JPH04352410A

JPH04352410A - 半導体製造装置

Info

Publication number: JPH04352410A
Application number: JP3153746A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Takahashi; 一雄高橋
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1992-12-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、年々微細化が進む半導
体素子の製造装置、特に半導体露光装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
から使用されている光学的な半導体露光装置は、使用し
ている光の波長によって、限界解像力と焦点深度が制限
され、また、投影光学系の設計では、使用するガラス材
の均一性や加工精度などの問題があり、露光可能な画面
サイズを大きくすると、光学系のＮＡ（開口数）を大き
くすることが難しくなるという欠点があった。また、現
在半導体露光装置の主流となっている縮小投影露光装置
（ステッパー）においても、製造する半導体素子の微細
化に伴い、大気圧、温度、湿度等の変化による投影倍率
や焦点位置変化も無視できない量となっている。

【０００３】しかしながら、これに対処するために装置
を真空チャンバーに入れると、装置の生産性を著しく低
下させるばかりでなく、装置のコストが増加する。

【０００４】さらに、縮小投影露光装置では、半導体基
板の位置決めに、レーザー干渉計を利用したステージを
搭載しているが、レーザー干渉計による計測も大気圧、
温度、湿度等の空気のインデックスの変化により影響を
受け位置決め精度が悪化するという問題を生ずる。

【０００５】この場合、装置または半導体基板を処理す
るステージ部分を真空チャンバーに入れることにより解
決を図ると、半導体基板の搬入、搬出等の問題で装置の
生産性を著しく低下させるとともに装置のコストを増加
させる。

【０００６】従来から使用されている電子ビーム露光装
置では、微細な半導体素子の回路パターンを半導体基板
上に塗布された感光剤に直接描画することも可能である
が、回路パターンの描画には時間がかかるため、生産装
置としては、現在使用できないなどの欠点がある。

【０００７】この場合も、装置は真空チャンバー内に配
設され、半導体基板の搬入、搬出等の問題で装置の生産
性を著しく低下させまたコストを増加させている。この
他、ＳＯＲやＸ線の露光装置、イオンビーム露光装置等
でも、真空を利用した装置では同様な欠点があった。

【０００８】本発明は、上記従来技術の欠点に鑑みなさ
れたものであって、生産性を低下させたりコストを増加
させることなく真空チャンバーの使用を可能とし、気圧
、温度等の環境変化による位置決め精度の悪化を防止し
た半導体製造装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段および作用】前記目的を達
成するため、本発明では、微細な回路パターンを形成す
るために、エキシマレーザーに代表されるレーザー光、
Ｘ線やＳＯＲなどのある面積を一括露光する露光システ
ム同士、あるいはエキシマレーザーに代表されるレーザ
ー光、Ｘ線やＳＯＲなどのある面積を一括露光する露光
システムと微小な面積あるいは回路パターンの一部を部
分露光する露光システム、微小な面積あるいは回路パタ
ーンの一部をマスクレスで半導体基板上の感光剤に直接
描画可能な電子ビーム、ＳＯＲのＸ線ビーム、イオンビ
ーム描画システムを組合せて半導体露光装置を構成した
。

【００１０】この組合せは、特にＤＲＡＭ、ＳＲＡＭに
代表される微細回路を形成するための半導体露光装置と
して、従来の単独の露光装置では不可能であると考えら
れていた超微細な回路を形成することが可能で、かつ十
分量産装置としての性能を満足する構成である。さらに
、従来の蓄積された技術の延長で半導体素子を製造でき
ることが特徴である。

【００１１】また、本発明の内、Ｘ線やＳＯＲを光源と
した露光システムでは、半導体基板を真空中で処理する
のが普通であり、これと組合せる電子ビーム描画システ
ムも半導体基板を真空中で処理することになるので、真
空チャンバーを共通にして、基板の搬入、搬出後のチャ
ンバー内を真空にするための排気時間を短縮できるとい
う利点がある。

【００１２】さらに本発明の実施例においては、第１の
光学的露光システムとして、超高圧水銀灯のｇ線、ｉ線
、あるいはエキシマレーザーを光源とする投影露光シス
テムを採用し、第２の露光システムとして、電子ビーム
直接描画システムを採用することができる。

【００１３】従来、超高圧水銀灯のｇ線、ｉ線あるいは
エキシマレーザーを光源とする投影露光システムでは、
大気中で半導体基板を処理しているが、第２の露光シス
テムとして電子ビーム直接描画システムを採用するに当
り、両システムともに共通の真空のチャンバー内で半導
体基板を処理するようになれば、半導体基板を位置決め
制御するためのレーザー干渉計を含めたステージシステ
ムを真空中に配置することができるため、従来空気のイ
ンデックス変化によって悪化していた位置決め精度を向
上させることができる。さらに、第１の投影露光システ
ムも、真空チャンバーの一部に含めることによって、気
圧変化による投影光学系の投影倍率、焦点位置変動など
をなくすことができる。

【００１４】本発明の別の実施例においては、前述の実
施例の構成において、従来電子ビームの直接描画装置の
最大の欠点であった回路パターンの直接描画に時間がか
かることを、荒い回路パターンを含めた回路パターン全
体を直接描画させないで、微細な部分のみを直接描画さ
せるようにして解消した。

【００１５】本発明のさらに別の実施例においては、光
学的露光システムの露光と電子ビームによる直接描画に
使用する感光剤を同一のものとすれば、感光剤の塗布工
程、現像工程を一回にして半導体基板のハンドリング回
数を減らすことができ、コンタミネーションの問題を激
減させるとともに生産性を向上させることができる。本
発明のさらに別の実施例においては、前記実施例におい
て、電子ビームによる直接描画システムの代りにＳＴＭ
による原子の直接移動を行ない、超微細な回路パターン
を形成するＳＴＭマイクロサーキットライチングシステ
ムに置き換えることができる。この場合、第１の露光シ
ステムと第２の露光システムの間に部分的に感光剤を剥
離するシステムを設け、第２の露光システム（ＳＴＭマ
イクロサーキットライチングシステム）で感光剤を剥離
した部分の半導体基板上の原子を回路パターンの形状に
したがって移動させる。

【００１６】本発明のさらに別の実施例においては、前
述の実施例の構成において、電子ビームあるいはＳＴＭ
マイクロサーキットライチングシステムを不良素子のリ
ペアシステムとして利用している。

【００１７】

【実施例】図１は、本発明の実施例に係る半導体製造装
置の構成図である。この装置は半導体素子の微細な回路
パターンを感光剤を塗布した半導体基板上に形成するた
めの装置である。レチクル（またはマスク）１を構成す
るガラス基板上に半導体回路パターンが形成されている
。このパターンを半導体基板２上の感光剤に感光させる
ためのシャッター３を含む照明光学系４と、レチクル１
を位置決め保持するためのレチクルステージ５と、アラ
イメント機構６と、照明光学系により照射されたレチク
ル上の回路パターンの像を半導体基板上に結像させるた
めの投影光学系７と、この投影光学系の倍率や焦点位置
を制御するための光学制御機構８と、投影された回路パ
ターンの像を半導体基板上にすでに形成されている回路
パターンと整合させるためのアライメント機構９と、投
影された回路パターンの像を半導体基板上に合焦点させ
るためのフォーカス機構１０とにより、第１の光学的露
光システム１１を構成する。

【００１８】電子ビームを発生させるための電源１２と
、電子銃１３と、電子ビームの形状を整形するための電
子レンズ１４と、電子ビームの方向を制御するための偏
向制御機構１５と、電子ビームの焦点を制御するための
焦点制御機構１６と、あらかじめプログラムされた条件
にしたがって電子ビームをＯＮ／ＯＦＦするための制御
機構１７と、これらを有機的に結合し電子ビームを効率
良く照射面に到達させるためのビームコラム１８と、ビ
ームコラム内の電子ビームの行路を真空にするための真
空ポンプ１９と、真空度を測定するための真空ゲージ２
０と、ビームコラム内の真空度を保持させるための開閉
可能な隔壁２１とにより第２の直接描画露光システム２
２を構成する。第２の直接描画露光システム２２は前記
第１の光学的露光システムに並置されている（図９参照
）。

【００１９】本装置はさらに、半導体基板を収納したカ
セット２３と、該カセットから半導体基板を取りだしプ
リアライメントを行ないプリアライメントを終了した半
導体基板を第１の光学的露光システムの下にある露光ス
テーション２４上の基板チャック２５上に載置させる基
板搬送機構２６と、これらを内蔵しカセットの出し入れ
をするための開閉可能な隔壁２７とプリアライメントさ
れた半導体基板を次のステーションに搬出するための開
閉可能な隔壁２８を収容した第１のチャンバー２９を具
備する。露光ステーションは、第１の光学的露光システ
ムおよび第２の直接描画露光システムの下を移動可能で
両露光システムの下でそれぞれ半導体基板の全面を露光
可能とするようなＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動およびＸ
、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転を可能にし、レーザー干渉計３０
で位置計測され制御され、半導体基板を保持する基板チ
ャックを具備している。この露光ステーションを内蔵し
、上部に第１の光学的露光システムに対してチャンバー
の真空を保持するための透明な隔壁３２を設けた開口と
、第２の直接描画露光システムに対してチャンバーの真
空を保持するための開閉可能な隔壁（開口）３３を設け
、半導体基板を出し入れするための開閉可能な隔壁３４
を有する第１の露光システムと第２の直接描画露光シス
テムで共通の第２のチャンバー３５を構成する。

【００２０】露光終了後の基板を一時保存するためのカ
セット３６と、基板チャック上の基板をカセットに移動
させるための基板移送機構３７を内蔵し、第２のチャン
バーから基板を取りだし、カセットに収納させるための
基板搬送機構およびこれらを内蔵し、第２のチャンバー
から基板を搬出ための開口と、カセットを出し入れする
ための開閉可能な隔壁３１を有する第３のチャンバー３
８を構成する。

【００２１】上記第１および第３のチャンバーと第２の
チャンバーは、振動的にも絶縁され、第２のチャンバー
および第１、第２の露光システムは防振システム３９上
に搭載される。

【００２２】第１、第２、第３のチャンバーは、独立し
た真空ポンプ４１、４２、４３により相互に別々に真空
にすることができる。

【００２３】さらに、本実施例では、第１、第２の露光
システムを制御するための制御装置４４、装置の動作を
指令し、装置の動作状態をモニターするためのコンソー
ルシステム４５を具備している。

【００２４】第２の実施例として、前記第１の実施例に
おける第１の光学的露光システムを紫外線を露光光源と
するプロキシミティ一括露光システム、Ｘ線等倍露光シ
ステム、Ｘ線縮小露光システムに置き換えた構成が可能
である。

【００２５】第３の実施例として、前記第１、第２の実
施例における第２の電子ビームによる直接描画露光シス
テムを、微小な面積あるいは回路パターンの一部を部分
露光する露光システム、微小な面積あるいは回路パター
ンの一部をマスクレスで半導体基板上の感光剤に直接描
画可能な電子ビーム、ＳＯＲのＸ線ビーム、イオンビー
ム描画システム、ＳＴＭによる原子の直接移動を行ない
、超微細な回路パターンを形成するＳＴＭマイクロサー
キットライチングシステムに置き換えた構成が可能であ
る。

【００２６】本発明の第４の実施例を図２に示す。レチ
クルを構成するガラス基板上に半導体回路パターンが形
成されている。このパターンを半導体基板上の感光剤に
感光させるためのシャッターを含む照明光学系と、レチ
クルを位置決め保持するためのレチクルステージと、ア
ライメント機構と、照明光学系により照射されたレチク
ル上の回路パターンの像を半導体基板上に結像させるた
めの投影光学系と、この投影光学系の倍率や焦点位置を
制御するための光学制御機構と、投影された回路パター
ンの像を半導体基板上にすでに形成されている回路パタ
ーンと整合させるためのアライメント機構と、投影され
た回路パターンの像を半導体基板上に合焦点させるため
のフォーカス機構とにより、第１の光学的露光システム
１１を構成する。

【００２７】電子ビームを発生させるための電源と、電
子銃と、電子ビームの形状を整形するための電子レンズ
と、電子ビームの方向を制御するための偏向制御機構と
、電子ビームの焦点を制御するための焦点制御機構と、
あらかじめプログラムされた条件にしたがって電子ビー
ムをＯＮ／ＯＦＦするための制御機構と、これらを有機
的に結合し電子ビームを効率良く照射面に到達させるた
めのビームコラムと、ビームコラム内の電子ビームの行
路を真空にするための真空ポンプと、真空度を測定する
ための真空ゲージと、ビームコラム内の真空度を保持さ
せるための開閉可能な隔壁とにより第２の直接描画露光
システム２２を構成する。第２の直接描画露光システム
２２は前記第１の光学的露光システム１１に並置されて
いる。

【００２８】本装置はさらに、半導体基板を収納したカ
セット２３と、該カセットから半導体基板を取りだしプ
リアライメントを行ないプリアライメントを終了した半
導体基板を第１の光学的露光システムの下にある第１の
露光ステーション上の基板チャック４７上に載置させる
基板搬送機構４７と、これらを内蔵しカセットの出し入
れをするための開閉可能な隔壁２７とプリアライメント
された半導体基板を次のステーションに搬出するための
開閉可能な隔壁２８を収容した第１のチャンバー２９を
具備する。第１の露光ステーション４６は、第１の光学
的露光システム１１の下を移動し、半導体基板の全面を
露光可能とするようなＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動およ
びＸ、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転を可能にし、レーザー干渉計
５１で位置計測され制御され、半導体基板を保持する基
板チャックを具備している。この第１の露光ステーショ
ンを内蔵し、上部に第１の光学的露光システムに対して
チャンバーの真空を保持するための透明な隔壁を設けた
開口５２と、半導体基板を出し入れするための開口部５
３を有する第２のチャンバー５５が設けられる。

【００２９】露光終了後の基板を第２の露光ステーショ
ンに移送するための基板搬送機構４０およびこれを内蔵
し、基板の出し入れのための開口部５６、５７を両サイ
ドに有する第３のチャンバー５４が設けられる。

【００３０】第２の直接描画露光システム２２の下を移
動し、半導体基板の全面を描画可能とするようなＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動およびＸ、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転を
可能にし、レーザ干渉計５８で位置計測、制御され、半
導体基板を保持する基板チャック５９を具備した第２の
露光ステーション６０が設けられる。

【００３１】この第２の露光ステーションを内蔵し、上
部に第２の直接描画露光システムに対する開口６１と半
導体基板を出し入れするための開口部６２を有する第４
のチャンバー６３が設けられる。

【００３２】前記第４のチャンバー内の第２の露光ステ
ーション上の基板チャックから基板を取りだし、カセッ
トに収納させるための基板搬送機構６４およびこれらを
内蔵し、カセット６６を出し入れするための開閉可能な
隔壁６７を有する第５のチャンバー６８が設けられる。

【００３３】上記第１、第３および第５のチャンバーと
第２および第４のチャンバーは、振動的にも絶縁され、
第２のチャンバーおよび第１、第２の露光システムは、
防振システム６９上に搭載される。また、第１から第５
のチャンバーは、独立した真空ポンプ７０、７１、７２
、７３、７４により、各々別に真空にすることができる
。

【００３４】さらに本実施例では、第１、第２の露光シ
ステムを制御するための制御装置７５、装置の動作を指
令し、装置の動作状態をモニターするためのコンソール
システム７６を具備している。また、第１、第２の露光
ステーションの相対的位置関係を計測するためのレーザ
干渉計７７を第３のチャンバー内に設置することもでき
る。

【００３５】第５の実施例として、前記第４の実施例に
おける第１の光学的露光システムを、紫外線を露光光源
とするプロキシミティ一括露光システム、Ｘ線等倍露光
システム、Ｘ線縮小露光システムに置き換えた構成が可
能である。これらの光学的露光システムでは、露光に必
ずしも真空を必要としないものもあり、この場合には、
図８に示すように、半導体基板の処理部のみを共通の真
空チャンバーにすることができる。

【００３６】第６の実施例として、前記第４、第５の実
施例における第２の電子ビームによる直接描画露光シス
テムを、微小な面積あるいは回路パターンの一部を部分
露光する露光システム、微小な面積あるいは回路パター
ンの一部をマスクレスで半導体基板上の感光剤に直接描
画可能な電子ビーム、ＳＯＲのＸ線ビーム、イオンビー
ム描画システム、ＳＴＭによる原子の直接移動を行ない
、超微細な回路パターンを形成するＳＴＭマイクロサー
キットライチングシステムに置き換えた構成が可能であ
る。

【００３７】本発明の第７の実施例を図３に示す。レチ
クル（またはマスク）を構成するガラス基板上に半導体
回路パターンが形成されている。このパターンを半導体
基板上の感光剤に感光させるためのシャッターを含む照
明光学系と、レチクルを位置決め保持するためのレチク
ルステージと、アライメント機構と、照明光学系により
照射されたレチクル上の回路パターンの像を半導体基板
上に結像させるための投影光学系と、この投影光学系の
倍率や焦点位置を制御するための光学制御機構と、投影
された回路パターンの像を半導体基板上にすでに形成さ
れている回路パターンと整合させるためのアライメント
機構と、投影された回路パターンの像を半導体基板上に
合焦点させるためのフォーカス機構とにより、第１の光
学的露光システム１１を構成する。

【００３８】電子ビームを発生させるための電源と、電
子銃と、電子ビームの形状を整形するための電子レンズ
と、電子ビームの方向を制御するための偏向制御機構と
、電子ビームの焦点を制御するための焦点制御機構と、
あらかじめプログラムされた条件にしたがって電子ビー
ムをＯＮ／ＯＦＦするための制御機構と、これらを有機
的に結合し電子ビームを効率良く照射面に到達させるた
めのビームコラムと、ビームコラム内の電子ビームの行
路を真空にするための真空ポンプと、真空度を測定する
ための真空ゲージと、ビームコラム内の真空度を保持さ
せるための開閉可能な隔壁とにより第２の直接描画露光
システム２２を構成する。第２の直接描画露光システム
２２は前記第１の光学的露光システム１１に並置されて
いる（図７参照）。

【００３９】本装置はさらに、半導体基板を収納したカ
セット７９と、該カセットから半導体基板を取りだしプ
リアライメントを行ないプリアライメントを終了した半
導体基板を第１の光学的露光システムの下にある第１の
露光ステーション８０上の基板チャック２５上に載置さ
せる基板搬送機構２６が設けられる。第１の露光ステー
ションは、第１の光学的露光システム８１の下を移動し
、半導体基板の全面を露光可能とするようなＸ軸、Ｙ軸
、Ｚ軸方向の移動およびＸ、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転を可能
にし、レーザー干渉計８２で位置計測され制御され、半
導体基板を保持する基板チャックを具備している。

【００４０】露光終了後の基板を第２の露光ステーショ
ンに移送するための基板搬送機構８３および基板を収容
するためのカセットを内蔵し、基板の出し入れのための
開閉可能な開口部８４、８５を両サイドに有する第１の
チャンバー８６が設けられる。

【００４１】第２の直接描画露光システム８７の下を移
動し、半導体基板の全面を描画可能とするようなＸ軸、
Ｙ軸、Ｚ軸方向の移動およびＸ、Ｙ、Ｚ軸廻りの回転を
可能にし、レーザ干渉計８８で位置計測、制御され、半
導体基板を保持する基板チャックを具備した第２の露光
ステーション８９が設けられる。

【００４２】この第２の露光ステーションを内蔵し、上
部に第２の直接描画露光システムに対する開口９０と半
導体基板を出し入れするための開口部９１を有する第２
のチャンバー９２が設けられる。

【００４３】前記第２のチャンバー内の第２の露光ステ
ーション上の基板チャックから基板を取りだし、カセッ
トに収納させるための基板搬送機構９３およびこれらを
内蔵し、第２のチャンバーから基板を搬入するための開
閉可能な隔壁と、カセット９５を出し入れするための開
閉可能な隔壁９４を有する第３のチャンバー９６が設け
られる。

【００４４】上記第１、第３のチャンバーと第２のチャ
ンバーは、振動的にも絶縁され、第２のチャンバーおよ
び第１、第２の露光システムは、防振システム９７上に
搭載される。また、第１から第３のチャンバーは、独立
した真空ポンプ９８、９９、１００により、各々別に真
空にすることができる。

【００４５】さらに本実施例では、第１、第２の露光シ
ステムを制御するための制御装置１０１、装置の動作を
指令し、装置の動作状態をモニターするためのコンソー
ルシステム１０２を具備している。

【００４６】第８の実施例として、図９に示すように、
第１の露光システムの周囲をチャンバー７７で囲い、こ
れを真空チャンバーとする構成としてもよい。さらにこ
の構成において、投影光学系およびレチクルステージ系
を真空チャンバー７７内に配置することもできる。

【００４７】以上の実施例では、２系統の露光システム
を同一装置内に組込んだ例を説明したが、各露光システ
ムの半導体基板処理能力に応じた数の露光システムを同
一装置内に組込むこともできる。

【００４８】図４は、複数の露光システムを一列に配置
する方法を示す。図５はその上面から見た配置図である
。

【００４９】図６は、複数の露光システムを同心円上に
配置した構成を示す。

【００５０】以下、各実施例についてさらに詳細に説明
する。

【００５１】第１の実施例について、図１の構成におい
て、開閉可能な隔壁２７から、感光剤を塗布した半導体
基板を収納したカセット２３を第１の真空チャンバー内
の基板搬送装置上に置き、隔壁２７を閉じて、真空ポン
プ４１で第１の真空チャンバー内を真空にする。このと
き、隔壁２８は隔壁２７を開ける前に閉じられ、第２の
真空チャンバー３５との気密が保たれる。

【００５２】第１の真空チャンバー内の真空を真空ゲー
ジ（図示しない）でモニターし、所定の値になった後に
隔壁２８を開け、基板搬送機構２６でカセットから半導
体基板を取りだし、プリアライメントした後に、第２の
真空チャンバー内の露光ステーション２４上の基板チャ
ック２５に載せる。

【００５３】レーザ干渉計３０の信号によって制御され
る露光ステーションは、露光するための基板を第１の露
光システムの下に移動し、位置決めすると同時に、オー
トフォーカス動作、アライメント動作を行ない、露光を
開始する。

【００５４】第１の露光システムが、縮小投影光学系を
有するいわゆるステッパーと同様なシステムの場合には
、基板上の各露光位置毎にステップアンドリピートを動
作を行ないながら、位置決めすると同時にオートフォー
カス動作、アライメント動作を続ける。このとき、各シ
ョット毎のフォーカス位置、アライメント位置情報など
をシステムを制御する制御装置４４内のメモリーに記憶
させる。

【００５５】第１の露光ステーションでの粗い回路パタ
ーンを半導体基板上の感光剤に転写した後に、露光ステ
ーションは、第２の露光システム（この実施例では電子
ビーム直接描画システム）の下に移動し位置決めする。このとき、予め制御装置に記憶させておいた各ショット
毎のフォーカス位置、アライメント情報を用いて露光ス
テーションの位置を補正するように構成すれば、第２の
露光システムでの露光あるいは電子ビームによる直接描
画の場合には、必ずしも各ショット毎のオートフォーカ
ス、アライメントは必要なくなり、スループットを向上
させることができる。

【００５６】また、この実施例では、露光ステーション
を制御するためのレーザー干渉計３０を第１の露光シス
テムの左サイドと第２の露光システムの右サイドの両方
に設置しているが、これは露光ステーションの熱的変化
による誤差を補正するためのものであり、必ずしも両側
に設置する必要はない。また、図１は正面図であり、こ
の左右方向をＸ座標とすれば、紙面に直交するＹ方向に
ついてもレーザー干渉計が設置される。この場合、露光
ステーション上に設置されているレーザー干渉計の参照
用ミラー（１０６、１０７）が、第１の露光システムと
第２の露光システムの間にまたがる長さがない限り、レ
ーザー干渉計１０４での露光ステーションのＹ座標を計
測できなくなると考えられるが、図１１に示すように、
第１の露光システムと第２の露光システムとの間に別の
レーザー干渉計１０３を配置することによりこの問題は
なくなる。

【００５７】また、第２の露光システムが、電子ビーム
による直接描画システムの場合には、露光エネルギを高
くできれば、必ずしも第２の露光ステーションを停止さ
せて露光する必要はない。いずれにしても、第２の露光
システムで、露光を終了した半導体基板は、基板搬送機
構３７により、開閉可能な隔壁３４を通って、基板収納
カセット３１に収納される。この場合、第３のチャンバ
ー内は真空ポンプ４３により真空にされている。

【００５８】カセット２３に収容されている半導体基板
がすべて基板搬送機構によって第３のチャンバー内に移
送されると、直ちに隔壁２８が閉じられ、次の新しい半
導体基板を収納したカセットと交換できるように構成さ
れる。

【００５９】一方、最後の半導体基板が第２のチャンバ
ーから搬出されると同時に、隔壁３４は閉じられる。こ
の時点で、第１のチャンバー内が真空になっていれば、
隔壁２８を開けて、露光ステーション上に基板を搬送し
て露光を開始することも可能である。同時に、開閉可能
な隔壁３１を開けて露光処理を完了した基板を収納した
カセットを取りだすことができる。カセットを取りだし
た第３のチャンバー内は、直ちに真空ポンプ４３によっ
て、真空にされ、露光された基板を収納するために隔壁
３４が開けられる。

【００６０】以上のような動作を繰返して半導体基板の
露光処理が行なわれるが、微細な回路パターンが多く、
第２の露光システムの基板の処理速度が、第１の露光シ
ステムの基板の処理速度に比べて遅い場合には、図４に
示すように、第２の露光システムを第１の露光システム
の基板処理速度に見合った数だけ併置し、第１の露光シ
ステム下で動作する露光ステーションと第２の露光シス
テム下で動作する露光ステーションを別々に第２のチャ
ンバー内に設け、第１の露光ステーションから第２の露
光ステーションに基板を載せ変えるための基板搬送機構
を具備することによってスループットを改善できる。

【００６１】また、第２の露光システムは、必ずしも同
じシステムである必要はなく、第１の露光システムで粗
いパターンを処理し、第２の露光システムの１つで微細
なパターンを処理し、別の第２の露光システムで、さら
に微細なパターンのみを処理するという機能別の配置構
成としてもよい。

【００６２】第４の実施例の露光システムは、第１の実
施例のものと基本的に同じ構成であるが、この実施例で
は、半導体基板を処理するための真空チャンバーを独立
にし、各露光システムの下で動作する各露光ステーショ
ンの相対的な位置関係を計測するためのレーザー干渉計
７８を具備している。この実施例では、半導体基板を処
理するための真空チャンバーを独立にしたことにより、
基板の処理が単独でできる効果があり、第１の実施例に
比べ、多少コストが増加するが、各露光システムの一部
あるいは基板処理機能の一部に問題を生じた場合に、使
用可能な露光システムのみを運転することができ、また
、装置のメンテナンスの場合に、機能の一部づつを停止
して行なうことができる等の効果がある。

【００６３】第７の実施例は、図３に示すように、第１
の露光システムが半導体基板を必ずしも真空中で処理す
る必要がない場合の構成を示し、基本的には第１の実施
例と同じ動作をする。この実施例の特徴は、第１の露光
システムと第２の露光システムとの間に第１のチャンバ
ーを設け、第１の露光システムで露光終了した半導体基
板をストックするためのカセットを具備したことおよび
第１の露光ステーションと第２の露光ステーションの位
置関係を相対的に計測するためのレーザー干渉計８８（
第２の露光システムの左側にある）を具備したことであ
る。この実施例は、従来からある露光システムの技術を
利用したものであり、技術的にもっとも実現しやすい実
施例であり、複数の露光システムを同一の装置内に組込
んだことによる効果は非常に大きい。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、異なる性能と仕様
を有する露光システムをそれぞれの特徴を生かして同一
装置内に組込むことによって、個々の露光システムが持
っていた欠点をお互いにカバーすると同時に、遠赤外線
、エキシマレーザー等の光学的露光システムでは、投影
光学系が、気圧、温度、湿度等の空気のインデックス変
化によって投影倍率が変動したり、焦点位置が変動する
ことを、真空チャンバー内に投影光学系を内蔵させるこ
とによって防止できる。

【００６５】また、従来の投影光学系では、装置を設置
する場所の標高によって、大気圧が変るため、標高の著
しく変る場所に設置する場合には、これに対応できる処
置をした装置を特別に製造しなければならなかった。こ
の問題も本発明では、真空チャンバー内に投影光学系を
内蔵させることにより解決される。これらの問題は、従
来の投影露光装置においても、真空チャンバー内に投影
光学系を内蔵させることにより解決可能ではあるが、装
置のコストが大幅に増加して実用的ではなかった。とこ
ろが、本発明においては、本来真空雰囲気内で半導体基
板を処理しなければならない露光システムを前記システ
ムと組合せることにより、トータルの装置コストを大幅
に低減した。

【００６６】さらに、半導体基板の位置決めを行なうた
めのステージ系では、レーザー干渉系の計測が、空気の
インデックス変化で誤計測して重ね合せ精度が低下する
という問題も、ステージ、レーザー干渉計を含めた基板
処理系を真空チャンバー内に設置することにより解決さ
れる。

【００６７】また、電子ビーム直接描画システムは、シ
ステム自体のコストが高く描画速度も遅いため、半導体
の量産工程では、半導体基板上に直接描画することは行
なっていなかった。本発明では、半導体回路パターンの
ごく一部を部分的に直接描画するように構成したため、
描画速度が遅いことが軽減され、かつ光学的な露光シス
テムでは解像しない微細な回路パターンを含む半導体素
子の量産が可能となる。この他、本発明では、２系統あ
るいはそれ以上の露光システムを同一装置内に組込んだ
システムとしたため、装置の設置面積を個々のシステム
を並べて設置するよりも少なくできる。また、両システ
ムの制御用コンピュータが共通に使用でき、ソフトウエ
アも共用できる部分が多く、コスト的にも設置面積的に
も有利である。

【００６８】本発明のさらに別の効果は、従来個々のシ
ステムを用いて半導体基板の露光処理を行なう場合、シ
ステム間の半導体基板のハンドリング回数が多くなり、
コンタミネーションの問題があったが、この問題に対し
ても本発明では少なくとも２系統のシステムを隣接して
同一装置内に配置し、半導体基板の搬送経路を最短にす
るとともにその処理のすべてを真空チャンバー内で行な
うように構成して解決が図られている。また、個々のシ
ステムを別々に定期メンテナンスするのに要する装置の
ダウンタイムを、２系統のシステムを隣接して同一装置
内に配置し、共通の機構、共通の制御システムとしたこ
とにより、短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明に係る半導体製造装置の実施例の構
成図である。

【図２】　　本発明に係る半導体製造装置の別の実施例
の構成図である。

【図３】　　本発明に係る半導体製造装置のさらに別の
実施例の構成図である。

【図４】　　複数の露光システムを同一装置内に直線状
に配設した構成の側面図である。

【図５】　　図４の構成の上面図である。

【図６】　　複数の露光システムを同一装置内に同心円
状に配設した構成の上面図である。

【図７】　　第２の露光システムの半導体基板の処理部
のみが真空チャンバーを具備した構成の説明図である。

【図８】　　第１、第２の露光システムが共通の真空チ
ャンバーを具備した構成の説明図である。

【図９】　　第２の露光システム全体が共通の真空チャ
ンバー内に配置された構成の説明図である。

【図１０】　　第１、第２の露光システム全体が真空チ
ャンバー内に配置された構成の説明図である。

【図１１】　　レーザー干渉計（Ｙ軸計測用）の構成配
置の説明図である。

【符号の説明】

１；レチクル、２；半導体基板、３；シャッター、４；
照明光学系、５；レチクルステージ、６；レチクルのア
ライメント機構、７；投影光学系、８；投影光学系の倍
率焦点位置制御機構、９；半導体基板のアライメント機
構、１０；フォーカス機構、１１；第１の露光システム
、１２；電源、１３；電子銃、１４；電子レンズ、１５
；偏向制御機構、１６；焦点制御機構、１７；シャッタ
ー、１８；ビームコラム、１９；真空ポンプ、２０；真
空ゲージ、２１；開閉可能な隔壁、２２；第２の露光シ
ステム、２３；カセット、２４；露光ステーション、２
５；基板チャック、２６；基板搬送機構、２７、２８；
開閉可能な隔壁、２９；第１のチャンバー、３０；レー
ザー干渉計、３１、３３、３４；開閉可能な隔壁、３２
、５２；透明な隔壁、３５；第２のチャンバー、３６；
カセット、３７；基板移送機構、３８；第３のチャンバ
ー、３９；防振システム、４０；基板搬送機構、４１、
４２、４３、７０、７１、７２、７３、７４、９８、９
９、１００；真空ポンプ、４４、７５、１０１；制御装
置、４５、７６、１０２；コンソールシステム、４６；
第１の露光ステーション、４７、５９；基板チャック、
５１、５８、８２、１０３、１０４、１０５；レーザー
干渉計、５３、６７、９４；開閉可能な隔壁、５４、９
６；第３のチャンバー、５５、９２；第２のチャンバー
、５６、５７、６１、６２、８４、８５、９０、９１；
開口部、６３；第４のチャンバー、６４、８０、８３、
９３；基板搬送機構、６６、７９、９５；カセット、６
８；第５のチャンバー、６９、９７；防振システム、８
１；第１の光学的露光システム、８６；第１のチャンバ
ー、８７；第２の露光システム、８９；第２の露光ステ
ーション、９６；第３のチャンバー、１０６、１０７；
レーザー干渉計参照用ミラー。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　半導体素子の回路パターンを半導体基
板上に形成するための半導体製造装置において、感光剤
を塗布した基板上に回路パターン像を形成するための露
光システムまたはその一部を少なくとも第１、第２の異
なる２系統の露光システムとして同一装置内に組込んだ
ことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】　　前記第１の露光システムの半導体基板
処理能力に応じた台数の第２の露光システムを同一装置
内に並置したことを特徴とする請求項１の半導体製造装
置。
【請求項３】　　前記第１の露光システムは光学的露光
システムで構成され、前記第２の露光システムは電子ビ
ーム露光システム、ＳＯＲ等のＸ線ビーム露光システム
、イオンビーム露光システム、レーザービーム露光シス
テムのいずれかからなるビームによる回路パターンの直
接描画露光システムで構成されたことを特徴とする請求
項１の半導体製造装置。
【請求項４】　　前記第１の露光システムは光学的露光
システムで構成され、前記第２の露光システムは電子ビ
ーム露光システム、ＳＯＲ等のＸ線ビーム露光システム
、イオンビーム露光システム、レーザービーム露光シス
テムのいずれかからなるビームによる回路パターンの部
分露光システムで構成されたことを特徴とする請求項１
の半導体製造装置。
【請求項５】　　前記各露光システムで使用する感光剤
が同一のものであることを特徴とする請求項１の半導体
製造装置。
【請求項６】　　前記光学的露光システムの露光光源と
して、遠赤外線、エキシマレーザー、ＳＯＲおよびＸ線
のうちいずれかを用いたことを特徴とする請求項３また
は４の半導体製造装置。
【請求項７】　　前記直接描画露光システムのビームが
、半導体基板上に形成すべき回路パターンの中の最小の
寸法またはこれより細い寸法のビームであることを特徴
とする請求項３の半導体製造装置。
【請求項８】　　前記第１および第２の露光システムの
うち少なくとも一方は半導体基板を真空雰囲気中で処理
するための真空チャンバーを具備したことを特徴とする
請求項１の半導体製造装置。
【請求項９】　　前記第１および第２の露光システムに
対し共通の基板処理用真空チャンバーを備えたことを特
徴とする請求項１の半導体製造装置。
【請求項１０】　　前記真空チャンバーは一方の露光シ
ステムの一部または全てを含んだことを特徴とする請求
項８の半導体露光装置。
【請求項１１】　　前記真空チャンバーは両方の露光シ
ステムの一部または全てを含んだことを特徴とする請求
項９の半導体露光装置。
【請求項１２】　　前記第１および第２の露光システム
が、各々別々に半導体基板を移動位置決めするための独
立したステージを有することを特徴とする請求項８の半
導体露光装置。
【請求項１３】　　前記各露光システムのステージ同士
は、共通の測長手段により相互の位置座標を関連付けら
れたことを特徴とする請求項１２の半導体製造装置。
【請求項１４】　　前記第１の露光システムとその半導
体基板を移動位置決めするためのステージが大気中に設
けられ、前記第２の露光システムの半導体基板を移動位
置決めするためのステージが真空チャンバー内に設けら
れ、第１の露光システムと第２の露光システムの真空チ
ャンバーとの間に開閉可能な隔壁を有しかつ真空にする
ことが可能なチャンバーを設けたことを特徴とする請求
項８の半導体製造装置。
【請求項１５】　　半導体基板を移動位置決めするため
のステージが、前記第１および第２の各露光システムに
対し別々に独立して設けられたことを特徴とする請求項
９の半導体製造装置。
【請求項１６】　　前記各露光システムのステージ同士
は、共通のまたは独立した測長手段により相互の位置座
標を関連付けられたことを特徴とする請求項１５の半導
体製造装置。
【請求項１７】　　半導体基板を移動および位置決めす
るためのステージが、両露光システムの露光領域をカバ
ーするストロークを備えた共通のステージとその共通の
ステージ上に載置され、半導体基板を吸着固定するため
のチャックを具備し、各露光システムの像面の位置に半
導体基板の表面を合致させるための位置合せ機構を備え
たことを特徴とする請求項９の半導体露光装置。
【請求項１８】　　半導体基板を移動および位置決めす
るためのステージが、両露光システムの露光領域で、い
ずれか大きいストロークをカバーできるストロークを備
えた共通のステージと、その共通のステージ上に載置さ
れ、半導体基板を吸着固定するためのチャックを露光シ
ステムの数だけ具備し、各露光システムの像面の位置に
半導体基板の表面を合致させるための位置合せ機構を独
立して具備し、これらの各露光ステーションが直線状に
配置されたことを特徴とする請求項９の半導体製造装置
。