JP2003084445A - 走査型露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一括で露光する露光領域が大きくなっても、
装置構成が簡単で製造コストの増大を招かない走査型露
光装置および方法を提供する。 【解決手段】 投影光学系に対しマスクと感光基板とを
スキャンしながらマスクのパターンを基板上に露光する
露光装置において、マスクパターンの等倍左右反転像を
形成する投影光学系をスキャン方向と直角方向に複数
個、各投影光学系の転写範囲が接するか、または僅かに
重なるように配列し、該複数の各投影光学系の転写範囲
に対応するマスクパターンを夫々左右反転にマスク面上
に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶ディスプレイ
パネル等の大型基板に微細なパターンを露光するための
露光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、液晶パネルの大型化に伴いガラス
基板が大型化し、ガラス基板にパターンニングする露光
装置の露光領域拡大が望まれている。ミラープロジェク
ションタイプの露光装置では、ミラー投影光学系のサイ
ズを拡大することによって一括露光領域を拡大してい
る。また、レンズスキャンタイプの露光装置は、正立像
を形成するレンズ投影光学系をスキャン方向と直角方向
に複数個配列させて、一括露光領域を拡大している。

【０００３】図３は、従来のミラープロジェクションタ
イプの露光装置の投影光学系の構成を示す。同図におい
て、１は転写すべきパターンを配置されたマスク、２は
感光材を塗布された基板、３は台形ミラー、４は凸面
鏡、５は凹面鏡である。同図の露光装置においては、不
図示のスリット光の照射下でマスク１と基板２とを矢印
方向に走査（スキャン）することにより、マスク１上の
パターンの左右反転像が基板２上に転写される。マスク
１を通過したスリット光は、台形ミラー３および凹面鏡
５で２回ずつ、凸面鏡４で１回の計５回反射されるた
め、マスク１上のパターン像は左右が５回反転して、結
局、基板２上の像はマスク１上のパターン像の左右が反
転した像となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来例
のミラープロジェクションタイプでは、投影光学系が大
型化しても加工精度は従来どおりの精度を必要とするた
め、製造コストの増大を招く問題点がある。一方、レン
ズスキャンタイプでは、マスクパターンをプレート上に
正立正像にて形成する必要があるため、屈折光学系を２
段重ねる必要があり、製造コストの増大と露光装置全体
の大型化を招く問題点がある。

【０００５】本発明の目的は、一括で露光する露光領域
が大きくなっても、装置構成が簡単で製造コストの増大
を招かない走査型露光装置および方法を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するため本発明の露光装置は、マスクと基板を投影光
学系に対しスキャンしながら、マスクのパターンを基板
上に投影露光する走査型露光装置において、マスクパタ
ーンの等倍左右反転像を形成する投影光学系であって前
記スキャン方向と直角方向に配列された複数の投影光学
系と、該複数の投影光学系の転写範囲に対して夫々左右
反転のパターンを配置されたマスクとを有することを特
徴とする。ここで、前記投影光学系としては、例えばオ
フナー型光学系を用いることができる。

【０００７】本発明の露光装置においては、前記複数の
投影光学系を、隣り合う投影光学系の転写範囲が端部で
重なるように配列し、前記マスクを照明するスリットの
スリットの幅を、前記重なり部分における２つの前記投
影光学系を通過した照明光量が転写範囲の重ならない部
分における１つの投影光学系のみを通過した照明光量と
略等しくなるように端部を狭く形成することが好まし
い。

【０００８】上記目的を達成するため本発明の露光方法
は、マスクと基板を投影光学系に対しスキャンしなが
ら、マスクのパターンを基板上に投影露光する走査型露
光装置に、前記投影光学系としてマスクパターンの等倍
左右反転像を形成する複数の投影光学系を前記スキャン
方向と直角方向に配列し、前記マスクとして前記複数の
投影光学系の転写範囲に対して夫々左右反転のパターン
を有するマスクを配置し、前記複数の投影光学系に対し
前記マスクと基板とを走査して該マスクのパターンを基
板上に投影露光することを特徴とする。

【０００９】前記複数の投影光学系は、それらの投影光
学系の転写範囲が接するかまたは僅かに重なるように配
列し、前記複数の投影光学系の転写範囲が合成された連
続する基板上の領域に前記マスクのパターンを一括投影
露光することが好ましい。この場合、投影光学系は、そ
れを構成する部材が互いに干渉しないように、千鳥状に
配列（スタガー配置）することが好ましい。

【００１０】本発明の好ましい実施の形態では、左右反
転の立像を形成するミラー結像光学系をスキャン方向と
直角方向に複数個、各ミラー結像光学系の転写範囲が接
するか、または僅かに重なるように配列し、各ミラー結
像光学系に対応するマスクパターンを夫々左右反転にマ
スク面上に配置することを特徴とする。

【００１１】上記構成において、マスク上のパターンは
各ミラー結像光学系にてプレート面上に左右反転に転写
され、繋ぎ目のないパターンが一括露光で形成される。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る投影露光装置
の構成を示す。同図において、１はフォトマスク、２は
フォトマスクのパターンを転写する感光材が塗布された
基板、３ａ，４ａ，５ａと３ｂ，４ｂ，５ｂと３ｃ，４
ｃ，５ｃは夫々オフナー型光学系である。３ａ，３ｂ，
３ｃは台形型反射鏡、４ａ，４ｂ，４ｃは凸面鏡、５
ａ，５ｂ，５ｃは凹面鏡である。

【００１３】図２はマスクに照射される光束の形状を表
わすと同時に、複数の投影光学系の位置関係を表わして
いる。即ち光束６，７，８の形状は投影光学系の軸上に
位置する照明系内のスリット形状を示す。照明系からの
光束６，７，８はテレセントリックに照射している。

【００１４】照明系からの光束６，７，８が照射してい
る状態で、マスク１および基板２が投影光学系の結像面
をキャリッジのような一体型であるいは同期制御しなが
ら矢印方向（図１）に走査すると、光束は各投影光学系
を通ってマスク１の回路パターンが基板２上に転写され
る。９，１０，１１は基板上の光束を示している。

【００１５】オフナー型の投影光学系において、マスク
上のパターンは左右反転して基板上に転写される。基板
上に転写されたパターンが連続性を持つためには、各投
影光学系のスキャン範囲毎に左右反転したパターンをマ
スク面に用意する。図２において、光束７の左端の領域
２４は光束６の右端の領域２５と基板上で重なり合い、
基板２上では領域３４を形成する。同様に光束７の右端
の領域２３は光束８の左端の領域２６と重なり合い、基
板２上の領域３３を形成する。光束７に相当するスリッ
ト形状の両端部の幅、および光束６に相当するスリット
形状の右端の幅、および光束８に相当するスリット形状
の左端の幅は、スキャン方向に対して徐々に狭くなって
いる。基板上の領域３３，３４の積算露光エネルギー
は、基板２に照射されたその他部分の積算露光エネルギ
ーと等しくなる。

【００１６】光束６の左側と光束８の右側に遮光領域２
１、２２をマスク面に設ける。この遮光領域は基板上に
おいて３１，３３の領域に位置される。ポジレジストの
場合、基板上の３１、３２はレジストが剥離せず残存す
るため、別の露光装置等を使ってレジストを感光させれ
ばよい。本実施例によれば、基板上に大画面パネルのパ
ターンを一括露光で形成することが可能である。

【００１７】＜半導体生産システムの実施例＞次に、半
導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、液晶パ
ネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等）の
生産システムの例を説明する。これは半導体製造工場に
設置された製造装置のトラブル対応や定期メンテナン
ス、あるいはソフトウェア提供などの保守サービスを、
製造工場外のコンピュータネットワークを利用して行な
うものである。

【００１８】図４は全体システムをある角度から切り出
して表現したものである。図中、１０１は半導体デバイ
スの製造装置を提供するベンダ（装置供給メーカ）の事
業所である。製造装置の実例として、半導体製造工場で
使用する各種プロセス用の半導体製造装置、例えば、前
工程用機器（露光装置、レジスト処理装置、エッチング
装置等のリソグラフィ装置、熱処理装置、成膜装置、平
坦化装置等）や後工程用機器（組立て装置、検査装置
等）を想定している。事業所１０１内には、製造装置の
保守データベースを提供するホスト管理システム１０
８、複数の操作端末コンピュータ１１０、これらを結ん
でイントラネットを構築するローカルエリアネットワー
ク（ＬＡＮ）１０９を備える。ホスト管理システム１０
８は、ＬＡＮ１０９を事業所の外部ネットワークである
インターネット１０５に接続するためのゲートウェイ
と、外部からのアクセスを制限するセキュリティ機能を
備える。

【００１９】一方、１０２〜１０４は、製造装置のユー
ザとしての半導体デバイスメーカの製造工場である。製
造工場１０２〜１０４は、互いに異なるメーカに属する
工場であっても良いし、同一のメーカに属する工場（例
えば、前工程用の工場、後工程用の工場等）であっても
良い。各工場１０２〜１０４内には、夫々、複数の製造
装置１０６と、それらを結んでイントラネットを構築す
るローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）１１１と、各
製造装置１０６の稼動状況を監視する監視装置としてホ
スト管理システム１０７とが設けられている。各工場１
０２〜１０４に設けられたホスト管理システム１０７
は、各工場内のＬＡＮ１１１を工場の外部ネットワーク
であるインターネット１０５に接続するためのゲートウ
ェイを備える。これにより各工場のＬＡＮ１１１からイ
ンターネット１０５を介してベンダ１０１側のホスト管
理システム１０８にアクセスが可能となり、ホスト管理
システム１０８のセキュリティ機能によって限られたユ
ーザだけがアクセスが許可となっている。具体的には、
インターネット１０５を介して、各製造装置１０６の稼
動状況を示すステータス情報（例えば、トラブルが発生
した製造装置の症状）を工場側からベンダ側に通知する
他、その通知に対応する応答情報（例えば、トラブルに
対する対処方法を指示する情報、対処用のソフトウェア
やデータ）や、最新のソフトウェア、ヘルプ情報などの
保守情報をベンダ側から受け取ることができる。各工場
１０２〜１０４とベンダ１０１との間のデータ通信およ
び各工場内のＬＡＮ１１１でのデータ通信には、インタ
ーネットで一般的に使用されている通信プロトコル（Ｔ
ＣＰ／ＩＰ）が使用される。なお、工場外の外部ネット
ワークとしてインターネットを利用する代わりに、第三
者からのアクセスができずにセキュリティの高い専用線
ネットワーク（ＩＳＤＮなど）を利用することもでき
る。また、ホスト管理システムはベンダが提供するもの
に限らずユーザがデータベースを構築して外部ネットワ
ーク上に置き、ユーザの複数の工場から該データベース
へのアクセスを許可するようにしてもよい。

【００２０】さて、図５は本実施例の全体システムを図
４とは別の角度から切り出して表現した概念図である。
先の例ではそれぞれが製造装置を備えた複数のユーザ工
場と、該製造装置のベンダの管理システムとを外部ネッ
トワークで接続して、該外部ネットワークを介して各工
場の生産管理や少なくとも１台の製造装置の情報をデー
タ通信するものであった。これに対し本例は、複数のベ
ンダの製造装置を備えた工場と、該複数の製造装置のそ
れぞれのベンダの管理システムとを工場外の外部ネット
ワークで接続して、各製造装置の保守情報をデータ通信
するものである。図中、２０１は製造装置ユーザ（半導
体デバイスメーカ）の製造工場であり、工場の製造ライ
ンには各種プロセスを行なう製造装置、ここでは例とし
て露光装置２０２、レジスト処理装置２０３、成膜処理
装置２０４が導入されている。なお図５では製造工場２
０１は１つだけ描いているが、実際は複数の工場が同様
にネットワーク化されている。工場内の各装置はＬＡＮ
２０６で接続されてイントラネットを構成し、ホスト管
理システム２０５で製造ラインの稼動管理がされてい
る。一方、露光装置メーカ２１０、レジスト処理装置メ
ーカ２２０、成膜装置メーカ２３０などベンダ（装置供
給メーカ）の各事業所には、それぞれ供給した機器の遠
隔保守を行なうためのホスト管理システム２１１、２２
１、２３１を備え、これらは上述したように保守データ
ベースと外部ネットワークのゲートウェイを備える。ユ
ーザの製造工場内の各装置を管理するホスト管理システ
ム２０５と、各装置のベンダの管理システム２１１、２
２１、２３１とは、外部ネットワーク２００であるイン
ターネットもしくは専用線ネットワークによって接続さ
れている。このシステムにおいて、製造ラインの一連の
製造機器の中のどれかにトラブルが起きると、製造ライ
ンの稼動が休止してしまうが、トラブルが起きた機器の
ベンダからインターネット２００を介した遠隔保守を受
けることで迅速な対応が可能で、製造ラインの休止を最
小限に抑えることができる。

【００２１】半導体製造工場に設置された各製造装置は
それぞれ、ディスプレイと、ネットワークインターフェ
ースと、記憶装置にストアされたネットワークアクセス
用ソフトウェアならびに装置動作用のソフトウェアを実
行するコンピュータを備える。記憶装置としては内蔵メ
モリやハードディスク、あるいはネットワークファイル
サーバーなどである。上記ネットワークアクセス用ソフ
トウェアは、専用または汎用のウェブブラウザを含み、
例えば図６に一例を示す様な画面のユーザインターフェ
ースをディスプレイ上に提供する。各工場で製造装置を
管理するオペレータは、画面を参照しながら、製造装置
の機種（４０１）、シリアルナンバー（４０２）、トラ
ブルの件名（４０３）、発生日（４０４）、緊急度（４
０５）、症状（４０６）、対処法（４０７）、経過（４
０８）等の情報を画面上の入力項目に入力する。入力さ
れた情報はインターネットを介して保守データベースに
送信され、その結果の適切な保守情報が保守データベー
スから返信されディスプレイ上に提示される。またウェ
ブブラウザが提供するユーザインターフェースはさらに
図示のごとくハイパーリンク機能（４１０〜４１２）を
実現し、オペレータは各項目の更に詳細な情報にアクセ
スしたり、ベンダが提供するソフトウェアライブラリか
ら製造装置に使用する最新バージョンのソフトウェアを
引出したり、工場のオペレータの参考に供する操作ガイ
ド（ヘルプ情報）を引出したりすることができる。

【００２２】次に上記説明した生産システムを利用した
半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図７は半導
体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。ス
テップ１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を
行なう。ステップ２（マスク製作）では設計した回路パ
ターンを形成したマスクを製作する。一方、ステップ３
（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを
製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼
ばれ、上記用意したマスクとウエハを用いて、リソグラ
フィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次
のステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４
によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て
工程を含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製
された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト
等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイス
が完成し、これを出荷（ステップ７）する。前工程と後
工程はそれぞれ専用の別の工場で行ない、これらの工場
毎に上記説明した遠隔保守システムによって保守がなさ
れる。また前工程工場と後工程工場との間でも、インタ
ーネットまたは専用線ネットワークを介して生産管理や
装置保守のための情報がデータ通信される。

【００２３】図８は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を成膜する。ステップ１３（電極形成）ではウエハ上
に電極を蒸着によって形成する。ステップ１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップ
１７（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ
１８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分
を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンを形成する。各工程で使用する製造
機器は上記説明した遠隔保守システムによって保守がな
されているので、トラブルを未然に防ぐと共に、もしト
ラブルが発生しても迅速な復旧が可能で、従来に比べて
半導体デバイスの生産性を向上させることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば簡
単な構成の結像光学系の組合せにより大画面パネルの高
精度パターンを一括転写できるので、従来の方式の露光
装置よりも装置価格を安価にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係る走査型露光装置の投
影光学系の構成を示す図である。

【図２】 図１においてマスクに照射される光束の形
状、マスクのパターンの形状、基板に転写されるパター
ンの形状および複数の投影光学系の位置関係を表わす図
である。

【図３】 従来の走査型露光装置の一例を説明する図で
ある。

【図４】 半導体デバイスの生産システムをある角度か
ら見た概念図である。

【図５】 半導体デバイスの生産システムを別の角度か
ら見た概念図である。

【図６】 ユーザインターフェースの具体例である。

【図７】 デバイスの製造プロセスのフローを説明する
図である。

【図８】 ウエハプロセスを説明する図である。

【符号の説明】

１：フォトマスク、２：感光材が塗布された基板、３：
台形型反射鏡、４：凸面鏡、５：凹面鏡、６，７，８：
マスク面における光束、９，１０，１１：基板上におけ
る光束、２１，２２：マスク面における遮光領域、２３
〜２６：マスク面におけるパターン重なり代部分、３
１，３２：基板上における遮光領域の転写部分、３３，
３４：基板上に転写されたパターン重なり部分。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクと基板を投影光学系に対しスキャ
   ンしながら、マスクのパターンを基板上に投影露光する
   走査型露光装置において、 マスクパターンの等倍左右反転像を形成する投影光学系
   であって前記スキャン方向と直角方向に配列された複数
   の投影光学系と、 該複数の投影光学系の転写範囲に対して夫々左右反転の
   パターンを配置されたマスクとを有することを特徴とす
   る走査型露光装置。
2. 【請求項２】 前記投影光学系がオフナー型光学系であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の走査型露光装置。
3. 【請求項３】 前記複数の投影光学系は、隣り合う投影
   光学系の転写範囲の端部が重なるように配列されてお
   り、前記マスクを照明する光源は、前記スキャン方向に
   所定の幅を有するスリット状の光源であり、該スリット
   の幅は前記重なり部分における２つの前記投影光学系を
   通過した照明光量が転写範囲の重ならない部分における
   １つの投影光学系のみを通過した照明光量と略等しくな
   るように端部を狭く形成されていることを特徴とする請
   求項１または２に記載の走査型露光装置。
4. 【請求項４】 マスクと基板を投影光学系に対しスキャ
   ンしながら、マスクのパターンを基板上に投影露光する
   走査型露光装置に、前記投影光学系としてマスクパター
   ンの等倍左右反転像を形成する複数の投影光学系を前記
   スキャン方向と直角方向に配列し、 前記マスクとして前記複数の投影光学系の転写範囲に対
   して夫々左右反転のパターンを有するマスクを配置し、 前記複数の投影光学系に対し前記マスクと基板とを走査
   して該マスクのパターンを基板上に投影露光することを
   特徴とする露光方法。
5. 【請求項５】 前記複数の投影光学系を、隣り合う投影
   光学系の転写範囲が接するかまたは僅かに重なるように
   配列し、前記複数の投影光学系の転写範囲が合成された
   連続する基板上の領域に前記マスクのパターンを一括投
   影露光することを特徴とする請求項４に記載の露光方
   法。
6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれか１つに記載の露
   光装置において、ディスプレイと、ネットワークインタ
   ーフェースと、ネットワーク用ソフトウェアを実行する
   コンピュータとをさらに有し、露光装置の保守情報をコ
   ンピュータネットワークを介してデータ通信することを
   可能にした露光装置。
7. 【請求項７】 前記ネットワーク用ソフトウェアは、前
   記露光装置が設置された工場の外部ネットワークに接続
   され前記露光装置のベンダもしくはユーザが提供する保
   守データベースにアクセスするためのユーザインターフ
   ェースを前記ディスプレイ上に提供し、前記外部ネット
   ワークを介して該データベースから情報を得ることを可
   能にする請求項６記載の装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜３、６および７のいずれか１
   つに記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置群
   を半導体製造工場に設置する工程と、該製造装置群を用
   いて複数のプロセスによって半導体デバイスを製造する
   工程とを有することを特徴とする半導体デバイス製造方
   法。
9. 【請求項９】 前記製造装置群をローカルエリアネット
   ワークで接続する工程と、前記ローカルエリアネットワ
   ークと前記半導体製造工場外の外部ネットワークとの間
   で、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデ
   ータ通信する工程とをさらに有する請求項８記載の方
   法。
10. 【請求項１０】 前記露光装置のベンダもしくはユーザ
    が提供するデータベースに前記外部ネットワークを介し
    てアクセスしてデータ通信によって前記製造装置の保守
    情報を得る、もしくは前記半導体製造工場とは別の半導
    体製造工場との間で前記外部ネットワークを介してデー
    タ通信して生産管理を行なう請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 請求項１〜３、６および７のいずれか
    １つに記載の露光装置を含む各種プロセス用の製造装置
    群と、該製造装置群を接続するローカルエリアネットワ
    ークと、該ローカルエリアネットワークから工場外の外
    部ネットワークにアクセス可能にするゲートウェイを有
    し、前記製造装置群の少なくとも１台に関する情報をデ
    ータ通信することを可能にした半導体製造工場。
12. 【請求項１２】 半導体製造工場に設置された請求項１
    〜３、６および７のいずれか１つに記載の露光装置の保
    守方法であって、前記露光装置のベンダもしくはユーザ
    が、半導体製造工場の外部ネットワークに接続された保
    守データベースを提供する工程と、前記半導体製造工場
    内から前記外部ネットワークを介して前記保守データベ
    ースへのアクセスを許可する工程と、前記保守データベ
    ースに蓄積される保守情報を前記外部ネットワークを介
    して半導体製造工場側に送信する工程とを有することを
    特徴とする露光装置の保守方法。