JP2005150600A - 露光装置、半導体装置の製造方法および露光プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトマスクを交換することなく、フォトマスクに形成されるパターンの変更を行う。
【解決手段】 電子制御に基づいて光の透過率が変化する画素が配列された電子表示体５をレチクルの代わりに使用し、電子表示体５に入力されるパターンデータを入れ替えることにより、異なるパターンをウェハＷ上に投影させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は露光装置、半導体装置の製造方法および露光プログラムに関し、特に、半導体製造プロセスにおけるフォトリソグラフィー工程に適用して好適なものである。

従来の露光装置では、素子分離部、トランジスタ部、配線部、コンタクト部あるいはパッド部などのパターンを半導体ウェハに形成するために、半導体ウェハに形成されるパターンが描画されたレチクル（フォトマスクとも言う。）が用いられている。ここで、レチクルとしては、電子ビーム描画にてＣｒパターンが形成されたガラス基板または石英基板が通常用いられている。

また、例えば、特許文献１には、半導体集積回路装置の製造とフォトマスクの供給との間の不整合をなくすために、半導体メーカは、フォトマスクの製造計画情報を通信回線を通じてフォトマスクメーカに与え、フォトマスクメーカはその製造計画情報に従ってフォトマスクを製造し、半導体メーカに納品する方法が開示されている。
特開２００３−９２２４５号公報

しかしながら、レチクルを介して半導体ウェハの露光を行う方法では、パターンが異なるごとに新たなレチクルを用意する必要があり、製品ごとに各工程のレチクルを作製する必要がある。例えば、１製品につき数十層のフォトリソグラフィー工程を経る必要があるものとすると、それに対応して数十枚程度のレチクルが１製品ごとに用意する必要があり、多品種少量生産の場合には、膨大な数のレチクルが必要になる。

このため、レチクルの保管場所の確保が困難になったり、レチクルの管理方法が複雑化したりする上、レチクルは１枚当たり数十万〜数百万程度と高価であるため、コストアップを招くという問題があった。
また、レチクルのパターン不良があったり、寸法補正や光近接効果補正をかけたりするには、レチクルを再作製する必要があり、コストアップの要因になるとともに、レチクル作成完了までの間、生産量の低下を招くという問題があった。

また、特許文献１に開示された方法では、フォトマスクメーカは、フォトマスクの製造計画情報に従ってフォトマスクを製造する必要がある。このため、製品ごとに各工程のレチクルを作製する必要があるとともに、レチクルの補正を行うには、レチクルを再作製する必要があり、コストアップの要因になるとともに、生産量の低下を招くという問題があった。

そこで、本発明の目的は、フォトマスクを交換することなく、フォトマスクに形成されるパターンの変更を行うことが可能な露光装置、半導体装置の製造方法および露光プログラムを提供することである。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様に係る露光装置によれば、電子制御に基づいて光の透過率が変化する画素が配列された電子表示体と、パターンデータに基づいて前記電子表示体の駆動制御を行う駆動制御部と、前記電子表示体に光を入射させる光源と、前記電子表示体を透過した光を投影面上に投影する投影部とを備えることを特徴とする。

これにより、異なるパターンデータを入力することで、異なるパターンを電子表示体に表示させることが可能となり、異なるパターンを投影面上に投影するために、レチクルを交換する必要がなくなる。このため、製品ごとに各工程のレチクルを作製する必要がなくなり、レチクルの作製にかかる費用を削減することを可能として、コストダウンを図ることが可能となるとともに、パターンの補正を行う場合においても、パターンデータのみの修正で済ませることが可能となり、生産量を向上させることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る露光装置によれば、電子制御に基づいて光量が変化する発光体が配列された電子表示体と、パターンデータに基づいて前記電子表示体の駆動制御を行う駆動制御部と、前記電子表示体から出射された光を投影面上に投影する投影部とを備えることを特徴とする。
これにより、異なるパターンデータを入力することで、異なるパターンを電子表示体に表示させることが可能となるとともに、電子表示体から直接発光されたパターンを投影面上に投影することができる。このため、異なるパターンを投影面上に投影するために、レチクルを交換する必要がなくなるとともに、電子表示体とは別に光源を用意する必要がなくなり、スループットの向上を図りつつ、露光装置のコストダウンを図ることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、光を遮断、透過または反射させるパターンを電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記パターンをウェハ上に投影することにより、前記ウェハ上に形成されたレジストを露光するステップとを備えることを特徴とする。
これにより、レチクルを交換することなく、異なるパターンをウェハ上に投影することが可能となる。このため、フォトリソグラフィー工程におけるレチクルの作製にかかる費用を削減することを可能として、コストダウンを図ることが可能となるとともに、異なる製品の露光を行う場合においても、パターンデータのやり取りで済ませることが可能となり、物流にかかる手間隙を削減することを可能として、生産量を向上させることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、光を遮断、透過または反射させる第１パターンを電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記第１パターンをウェハ上の第１ショット領域に投影するステップと、光を遮断、透過または反射させる第２パターンを前記電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記第２パターンを前記ウェハ上の第２ショット領域に投影するステップとを備えることを特徴とする。

これにより、ショットごとにパターンデータを変更しながら露光処理を行うことが可能となる。このため、１回のフォトリソグラフィー工程内において異なるパターンを同一ウェハ上に形成することが可能となり、露光処理の効率化を図ることを可能としつつ、レチクルの作製にかかる費用を削減することができる。
また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記第１パターンは製品チップに対応したパターン、前記第２パターンは周辺露光パターンであることを特徴とする。

これにより、製品チップを形成するためのフォトリソグラフィー工程内において周辺露光を行うことが可能となり、露光処理の効率化を図ることを可能としつつ、ウェハの外縁にパターンが形成されないようにすることができる。このため、後工程にてパーティクルなどが発生することを抑制することが可能となり、レチクルの作製にかかる費用を増大させることなく、製品不良の発生を低減させることができる。

また、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法によれば、前記第１パターンは製品チップに対応したパターン、前記第２パターンは印字パターン、ＴＥＧパターンまたはダミーパターンいずれか少なくとも１つを含むパターンであることを特徴とする。
これにより、製品チップを形成するためのフォトリソグラフィー工程内において、印字パターン、ＴＥＧパターンまたはダミーパターンを配置することが可能となる。このため、レチクルの作製にかかる費用を増大させることなく、製品不良の発生を低減させることが可能となるとともに、レーザマーキングなどの印字工程を不要として、生産効率を向上させることができる。

また、本発明の一態様に係る露光プログラムによれば、光を遮断、透過または反射させるパターンを電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記パターンをウェハ上に投影させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。
これにより、露光プログラムをコンピュータに実行させることで、レチクルを交換することなく、異なるパターンをウェハ上に投影することが可能となり、レチクルの作製にかかる費用を削減することを可能として、コストダウンを図ることが可能となるとともに、物流にかかる手間隙を削減することを可能として、生産量を向上させることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る露光プログラムによれば、光を遮断、透過または反射させる第１パターンを電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記第１パターンをウェハ上の第１ショット領域に投影させるステップと、光を遮断、透過または反射させる第２パターンを前記電子表示体に表示させるステップと、前記電子表示体を介して前記第２パターンを前記ウェハ上の第２ショット領域に投影させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

これにより、露光プログラムをコンピュータに実行させることで、ショットごとにパターンデータを変更しながら露光処理を行うことが可能となり、露光処理の効率化を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施形態に係る露光装置および露光方法について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。
図１において、電子表示体５には、電子表示体５の駆動制御を行う表示体コントロール用ドライバ６が設けられている。なお、電子表示体５には、電子制御に基づいて光の透過率が変化する画素を配列することができ、電子表示体５としては、例えば、液晶表示パネルなどを用いることができる。

そして、電子表示体５は、表示体コントロール用ドライバ６を介し、電子表示体５にパターンを表示させる表示体コントローラ７に接続されている。また、電子表示体５は、電子表示体５をスライド移動させる電子表示体スキャンステージ４上に配置され、電子表示体スキャンステージ４は、ステージ支持台３上に支持されている。
また、電子表示体スキャンステージ４下には、ウェハＷをスライド移動させるウェハスキャンステージ２が配置され、ウェハスキャンステージ２は、ステージ支持台１上に支持されている。

また、電子表示体スキャンステージ４とウェハスキャンステージ２との間には、電子表示体５に表示されたパターンをウェハＷ上に投影する投影レンズ８が設けられている。また、電子表示体５上には、光を出射する照明系９が設けられるとともに、照明系９から出射された光を反射するミラー１０およびミラー１０にて反射された光を集光するコリメータレンズ１１が設けられている。

なお、照明系９から出射される光としては、例えば、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）またはＦ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などを用いることができる。
そして、ウェハＷの露光を行う場合、表示体コントローラ７を介して表示体コントロール用ドライバ６にパターンデータを出力することにより、光を遮断または透過させるパターンを電子表示体５に表示させる。ここで、電子表示体５に表示させるパターンとしては、例えば、ウェハＷに形成される素子分離部、トランジスタ部、配線部、コンタクト部あるいはパッド部などのパターンを挙げることができる。

そして、電子表示体５にパターンが表示されると、照明系９から出射された光をミラー１０およびコリメータレンズ１１を介して電子表示体５に入射させ、電子表示体５を透過させる。そして、ウェハＷまたは電子表示体５をスライド移動させながら、電子表示体５に表示されたパターンを投影レンズ８にてウェハＷ上に投影させることにより、ショットごとに露光処理を行うことができる。

これにより、異なるパターンデータを入力することで、異なるパターンを電子表示体５に表示させることが可能となり、異なるパターンをウェハＷ上に投影するために、レチクルを交換する必要がなくなる。このため、製品ごとに各工程のレチクルを作製する必要がなくなり、レチクルの作製にかかる費用を削減することを可能として、コストダウンを図ることが可能となるとともに、パターンの補正を行う場合においても、パターンデータのみの修正で済ませることが可能となり、生産量を向上させることが可能となる。

また、各機種各工程間のレチクルのやり取りをパターンデータのやり取りで済ませることが可能となり、物流にかかる手間隙を削減することを可能として、納期を短縮することが可能となる。
また、多品種少量生産の場合においても、膨大な数のレチクルの管理をパターンデータの管理で済ませることが可能となり、保管場所を削減することが可能となるとともに、必要なパターンデータを容易に検索することが可能となる。

なお、上述した実施形態では、ステッパ式の投影露光装置を例にとって説明したが、例えば、スキャナ方式やミラープロジェクション方式などの露光装置に適用するようにしてもよい。
また、ウェハＷの露光処理を行う場合、少なくとも一部のショットについてパターンデータを変更するようにしてもよい。これにより、１回のフォトリソグラフィー工程内において異なるパターンを同一ウェハＷ上に形成することが可能となり、露光処理の効率化を図ることを可能としつつ、レチクルの作製にかかる費用を削減することができる。

また、上述した実施形態では、電子表示体５として、例えば、液晶表示パネルを用いることにより、照明系９から出射された光を透過または遮断させるパターンを電子表示体５に形成する方法について説明したが、電子表示体５としては、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ：デジタルマイクロミラーデバイス）などを用いることにより、照明系９から出射された光を反射させるパターンを電子表示体５に形成するようにしてもよい。

図２は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図２において、ウェハＷ１には、ショット領域Ｓ１、Ｓ２が設けられている。そして、ショット領域Ｓ１の露光を行う場合、製品チップに形成されるチップパターンＣＰ１を図１の電子表示体５に表示させる。なお、チップパターンＣＰ１としては、例えば、素子分離部、トランジスタ部、配線部、コンタクト部あるいはパッド部などのパターンを挙げることができる。

そして、チップパターンＣＰ１が表示された電子表示体５を介して、ウェハＷ１のショット領域Ｓ１にチップパターンＣＰ１を投影することにより、ウェハＷ１のチップ領域ＣＲ１にチップパターンＣＰ１を形成することができる。
次に、ショット領域Ｓ２の露光を行う場合、電子表示体５に入力されるパターンデータを入れ替えることにより、製品チップに形成されるチップパターンＣＰ１を図１の電子表示体５に表示させるとともに、ウェハＷ１の周辺露光領域ＳＲに対応した遮光パターンＳＨを図１の電子表示体５に表示させる。

そして、チップパターンＣＰ１および遮光パターンＳＨが表示された電子表示体５を介して、ウェハＷ１のショット領域Ｓ２にチップパターンＣＰ１および遮光パターンＳＨを投影することにより、ウェハＷ１のチップ領域ＣＲ２にチップパターンＣＰ１を形成するとともに、ウェハＷ１の外縁部にパターンが形成されないようにすることができる。
これにより、チップパターンＣＰ１を形成しながら周辺露光を行うことが可能となり、露光処理の効率化を図りつつ、後工程にてパーティクルなどが発生することを抑制することを可能として、製品不良の発生を低減させることができる。

図３は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。
図３において、ウェハＷ２には、ショット領域Ｓ１１〜Ｓ１３が設けられている。そして、ショット領域Ｓ１１の露光を行う場合、製品チップに形成されるチップパターンＣＰ１１を図１の電子表示体５に表示させる。なお、チップパターンＣＰ１１としては、例えば、素子分離部、トランジスタ部、配線部、コンタクト部あるいはパッド部などのパターンを挙げることができる。

そして、チップパターンＣＰ１１が表示された電子表示体５を介して、ウェハＷ２のショット領域Ｓ１１にチップパターンＣＰ１１を投影することにより、ウェハＷ２のチップ領域ＣＲ１１にチップパターンＣＰ１１を形成することができる。
次に、ショット領域Ｓ１２の露光を行う場合、電子表示体５に入力されるパターンデータを入れ替えることにより、製品チップに形成されるチップパターンＣＰ１１を図１の電子表示体５に表示させるとともに、印字パターンＨＰを図１の電子表示体５に表示させる。なお、印字パターンＨＰとしては、ウェハ番号、ロット番号、製造番号または製造年月日などを挙げることができる。

そして、チップパターンＣＰ１１および印字パターンＨＰが表示された電子表示体５を介して、ウェハＷ２のショット領域Ｓ１２にチップパターンＣＰ１１および印字パターンＨＰを投影することにより、ウェハＷ２のチップ領域ＣＲ１２にチップパターンＣＰ１１を形成するとともに、ウェハＷ２の印字パターン領域ＨＲに印字パターンＨＰを形成することができる。

次に、ショット領域Ｓ１３の露光を行う場合、電子表示体５に入力されるパターンデータを入れ替えることにより、製品チップに形成されるチップパターンＣＰ１１を図１の電子表示体５に表示させるとともに、ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）パターンＴＰおよびダミーパターンＤＰを図１の電子表示体５に表示させる。なお、ＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰは、製品チップとして使用できないチップ領域に配置することができる。また、ダミーパターンＤＰは、例えば、製品チップとして使用される領域とそれ以外の領域とで、パターンの粗密を解消させるように配置することができる。また、ＴＥＧ（Ｔｅｓｔ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ）パターンの他、アライメントマーク、レジストレーションマーク、フォーカスマークあるいは線幅コントロールマークなどを電子表示体５に表示させるようにしてもよい。

そして、チップパターンＣＰ１１、ＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰが表示された電子表示体５を介して、ウェハＷ２のショット領域Ｓ１３にチップパターンＣＰ１１、ＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰを投影することにより、ウェハＷ２のチップ領域ＣＲ１３にチップパターンＣＰ１１を形成するとともに、ＴＥＧパターン領域ＴＲおよびダミーパターン領域ＤＲにＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰをそれぞれ形成することができる。なお、ＴＥＧパターン領域ＴＲおよびダミーパターン領域ＤＲは、製品チップとして使用できないチップ領域ＣＲ１４ａ、１４ｂにそれぞれ配置することができる。

これにより、チップパターンＣＰ１１を形成しながらＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰを形成することが可能となる。このため、レチクルの作製にかかる費用を増大させることなく、ＣＭＰ工程、デポ工程またはエッチング工程における面内均一性を向上させることを可能として、製品不良の発生を低減させることが可能となるとともに、レーザマーキングなどの印字工程を不要として、生産効率を向上させることができる。

なお、上述した実施形態では、チップパターンＣＰ１１、ＴＥＧパターンＴＰおよびダミーパターンＤＰをウェハＷ２上に形成する方法について説明したが、膜厚管理などを行うためのプロセス管理ウェハ、品質管理ウェハ、またはスタンダードウェハなどの作製方法に適用するようにしてもよい。
図４は、本発明の第４実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。

図４において、電子表示体２５には、電子表示体２５の駆動制御を行う表示体コントロール用ドライバ２６が設けられている。なお、電子表示体２５には、電子制御に基づいて光量が変化する発光体を配列することができ、電子表示体２５としては、例えば、有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイパネル、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＶＦＤ（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ：蛍光表示管）、ブラウン管などを用いることができる。また、電子表示体２５から出射される光としては、例えば、ｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｉ線（波長３６５ｎｍ）などの紫外光を用いることができる。

そして、電子表示体２５は、表示体コントロール用ドライバ２６を介し、電子表示体２５にパターンを表示させる表示体コントローラ２７に接続されている。また、電子表示体２５は、電子表示体２５をスライド移動させる電子表示体スキャンステージ２４上に配置され、電子表示体スキャンステージ２４は、ステージ支持台２３上に支持されている。
また、電子表示体スキャンステージ２４下には、ウェハＷをスライド移動させるウェハスキャンステージ２２が配置され、ウェハスキャンステージ２２は、ステージ支持台２１上に支持されている。

また、電子表示体スキャンステージ２４とウェハスキャンステージ２２との間には、電子表示体２５に表示されたパターンをウェハＷ上に投影する投影レンズ２８が設けられている。
そして、ウェハＷの露光を行う場合、表示体コントローラ２７を介して表示体コントロール用ドライバ２６にパターンデータを出力することにより、発光パターンを電子表示体２５に表示させる。ここで、電子表示体２５に表示させる発光パターンとしては、例えば、ウェハＷに形成される素子分離部、トランジスタ部、配線部、コンタクト部あるいはパッド部などのパターンを挙げることができる。

そして、電子表示体２５に発光パターンが表示されると、ウェハＷまたは電子表示体２５をスライド移動させながら、電子表示体２５に表示された発光パターンを投影レンズ２８にてウェハＷ上に投影させることにより、ショットごとに露光処理を行うことができる。
これにより、異なるパターンデータを入力することで、異なるパターンを電子表示体２５に表示させることが可能となるとともに、電子表示体２５から直接発光されたパターンをウェハＷ上に投影することができる。このため、異なるパターンをウェハＷ上に投影するために、レチクルを交換する必要がなくなるとともに、電子表示体２５とは別の光源を用意する必要がなくなり、スループットの向上を図りつつ、露光装置のコストダウンを図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。

符号の説明

Ｗ、Ｗ１、Ｗ２ ウェハ、１、３、２１、２３ ステージ支持台、２、２２ ウェハスキャンステージ、４、２４ 電子表示体スキャンステージ、５、２５ 電子表示体、６、２６ 表示体コントロール用ドライバ、７、２７ 表示体コントローラ、８、２８ 投影レンズ、９ 照明系、１０ ミラー、１１ コリメータレンズ、ＣＰ１、ＣＰ１１ チップパターン、ＳＨ 遮光パターン、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１１〜Ｓ１３ ショット領域、ＣＲ１、ＣＲ２、ＣＲ１１、ＣＲ１２、ＣＲ１３、ＣＲ１４ａ、ＣＲ１４ｂ チップ領域、ＳＲ 周辺露光領域、ＨＰ 印字パターン、ＴＰ ＴＥＧパターン、ＤＰ ダミーパターン、ＨＲ 印字パターン領域、ＴＲ ＴＥＧパターン領域、ＤＲ ダミーパターン領域

Claims (8)

1. 電子制御に基づいて光の透過率が変化する画素が配列された電子表示体と、
   パターンデータに基づいて前記電子表示体の駆動制御を行う駆動制御部と、
   前記電子表示体に光を入射させる光源と、
   前記電子表示体を透過した光を投影面上に投影する投影部とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 電子制御に基づいて光量が変化する発光体が配列された電子表示体と、
   パターンデータに基づいて前記電子表示体の駆動制御を行う駆動制御部と、
   前記電子表示体から出射された光を投影面上に投影する投影部とを備えることを特徴とする露光装置。
3. 光を遮断、透過または反射させるパターンを電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記パターンをウェハ上に投影することにより、前記ウェハ上に形成されたレジストを露光するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 光を遮断、透過または反射させる第１パターンを電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記第１パターンをウェハ上の第１ショット領域に投影するステップと、
   光を遮断、透過または反射させる第２パターンを前記電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記第２パターンを前記ウェハ上の第２ショット領域に投影するステップとを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 前記第１パターンは製品チップに対応したパターン、前記第２パターンは周辺露光パターンであることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記第１パターンは製品チップに対応したパターン、前記第２パターンは印字パターン、ＴＥＧパターンまたはダミーパターンいずれか少なくとも１つを含むパターンであることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造方法。
7. 光を遮断、透過または反射させるパターンを電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記パターンをウェハ上に投影させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする露光プログラム。
8. 光を遮断、透過または反射させる第１パターンを電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記第１パターンをウェハ上の第１ショット領域に投影させるステップと、
   光を遮断、透過または反射させる第２パターンを前記電子表示体に表示させるステップと、
   前記電子表示体を介して前記第２パターンを前記ウェハ上の第２ショット領域に投影させるステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする露光プログラム。
   
   

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