JPS6120325A - 水銀灯による半導体ウエハ−材料の露光方法 - Google Patents

水銀灯による半導体ウエハ−材料の露光方法

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JPS6120325A
JPS6120325A JP59139776A JP13977684A JPS6120325A JP S6120325 A JPS6120325 A JP S6120325A JP 59139776 A JP59139776 A JP 59139776A JP 13977684 A JP13977684 A JP 13977684A JP S6120325 A JPS6120325 A JP S6120325A
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JP
Japan
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mercury lamp
power consumption
exposure
semiconductor wafer
shutter
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JP59139776A
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English (en)
Inventor
Takehiro Kira
健裕 吉良
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Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70483Information management; Active and passive control; Testing; Wafer monitoring, e.g. pattern monitoring
    • G03F7/7055Exposure light control in all parts of the microlithographic apparatus, e.g. pulse length control or light interruption
    • G03F7/70558Dose control, i.e. achievement of a desired dose

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水銀灯による半導体ウェハー材料の露光方法に
関するものである。
〔発明の背景〕
一般にIC,LSI、超LSIなどの半導体デバイスの
製造においては、シリコンなどよりなる半導体ウェハー
材料にフォトマスクを介してノぐターンを焼付けること
が必要である。このよりなノぐターンの焼付けは1例え
ばエツチング用レジスト層の形成のために行なわれるも
のであp、この場合には。
通常、半導体つェハー上匝形成した紫外線感光性のレジ
スト層にフォトマスクを介して水銀灯の光を照射して露
光する方法が広く採用されている。
半導体ウェハーは通常円形でその全面艮おいて縦横に配
列された微小区域に区画され、これらの微小区域が後に
分割されて各々が半導体デバイスを構成するチップとな
る。1枚の半導体ウェハーの大きさは直径で8インチ、
5インチ、6インチ程度のものか一般的であるが、半導
体ウェハーの製造技術の過少に伴ない太微化する傾向に
ある。
1枚の半導体ウェハー材料の全面を同時にj1元せしめ
て全微小区域を一度に焼付ける露光方法においては、大
きな面積を一度で露光するために大出力の水銀灯が必要
でありそのため露光装置が大型となること、しかも1回
の露光面積が太きいためそれたけ半導体ウェハー材料の
被露光部における照度の均一化に相当高度な技術を賛す
ること、などの問題点があり、結局半導体つSバーの大
型化傾向に適応することが困難である。
〔従来技術〕
このようなことから、Rt近1枚の半導体ウェハー材料
におい【、縦横に配列された微小区域の各々を1個ずつ
順次露光せしめてパターンを順次焼付ける露光方式(以
下単に「ステップ露光方式」ともいう。)が提案された
。このようなステップ露光方式によれに、1回の露光に
おいては、微小区域1個分の面積を露光すれはよく、こ
のため小出力の水銀灯を用いることが可能となって露光
装置が小型になること、しかも1回の露光面積が小さい
ので半導体ウェハーの被露光部の照度の均一化が容易で
あること、などの大きな利益が得られ。
結局高い精度でパターンの焼付けを行なうことができる
而して水銀灯は、消灯時には封入された水銀ガスが凝縮
するため、@い周期で点滅を繰返すことができず、この
ため連続点灯せしめた状態で使用されるが、この部会半
導体ウェハー材料の露光を所定の露光量で行なうため露
光時間を制限するシャッターが用いられ、このシャッタ
ーが閉じている間に、水銀灯よりの光が照射される露光
位置に半導体ウェハー材料における次の霧光を施すべき
微小区域が位置されるよう尚該半導本ウェハー材料をス
テップ的に移動(以下単に「ステップ移動」ともいう。
)せしめることが必要である。
しかしながら単(このような従来の露光方法においてホ
、シャッターが閉じている期間中は水銀・灯の光が露光
′・には、利用されないため電力の浪費が大きく、シか
もシャッターが高温にさらされるため当該シャッターの
損傷が大きいという問題点がある。
このようなことから、シャッターが閉じられている期間
中は、水銀灯の消費電力がシャッターが開いているM元
側間中の消費電力よりも小さくなるような状態で水銀灯
を点灯する方法が考えられる。
しかしながら、このような露光方法において新たな問題
点を有していることが判明した。即ち。
エネルギーコストの低減化及び露光中の放射光量の増大
化の観点からは、露光中の水銀灯の消費電力とシャッタ
ーが閉じているゴ1露光中の水銀灯の消費電力との差が
大である程好ましいといえるが。
その反面、水銀灯の点灯時間の経過に伴ない、電極の早
期摩耗が生じて水銀灯の放射光量が減少し′た夛、或い
は消費電力が過大となって水銀灯の封体劣化が生じたシ
、ま九或いは水銀灯の封体内の水銀ガスがIkIIAシ
て点灯不良が生じたりする問題点である。
〔発明の目的〕
本発明は以上の如き事情に基いてなされたものであって
、その目的は、低いコストでしかも上記の如き問題点を
有さず、短い時間間隔で繰返して行なわれる露光を長期
間に亘シ安定に実行することができる水銀灯による半導
体ウニノ1−材料の無光方法を提供することにある。
〔発明の構成〕
以上の目的は、水銀灯を連a点灯した状態で前記水銀灯
の消費電力が高レベルとなる第1のステップと前記水銀
灯の消費電力が低レベルとなる第2のステップとを交互
に繰返し、前記第1のステップにおいて前記水銀灯から
放射される光によp半導体ウェハー材料を露光する露光
方法であって。
前記第1のステップによる水銀灯の点灯を、第2のステ
ップにおける消費電力の2.5倍以下となる状態で行な
うことを特徴とする水銀灯による半導体ウェハー材料の
露光方法によって達成される。
以下本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明の一実施例におい【は1例えば第1図に示すよう
に、半導体ウェハー材料の露光装置内に組み込まれた水
銀灯1を、これに電力を常時供給して連続点灯状態とし
たうえで、第2図に消費電力の波形の一例を示すように
、水銀灯1へ供給する電力を制御すること(よシ、水銀
灯1の消費電倍以下となるレベルとなる第1のステップ
人と。
水銀灯1の消費電力が低レベル例えに定格消費電力また
はこれに近いレベルとなる第2のステップBとを周期的
に交互に繰返し、前記第1のステップ人民おいて水銀灯
lから放射される光によシ牛導体ウェハー材料2を露光
する。第1図において。
8は水銀灯lの駆動用電源回路部、4は水銀灯1の光を
III!Iiするためのシャッター、5,6.7は反射
鏡、8riインテグレータ、9はフィルター。
10はコンデンサレンズ、11はフォトマスク、12は
細小レンズであり、総小度は通常1(1〜5とされる。
露光量の規制においては、シャッター4の開いている時
間を適を設定することによって、半導体ウェハー材料2
0!&露光部における11光量を必要な規定龍に適合さ
せる。知ち、市費亀力が尚レベルとなる第1のステップ
Aによって水銀灯1が点灯されている状態におい℃、レ
ヤツター4を設定された時間だけ開いた状態とすること
によシ露光量fc規定されたものとする。そして消費電
力が低レベルとなる第2のステップBによって水銀灯が
点灯される状態に移行され、この間はずっとシャッター
4が閉じている。
前記第1のステップ人と第2のステップBの繰返しは、
半導体ウェハー材料2のステップ移動の態様との関連に
おいて互に連動するよう行なう。
即ち第3図に示すように半導体ウニノ・−材料2の被露
光部を縦横に並ぶ多数の微小区域Pに区画して、これら
の微小区域Pの1個1個を順次露光位置にステップ的に
移動して七の位置に一旦靜止せしめた状態で露光を行な
う。シャッター4が開閉することに工つc1回の露光が
終了し、半導体クエハー材料の1つの微小区域Pに・ぞ
ターンが焼付ゆられる。そしてシャッター4が閉じてい
る期間中に次に露光すべき微小区域Pを露光位置にまで
ステップ移動せしめ、そして同様にして露光を繰返す。
このようにして第1のステップA及び11.2のステッ
プBと、シャッター4の開閉動作と、半導体クエハー材
料2のステップ移動とを連係させて露光を行なうが、本
発明においては既述のように、第1のステップ人におけ
る高レベルの消費電力の大きさは、1s2のステップB
における低レベルの消費電力の大きさの2.5倍以下と
することが必要である。そして第2のステップBにおけ
る低レベルの消費電力の大きさは、用いる水銀灯の種類
に応じて適宜定めることができるが、通常は用いる水銀
灯の定格消費電力と等しいか或いは定格消費電力の±1
0チの範囲内の大きさとする。前記高レベルの消費電力
の大きさが前記低レベルの消費電力の大きさの2.5倍
を越える状態で水銀灯を点灯し九場合には、電極の早期
摩耗が生じて放射光量の減少或いは放射光が不安定とな
り初期の露光状態が維持されず、或いは封体の過熱劣化
さらには破裂といつ危危険な事故が発生し易くなり、或
いは低レベルの消費電力となる第2のステップで点灯さ
れるときに封体内の水、銀ガスの凝縮が生じて点灯不、
!iLが生ずる場合もある。
第4図は、水銀灯1の具体的構成の一例を示し、101
は石英ガラス製の封体、102人、102Bは口金、1
03,104はそれぞれ電極棒、105,106はそれ
ぞれ陽極体、陰極体である。封体101の内部には水銀
が封入されており、その封入量は、第2のステップBに
おいて水銀灯lが点灯されているときに水銀が凝縮しな
い程度の量である。
前記陽極体105は、第5図に拡大して示すように、大
径円柱状の胴部51と、この胴部51からテ/le状に
伸びてその先端面52が平坦面である先端部53とによ
り構成され、一方陰極体106は、同じく第5図に拡大
して示すように柱状部61とこの柱状部61からコーン
状に形成されて伸びる先端部62とにより構成されてい
る。
斯かる水銀灯1の具体的設計の一例を下記に示す。
定格消費電力    500W  (50V、l0A)
陽極体形状 胴$5110外径DI          4.0wg
先端面52の直径D2        2.0部先端部
53の開き角α       90度陰極体形状 柱?fils 6117) 外径D32.01m電極間
距離L             3.Ova定格消費
電力で点灯しているときの封体内圧力13気圧 斯かる構成の水銀灯を用いて上記の如き方法に基いて、
半導体ウニI・−材料の露光を下記の条件で実際に行な
ったところ、約600時間の長期間に亘るまで初期の露
光量が安定して得られ、半導体ウニノ・−材料の露光を
長期間に亘り良好に行なうことができ本。
第1のステップ人の時間間隔   400  m5ec
第2のステップBの時間間隔   400  m5ec
第1のステップ人における1消費電カ フ50Wに一定に維持した。
第2のステップBにおける消費電力 500Wに一定に維持した。
また定格消費電力の異なる水銀灯を用(・、第1のステ
ップ人における消費電力と、第2のステップBにおける
消費電力とを下記第1f!に示すように種々の値に変え
た他は上記と同様にして露光実験を行なつ九ところ、第
1のステップAにおける消費電力と第2のステップBに
おける消費電力の比の値が2.5を越える場合には、水
銀灯の実用使用可能時間が著しく短いものであった。
第  1  表 〔発明の作用効果〕 以上詳細に説明したように、本発明方法によれば、次の
ような作用効果が奏される。
(1)水銀灯の放射光が露光に利用されない期間におい
ては、水銀灯の消費電力が低レベルとなる第2のステッ
プにより当該水銀灯を点灯するため、水銀灯による電力
の浪費を大幅に小さくすることができるうえシャッター
の過熱損傷を防止することができ、しかも水銀灯は第2
のステップにおける低レベルの消費電力に応じて設計さ
れる大きさのものを用いることができるうえ第1のステ
ップでは水銀灯の消費電力が高レベルとなるためこのと
き必要な露光量を得ることができ従って半導体クエハー
材料の露光をより小型な水銀灯で行なうことができ、こ
の結果霧光装置の占有容積が小さくなりクリーンルーム
などのメンテナンスに必要なコストが小さく、結局半導
体デノ;イスの製造コストを大幅に低減化することが可
能となる。
(2)そして第1のステップによる水銀灯の点灯を、第
2のステップにおける消費電力の2.5倍以下となる状
態で行なうため、水銀灯の電極の早期摩耗を防止するこ
とができると共に封体の過熱劣化を防止することができ
、しかも封体内の水銀ガスの凝縮による点灯不良が生ぜ
ず、このため第1のステップにおける水銀灯の放射光量
を初期と同様に維持することができ、この結果第1のス
テップと第2のステップとを短い時間間隔で繰返しなが
ら、長期間に亘り安定し九放射光量で半導体ウニノ・−
材料の露光を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1mは露光装置の一例の概略を模式的に示す説明図、
第2図は第1のステップと第2のステップの繰返しによ
って変化する水銀灯の消費電力の波形の一例を示す説明
図、s3図は半導体ウニ・・−材料の被露光部の一部を
示す説明図、第4図は水銀灯の一例を示す説明図、第5
図は第4図に示した水銀灯の要部を拡大して示す説明図
である。 l・・・水銀灯      2・・・半導体ウニ・・−
材料3・・・駆動用電源回路部 4・・・シャッター5
.6.7  ・・・反射鏡  8・・・インテグレータ
9・・・フィルター    IQ ・・・コンデンサレ
ンズ11 ・・・フォトマス/  12・・−m 小レ
ンズ101−・・封体    102A、102B ・
・口金103.104 ・・・電極棒 105・・・陽
極体51・・・胴部     52・・・先端面53・
・・先fi部    106  ・・・論極体61・・
・柱状部    62・・・先端部学l因 乍2囮 第3囮     1 拳4図 年5図 ÷

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)水銀灯を連続点灯した状態で前記水銀灯の消費電力
    が高レベルとなる第1のステップと前記水銀灯の消費電
    力が低レベルとなる第2のステップとを交互に繰返し、
    前記第1のステップにおいて前記水銀灯から放射される
    光により半導体ウェハー材料を露光する露光方法であつ
    て、前記第1のステップによる水銀灯の点灯を、第2の
    ステップにおける消費電力の2.5倍以下となる状態で
    行なうことを特徴とする水銀灯による半導体ウェハー材
    料の露光方法。
JP59139776A 1984-07-07 1984-07-07 水銀灯による半導体ウエハ−材料の露光方法 Pending JPS6120325A (ja)

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FR8502943A FR2567281B1 (fr) 1984-07-07 1985-02-28 Procede d'exposition d'une pastille de semi-conducteur par une lampe a vapeur de mercure
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DE3510479C2 (de) 1993-12-23
FR2567281A1 (fr) 1986-01-10
GB2161285A (en) 1986-01-08
FR2567281B1 (fr) 1991-06-21
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