TW201736976A - 曝光裝置 - Google Patents

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Abstract

讓曝光裝置便宜。一種曝光裝置，係包含：光源(3)、照明光學系統(4)、遮罩、以及投影光學系統(5)；遮罩，係構成形成複數個利用構成1個的裝置的圖案被分割成複數個區域的小圖案所構成的小遮罩(60A)~(60D)。投影光學系統(5)，係以對應到小遮罩(60A)~(60D)的大小來構成，小圖案被縮小投影到基板。利用被要求像差的精度因而高價格的透鏡所構成的投影光學系統變得非必要，可以使用利用投影面積小且像差的影響較少的小型的透鏡所構成的投影光學系統，可以便宜提供曝光裝置。

Description

曝光裝置
本發明有關使用在迴路圖案的縮小投影之曝光裝置。
藉由分割預定線區劃表面形成IC、LSI等複數個裝置(device)之晶圓，係藉由切割裝置等分割成一個一個的元件晶片，元件晶片是被利用在攜帶式電話機、個人電腦等的各種電子機器。
晶圓上的各裝置，係在矽基板等的半導體基板的上表面被覆阻障膜，藉由所謂步進器之曝光裝置縮小投影迴路圖案，藉由反覆複數次蝕刻與投影，構成三維的迴路。
曝光裝置，係具備：發有紫外線雷射的光源、稱為把群組化複數個裝置的圖案作為單位而構成的標線之遮罩、以及投影透鏡，一邊使應投影的基板與投影透鏡相對移動，一邊在半導體基板的上表面投影期望的縮小圖案(例如，參閱專利文獻1)。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
[專利文獻1]日本特開平4-225357號專利公報
但是，投影透鏡，係為了構成在從投影圖案的中央往外周圍中不產生像差的緣故，有高價格的問題。
本發明係有鑑於這樣的問題而為之的創作，其課題在於使曝光裝置便宜。
本發明為一種曝光裝置，係具備：光源；照明光學系統；遮罩；以及投影光學系統；遮罩，係構成形成複數個利用構成1個的裝置的圖案被分割成複數個區域之小圖案所構成的小遮罩；投影光學系統，係以對應到小遮罩的大小來構成，小圖案被縮小投影到基板。
更好的是，小遮罩，係被配設在選擇性位置在投影光學系統之遮罩選擇手段，在構成1個的裝置的區域的所需位置縮小投影小圖案。而且，小圖案係可以是被投影成一部分重疊，連結配線的圖案，也可以是被投影成小圖案彼此不重疊；小圖案與小圖案的配線，係可以投影配線用圖案而連結。
更好的是，縮小投影小圖案之基板的大小，為直徑 10~20mm。
本發明的曝光裝置的遮罩，係以利用構成1個的裝置的圖案被分割成複數個區域的小圖案所構成的複數個小遮罩所構成，投影光學系統，係以對應到小遮罩的大小所構成，構成小圖案被縮小投影到基板的緣故，取代利用隨著投影面積越大越要求累積性的像差的精度因而高價格的透鏡所構成的投影光學系統，可以使用利用投影面積小且像差的影響較少的小型的透鏡所構成的投影光學系統，可以便宜提供曝光裝置。
而且，小遮罩被配設在選擇性位置在投影光學系統之遮罩選擇手段，構成在構成1個的裝置的區域的所需位置縮小投影小圖案，1臺的曝光裝置中有效率切換小圖案進行曝光，可以縮小投影用於製造1個的裝置的圖案。
小圖案，係以被縮小投影成一部分重疊，連結配線的圖案，或是，被縮小投影成小圖案不重疊，小圖案與小圖案的配線係投影配線用圖案而連結的方式，可以確實連接鄰接小圖案彼此。
1‧‧‧曝光裝置
2‧‧‧保持床臺
20‧‧‧吸引部
21‧‧‧框體
3‧‧‧光源
4‧‧‧照明光學系統
5‧‧‧投影光學系統
6‧‧‧遮罩選擇手段
60A、60B、60C、60D‧‧‧小遮罩
61‧‧‧旋轉軸
7‧‧‧X方向驅動機構
70‧‧‧軌條
71‧‧‧移動基臺
8‧‧‧Y方向驅動機構
80‧‧‧軌條
81‧‧‧移動基臺
600‧‧‧遮罩選擇手段
60A’、60B’、60C’、60D’‧‧‧小遮罩
9‧‧‧遮罩選擇手段
9A、9B、9C、9D‧‧‧小遮罩
10‧‧‧遮罩選擇手段
100‧‧‧片狀物
101‧‧‧進給滾輪
102‧‧‧捲繞滾輪
103、104‧‧‧滾輪
10A、10B、10C、10D‧‧‧小遮罩
200‧‧‧工作件
201‧‧‧矽基板
202‧‧‧光阻障膜
203‧‧‧裝置形成部
A、B、C、D、A’、B’、C’、D’‧‧‧曝光區域
AB、BC、CD、DA、ABC、ABCD‧‧‧重複區域
[圖1]為表示曝光裝置中使用第1實施方式的遮罩的 情況之立體圖。
[圖2]為表示使用第1實施方式的遮罩進行投影圖案的順序之俯視圖。
[圖3]為表示顯影後的工作件之俯視圖。
[圖4]為表示遮罩的第2實施方式之立體圖。
[圖5]為表示使用第2實施方式的遮罩進行投影圖案的順序之俯視圖。
[圖6]為表示在使用第2實施方式的遮罩投影圖案的工作件施以配線後的工作件之俯視圖。
[圖7]為表示遮罩的第3實施方式之立體圖。
[圖8]為表示遮罩的第4實施方式之立體圖。
圖1表示的曝光裝置1，係具備：保持曝光對象的工作件之保持床臺2、發出紫外線等的光之光源3、把光源3發出的光導到垂直方向(Z方向)下方之照明光學系統4、把從照明光學系統4導出的光朝向保持在保持床臺2之工作件進行投影之投影光學系統5、位置在照明光學系統4與投影光學系統5之間之遮罩選擇手段6。
保持床臺2，係利用由多孔構件構成的吸引部20、以及圍繞吸引部20之框體21所構成，吸引部20係連通到未圖示的吸引源。保持床臺2，係藉由未圖示的脈衝馬達而被驅動可旋轉指定角度，而且，藉由X方向驅動機構7及Y方向驅動機構8而被驅動，可移動在X方向 及Y方向。
X方向驅動機構7，係具備：延伸存在在X方向之一對的軌條70、以及下部滑動接觸到軌條70並且在上部配設保持床臺2之移動基臺71，經由在移動基臺71具備線型馬達等，移動基臺71被軌條70導引，可以移動在X方向。經由移動基臺71移動在X方向，保持床臺2也移動在X方向。尚且，X方向驅動機構7係也可以是經由滾珠螺桿機構使保持床臺2移動在X方向。
Y方向驅動機構8，係具備：於Y方向延伸存在之一對的軌條80、以及下部滑動接觸到軌條80之移動基臺81，經由在移動基臺81具備線型馬達等，移動基臺81被軌條80導引，可以移動在X方向。經由移動基臺81移動在Y方向，保持床臺2也移動在Y方向。尚且，Y方向驅動機構8係也可以是經由滾珠螺桿機構使保持床臺2移動在Y方向。
照明光學系統4係在內部具備未圖示的快門，快門打開時，使從光源3發出的光通過朝向投影光學系統5。
遮罩選擇手段6，係在圖1的例是形成圓板狀，具備利用4個小遮罩60A、60B、60C及60D所構成的遮罩。在小遮罩60A、60B、60C、60D，分別形成應形成在被保持在保持床臺2的基板之圖案。形成在小遮罩60A、60B、60C、60D的圖案，係分別相異，經由把這些全部組合，完成1個裝置的圖案。亦即，曝光裝置1中的 遮罩，係形成分割成利用把構成1個的裝置的圖案分割成複數個區域之小圖案所構成的遮罩60A~60D。
遮罩選擇手段6，係構成以旋轉軸61為中心而可旋轉，藉由每90度的旋轉，成為4個小遮罩60A、60B、60C、60D中的任意1個選擇性的位置在照明光學系統4及投影光學系統5的光路上。
投影光學系統5係具備投影透鏡，把通過位置在照明光學系統4的光路之任意一個的小遮罩的光，投影朝向保持在保持床臺2的工作件。投影光學系統5，係形成對應到小遮罩60A~60D的大小，具備在投影光學系統5的透鏡，也形成比通常的透鏡小。
在保持床臺2，吸引保持工作件200。工作件200，係例如形成直徑為10~20mm，利用矽基板201、以及被覆在矽基板201的上表面之光阻障膜202所構成。光阻障膜202、例如使用旋塗機等塗布到矽基板201的上表面一整面後，經由加熱等而固化被覆。保持床臺2中，在光阻障膜202露出在上方的狀態下保持工作件200。作為光阻障膜202，可以任意使用殘留光照射的部分的圖案之負片型、或是光照射的部分藉由後續的顯影處理而被去除之正片型。
以下，有關遮罩舉例4個實施方式，說明有關使用各個小遮罩進行光阻障膜202的曝光的情況。
〔第1實施型態〕
利用圖1表示的小遮罩60A~60D所構成的遮罩，係表示在第1實施方式。在圖1表示的保持床臺2保持工作件200的話，使保持床臺2朝X軸方向及Y軸方向移動，把遮罩選擇手段6的小遮罩60A位置到光路上。接著，把開照明光學系統4的內部的快門，把來自光源3的光朝向小遮罩60A照射。通過小遮罩60A的光，係透過投影光學系統5照射到光阻障膜202，小遮罩60A的小圖案投影轉寫到構成裝置的區域的所需位置，例如在光阻障膜202中的圖2(a)表示的曝光區域A。
接著，使保持床臺2朝例如圖1表示的箭頭R1方向旋轉90度，並且，朝X軸方向及Y軸方向移動。而且，使遮罩選擇手段6朝箭頭R2方向旋轉90度，把小遮罩60B位置到照明光學系統4及投影光學系統5的光路上。接著，把開照明光學系統4的內部的快門，把來自光源3的光朝向小遮罩60B照射。通過小遮罩60B的光，係透過投影光學系統5照射投影到光阻障膜202，小遮罩60B的小圖案投影轉寫到例如光阻障膜202中的圖2(b)表示的曝光區域B。
在此，曝光區域B，係曝光區域A的一部分與曝光區域B的一部分重疊，可以形成重複區域AB。接著，重複區域AB中，連接曝光區域A中投影的小圖案與曝光區域B中投影的小圖案。
形成曝光區域A、B後，與上述同樣，使保持床臺2朝箭頭R1方向旋轉90度，並且，朝X軸方向及 Y軸方向移動。而且，使遮罩選擇手段6朝箭頭R2方向旋轉90度，把小遮罩60C位置到光路上，打開照明光學系統4的內部的快門，把來自光源3的光朝向小遮罩60C照射。藉由通過小遮罩60C的光，如圖2(c)表示，與曝光區域B鄰接的曝光區域C曝光，在曝光區域C，小遮罩60C的小圖案投影到光阻障膜202。
在此，曝光區域C，係曝光區域B的一部分與曝光區域C的一部分重疊，可以形成重複區域BC，並且，曝光區域A的一部分與曝光區域B的一部分與曝光區域C的一部分重疊，可以形成重複區域ABC。接著，重複區域BC中，連接曝光區域B中投影的小圖案與曝光區域C中投影的小圖案，並且，重複區域ABC中，連接曝光區域A中投影的小圖案與曝光區域B中投影的小圖案與曝光區域C中投影的小圖案。
形成曝光區域A、B、C後，與上述同樣，使保持床臺2朝箭頭R1方向旋轉90度，並且，朝X軸方向及Y軸方向移動。而且，使遮罩選擇手段6朝箭頭R2方向旋轉90度，把小遮罩60D位置到光路上，打開照明光學系統4的內部的快門，把來自光源3的光朝向小遮罩60D照射。經由通過小遮罩60D的光，如圖2(d)表示，與曝光區域C鄰接的曝光區域D曝光，在曝光區域D，小遮罩60D的小圖案投影到光阻障膜202。
在此，曝光區域D，係曝光區域C的一部分與曝光區域D的一部分重疊，可以形成重複區域CD，曝光區域D 的一部分與曝光區域A的一部分重疊，可以形成重複區域DA，曝光區域A的一部分與曝光區域B的一部分與曝光區域C的一部分與曝光區域D的一部分重疊，可以形成重複區域ABCD。接著，重複區域CD中，連接曝光區域C中投影的圖案與曝光區域D中投影的圖案，重複區域DA中，連接曝光區域D中投影的圖案與曝光區域A中投影的圖案，重複區域ABCD中，連接曝光區域A中投影的圖案與曝光區域B中投影的圖案與曝光區域C中投影的圖案與曝光區域D中投影的圖案。
如此，小圖案60A~60D，係經由形成重複區域AB、BC、CD、DA、ABCD，已投影的圖案相互連結，構成完成與1個裝置的迴路圖案對應的圖案。接著，以設有重複區域的方式，可以確實連接鄰接的小圖案彼此。
之後，於光阻障膜202滴下顯影液，使工作件200旋轉，經此，去除光阻障膜202中變質的部分，之後，沿圖案蝕刻，形成作為裝置之圖3表示的裝置形成部203。
〔第2實施型態〕
在圖4表示的遮罩選擇手段600，形成小遮罩60A’、60B’、60C’、60D’，這些小遮罩60A’~60D’，係從圖1所示的遮罩選擇手段6的小遮罩60A~60D，分別縮小形成。該遮罩選擇手段600，係與圖1所示的遮罩選擇手段6同樣，構成位置在照明光學系統4與投影光學系統5之 間，為可旋轉，藉由每旋轉90度，4個小遮罩60A’、60B’、60C’、60D’中的任意1個，位置到照明光學系統4及投影光學系統5的光路上。
在保持床臺2保持工作件200的話，使保持床臺2朝X軸方向及Y軸方向移動，把遮罩選擇手段600的小遮罩60A’位置到光路上。接著，把開照明光學系統4的內部的快門，把來自光源3的光朝向小遮罩60A’照射。通過小遮罩60A’的光，係透過投影光學系統5照射到光阻障膜202，如圖5(a)表示，光阻障膜202中的曝光區域A’曝光，在曝光區域A’，小遮罩60A’的小圖案投影到光阻障膜202。
之後，與第1實施方式同樣，使保持床臺2與遮罩選擇手段600分別一邊每隔90度旋轉，使用小遮罩60B’、60C’、60D’分別進行曝光。如此，如圖5(b)、(c)、(d)所表示，依序形成曝光區域B’、C’、D’，在各個的區域投影各個的小圖案。
小遮罩60A’~60D’，係形成比圖1所示的小遮罩60A~60D還小，不會產生如圖2所示般的重複區域，投影到各曝光區域之圖案彼此不連結。在此，在曝光區域A’與曝光區域B’之間、曝光區域B’與曝光區域C’之間、曝光區域C’與曝光區域D’之間、曝光區域D’與曝光區域A’之間、曝光區域A’與曝光區域C’之間、曝光區域B’與曝光區域D’之間的區域，形成所需的圖案。作為該圖案的形成方法，是有經由曝光投影連結應形成在這些之 間的區域之配線用圖案的方法、或照射雷射光形成配線的方法等。如此，如圖6所表示，投影到曝光區域A’~D’的圖案相互連接的話，鄰接的小圖案彼此確實被連接，形成與1個裝置的迴路圖案對應的圖案。
之後，於光阻障膜202滴下顯影液，使工作件200旋轉，經此，去除光阻障膜202中的變質部分，之後，形成作為裝置的區域也就是圖3所示的裝置區域203。
〔第3實施型態〕
圖7表示的遮罩選擇手段9，係在圖1所示的曝光裝置1中，可以取代遮罩選擇手段6來使用的緣故，具備配置小遮罩9A、9B、9C、9D成直線狀的遮罩。該遮罩選擇手段9，係一方面使保持床臺2旋轉，一方面進給在例如圖1所示的X方向，一方面進行曝光。各小遮罩9A~9D，係可以如第1實施方式般具有重複部分，也可以如第2實施方式般不具有重複部分，之後藉由雷射光的照射等連接小遮罩間。
〔第4實施型態〕
圖8表示的遮罩選擇手段10，係在圖1所示的曝光裝置1中，可以取代遮罩選擇手段6來使用的緣故，具備：捲繞在進給滾輪101與捲繞滾輪102之片狀物100、賦予片狀物100張力之2個滾輪103、104、以及利用形 成整齊排列在片狀物100的縱長方向之小遮罩10A、10B、10C、10D所構成之遮罩。而且，也具備有具有與小遮罩10A~10D不同的小圖案之其他的小遮罩(圖11中僅圖示小遮罩11C、11D)，例如像是小遮罩10A~10D是對應到裝置的第1層的小圖案，其他的小遮罩是對應到裝置的第2、3、‧‧‧層的小圖案那般，對應到多層配線。
該遮罩選擇手段10，係以進給滾輪101進給片狀物100，並且，以捲繞滾輪102捲繞片狀物100，以滾輪103、104把片狀物伸展成平面狀，把任意一個的小遮罩位置在投影光學系統5進行曝光。各小遮罩10A~10D，係可以如第1實施方式般具有重複部分，也可以如第2實施方式般不具有重複部分，之後藉由雷射光的照射等連接小遮罩間。
如以上所述，具備在有關本發明的曝光裝置的遮罩，係構成形成複數個利用構成1個的裝置的圖案被分割成複數個區域的小圖案所構成的小遮罩；投影光學系統5，係構成對應到小遮罩的大小並構成小圖案縮小投影到基板的緣故，所以利用隨著投影面積越大越被要求累積性的像差的精度因而高價格的透鏡所構成的投影光學系統變得非必要，可以使用利用投影面積小且像差的影響較少的小型的透鏡所構成的投影光學系統，可以便宜提供曝光裝置。
而且，小遮罩被配設在選擇性位置在投影光學系統之 遮罩選擇手段，構成在構成1個的裝置的區域的所需位置投影小圖案，1臺的曝光裝置中有效率切換小圖案進行曝光，可以縮小投影用於製造1個的裝置的圖案。
尚且，上述實施方式的遮罩，係經由4個矩形的小遮罩所構；但構成遮罩的小遮罩的數目及形狀，係不限定於實施方式所示之例。
1‧‧‧曝光裝置
2‧‧‧保持床臺
3‧‧‧光源
4‧‧‧照明光學系統
5‧‧‧投影光學系統
6‧‧‧遮罩選擇手段
7‧‧‧X方向驅動機構
8‧‧‧Y方向驅動機構
20‧‧‧吸引部
21‧‧‧框體
60A、60B、60C、60D‧‧‧小遮罩
61‧‧‧旋轉軸
70‧‧‧軌條
71‧‧‧移動基臺
80‧‧‧軌條
81‧‧‧移動基臺
200‧‧‧工作件
201‧‧‧矽基板
202‧‧‧光阻障膜
R1、R2‧‧‧箭頭

Claims (5)

  1. 一種曝光裝置，係具備：光源；照明光學系統；遮罩；以及投影光學系統；該遮罩，係構成形成複數個利用構成1個的裝置的圖案被分割成複數個區域之小圖案所構成的小遮罩；該投影光學系統，係以對應到該小遮罩的大小來構成，該小圖案被縮小投影到基板。
  2. 如請求項1的曝光裝置，其中，前述小遮罩，係被配設在選擇性位置在前述投影光學系統之遮罩選擇手段，在構成1個的裝置的區域的所需位置縮小投影小圖案。
  3. 如請求項2的曝光裝置，其中，前述小圖案，係被縮小投影成一部分重疊，連結配線的圖案。
  4. 如請求項2的曝光裝置，其中，前述小圖案係被縮小投影成不重疊，該小圖案與該小圖案的配線，係縮小投影配線用圖案而連結。
  5. 如請求項1的曝光裝置，其中，縮小投影前述小圖案之基板的大小，為直徑10~20mm。
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