JPS6231490B2 - - Google Patents
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- JPS6231490B2 JPS6231490B2 JP54150324A JP15032479A JPS6231490B2 JP S6231490 B2 JPS6231490 B2 JP S6231490B2 JP 54150324 A JP54150324 A JP 54150324A JP 15032479 A JP15032479 A JP 15032479A JP S6231490 B2 JPS6231490 B2 JP S6231490B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
- G03F9/703—Gap setting, e.g. in proximity printer
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)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は遠紫外光による新規な露光装置に関す
る。
る。
以前より、通常の紫外線（波長350〜450nm）
による露光方法が一般に用いられていたが、パタ
ーンの微細化に伴つて、短かい波長の遠紫外光線
（波長200〜300nm）を用いる露光方法が実施され
るようになつてきた。
による露光方法が一般に用いられていたが、パタ
ーンの微細化に伴つて、短かい波長の遠紫外光線
（波長200〜300nm）を用いる露光方法が実施され
るようになつてきた。
光源の波長を短かくすることにより回折現象が
低減できるので、遠紫外光線で露光すると、１μ
ｍ又はそれ以下を容易に転写することが可能とな
るためである。
低減できるので、遠紫外光線で露光すると、１μ
ｍ又はそれ以下を容易に転写することが可能とな
るためである。
この様な遠紫外光露光方法は、従来、レジスト
を塗布した被処理基板と転写マスクを近接させて
露光する方法と凹面鏡を使用してマスク・パター
ンを被処理基板上に等倍で結像投影して露光する
方法とがあり、両者とも被処理基板全面にマス
ク・パターンを一括して転写露光する方式となつ
ている。
を塗布した被処理基板と転写マスクを近接させて
露光する方法と凹面鏡を使用してマスク・パター
ンを被処理基板上に等倍で結像投影して露光する
方法とがあり、両者とも被処理基板全面にマス
ク・パターンを一括して転写露光する方式となつ
ている。
一方、半導体集積回路を形成するシリコン基板
は、高集積化するに従つて大型化し、それに伴つ
て転写マスクも大型になつてきたが、広面積に亘
つて高精度の微細パターンのマスクを作成するこ
とは難しいことで、しかも高価となる。
は、高集積化するに従つて大型化し、それに伴つ
て転写マスクも大型になつてきたが、広面積に亘
つて高精度の微細パターンのマスクを作成するこ
とは難しいことで、しかも高価となる。
又、半導体集積回路のように数回ないし十数回
の重ね合せ露光を必要とする場合には、被処理体
であるシリコン基板と転写マスクとの熱膨張が異
なるため、露光処理中の温度変化による位置ずれ
を生じたり、又、各露光処理毎に温度差があると
重ね合せの誤差を生じたり、更には酸化膜形成や
拡散層形成などの高熱処理工程る経ると、シリコ
ン基板が歪みを起して変形することがあり、益々
誤差が増加するという致命的とともいうべき問題
がある。例えば径３インチのシリコン基板では、
これらの原因のため±２μｍの重ね合せ誤差を発
生することもまれではない。しかしそれでは折角
遠紫外露光する意味がなくなることになる。
の重ね合せ露光を必要とする場合には、被処理体
であるシリコン基板と転写マスクとの熱膨張が異
なるため、露光処理中の温度変化による位置ずれ
を生じたり、又、各露光処理毎に温度差があると
重ね合せの誤差を生じたり、更には酸化膜形成や
拡散層形成などの高熱処理工程る経ると、シリコ
ン基板が歪みを起して変形することがあり、益々
誤差が増加するという致命的とともいうべき問題
がある。例えば径３インチのシリコン基板では、
これらの原因のため±２μｍの重ね合せ誤差を発
生することもまれではない。しかしそれでは折角
遠紫外露光する意味がなくなることになる。
本発明はこの様な問題点を解決せしめ、高い重
ね合せ精度で微細なパターンを被処理基板に転写
する露光方法とその装置を提供するものである。
ね合せ精度で微細なパターンを被処理基板に転写
する露光方法とその装置を提供するものである。
本発明の特徴は被処理基板内を多数領域に別
け、該領域を順次に位置合せして遠紫外露光する
ことにあり、その露光装置は光学的収束手段を用
いて平行光線とした遠紫外光線を、被処理基板に
平行に近接せしめた所要の大きさをもつ転写マス
クを通じて垂直に照射し、該光線によつて被処理
基板の所要位置の検知と所定面積の露光とを順次
に多数回に亘つて行なうもので、以下図面を参照
して詳細に説明する。
け、該領域を順次に位置合せして遠紫外露光する
ことにあり、その露光装置は光学的収束手段を用
いて平行光線とした遠紫外光線を、被処理基板に
平行に近接せしめた所要の大きさをもつ転写マス
クを通じて垂直に照射し、該光線によつて被処理
基板の所要位置の検知と所定面積の露光とを順次
に多数回に亘つて行なうもので、以下図面を参照
して詳細に説明する。
第１図は本発明の露光方式に用いる露光装置の
露光部を図示している。１は露光部ヘツド、２は
該該ヘツドを支持するアーム、３はレジスト４を
塗布した被処理基板、５は該基板を載置するステ
ージである。
露光部を図示している。１は露光部ヘツド、２は
該該ヘツドを支持するアーム、３はレジスト４を
塗布した被処理基板、５は該基板を載置するステ
ージである。
露光動作は従来と殆んど同様で、露光ヘツド１
内に設けた遠紫外光源６から出た光を反射鏡７と
レンズ８によつて平行光線とし、該平行光線を必
要な波長領域を得るためのフイルタ９を通過させ
て、被処理基板３に近接させた転写マスク１０の
パターンをレジスト４に転写露光する。
内に設けた遠紫外光源６から出た光を反射鏡７と
レンズ８によつて平行光線とし、該平行光線を必
要な波長領域を得るためのフイルタ９を通過させ
て、被処理基板３に近接させた転写マスク１０の
パターンをレジスト４に転写露光する。
たゞし、従来の露光方法では１回の露光のみ
で、被処理基板全面に転写露光しており、上記し
た問題点があらわれるが、本露光方式では１回の
露光面積は最小単位である半導体素子の１チツプ
と同一面積又はその整数倍の面積、例えば１チツ
プが５mm×５mmとすれば、１回の露光面積は５mm
×５mm、５mm×10mm、10mm×10mm、15mm×10mmの
様に選んで被処理基板３全体を多数回に亘つて繰
り返し露光する。
で、被処理基板全面に転写露光しており、上記し
た問題点があらわれるが、本露光方式では１回の
露光面積は最小単位である半導体素子の１チツプ
と同一面積又はその整数倍の面積、例えば１チツ
プが５mm×５mmとすれば、１回の露光面積は５mm
×５mm、５mm×10mm、10mm×10mm、15mm×10mmの
様に選んで被処理基板３全体を多数回に亘つて繰
り返し露光する。
そして露光のための位置合せは、被処理基板に
形成したマーカー１１の位置と転写マスク上のマ
ーカー１２の位置とを、ハーフミラー１３を用い
てマーカー位置検出器１４で比較し、ステージ駆
動機構にフイード・バツクしてステージ５を移動
させて行なうのであるが、その光源はシヤツタ１
５を部分的に可視光のみ通過させる材料で作成し
ておけば、露光用光源をそのまゝ使用することが
できる。
形成したマーカー１１の位置と転写マスク上のマ
ーカー１２の位置とを、ハーフミラー１３を用い
てマーカー位置検出器１４で比較し、ステージ駆
動機構にフイード・バツクしてステージ５を移動
させて行なうのであるが、その光源はシヤツタ１
５を部分的に可視光のみ通過させる材料で作成し
ておけば、露光用光源をそのまゝ使用することが
できる。
第２図はこれを自動化して、位置合せと自動シ
ヤツタとを組み合せた機構を示した図で、光源６
からの光をミラー２１及びハーフ・ミラー２２で
反射又は通過させて、光量測定器２３で光量を測
定して露光時間を決定し、シヤツタ１５をシヤツ
タ駆動部２４によつて自動的に開閉させ、又その
光をフイルタ２５を通過させて可視光のみ取り出
してマーカーにより位置合せさせる。
ヤツタとを組み合せた機構を示した図で、光源６
からの光をミラー２１及びハーフ・ミラー２２で
反射又は通過させて、光量測定器２３で光量を測
定して露光時間を決定し、シヤツタ１５をシヤツ
タ駆動部２４によつて自動的に開閉させ、又その
光をフイルタ２５を通過させて可視光のみ取り出
してマーカーにより位置合せさせる。
次に本発明は多数回に亘る露光方式であるか
ら、移動を繰り返す必要があり、その移動機構を
第３図に示している。
ら、移動を繰り返す必要があり、その移動機構を
第３図に示している。
ステージ５はＸ軸方向に移動するステージ３１
とＹ方向に移動するステージ３２及び回転ステー
ジ３３があり、それらの移動距離はレーザ測距計
３４で測定して、正確に駆動装置により移動させ
る。
とＹ方向に移動するステージ３２及び回転ステー
ジ３３があり、それらの移動距離はレーザ測距計
３４で測定して、正確に駆動装置により移動させ
る。
第４図は被処理基板３上の移動方向の一例を示
しているが、予め駆動装置により、ステージを凡
その精度で次の位置に移動させておき、誤差分を
マーカー位置検出器１４で補正するもので、レー
ザ測距計を使用すれば補正値が小さくなつて短時
間に位置合せできる利点がある。
しているが、予め駆動装置により、ステージを凡
その精度で次の位置に移動させておき、誤差分を
マーカー位置検出器１４で補正するもので、レー
ザ測距計を使用すれば補正値が小さくなつて短時
間に位置合せできる利点がある。
又、Ｚ方向の移動即ち被処理基板３と転写マス
ク１０とのギヤツプ調整は第１図及び第３図に示
しているギヤツプ検出器３５で、そのギヤツプを
測定し、その信号をＺ方向微動部３６に入力し
て、その距離が設定値となる様に露光部ヘツドを
上下動させる。この機構を三点検出、三点移堂と
すれば被処理基板３と転写マスク１０とを常に平
行に保つことが可能である。
ク１０とのギヤツプ調整は第１図及び第３図に示
しているギヤツプ検出器３５で、そのギヤツプを
測定し、その信号をＺ方向微動部３６に入力し
て、その距離が設定値となる様に露光部ヘツドを
上下動させる。この機構を三点検出、三点移堂と
すれば被処理基板３と転写マスク１０とを常に平
行に保つことが可能である。
第５図は露光部ヘツド１の光源部分の他の例を
図示しており、コールドミラー５１を使用して、
熱を透過させて放熱板５２で放熱させ、レジスト
４の感度に最適の波長域のみ反射させるものであ
る。
図示しており、コールドミラー５１を使用して、
熱を透過させて放熱板５２で放熱させ、レジスト
４の感度に最適の波長域のみ反射させるものであ
る。
以上が本露光方式とその露光装置の説明である
が、この様に繰り返し露光にすれば転写マスクも
小型化ができ、特に遠紫外光線では透過率の高い
石英ガラスを材料とするので高価となつていた
が、本発明では転写マスクの相当のコスト・ダウ
ンとなる。
が、この様に繰り返し露光にすれば転写マスクも
小型化ができ、特に遠紫外光線では透過率の高い
石英ガラスを材料とするので高価となつていた
が、本発明では転写マスクの相当のコスト・ダウ
ンとなる。
更に石英ガラス上に形成する転写マスク・パタ
ーンも数チツプ分のみ形成すればよいので、微細
なパターンを電子ビーム露光法で形成する場合に
短時間で描画でき、工数が少なくて高精度パター
ンが得られ、従つて低コスト・高精度マスクを使
用することになる。
ーンも数チツプ分のみ形成すればよいので、微細
なパターンを電子ビーム露光法で形成する場合に
短時間で描画でき、工数が少なくて高精度パター
ンが得られ、従つて低コスト・高精度マスクを使
用することになる。
そして、最も重要なことは、従来の一括露光方
法では被処理基板が歪んでいると、補正すること
は不可能であつたが、本露光方式では１回露光毎
の位置合せで補正することができて、被処理基板
上に精度の高い転写パターンが与えられ、精度は
±0.3μｍ又はそれ以下となる。
法では被処理基板が歪んでいると、補正すること
は不可能であつたが、本露光方式では１回露光毎
の位置合せで補正することができて、被処理基板
上に精度の高い転写パターンが与えられ、精度は
±0.3μｍ又はそれ以下となる。
又、従来の露光方法では、被処理基板及び転写
マスクが湾曲し、その平坦度に限界があるため、
例えば径３インチのシリコン基板では±５μｍの
ギヤツプ誤差が避けられず、被処理基板上の転写
したレジスト・パターンは異つた寸法となる。甚
しいときは被処理基板と転写マスクとが接触し
て、該基板を汚したり、マスクを傷けたりする場
合があつたが、本露光方式ではギヤツプ間隔は正
確となつてこれらの欠点は解消し、パターン精度
が向上する。
マスクが湾曲し、その平坦度に限界があるため、
例えば径３インチのシリコン基板では±５μｍの
ギヤツプ誤差が避けられず、被処理基板上の転写
したレジスト・パターンは異つた寸法となる。甚
しいときは被処理基板と転写マスクとが接触し
て、該基板を汚したり、マスクを傷けたりする場
合があつたが、本露光方式ではギヤツプ間隔は正
確となつてこれらの欠点は解消し、パターン精度
が向上する。
次に光源６としてウシオ電気機500W Xe―Hg
遠紫外ランプを使用し、アルミニウムを被覆した
反射鏡７で反射させ、石英レンズ８で平行光線と
して、直径20mmの平行光線により15mm×15mmの面
積を露光した場合の実施結果では、レジストをポ
リメチルメタクリレート（PMMA）を用いて、
露光時間を３秒とすれば充分露光ができた。それ
は光源を集束して光量を増加したためで、従来の
一括露光方法がPMMAを用いて、約60秒である
ことから考えて、本露光方式によつても露光処理
時間が長くて工数を要することにはならない。
遠紫外ランプを使用し、アルミニウムを被覆した
反射鏡７で反射させ、石英レンズ８で平行光線と
して、直径20mmの平行光線により15mm×15mmの面
積を露光した場合の実施結果では、レジストをポ
リメチルメタクリレート（PMMA）を用いて、
露光時間を３秒とすれば充分露光ができた。それ
は光源を集束して光量を増加したためで、従来の
一括露光方法がPMMAを用いて、約60秒である
ことから考えて、本露光方式によつても露光処理
時間が長くて工数を要することにはならない。
実施結果によると、転写マスクは径30mm程度又
はそれより小さいものが良く、平行光線は径20
mm、露光面積15mm×15mmが最適であるが、必ずし
もこれに拘束されるものではない。
はそれより小さいものが良く、平行光線は径20
mm、露光面積15mm×15mmが最適であるが、必ずし
もこれに拘束されるものではない。
径30mmの転写マスクは従来のマスク価格の1/5
ないし1/10となり、大巾に安価に得られた。
ないし1/10となり、大巾に安価に得られた。
これらの説明から判る様に、本発明によると通
常の紫外線露光と余り変りない工数やコストで、
１μｍ程度の微細パターンを容易に形成できる。
常の紫外線露光と余り変りない工数やコストで、
１μｍ程度の微細パターンを容易に形成できる。
又、Ｘ線ビームなどは、微細パターンを容易に
形成できるが、本発明のようにビームを集束して
平行光とする手段が簡単ではないので、相当のコ
スト高となるか、大巾の工数を要する。従つて上
記の露光方式は遠紫外光が最も適当と考えられ
る。
形成できるが、本発明のようにビームを集束して
平行光とする手段が簡単ではないので、相当のコ
スト高となるか、大巾の工数を要する。従つて上
記の露光方式は遠紫外光が最も適当と考えられ
る。
又本発明の位置合せ機構ではミラーおよびハー
フミラーを含む光学ブロツクにおいてミラーの相
対位置関係は予め固定されているので、たとえマ
スクの種類が変つて位置合せマークの位置が変つ
たとしても、光学ブロツク全体を微少に動かすこ
とにより簡単に対応することができる。
フミラーを含む光学ブロツクにおいてミラーの相
対位置関係は予め固定されているので、たとえマ
スクの種類が変つて位置合せマークの位置が変つ
たとしても、光学ブロツク全体を微少に動かすこ
とにより簡単に対応することができる。
さらに本発明の構成では本来被処理基板に当た
る光の一部をシヤツタの開時間制御のための光量
測定にも利用しているので光源の光量が使用中に
変化したとしても、リアルタイムのシヤツタ開時
間制御ができ、正確に個々のチツプの露光量の決
定が可能となる。
る光の一部をシヤツタの開時間制御のための光量
測定にも利用しているので光源の光量が使用中に
変化したとしても、リアルタイムのシヤツタ開時
間制御ができ、正確に個々のチツプの露光量の決
定が可能となる。
以上の様に、本発明はその実用効果は大きく、
半導体装置の品質向上と低価格化にすこぶる貢献
するものである。
半導体装置の品質向上と低価格化にすこぶる貢献
するものである。
第１図は本発明に用いる露光装置の露光部を示
す断面図、第２図は同露光装置の位置合せと自動
シヤツターとの組合せ機構を示す図、第３図は同
露光装置の移動機構を示す図、第４図は被処理基
板の露光移動方向の例を示している図、第５図は
露光部光源の他の例を示す図である。 図中、１は露光部ヘツド、３は被処理基板、１
０は転写マスク、１１，１２は位置検出のマーカ
ーを示している。
す断面図、第２図は同露光装置の位置合せと自動
シヤツターとの組合せ機構を示す図、第３図は同
露光装置の移動機構を示す図、第４図は被処理基
板の露光移動方向の例を示している図、第５図は
露光部光源の他の例を示す図である。 図中、１は露光部ヘツド、３は被処理基板、１
０は転写マスク、１１，１２は位置検出のマーカ
ーを示している。
Claims (1)
- １ 遠紫外光線を光学的収束手段を用いて並行光
線とし、該光線を被処理基板に並行に接近せしめ
た所要の大きさをもつ転写マスクを通じて垂直に
照射し、該光線によつて被処理基板の所要位置の
検知と、シヤツタの開閉による所定面積の露光と
を順次に多数回に亘つて行なう遠紫外露光装置で
あつて、前記シヤツタの前後に配置され前記光線
の一部を該シヤツタの端部を避ける径路にて迂回
せしめる複数のミラーと、該迂回した光線の一部
を取り出し該シヤツタの開時間を制御する光量測
定器およびシヤツタ駆動回路と、該迂回した光線
の一部を取り出し前記マスクと被処理基板との位
置合せを行なうマーカー位置検出器を設けたこと
を特徴とする遠紫外露光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15032479A JPS5673437A (en) | 1979-11-20 | 1979-11-20 | Far-ultraviolet light exposing method and device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15032479A JPS5673437A (en) | 1979-11-20 | 1979-11-20 | Far-ultraviolet light exposing method and device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5673437A JPS5673437A (en) | 1981-06-18 |
| JPS6231490B2 true JPS6231490B2 (ja) | 1987-07-08 |
Family
ID=15494523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15032479A Granted JPS5673437A (en) | 1979-11-20 | 1979-11-20 | Far-ultraviolet light exposing method and device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5673437A (ja) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4830875A (ja) * | 1971-08-25 | 1973-04-23 | ||
| JPS4928363A (ja) * | 1972-07-05 | 1974-03-13 | ||
| JPS5230384A (en) * | 1975-09-03 | 1977-03-08 | Siemens Ag | Method of automatically adjusting semiconductor plates |
| JPS5277725A (en) * | 1975-12-24 | 1977-06-30 | Hitachi Ltd | Automatic exposure circuit |
| JPS5366173A (en) * | 1976-11-25 | 1978-06-13 | Fujitsu Ltd | Light exposure method |
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1979
- 1979-11-20 JP JP15032479A patent/JPS5673437A/ja active Granted
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5673437A (en) | 1981-06-18 |
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