JP3287725B2 - 露光方法とこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
どの放射光を用いて、マスクパターンをウエハに露光転
写する露光技術に関するものである。
エハに露光転写する光露光においては、ウエハを吸着保
持するウエハチャックの温度を変化させてウエハを伸縮
させることによって倍率補正を実施してきた。しかし、
より波長の短いX線を利用したプロキシミティ露光にお
いては、X線マスクの転写パターンが形成されたX線透
過膜が、ウエハに僅か数十μmの距離をおいて保持され
ている上、X線マスクの比熱が小さいため、ウエハの温
度を変化させるとマスクの温度も容易に変化してマスク
の伸縮も避けられなくなる。
ミティギャップ)を相対的に変化させたり、ウエハ又は
マスクの温度を変化させることによって、転写倍率の補
正を行う方式が提案されている。
リソグラフィでは、以下の3タイプの露光方式が知られ
ている。 (1)X線ミラーを揺動(回動)してシートビーム状の
シンクロトロン放射光を偏向して走査露光を行う。 (2)照射が固定されたシートビームに対してマスク・
ウエハを一体的に移動させて走査露光を行う。 (3)照射が固定された発散ビームに対して所定の開口
をもったシャッタを移動させて走査露光を行う。
方向(Y方向)とこれと直交する方向(X方向)におい
て、ビームの発散角が異なるため、各方向で転写倍率が
異なってしまうという現象が生じる。さらに、集光光学
系を用いてX方向のシンクロトロン放射光を集光する場
合も、X方向とY方向でビームの発散角が異なり、各方
向の転写倍率が異なってしまう。
を変えて倍率補正を行なったとしても、X方向とY方向
で補正倍率を独立しては行えないため、上記X方向とY
方向の倍率差を補正することができない。
解決すべくなされたもので、走査露光に好適な転写倍率
補正の手法を提供し、高精度な露光を可能にすることを
目的とする。本発明の更なる目的は、走査方向とこれを
直交する方向の倍率補正を任意に設定できる露光方法を
提供することである。
する本発明は、プロキシミティギャップを以ってマスク
とウエハとを対向させてマスクのパターンをウエハに転
写する方法であって、マスクとウエハのギャップを調整
するステップと、該マスクとウエハに対して、ビームを
相対的に走査するステップと、該走査ステップ中に該走
査に同期して、ウエハとマスクを走査方向に補正倍率に
対応して相対的に微小移動させるステップとを有するこ
とを特徴とするものである。これにより、走査方向のみ
独立して倍率補正することが出来る。
な説明を行う。近接して配置されたマスク・ウエハに対
して、ビームを相対走査しながら露光する方式におい
て、走査に同期してマスクとウエハを相対的に走査方向
に微小移動させることで、ビームの走査方向のみを独立
して倍率補正することができる。また、これに先だっ
て、マスクとウエハの間のプロキシミティギャップを変
化させることによって、走査方向とこれと直交する方向
の両方向の倍率を同時に補正する。以上の2ステップの
組み合わせにより、結果として、マスクの縦と横の倍率
補正を独立に行うことができる。
ト状のシンクロトロン放射光1が、X線マスク2上を図
中の矢印の方向に速度VSrで移動しながら、パターンP
1,P2をレジストが塗布されたウエハ3上に露光転写し
ている様子を示したものである。このとき、放射光の移
動に同期してX線マスク2を所定の速度Vmで移動させ
ることを特徴としている。放射光1がパターンP1を照
射するとウエハ上にR1が転写される。次いで放射光1
が移動してパターンP2上を照射すると、図1(b)の
ようにウエハ上にR2が投影される。このとき、R1とR
2の間隔Lrはマスク上のパターンP1,P2の間隔L
mに、マスク移動量ΔLを加えた値となっている。
スク2を放射光の移動方向と反対方向に移動(Vmを
負)させれば良い。また、倍率補正はマスクとウエハが
相対的に移動すれば良いのであって、マスク2を移動さ
せる代わりに、ウエハ又はマスク・ウエハの両方を異な
る速度で移動させるようにしても良い。
化により倍率が変化する様子を説明するものである。図
2(a)に示すように、X線ミラー7が揺動してY方向
の照射領域の拡大を行うとき、マスクに照射されるシン
クロトロン放射光の発散角は、図2(b)のように横方
向(X方向)と縦方向(Y方向)が異なり、θx=dx/
Lx, θy=dy/Lyで表せる。ここで、dx,dyはそ
れぞれXとY方向の露光領域、Lxは発光点とマスクま
での距離、LyはX線ミラーとマスクまでの距離であ
る。ここでプロキシミティギャップを変化させると、X
方向(放射光の走査方向と直角方向)のみならず、Y方
向(放射光の走査方向)の倍率も同時に変化する。
向に拡大率myの倍率補正を実施するにはどうしたら良
いかを説明する。
めにプロキシミティギャップを変化させる。このとき、
同時にY方向の倍率も変化するが、上述したようにY方
向のみを独立して倍率補正することができるので、後に
Y方向のみを倍率補正する。以下、これを詳細に説明す
る。
ロキシミティギャップを、 Δg=(mx−1)× Lx (2) だけ変化させる。このプロキシミティギャップ変化に伴
いY方向も、 m′y=1+Δg/Ly (3) だけ変化する。m′yとmyは無関係なので、このままで
はY方向については、所望の補正量は得られない。
移動に同期して、ウエハに対してマスクを相対移動させ
ることで、Y方向だけ独立して倍率補正を実施する。
(3)から、 my=m′y×mv =m′y×(1+Vm/Vsr) =(1+Δg/Ly)×(1+Vm/Vsr) (4) を満たすように決定すれば良い。この結果は、 Vm=Vx×(my/(1+Δg/Ly)−1) (5) となる。
相対的に移動させて倍率補正を行うと、レジストの焼き
付け線幅に影響を与える。露光中の見掛け上のマスクパ
ターンの増加量ΔWpは、シートビームの幅をWsr,倍
率補正値mとして、 ΔWp = Wsr × (m−1) と与えられる。
しようとした場合、マスクパターン増加量をパターン幅
の1/5まで許容するとしてWsr=5mmとすると、補正
できる最大の補正倍率値は10ppmとなる。逆に補正倍
率値をmとすると、ビーム幅WsrはWsr=5.0E-5/
(m−1)となる。走査ビーム幅は、走査ビームを規制
するアパーチャ幅を変えることでを設定することができ
る。
明する。図3は第1の実施例の露光装置の説明図であ
り、シンクロトロンリングの発光点11から放射された
シートビーム状の放射光1は、X線ミラー7に斜入射し
て反射される。X線ミラー7は制御装置6の指令に基づ
いて所定の速度で回動する。回動によるX線ミラー7へ
の視射角βの変化に伴なって、スリット状の放射光1は
マスク上を速度Vsで移動し、マスク上の露光領域全体
を走査することになる。これによりX線マスク2の転写
パターンはレジストが塗布されたウエハ3に投影され露
光転写される。X線マスク2はマスクステージ4に固定
されており、Y方向とZ方向に移動できるようになって
いる。またウエハ3はウエハステージ5上に取り付けら
れ、X方向とY方向に移動可能となっている。各ステー
ジの移動は制御装置6の指令によってなされる。
は以下の手順で行う。
定は、例えばウエハ上の複数のアライメントマーク間の
距離をアライメント光学系測定することで行うことがで
きる。
パターン間の距離がL′wであり、プロセス歪L′w−L
wが許容値を越えていれば、倍率補正をする必要があ
る。このとき倍率補正値mはL′w/Lwとなる。
じで、設計値Lが30.000mm、測定値が30.00003mmであっ
たとすると、m=mx=myでm−1=1E-6となる。ま
た、発光点とマスク間の距離Lx=5m、X線ミラーと
マスク間の距離Ly=2.5m、設定プロキシミティギャ
ップ=30μmとする。
ギャップの移動) X方向の倍率補正を、プロキシミティギャップを移動す
ることによって行う。mx−1=1.0E-6,Lx=5mを式
(2)に代入してΔg=5μmとなる。
し、かつ1回の走査で露光を行う場合、先の式(5)か
ら速度Vm=−0.05(μm/sec)が得られる。従って、
露光中に放射光の移動方向と反対方向に、マスクを速さ
0.05(μm/sec)で移動させる。
エハ上に事前に焼かれたパターンAw,Bwに重ね焼きす
るものとする。マスクの下部とウエハの下部の位置合わ
せを行うと、マスク上のパターンAmの転写位置とウエ
ハ上のパターンAwとは合致するが、マスクの上部のパ
ターンBmとウエハの上部マークBwはプロキシミティギ
ャップ変化によっては補正できなかった量だけずれてし
まう。そこで、このずれを補正すべく、走査露光中に上
記求めたVm=-0.05(μm/sec)でマスクを移動するよう
にマスクステージ4を制御すればよい。
移動させる例を説明したが、要はマスクとウエハが露光
中に走査方向に相対的に移動すれば良いので、ウエハを
移動させるようにしても、あるいはマスク・ウエハの両
方を異なる速度で移動させるようにしても良い。
させて露光を行う場合には、放射光の移動方向が反転し
たら、それに合わせてマスクの移動方向も反転させる必
要がある。これは、X線ミラー駆動装置6がミラーの回
動とマスクステージ4の移動の両方を司ることで達成で
きる。
的に移動して露光を行う露光装置の実施例を説明する。
これは図5に示すように、照射位置が固定されている薄
いシート状のシンクロトロン放射光1に対して、マスク
2とウエハ3を一体的に移動させることによって、実質
的にマスク上を放射光で走査し、マスクパターンをウエ
ハに露光転写するものである。
ミティギャップを変化させることで倍率補正できるが、
Y方向は走査されることで放射光のマスクへの入射角が
積分されてしまうので、Y方向はプロキシミティギャッ
プを変化させても倍率は補正できない。これは、先の式
(4)のLyが無限大であると考えればよい。
である。
結果、例えばX方向の倍率mxがmx−1=1.0E-6 ,Y
方向の倍率myがmy−1=2.0E-6と測定されたとする。
ギャップの移動) X方向の倍率をプロキシミティギャップを移動して倍率
補正する。mx−1=1.0E-6であるから、Lx=5mとす
ると先の式(2)からΔg=5μmとなる。
とマスク移動) マスク・ウエハの移動速度がVS=50.0(mm/sec)
で、かつ1回の走査で露光する場合、1/Ly=0を先
の式(5)に代入して、Vm=0.10(μm/sec)が得ら
れる。従って、露光中にマスク及びウエハの移動方向と
同方向に、ウエハに対してマスクを0.10(μm/sec)
で移動させればよい。
光装置に本発明を適用した実施例である。この例では、
プロキシミティギャップに応じて倍率が変化するのは、
先の図3で説明した実施例1と同様であるが、X軸方向
ではΔgに対して倍率の変化する方向が反対となる。す
なわち、図3の実施例では、プロキシミティギャップを
増大させると像は拡大するが、本実施例においては逆に
縮小する。そのため、集光しているX軸では、先の式
(2)のΔgが−Δgとなり、発散しているY軸ではΔ
gは変化しない。従って、Δg,Vmは以下のような式
となる。
補正を行う。
実施例は、凸面ミラーによって拡大した放射光束を固定
してマスク及びウエハに指向させ、これに対して横切る
方向に、所定幅の開口を有する移動シャッタを走らせる
ことによって、実質的に走査露光を行なものである。
れた放射光1は、凸面ミラー21によって拡大され、X
線マスク2に向けて指向される。ここで、凸面ミラー2
1によって拡大された放射光12の強度分布は、拡大し
た方向(図中、Y軸方向)に沿って概略ガウス分布状で
不均一である。また、X軸方向に関してはほぼ均一な強
度強度分布を有する。
露光強度分布を得るためにシャッタ22が設けられてい
る。シャッタ22は、所定幅の開口23をもったベルト
と、ベルトをY軸方向に移動させるための回転ドラムと
を有している。ベルトの移動速度を変化させ露光量域の
部位に応じて移動速度をコントロールして、各部位で露
光時間を変えることによって、露光量域全面で均一な露
光量を得ることができる。拡大された放射光12は、マ
スク2に対して固定されているが、シャッタ22の開口
23がY軸方向に移動することによって、結果として放
射光がマスク面上を移動走査することになる。
点11を点光源とする発散された放射光とみなすことが
でき、また、Y軸方向に関しては、凸面ミラー21を点
光源とする発散された放射光とみなすことができる。よ
って、X軸方向とY軸方向とで転写倍率が異なってしま
う。
口23の移動に同期して、マスクステージ4を移動させ
てY軸方向の倍率補正を行う。また、X軸方向(及びY
軸方向)の倍率補正については先に説明した実施例と同
様に、ウエハ又はマスクの間のプロキシミティギャップ
の調整によって行うことができる。
る。
23の移動速度(言い換えれば、ビームのスキャン速
度)をVshとすると、式(9)から、マスク移動速度V
mは Vm=(my/my′−1)Vsh (11) として露光転写を行う。
ク面上に照射されているX線強度に依存し所定の速度プ
ロファイルに従って非等速で移動するので、式(11)
の関係を保ったまま、シャッタの開口部の移動速度Vsh
に応じてマスク移動速度Vmを変化させる。なお、シャ
ッタの速度変化が比較的小さい場合は、マスク移動速度
Vmを一定値としてもよい。
スの製造方法の実施例を説明する。図7は微小デバイス
(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、CC
D、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフロ
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(組み立て)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、これが出荷(ステップ7)され
る。
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
膜を形成する。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や露光方法
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が形成される。本実
施例の製造方法を用いれば、従来は製造が難しかった高
集積度の半導体デバイスを製造することができる。
などを用いた走査露光に好適な転写倍率補正を行うこと
ができ、高精度な露光が可能となる。
る。
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 プロキシミティギャップを以ってマスク
とウエハとを対向させてマスクのパターンをウエハに転
写する方法であって、マスクとウエハのギャップを調整
するステップと、該マスクとウエハに対して、ビームを
相対的に走査するステップと、該走査ステップ中に該走
査に同期して、ウエハとマスクを走査方向に補正倍率に
対応して相対的に微小移動させるステップとを有するこ
とを特徴とする露光方法。 - 【請求項2】 ビーム走査は、スキャニングミラーによ
ってビームを偏向することによって行うことを特徴とす
る請求項1記載の露光方法。 - 【請求項3】 ビーム走査は、ビームに対してマスク及
びウエハを共に移動させることを特徴とする請求項1記
載の露光方法。 - 【請求項4】 ビーム走査は、ビームに対してシャッタ
を移動させることによって行うことを特徴とする請求項
1記載の露光方法。 - 【請求項5】 ビームはシンクロトロン放射光であるこ
とを特徴とする請求項1記載の露光方法。 - 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの露光方法を有
する工程によってデバイスを製造することを特徴とする
デバイス製造方法。 - 【請求項7】 プロキシミティギャップを以ってマスク
とウエハとを対向させてマスクのパターンをウエハに転
写する装置であって、マスクとウエハのギャップを調整
し、該マスクとウエハに対してビームを相対的に走査
し、該走査中に該走査に同期してウエハとマスクを走査
方向に補正倍率に対応して相対的に微小移動させること
を特徴とする露光装置。
Priority Applications (2)
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JP06415895A Expired - Fee Related JP3287725B2 (ja) | 1994-06-07 | 1995-03-23 | 露光方法とこれを用いたデバイス製造方法 |
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