は、基板にゴミを付着させること無く簡単な構造で、基板の外周領域に対して光が入射しないように光を遮断するリソグラフィ装置を提供することを目的とする。

本発明は、基板上に塗布された感光性材料に照射系から原版を介して光を照射して前記原版のパターンを前記基板のショット領域に転写するリソグラフィ装置であって、前記基板の前記パターンが転写される領域を規定する前記基板の外周から所定の幅だけ内側の円形境界線に重なる円弧を縁に含み、前記基板上の前記円形境界線より外側の外周領域に対して光が入射しないように光を遮断する遮光板であって、前記照射系内であって前記基板と共役な位置に配置されている遮光板と、前記遮光板を前記照射系の光軸に平行な軸の回りに回転駆動する第１駆動部と、前記遮光板を前記照射系の前記光軸に垂直な平面内で直線駆動する第２駆動部と、前記パターンを転写すべきショット領域が前記外周領域と接する場合に、前記遮光板が前記ショット領域と接する前記外周領域を覆う位置に位置決めされるように前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、を備え、前記円弧は、前記遮光板の縁に配置された第１円弧と第２円弧とを含み、前記制御部は、前記外周領域と接するショット領域の位置に応じて前記第１円弧と前記第２円弧を使い分けるように、前記第１駆動部および第２駆動部を制御することを特徴とする。

本発明によれば、基板にゴミを付着させること無く簡単な構造で、基板の外周領域に対して光が入射しないように光を遮断するリソグラフィ装置を提供することができる。

実施例１の露光装置を示した図である。 基板上の転写領域を説明するための図である。 実施例１の遮光板を説明するための図である。 実施例１の露光方法を説明するためのフローチャートである。 遮光幅を変える方法を説明する図である。 実施例２の遮光板を説明するための図である。 実施例１の別例を示した図である。 実施例３の遮光板を説明するための図である。 実施例３の優位性を説明するための図である。

〔実施例１〕
図１は、基板上に塗布された感光性材料に照射系から原版を介して光を照射して前記原版のパターンを前記基板のショット領域に転写する実施例１のリソグラフィ装置を示す。実施例１では、リソグラフィ装置として、原版のパターンを投影光学系によりショット領域に投影して原版のパターンをショット領域に転写する露光装置を使用した。光源１として、図１では超高圧水銀ランプの例を示したが、エキシマレーザーを用いても良い。集光ミラー２は、通常楕円ミラーが用いられる。楕円ミラーの他にも、集光点の集光度を高めるよう最適化したファセットミラーなどを用いてもよい。シャッター３は、開閉時間を調整することにより、後述する感光性材料（感光剤）が塗布された基板（ウエハ）１３への露光量を調整する。露光装置においては、転写するパターンに応じて投影光学系の結像性能を最適化するために、コヒーレンスファクター（σ値）を変える必要がある。σ値は、［（照明光学系のＮＡ）÷（投影光学系のＮＡ）］であって、照明光学系のＮＡを決めているハエノ目レンズ５上の光束径を変える事によって、σ値を変えうる。変倍リレー光学系４は、ズーム機構をもち、ハエノ目レンズ５上の光束径を変えうる。ハエノ目レンズ５の代わりにシリンドリカルレンズアレイを用いても構わない。ハエノ目レンズ５は入射面の光束に対して波面分割を行い、射出面に２次光源を作り出す。コンデンサー光学系６は、ハエノ目レンズ５で波面分割された光束を被照明面で重畳的に重ね合わせる。これにより、被照明面で均一な照度分布を達成することができる。マスキングブレード７は、コンデンサー光学系６の被照明面に配置されている。マスキングブレード７は開口が可変な絞りであり、露光装置がステップアンドリピートで繰り返し転写する１つのショット領域の形状（ショット形状）を決定する。すなわち、マスキングブレード７は、ショット領域の外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する第２遮光板を構成している。リレー光学系８は、マスキングブレード７の位置に形成された照明分布を遮光板９上に投影する。リレー光学系１０は、遮光板９の位置に形成された照度分布を原版（レチクル）１１上に投影する。以上説明した光源１からリレー光学系１０までの部材は、原版（レチクル）１１を介して基板（ウエハ）１３上に塗布された感光性材料（感光剤）に光を照射する照射系を構成している。

遮光板９は、露光装置がステップアンドリピートで繰り返し露光する際に、ウエハ１３への露光位置に応じてパターンが転写される領域の形状を変化させることが可能である。遮光板９は、基板の転写領域を規定する基板の外周から所定の幅だけ内側の円形境界線に重なる円弧を縁に含み、前記基板上の前記円形境界線より外側の外周領域に対して光が入射しないように光を遮断する遮光板を構成している。実施例１では、配置上の都合から、リレー光学系８を用いてマスキングブレード７と遮光板９とを照射系内の互いに別の光学的に共役な位置に配置する構成を示した。しかし、配置上の問題がなければ、図７に示したように、マスキングブレード７を遮光板９に隣接して配置しても良い。マスキングブレード７を遮光板９に隣接して配置する際に、それらが同じ位置に入らない場合には、遮光板９をウエハ１３と光学的に共役な位置に配置し、マスキングブレード７をデフォーカスさせた位置に配置するのが望ましい。また、配置上のデフォーカス量が許容できない場合には、マスキングブレード７でショット領域における第１方向に沿ったショット領域における第１方向に沿った外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する。そして、ショット領域における第１方向と直交する第２方向に沿った外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように、レチクル（原版）１１上にＣｒパターンで光を遮断する遮光部を設ける。さらには、ショット領域の形状はレチクル１１上のＣｒパターンで決定し、マスキングブレード７はレチクル１１上のＣｒ欠陥による転写を防止するために、ショット領域の形状より大きな領域で遮光しても良い。マスキングブレード７と遮光板９の照射系内における配置位置の順番は不問で、どちらが光源１側にあっても構わない。

リレー光学系１０は、遮光板９の位置に形成された照度分布をレチクル１１上に投影する。レチクル（マスクとよぶ場合もある）１１には、転写する回路パターンが描画されている。投影光学系１２は、レチクル１１上に描画されたパターンを、感光剤（レジストとよぶ場合もある）が塗布されたウエハ（基板とよぶ場合もある）１３に投影し結像する。制御部（コンピュータ）１４は、露光装置を制御し、ウエハ１３への露光を行う。

遮光板９について、以下、詳細に説明する。図２（ａ）はウエハ１３上の転写領域を説明するための図であって、ウエハ１３を紙面上方向から見た図である。ウエハ１３には通常シリコン製のものが使用されるが、ガラス製やサファイヤ製、化合物からなるものも使用される。露光装置が一回の転写でパターン転写できる領域は投影光学系１２の結像領域で決まるが、一般にはウエハ１３の大きさより小さい。そのため、ステップアンドリピート方式と呼ばれるウエハ１３をステップしながら転写を繰り返す方法が用いられる。図２（ａ）の斜線で示した領域が１回の転写で転写されるショット領域を示しており、ウエハ１３をずらしながら、このショット領域を繰り返し転写することで、全体に同一の「Ｃ」でかかれたパターンを繰り返し転写することができる。背景技術で述べたように、メッキ工程にて電極と接触するために、ウエハ１３上にレジストが剥離されていなければならない領域がある。それを表したのが図２（ａ）においてウエハ１３の周辺部に幅ｄで示した外周領域である。この外周領域はウエハ１３に塗布されたレジストがネガレジストである場合には、露光中に遮光されている必要がある。すなわち、図２（ａ）の１３１で示された転写領域を転写する際には、図２（ｂ）で示したような露光範囲で転写する必要がある。

図３（ｂ）は上記のような転写を露光できるようにするための、遮光板９の実施例１である。図３（ｂ）は図１において紙面横方向から遮光板９を見た図である。図３（ｂ）にＡで示した点線で囲まれた領域は、遮光板９上でのショット領域の形状を示しており、遮光板９でこの形状となるように遮光されている。遮光板９は少なくとも１つの円弧を縁に含む。円弧の半径は、投影光学系１２によってウエハ１３上に投影した際に、ウエハ１３の半径から外周領域の遮光幅ｄを引いたものと等しいことが望ましい。また円弧が望ましいが、ウエハ１３の周辺の遮光領域が多角形でも許容される場合には、直線であってもよい。駆動部９６は、遮光板９を照射系の光軸に平行な軸の回りに回転駆動する第１駆動部である。駆動部９５は、遮光板９を照射系の光軸に垂直な平面内で動径方向に直線駆動する第２駆動部である。図３（ｂ）の例では、駆動部９５が駆動部９６上に搭載されることで、遮光板９を光軸中心として動径方向と回転方向に駆動することが可能である。なお、遮光板９を光軸中心として動径方向と回転方向に駆動できるようになっていれば他の形態であっても構わない。

制御部（コンピュータ）１４は、パターンを転写すべきショット領域が外周領域と接する場合に、遮光板９がショット領域と接する外周領域を覆う位置に位置決めされるように駆動部９６（第１駆動部）及び駆動部９５（第２駆動部）を制御する。例えば、図３（ａ）に示したように、ウエハ１３の右上の領域を照射する際には、図３（ｂ）に示したように、Ａの領域に遮光板９がかかるようにする。これにより図３（ａ）のショット領域に点線で書かれた場所に遮光板９の影がかかることにより、ウエハ１３の周辺部に非露光領域を実現することができる。図３（ｃ）に示したように、ウエハ１３の左下の領域を照射する際には、図３（ｄ）に示したように、Ａの領域に遮光板９がかかるようにする。これにより図３（ｃ）のショット領域に点線で書かれた場所に遮光板９の影がかかることにより、ウエハ１３の周辺部に非露光領域を実現することができる。

実施例１における露光方法を図４のフローチャートに従って説明する。ステップ１００１において、σ、ショット形状、ショットレイアウトなどの露光条件と、周辺遮光幅が入力部によって露光装置を制御するコンピュータ１４に入力される。ステップ１００２にてコンピュータ１４は、入力されたσ情報に基づき変倍リレー光学系４を所定位置に駆動し、入力された繰り返し転写領域の情報に基づきマスキングブレード７を駆動する。また、その他、不図示の露光装置の状態も露光条件に基づき駆動する。ステップ１００３にて未露光のウエハ１３を搬入する。ステップ１００４にて、コンピュータ１４は、入力された周辺遮光幅と、次の露光ショットのウエハ１３上での位置から、遮光板９の駆動位置を決定する。ステップ１００５にて、コンピュータ１４はウエハ１３を保持しているステージを駆動し、次の露光ショットを投影光学系１２の転写領域に移動させ、遮光板９を所定位置に駆動する。ステップ１００６にて、コンピュータ１４はシャッター３の駆動を制御することで、ウエハ１３上へ所定の露光量を照射する。これにより、周辺の遮光部は露光されることなく、ウエハ１３上の感光剤にレチクル１１のパターンが縮小、もしくは拡大転写される。ステップ１００７にてコンピュータ１４は、ウエハ１３上の全ショット領域が繰り返し露光されたか判定する。露光が完了していないショット領域が残っている場合には、１００４に戻って次のショットの露光に進む。全てのショット領域の露光が完了している際には、そのウエハ１３の露光処理は終了となり、ステップ１００８でウエハ１３は搬出される。ステップ１００９でコンピュータ１４は、全てのウエハ１３への露光が完了したかを判定する。未露光のウエハ１３が残っている際には、次のウエハ１３の露光処理に進む。すべてのウエハ１３が露光完了していれば、露光処理は終了となる。

ウエハ１３の周辺の遮光幅は入力によって変えることができる。例えば、図５（ａ）示したように遮光幅ｄで最適となる円弧を持つ遮光板９を備えていた際には、図５（ｂ）に示したような異なる幅Ｄを入力された場合には遮光板９の円弧を用いて略円に遮光することができる。図５では極端に遮光幅が変わる例で説明したが、実際に使用する場合には、ウエハ１３の直径が３００ｍｍに対して、遮光幅が１ｍｍから５ｍｍの間で変化する程度である。したがって遮光幅３ｍｍにたいして最適化した円弧形状にしておけば、十分に円とみなせる形状で遮光することが可能である。

〔実施例２〕
図６を用いて実施例２を説明する。実施例２の遮光板９は、図６のように遮光板９の縁の互いに反対側の位置に配置された第１円弧と第２円弧との２つの円弧を含み、第１円弧及び第２円弧は、遮光板９の内側から外側に向かう方向に凹状をなしている。これにより、駆動部９６は、遮光板９を最大１８０度回転駆動させるだけでよい。実施例１においては、１つ円弧によって、ウエハ１３の外周領域の遮光を実施するため、駆動部９６は３６０度の回転範囲を必要とした。しかし、実施例２においては、２つの円弧で分担するため、例えば、ウエハ１３の第１、第４象限の外周領域を遮光する円弧と第２、第３象限の外周領域を遮光する円弧とをそれぞれ異なる円弧とすることで、駆動部９６の回転範囲を１８０度にすることができる。これにより、遮光状態までの駆動時間の短縮と、駆動部９５，９６のからなる駆動ユニットのコストダウンが可能となる。なお、円弧の間の寸法や形状は加工誤差によって、変わることが想定されるので、それぞれの円弧毎に駆動時のオフセットを持つことが望ましい。また、実施例２では円弧の数を２としたが３以上としてもよい。なお、第１象限、第２象限の外周領域を第１円弧で遮光し、第３象限、第４象限を第２円弧で遮光してもよいし、３６０度をどの範囲で各円弧で担当するかは設計の自由度である。また設計上の回転駆動範囲は、１８０度以上動くようにしておいてもよい。

〔実施例３〕
図８を用いて実施例３を説明する。実施例３の遮光板９は、図８のように、開口を有し、開口の縁に互いに反対側の位置に配置された第１円弧と第２円弧とを含み、第１円弧及び第２円弧は、開口の内側から外側に向かう方向に凸状をなしている。実施例２においては、２つの円弧が１つの遮光板９の腹と背の部分に形成されていたため、ショット領域の片側端を遮光し、次にその反対側を遮光する際に、遮光板９が露光領域を横切る必要があった。しかし、実施例３においては、２つの円弧が開口を挟んで対向して配置されているため、遮光板９が露光領域を横切る必要がない。例えば、図９のようなショット領域Ｃ１からショット領域Ｃ３２を順番にウエハ１３に露光する場合で説明する。ショット領域Ｃ２は第２象限の外周領域を遮光する必要があり、ショット領域Ｃ３は第１象限の外周領域を遮光する必要がある。したがって、ショット領域Ｃ２の露光後ショット領域Ｃ３を露光する際に、実施例２においては、遮光板９が露光領域を横切る必要があり、その間は露光ができないため、単位時間当たりのウエハ処理枚数が減ってしまう。しかし、実施例３ではそのような問題がないので単位時間当たりのウエハ処理枚数を減らすことなく、ウエハ１３の外周領域の遮光が可能となる。また、ショット領域Ｃ５を露光後、ショット領域Ｃ１０を露光するまでに、遮光する円弧を切り替えなければならない。そのため、実施例２では、露光を停止して入れ替えなければならない。しかし、実施例３ではショット領域Ｃ６からショット領域Ｃ９の露光をしている間に円弧を入れ替える駆動を実施すればよく、単位時間当たりのウエハ処理枚数を減らすことなくウエハ１３の外周領域の遮光が可能となる。なお、円弧の間の寸法や形状は加工誤差によって、変わることが想定されるので、それぞれの円弧毎に駆動時のオフセットを持つことが望ましい。

実施例１〜３では、リソグラフィ装置として、原版のパターンを投影光学系により基板のショット領域に投影して原版のパターンをショット領域に転写する露光装置を使用した。しかし、リソグラフィ装置は、原版を感光性材料に押し付けて型を介して照射系から光を感光性材料に照射することによって感光性材料を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置であってもよい。

［物品の製造方法］
物品としてのデバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、上述したリソグラフィ装置を用いて基板（ウエハ、ガラスプレート、フィルム状基板）にパターンを転写（形成）する工程を含む。さらに、該製造方法は、パターンを転写された基板をエッチングする工程を含みうる。なお、パターンドメディア（記録媒体）や光学素子などの他の物品を製造する場合には、該製造方法は、エッチングの代わりに、パターンを転写された基板を加工する他の処理を含みうる。以上、実施例１〜３について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

Claims (11)

1. 基板上に塗布された感光性材料に照射系から原版を介して光を照射して前記原版のパターンを前記基板のショット領域に転写するリソグラフィ装置であって、
   前記基板の前記パターンが転写される領域を規定する前記基板の外周から所定の幅だけ内側の円形境界線に重なる円弧を縁に含み、前記基板上の前記円形境界線より外側の外周領域に対して光が入射しないように光を遮断する遮光板であって、前記照射系内であって前記基板と共役な位置に配置されている遮光板と、
   前記遮光板を前記照射系の光軸に平行な軸の回りに回転駆動する第１駆動部と、
   前記遮光板を前記照射系の前記光軸に垂直な平面内で直線駆動する第２駆動部と、
   前記パターンを転写すべきショット領域が前記外周領域と接する場合に、前記遮光板が前記ショット領域と接する前記外周領域を覆う位置に位置決めされるように前記第１駆動部及び前記第２駆動部を制御する制御部と、を備え、
   前記円弧は、前記遮光板の縁に配置された第１円弧と第２円弧とを含み、
   前記制御部は、前記外周領域と接するショット領域の位置に応じて前記第１円弧と前記第２円弧を使い分けるように、前記第１駆動部および第２駆動部を制御することを特徴とするリソグラフィ装置。
2. 前記第１円弧及び第２円弧は、前記遮光板の縁の互いに反対側の位置に配置され、前記第１円弧及び前記第２円弧は、前記遮光板の内側から外側に向かう方向に凹状をなすことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
3. 前記遮光板は開口を有し、
   前記第１円弧及び第２円弧は、前記開口の縁に互いに反対側の位置に配置され、前記第１円弧及び前記第２円弧は、前記開口の内側から外側に向かう方向において凸状をなすことを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
4. ショット領域の外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する第２遮光板をさらに備え、
   前記第２遮光板は、前記照射系内であって前記遮光板が配置される位置とは別の前記基板と共役な位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
5. ショット領域の外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する第２遮光板をさらに備え、
   前記第２遮光板は、前記遮光板に隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
6. ショット領域における第１方向に沿った外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する第２遮光板をさらに備え、
   前記第２遮光板は、前記遮光板に隣接して配置されており、
   前記原版は、前記ショット領域における前記第１方向と直交する第２方向に沿った外縁を規定する直線状の辺より外側の領域に対して光が入射しないように光を遮断する遮光部を備えることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
7. 前記円形境界線に重なる円弧は、多角形により近似的に構成されることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
8. 前記円形境界線に重なる円弧の半径は、前記円形境界線の半径とは異なることを特徴とする請求項１に記載のリソグラフィ装置。
9. 前記リソグラフィ装置は、前記原版のパターンを投影光学系により前記ショット領域に投影して前記原版のパターンを前記ショット領域に転写する露光装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
10. 前記リソグラフィ装置は、前記原版を前記感光性材料に押し付けて前記原版を介して前記照射系から光を前記感光性材料に照射することによって前記感光性材料を硬化させるインプリント処理を行うインプリント装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置。
11. 請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のリソグラフィ装置を用いてパターンを基板に形成する工程と、
    前記工程で前記パタ−ンを形成された基板を加工する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。

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