JPH07130620A - 縮小投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 等倍投影露光装置を用いずに半導体装置を製
造し、その半導体装置のチップ寸法を縮小し、迅速に不
良解析し、設計時間を短縮する。 【構成】 主面にホトレジストが塗布されたウエハ１を
載置するステージ２と、ホトマスク８を通過した光１４
からなるホトマスク像を縮小する縮小レンズ９とを備
え、ステージ２をウエハ１主面と平行に可動させ、ホト
マスク像をウエハ１主面に投影露光する縮小投影露光装
置において、光の明暗からなる記号パターンを作成する
手段１１と、記号パターンを前記ウエハ主面に投影露光
する手段１２とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置製造に用い
られる縮小投影露光装置に関し、特に、投影露光ごとに
異なるパターンを投影露光する必要のある縮小投影露光
装置に適用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の投影露光装置は、ＸおよびＹ方向
にそれぞれ独立して移動するステージと、露光時の光源
となる水銀ランプと、水銀ランプからの光をホトマスク
に集光するコンデンサレンズと、該ホトマスクを透過し
たホトマスク像を縮小する縮小レンズとを備えている。
この投影露光装置は、ホトマスク像を縮小するので、縮
小投影露光装置と呼ばれている。

【０００３】通常、縮小投影露光装置に使用するホトマ
スクは、ガラス板の主面にチップ一枚のパターンに対応
したマスクパターンが構成されている。露光の際、主面
にホトレジストを塗布した前記ウエハを前記ステージに
載置し、前記ステージの移動と、前記投影露光とを複数
回繰り返して（ステップアンドリピート動作）、前記ウ
エハを露光する。

【０００４】縮小投影露光装置に対して、ホトマスクを
縮小せずに投影露光する投影露光装置を、等倍投影露光
装置と呼ぶ。等倍投影露光装置の主要な構成は、前記縮
小投影露光装置と同じであるが、縮小レンズを備えてい
ない。等倍投影露光装置に使用するホトマスクは、一枚
のウエハのパターンに対応したマスクパターンが構成さ
れ、一度の投影露光で一枚の前記ウエハを露光する。

【０００５】一方、半導体装置は、その製造工程におい
て、まず、前記ウエハに各種処理が施され、複数の半導
体素子が形成される。そして、ダイシング工程で、チッ
プに分割され、リードフレーム等に搭載される。

【０００６】前記チップには、前記ウエハ上での位置
（以下、チップアドレスという。）が数字やアルファベ
ット等の記号として、前記チップに書き込むことができ
る。これは、半導体装置の不良解析の際、不良となった
チップの前記ウエハ上での位置を特定し、不良発生の原
因を探るためである。

【０００７】前記チップアドレスは、ファイナルパッシ
ベーション膜等の積層膜に形成される。前記チップアド
レスは、チップごとに異なるので、前記ウエハ一枚に対
応するホトマスクを作成し、等倍投影露光装置を用いて
露光している。等倍投影露光装置で露光したチップアド
レスは、一文字が約２０〜３０μｍ角である。前記チッ
プの主面の隅には、前記チップアドレスを書き込むため
に、書き込み領域が設けられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見いだした。

【０００９】半導体装置の製造における露光工程は、微
細パターンの露光が可能な縮小投影露光装置が使用され
ているが、チップアドレスは、等倍投影露光装置で露光
しなければならないので、チップアドレスのパターニン
グだけのために等倍投影露光装置を用意しなければなら
ないという問題があった。

【００１０】また、等倍投影露光装置は、微細なパター
ンを露光できないので、チップアドレスを書き込むため
に、チップの隅に設ける書き込み領域が大きくなる。こ
のため、前記チップの寸法が小さくできないという問題
があった。

【００１１】また、チップアドレスは、予め作成したホ
トマスクでパターニングするので、製造年月日や各工程
における処理状況等の詳細なチップ履歴を書き込むこと
ができない。このため、不良解析の際、チップアドレス
をもとに、そのチップ履歴を、ファイル等から探しだし
たうえで、解析を行っている。このため、不良発生時
に、迅速に対応できないという問題があった。

【００１２】また、チップアドレスの変更がある場合に
は、再び、ホトマスクを作成しなければならない。この
ため、半導体装置の設計に時間がかかるという問題があ
った。

【００１３】本発明の目的は、等倍投影露光装置を用い
ずに半導体装置を製造できる縮小投影露光装置を提供す
ることにある。

【００１４】本発明の他の目的は、半導体装置における
チップの寸法を小さくすることができる技術を提供する
ことにある。

【００１５】本発明の他の目的は、迅速に半導体装置の
不良解析ができる技術を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、半導体装置の設計時
間が短縮できる技術を提供することにある。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１９】主面にホトレジストが塗布されたウエハを
載置するステージと、ホトマスクを通過した光からなる
ホトマスク像を縮小する縮小レンズとを備え、前記ステ
ージを前記ウエハ主面と平行に可動させ、前記ホトマス
ク像を前記ウエハ主面に投影露光する縮小投影露光装置
において、光の明暗からなる記号パターンを作成する手
段と、該記号パターンを前記ウエハ主面に投影露光する
手段とを備える。

【００２０】

【作用】上述した手段によれば、光の明暗からなる記号
パターンを作成する手段と、該記号パターンを前記ウエ
ハ主面に投影露光する手段とを備えている。つまり、チ
ップ毎に異なるチップアドレスの露光を縮小投影露光装
置で行うことができるので、等倍投影露光装置を用いず
に半導体装置が製造できる。

【００２１】また、縮小投影露光装置でチップアドレス
を露光することができるので、より微細なパターンを露
光することができる。これにより、チップの隅のチップ
アドレス書き込み領域を小さくしてもチップアドレスを
書き込むことができるので、前記チップの寸法を小さく
できる。

【００２２】また、投影露光毎にチップアドレスを作成
し、露光するので、チップアドレスに、製造年月日や各
工程における処理状況等の詳細なチップ履歴を書き込む
ことができる。これにより、不良解析の際、チップアド
レスから、詳細なチップ履歴を読み取ることができ、不
良発生に迅速に対応できる。

【００２３】また、チップ毎に異なるチップアドレスを
作成して、投影露光するので、前記チップアドレスに変
更がある場合、ホトマスクを作成しなおす必要がない。
これにより、半導体装置の設計時間が短縮できる。

【００２４】以下、図面を参照して本発明の一実施例に
ついて説明する。なお、実施例を説明するための全図に
おいて、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。

【００２５】

【実施例】（実施例１）図１は、本発明の一実施例であ
る縮小投影露光装置の概略構成を示す模式構成図であ
る。

【００２６】図２は、本発明である実施例１の縮小投影
露光装置の記号パターン作成装置の概略構成を示す模式
構成図である。

【００２７】本実施例の縮小投影露光装置は、図１に示
すように、主面にホトレジストが塗布されたウエハ１を
載置するステージ２が設けられ、該ステージ２は、Ｘお
よびＹ方向に独立して可動するようになっており、該ス
テージ２を駆動させる駆動モータ３と、移動量を測定す
るレーザ測長器４とが設けられている。

【００２８】レーザ測長器４から出射されたレーザ光
は、ビームスプリッタによりＸ、Ｙ両軸に分割され、そ
れぞれステージ２に設けられたミラーに入射し、ステー
ジ２の移動量が測定される。

【００２９】水銀ランプ５が露光の光源として設けら
れ、該水銀ランプ５とステージ２との間に、シャッタ
６、コンデンサレンズ７、ホトマスク８及び縮小レンズ
９が設けられている。ホトマスク８は、ガラス板の片面
に光を透過しない材料でマスクパターンが形成されてい
る。該マスクパターンは、一枚のチップに対応してい
て、チップアドレスが書き込まれるチップアドレス領域
は、光１４が透過しないようになっている。

【００３０】光の明暗からなる記号パターンを作成する
記号パターン作成部１１と、該記号パターンをウエハ１
に投影する記号パターン用光学系１２とが設けられてい
る。

【００３１】駆動モータ３、シャッタ６及び記号パター
ン作成装置１１を制御するため、制御装置１０が設けら
れ、該制御装置１０には、各制御条件を入力する入力装
置１３が接続されている。

【００３２】記号パターン作成装置１１は、図２に示す
ように、水銀ランプ２１、シャッタ２２、コンデンサレ
ンズ２３、ドットマスク２４から構成される。

【００３３】ドットマスク２４は、ガラス板にクロム等
の光２５を吸収する薄膜が形成されており、ドット形状
の開口が設けられ、水銀ランプ２１からの光２５がドッ
ト形状となる。ドットマスク２４は、図示しない駆動系
（ステッピングモータ等）により、矢印方向に可動す
る。

【００３４】次に、実施例１の縮小投影露光装置の投影
露光の手順を説明する。

【００３５】まず、ウエハ１をステージ２上に載置し、
図示しないアライメント機構により、ウエハ１の位置を
合わせる。

【００３６】そして、ウエハ１の所定箇所に投影露光が
なされるように、駆動モータ３を動作させ、ステージ２
を可動する。ステージ２の可動量は、レーザ測長器４で
測定される。制御装置１０は、レーザ測長器４からの測
長信号に基づいて、駆動モータ３を制御する。

【００３７】ステージ２を可動したのち、制御装置１０
は、シャッタ６を開く。このとき、水銀ランプ５からの
光１４が、コンデンサレンズ７により集束され、ホトマ
スク８に照射される。ホトマスク８を透過した光１４
は、前記マスクパターンに対応したホトマスク像とな
り、縮小レンズ９で縮小されて、ウエハ１に投影され
る。

【００３８】一方、制御装置１０は、レーザ測長器４
が、測定したステージ２の移動量をもとに、ウエハ１の
露光位置を認識し、その露光位置に対応したチップアド
レスを予め入力されたチップアドレス情報から選びだ
し、チップアドレスを露光する制御信号を記号パターン
作成装置１１に送る。

【００３９】記号パターン作成装置１１は、前記制御信
号に従い、ドットマスク２４の可動と、シャッタ２２の
開閉とを繰り返す。これにより、チップアドレス領域に
は、複数のドット形状が投影され、チップアドレスが露
光される。

【００４０】なお、ホトマスク８による露光と、記号パ
ターン作成装置１１による露光とは、同時でも、同時で
なくても良い。

【００４１】このように、前記チップアドレスに書き込
まれる情報は、制御装置１０により制御される。その制
御およびチップアドレス情報は、入力装置１３から入力
される。該チップアドレス情報は、製品名、ウエハ１上
での座標等のほかに、ロット番号、製造年月日、各工程
での処理状態等のチップ履歴が入力されている。

【００４２】再び、ステージ２を可動し、投影露光を繰
り返す（ステップアンドリピート動作）により、ウエハ
１の投影露光を終了する。

【００４３】以上の説明からわかるように、実施例１の
縮小投影露光装置によれば、記号パターン作成装置１１
と、記号パターン用光学系１２とを備えているので、チ
ップ毎に異なるチップアドレスの露光をすることができ
る。これにより、等倍投影露光装置を用いずに半導体装
置を製造することができる。

【００４４】また、縮小投影露光装置でチップアドレス
を露光することができるので、より微細なパターンを露
光することができる。これにより、チップアドレスを書
き込むために、書き込み領域を小さくすることができる
ので、前記チップの寸法を小さくすることができる。

【００４５】また、記号パターン作成装置１１を制御す
る制御装置１０と、その制御及びチップアドレス情報を
入力する入力装置１３とを備えている。つまり、投影露
光毎に作成するチップアドレスに、前記チップ履歴を書
き込むことができる。これにより、不良解析の際、チッ
プアドレスから、詳細な前記チップ履歴を読み取ること
ができ、不良発生に迅速に対応することができる。

【００４６】また、チップ毎に異なるチップアドレスを
作成して、投影露光するので、前記チップアドレスに変
更がある場合、ホトマスクを作成しなおす必要がない。
これにより、半導体装置の設計にかかる期間が短縮でき
る。

【００４７】また、ウエハ１の空き領域に素子（トラン
ジスタ等）を形成し、素子特性を測定する場合、記号パ
ターン作成装置１１で前記素子を形成することができ、
露光毎に、寸法や形成する素子等の変更が可能なので、
半導体装置の設計開発において、臨機応変に対応でき
る。また、半導体装置の製造においても、各素子の特性
をチェックできるので、半導体装置の不良を早期に発見
し、対処することができる。

【００４８】（実施例２）実施例２の縮小投影露光装置
の主要な構成は、図１に示した、実施例１の縮小投影露
光装置と同じである。

【００４９】図３は、本発明である実施例２の縮小投影
露光装置の記号パターン作成装置の概略構成を示す模式
構成図である。

【００５０】実施例２の縮小投影露光装置の記号パター
ン作成装置１１は、図３に示すように、水銀ランプ３
１、シャッタ３２、コンデンサレンズ３３、液晶マスク
３４から構成される。

【００５１】液晶マスク３４は、液晶素子が縦横に配列
された液晶アレイであり、該液晶素子は夫々、制御装置
１０からの制御信号に基づいて、電圧が印加され、液晶
素子内の液晶分子の方向がそろい、水銀ランプ３１から
の光３５を透過または遮蔽し、投影するマスク像を形成
する。

【００５２】実施例２の縮小投影露光装置による投影露
光の手順は、実施例１の投影露光の手順と同じである
が、チップアドレス領域の露光の際、記号パターン作成
装置１１は、制御装置１０からの制御信号に従い、液晶
マスク３４と、シャッタ３２とを制御している。

【００５３】チップアドレス領域には、液晶マスク３４
を透過した光３５からなる記号パターンが投影され、チ
ップアドレスが露光される。

【００５４】以上の説明からわかるように、実施例の縮
小投影露光装置よれば、実施例１の縮小投影露光装置と
同様の作用効果を得ることができる。

【００５５】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。例えば、実施例１において、記号パターンの投影露
光は、シャッタ２２を開いたまま、ドットマスク２４を
可動し、ウエハ１に投影される光２５を移動させて露光
しても良い。

【００５６】また、記号パターン作成装置１１により露
光される領域は、チップアドレス領域、特性測定用素子
の形成領域に限定されるものではなく、素子形成領域に
形成される素子を露光しても良く、作成したホトマスク
に不備があり、露光されない部分があった場合、記号パ
ターン作成装置１１で露光し、パターニングすることが
できるので、ホトマスクを作り直さずに露光することが
できる。

【００５７】また、記号パターン作成装置１１は、文字
や図形等のパターンが開口されたホトマスクを複数枚用
意し、該ホトマスクの交換と、投影露光とを複数回繰り
返してホトレジストを露光するものでも良い。

【００５８】また、記号パターン作成装置１１は、レー
ザ光を放出するレーザ光源を備え、該レーザ光の照射に
より、前記ホトレジストを露光するものでも良い。

【００５９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００６０】１．等倍投影露光装置を用いずに半導体装
置を製造できる。

【００６１】２．半導体装置におけるチップの寸法を小
さくできる。

【００６２】３．迅速に半導体装置の不良解析ができ
る。

【００６３】４．半導体装置の設計時間が短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例である縮小投影露光装置の
概略構成を示す模式構成図、

【図２】 本発明である実施例１の縮小投影露光装置の
記号パターン作成装置の概略構成を示す模式構成図、

【図３】 本発明である実施例２の縮小投影露光装置の
記号パターン作成装置の概略構成を示す模式構成図。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…ステージ、３…駆動モータ、４…レー
ザ測長器、５、２１、３１…水銀ランプ、６、２２、３
２…シャッタ、７、２３、３３…コンデンサレンズ、８
…ホトマスク、９…縮小レンズ、１０…制御装置、１１
…記号パターン作成装置、１２…記号パターン用光学
系、１３…入力装置、１４、２５、３５…光、２４…ド
ットマスク、３４…液晶マスク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主面にホトレジストが塗布されたウエハ
   を載置するステージと、ホトマスクを通過した光からな
   るホトマスク像を縮小する縮小レンズとを備え、前記ス
   テージを前記ウエハ主面と平行に可動させ、前記ホトマ
   スク像を前記ウエハ主面に投影露光する縮小投影露光装
   置において、光の明暗からなる記号パターンを作成する
   手段と、該記号パターンを前記ウエハ主面に投影露光す
   る手段とを備えたことを特徴とする縮小投影露光装置。