JPH0543170B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、マスクパターンをウエハへ転写する
ための半導体焼付け装置に適用される露光装置に
関する。

［発明の背景］ IC、LSI等の半導体素子を製造するために種々
の型式の半導体焼付け装置が使用されている。こ
の半導体焼付け装置は装置に固有の露光光源を備
え、露光光源からでた光によつて、マスクまたは
レチクルに描かれた回路パターンをフオトレジス
トを塗布されたウエハへ焼付けるように構成され
ている。

さらに半導体焼付け装置は、良く知られている
とおり、露光ステージへのウエハの搬入、マスク
とウエハの相対的な位置アライメント、露光、お
よび露光ステージからのウエハの搬送等の種々の
作業工程を繰り返すことによつて、パターンを焼
付けたウエハを量産する。

つまり、露光工程はウエハに回路パターンを焼
付けるのに必要な全作業工程の一部にすぎないわ
けである。しかるに、現在の半導体焼付け装置に
おいては各装置ごとに露光光源を備え、露光用光
を安定させるためにこの露光光源を常時点灯して
おき、前述したとおり位置アライメント等の露光
工程以外の工程においてはシヤツタ等の遮光部材
を使用することによつて露光用光が露光ステージ
上のウエハに達するのを防いでいた。

そのため焼付け装置自体の装備が大がかりなも
のとなつてしまい、特に一般の半導体製造工場で
は焼付け装置が複数台並べて使用されていること
を考慮すれば占有する空間が大きいのは好ましく
ない。これに加えて露光光源が必要な露光工程以
外においても点灯しているためエネルギーの無駄
が大きすぎる。

さらに、最近では、エキシマレーザが大出力
で、露光時間の短縮が期待できることから露光光
源として注目されている。しかし、このエキシマ
レーザは、装置が比較的大型で重くかつ高価であ
るため、従来の露光装置に対して露光光源を単純
にエキシマレーザに置き換えることは大きさおよ
び重さの点から困難であり、たとえ置き換え得た
としても、その露光装置はより大型かつ高価なも
のになつてしまう。

［発明の目的］ 本発明の第１の目的は、露光光源の選択の自由
度を広げ、特に比較的大型で重いエキシマレーザ
のような露光光源を使用する際に好適な構造の露
光装置を提供することである。また、本発明の第
２の目的は、半導体焼付け装置の軽装化並びに露
光用光の有効利用を可能とすることである。

［発明の概要および効果］ 上記第１の目的を達成するために本発明の露光
装置では、露光光源であるエキシマレーザ装置を
水平基準面に配置し、このエキシマレーザ装置か
ら出力される光の光路を可動ミラーにより適宜切
り替えて、所望位置を所望方向から照射させるよ
うにしている。また、上記第２の目的を達成する
ため、複数の露光ステージを設け、これらの露光
ステージのそれぞれに支持されてマスクパターン
が転写される複数枚のウエハを照射する露光光源
を、前記可動ミラーを介して共有化するようにし
ている。

このように露光光源を水平基準面例えば堅固な
床面等に配置することにより、エキシマレーザの
ように大型または重い光源をも使用可能となり、
また、露光光源を複数の露光ステージに関して可
動ミラーを介して共有化することにより、露光光
源の強度が低下することもなく、露光装置および
焼付け装置が軽装化される。

［第１実施例］ 第１図は本願発明の概要を示す図で、１はエキ
シマレーザ等の輝度の高い露光用光源である。
２，３，４は光源１からの光束の光路を分岐する
光路分岐部材である。図においては矢印方向に回
動するミラーが示されている。５も光路分岐部材
としてのミラーである。このミラー５は図におい
ては固定されているが、他のミラー２，３，４と
同様可動にしてもよい。６，７，８，９は露光ス
テージで不図示のマスク若しくはレチクルのパタ
ーンが転写されるウエハが載置される。マスク若
しくはレチクルはウエハに密着若しくは極く近接
して配置しても良く、または、光源１とミラー２
との間若しくはミラー２，３，４，５の後に配し
ても良い。後者の場合はマスクの像をウエハ上に
投影するための結像系がマスクとウエハとの間に
配される。

１０はミラー２，３，４の回動を制御するため
の制御系である。この制御系１０はステージ６上
のウエハを露光する際はミラー２を点線の位置に
し、ステージ７上のウエハを露光する際はミラー
２を実線の位置に、かつミラー３を点線の位置に
し、ステージ８を露光する際はミラー２，３を実
線の位置に、かつミラー４を点線の位置にし、ス
テージ９のウエハを露光する際にはミラー２，
３，４実線の位置にするように作用する。なお、
これらのミラー２，３，４はシヤツタの作用も兼
ねているが、ミラー２，３，４，５とステージ
６，７，８，９とのそれぞれの間にミラー２，
３，４と同期するシヤツタを別に設けても良い。
これ等のミラーの回動動作によつてステージ６，
７，８，９に順次光源からの光が向けられる。そ
して、これらステージ６，７，８，９の一つが露
光されている間、他のステージはウエハの搬入、
搬出、プリアライメント、マスク・ウエハ間のフ
アインアライメント等の露光前および／若しくは
露光後の工程が行なわれている。従つて、本実施
例の露光装置は１つの光源を使用して効率良くウ
エハの露光を行ない得る。

以上の説明ではミラー２，３，４によつて光源
１からの光を時間的に分割して各ステージ６，
７，８，９に向けたが、これらのミラー２，３，
４は光源量の1/4だけをそれぞれ各ステージに反
射する固定半透鏡であつても良い。この場合、各
ステージごとの光路中にシヤツタを配置し、各ス
テージごとに独立してウエハの搬入、マスク・ウ
エハ間のアライメント、露光およびウエハの搬出
等の工程を行なわせることもできるが、各ステー
ジを不図示の制御器によつて同期させてウエハの
搬入、マスク・ウエハ間のアライメント、露光お
よびウエハの搬出等の工程を同時に併行して行な
わせるのが好ましい。このようにすれば、シヤツ
タを光源１とミラー２との間に設けて各ステージ
で共有したり、光源１としてのエキシマレーザの
発光タイミングを制御する等の方策を施してシヤ
ツタを省略する等、装置の構成を簡略化すること
も可能である。

［第２実施例］ 第２図は、本発明をステツパに適用した例であ
る。１１はエキシマレーザで、遠紫外のパルス光
を発振する。このレーザ１１は水平基準面に配置
されている。レーザ１１からの水平に進む光はミ
ラー１２によつて上方向に反射される。上方向に
反射されたレーザ光はミラー１３によつて横方向
に反射される。１４は横方向に反射されたレーザ
光の光路中に配されたエキスパンダーである。こ
のエキスパンダー１４は出射光の断面形状がレー
ザ１１からの光束の断面形状と異なることが望ま
れる場合はアナモフイツクアフオーカルコンバー
タが使用される。１５，１６，１７は回動ミラー
で第１図の２，３，４に対応するものである。エ
キスパンダー１４でエキスパンドされた平行光は
これ等のミラー１５，１６，１７によつてステツ
パ露光機部分１８，１９，２０に向かうように下
方向に反射される。

第１〜第３露光機１８，１９，２０は、それぞ
れ、レチクル２１，２２，２３を均一照明するた
めの光インテグレータ２４，２５，２６およびコ
リメータレンズ２７，２８，２９からなる照明
系、縮少投影レンズ３０，３１，３２、ウエハ３
３，３４，３５が配置されるウエハチヤツク（不
図示）、およびウエハチヤツクを基板（または定
盤）３６，３７，３８上でｘ、ｙ方向にステツプ
送りするXYステージ５０，５１，５２等から構
成されている。基板３６，３７，３８は基準水平
面上に配されている。

３０，４０，４１は一対のアライメント検出系
で、ダイバイダイアライメントの際は各露光シヨ
ツト毎にレチクル２１，２２，２３とウエハ３
３，３４，３５のアライメントマーク間の整合状
態を検出し、不図示のレチクル・ウエハ相対調整
機構によつてｘ、ｙ、θのアライメントをする。
グローバルアライメントの場合は、レチクル・ウ
エハ間のアライメント状態をXYステージのステ
ツプ駆動に先立つて検出し、アライメントを行な
う。

４２，４３，４４は光量デイテクタで露光時間
を算出する。アライメント検出系３９，４０，４
１からのアライメント終了信号、光量デイテクタ
４２，４３，４４からの信号はステツパ制御用
CPU４５，４６，４７に送られる。CPU４５，
４６，４７は、これ等の信号情報を基にステージ
５０，５１，５２およびアライメント検出系３
９，４０，４１を作動させたり、回動ミラー１
５，１６を制御するミラー制御用CPU６０や、
アパーチヤー６１およびUDフイルタ６２等を制
御する光量制御用CPU６３を制御する。

次いで、作動説明を第２，３図を使用して説明
する。

ステツパ制御用CPU４５，４６，４７におい
ては、レーザの光量を不図示の光量測定器によつ
て測定し、その結果に基づいてアパーチヤー６１
の大きさやUDフイルタ６２を切換えて所定の光
量のレーザ光を得る。今、ミラー１５は点線の位
置にあり、ウエハ３３は第１シヨツト位置がレン
ズ３０の真下にあつて既にマスク２１とウエハ３
３のアライメントが完了しているものとする。従
つてウエハ３３の第１シヨツトは露光中の状態で
ある。この状態で光量デイテクタ４２によつて積
算された光量が一定の値になつた際、CPU４５
からCPU６０に対してミラー１５を原位置へ復
帰する指示およびミラー１６が点線位置になるよ
うな指示を出すような信号が発せられる。これに
よつて第１ステツパのウエハ３３の第１シヨツト
の露光は完了する。

一方、第２ステツパ１９は第１ステツパの露光
動作中、レチクル２２とウエハ３４の第１シヨツ
トのアライメントが行なわれている。従つてミラ
ー１６が回動した際にはアライメントが終了して
いる。但し、第１ステツパの露光が完了した信号
のみではミラー１６を回動させた場合に、第２ス
テツパのアライメントが終了していないこともあ
るので、ここでは、アライメント検出系４０の完
了信号と第１ステツパの露光終了信号とのアンド
（論理積）でミラー１６を作動させている。これ
と同時に光量検出器４３は光量積算を行なう。こ
れ以降の動作は第１ステツパ１８と同様である。
この第２ステツパ１９の露光動作の間、第１ステ
ツパ１８のXYステージ５０はステツプ駆動を行
ない、第２シヨツトがレンズ３０の真下に位置し
ている。また、第２ステツパ１９の露光中、第３
ステツパ２０はアライメント動作を行なつてい
る。

第２ステツパ１９の露光動作が終了すると、次
は、上述と同様に第３ステツパ２０の露光動作
と、第１ステツパ１８のアライメント動作と、第
２ステツパ１９のXYステージのステツプ駆動と
が併行して行なわれる 以後、上記動作を繰返すことにより、各ステツ
パ１８，１９，２０のウエハ３３，３４，３５上
に各シヨツトの露光が実行され、それぞれのステ
ツパ１８，１９，２０で、所定のシヨツト数を露
光した後、ウエハ３３，３４，３５はステージ５
０，５１，５２から搬出される。

なお、以上の説明では第１〜第３ステツパをシ
ヨツト番号について同期的に動作させたが、例え
ば第１ステツパが第１シヨツト露光を行なつてい
る際、第２ステツパは真中のシヨツトをアライメ
ントしており、また、第３ステツパは最終シヨツ
トへのステツプ駆動を行なつているというよう
に、シヨツト番号には無関係に動作させても良
い。この場合、他のステツパが露光若しくはアラ
イメントを行なつている場合、１つのステツパで
はウエハの搬入若しくは搬出を行なわせることが
できる。

また、以上の説明ではウエハのダイ露光毎にス
テツパを切換えていたが、第１のステツパのウエ
ハのすべてのダイを露光した後第２のステツパの
ウエハの露光に移行するモードで行なつても良
い。この場合ミラー１５，１６，１７の作動は
CPU３９，４０，４１のウエハ全面の露光終了
信号によつて行なわれる。また、グローバルアラ
イメントの場合は１つのステツパで露光が行なわ
れている際、他のステツパではウエハのステツプ
送り、若しくはウエハの搬入出が行なわれてい
る。

さらに第３図の動作説明図においては、操作パ
ネルの選択スイツチによつて操作者から同時露光
が、順次露光かの支持信号によつて２つのモード
が選択される。同時モードの場合、第２図の回動
ミラー１５，１６，１７の代りに半透鏡からの位
置に配され同時モードで各ステツパが作動する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の概要を説明する図である。
第２図は本願発明をステツパに適用した図であ
る。第３図は第２図の装置の動作説明のためのフ
ローチヤートである。 １：光源、２，３，４：光路分岐部材、５，１
５，１６，１７：ミラー、６，７，８，９：露光
ステージ、１１：エキシマレーザ、１４：エキス
パンダ、３９，４０，４１，４５，４６，４７，
６０，６３：CPU、１８，１９，２０：露光機、
２１，２２，２３：レチクル、２４，２５，２
６：光インテグレータ、２７，２８，２９：コリ
メータレンズ、３０，３１，３２：縮少投影レン
ズ、３３，３４，３５：ウエハチツク、３６，３
７，３８：基板、４２，４３，４４：光量デイテ
クタ、６１：アパーチヤー、６２：UDフイル
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 夫々がウエハを載置する複数個の露光ステー
   ジと、該複数個の露光ステージに共通の光源と、
   該共通光源からの光を各露光ステージに向ける光
   学系とを有する装置において、前記共通光源は水
   平基準面上に配置したエキシマレーザを備え、前
   記光学系は前記エキシマレーザからのレーザ光の
   光路を切り替える可動ミラーを備え、該可動ミラ
   ーにより前記エキシマレーザからのレーザ光を順
   次各露光ステージに向けることを特徴とする露光
   装置。