JP3363532B2 - 走査型露光装置 - Google Patents
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- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
特にIC,LSI,CCD,液晶パネル,磁気ヘッド等
の各種デバイスを製造するために使用される走査型露光
装置に関する。
対してマスクとウェハーとを移動させることにより、こ
の光で、マスクのパターンとウェハーのパターン領域を
走査し、マスクのパターンをウェハーのパターン領域上
に投影する走査型露光装置が良く知られている。
に超高圧水銀灯に代えて、遠紫外線を放射するパルスレ
ーザーを光源として用いることが考えられている。この
パルスレーザーの代表的なものにエキシマレーザーがあ
る。
水銀灯をエキシマレーザーに代えると次のような問題が
生じる。
する場合、レーザーの発振は図7に示すようにn se
c発振、m sec停止の発振モードで(バーストモー
ド)で行う。しかしながら、エキシマレーザーをバース
トモードで発振させると、図8に示すように、放電電圧
が一定でもバースト開始の数パルスは発光エネルギーが
大きくなる。これはエキシマレーザーがガスレーザーで
あり、発振開始時と数パルス発振後の定常状態の間では
放電部に存在するガス(レーザ媒質)の状態が変わるた
めである。
の発光エネルギーがウェハーの露光中に変化すると、露
光ムラが発生する。
るガスの経時変化や、レーザに使用されている光学部品
の劣化、汚れなどにより、同じ値の放電電圧を印加した
場合でも発光エネルギーが変化する。そのため、バース
ト開始以前に放電電圧等の制御パラメータを設定しても
常に予定通りの発光エネルギーが得られず、ウェハーに
対する予め決めた露光量の露光を維持できない。パルス
光でウェハーを走査しないで露光する場合は、露光中に
制御パラメータを変化させて予め決めた露光量にするこ
とも可能であるが、走査型露光装置は、露光中の制御パ
ラメータの変更が露光ムラを生じさせる場合がある。
を軽減させることが可能な走査型露光装置を提供するこ
とにある。
に、本発明の走査型露光装置は、パルスレーザーをバー
ストモードで発光させ、マスクと基板を走査させなが
ら、前記マスクのパターンを前記基板上に露光する走査
型露光装置であって、前記マスクと前記基板の走査を開
始させると共に前記パルスレーザーのパルス発光を開始
させてから前記パルスレーザーからのパルス光による前
記マスクパターンの照明を開始させるまでの間に、前記
パルスレーザーから放射された前記パルス光のエネルギ
ーを測定せしめ、その測定結果に基づいて前記パルス光
のエネルギーが安定したか否かを判定し、前記パルス光
のエネルギーが安定したと判定してから前記パルス光の
エネルギーを調整せしめる制御手段を有することを特徴
とする。
ルスレーザーとしてエキシマレーザーが使用される。
御手段は、予め設定された前記パルス光のエネルギーの
設定値と前記パルス光のエネルギーが安定したと判定し
てから測定された前記パルス光のエネルギーの測定結果
に基づいて、前記パルスレーザーの放電電圧を設定する
ことを特徴とする。
レーザーをバーストモードで発光させ、マスクと基板を
走査させながら、前記マスクのパターンを前記基板上に
露光する走査型露光装置であって、前記マスクと前記基
板の走査を開始させると共に前記パルスレーザーのパル
ス発光を開始させてから前記パルスレーザーからのパル
ス光による前記マスクパターンの照明を開始させるまで
の間に、前記パルスレーザーから放射された前記パルス
光のエネルギーを測定せしめ、その測定結果に基づいて
前記パルス光のエネルギーが安定したか否かを判定し、
前記パルス光のエネルギーが安定したと判定してから前
記マスクおよび前記基板の走査速度を調整せしめる制御
手段を有することを特徴とする。
り、IC,LSI,CCD,液晶パネル,磁気ヘッド等
の各種デバイスを正確に製造できる。
り、IC,LSI,CCD,液晶パネル,磁気ヘッド等
の各種デバイスを製造するために使用される走査型の投
影露光装置を示している。
が封入されたエキシマレーザーで、パルス化されたレー
ザー光(パルス光)を発する光源である。また、この光
源は248nmの遠紫外領域の波長の光を発光する。照
明光学系2は、不図示の、ビーム整形光学系,オフティ
カルインテグレータ,コリメータレンズおよびミラー等
の部材で構成される。これらの部材は光源1からの遠紫
外領域のパルス光を効率的に透過あるいは反射する材料
で形成されている。ビーム整形光学系は入射ビームの断
面形状(寸法含む)を所望の形に整形するためのもので
あり、オプティカル・インテグレータは光束の配向特性
を均一にしてレチクルを均一照度で照明するためのもの
である。レチクルステージ9は、照明光学系2からのパ
ルス光の光路に集積回路パターン(デバイスパターン)
が形成されたレチクル(マスク)Rを位置付けるための
移動可能である。更に投影光学系3およびレチクルRの
デバイスパターンの像が転写されるウェハーがウェハー
ステージ10上に配置されている。レチクルステージ9
とウェハーステージ10を同期を取り合いながら夫々所
定の速度で矢印の方向に動かすようにステージコントロ
ーラ11が設けてある。照明光学系2からのパルス光の
光路にはハーフミラー4が配置され、ハーフミラー4に
より反射されるパルス光の一部の光路には紫外光用のフ
ォトセンサ5が配置されている。このフォトセンサ5の
パルス光の強度(エネルギー)を示す出力は積分回路6
によりパルス光の1パルス当りの露光量に変換され、ウ
ェハーWに対する露光量を制御するコントローラ7に入
力される。レーザ出力制御装置8はコントローラ7の演
算結果に基づいて光源1を駆動し、パルス毎に必要に応
じてエネルギーが制御されたパルス光により、レチクル
RのデバイスパターンがウェハWに露光される。さて、
エキシマレーザをバーストモードで発光させると、図8
に示したように、最初の数パルスは出力が高くなること
がわかってきた。そのため、光源1を駆動させた直後か
らフォトセンサ5からの出力をモニタリングし、パルス
光のエネルギーが安定するまでの過渡領域ではウェハー
Wに対する実露光を行なわないようにする。またエキシ
マレーザーはレーザーチャンバ内のガスの状態や使用す
るレーザーの光学部品の状態(汚れ等)により同一制御
パラメータ(放電電圧等)でも同じエネルギーのパルス
光が出力されるとはかぎらない。そのため光源1のレー
ザ発振を開始し、出力の過渡領域がすぎ、図2に示すよ
うにエネルギー安定領域に入ってから、パルス光毎のエ
ネルギーをフォトセンサ5を用いて測定し、フォトセン
サ5の出力に基づき、レーザ出力制御部8を用いてパル
ス光のエネルギーを所望の値に制御する。即ち、光源1
からのパルス光のエネルギーの設定パラメータである設
定放電電圧をフォトセンサ5により検出されたパルス光
エネルギーの値に基づき上下にコントロールさせて制御
するものである。パルス毎にフィードバックをかけても
よいし、数パルスを平均化してフィードバックしてもよ
い。光源1からのパルス光のエネルギーを所望の値にセ
ットした後レチクルステージ9とウェハステージ10の
速度を確認し、ウェハーW上に、レチクルRのデバイス
パターン像による露光を連続して行う。
なるのに0.1秒程度かかる。そこで、ステージの駆動
開始時刻から実露光開始時刻を遅らせると、光源1とし
て繰返し周波数500Hzのエキシマレーザーを用いる
と、レチクルステージ9とウェハーステージ10の駆動
開始(走査開始)から実露光開始(パルス光にデバイス
パターンの照射開始)まで50パルスのパルス光を発振
できる。ここでは、パルス光が50パルスの生じる期間
に光源1の出力の安定化、パルス光のエネルギーの調
整、ステージ9,10の速度の確認を行なう。光源1の
出力の安定化のためにはパルス光を出来るだけ一定の周
波数で打つことが重要である。そのため、レーザ光の発
光開始から露光終了までほぼ一定の周波数で光源1を発
振させるようにしている。図3に図1の装置を用いた走
査露光の制御の様子を示す。レチクルステージ9および
ウェハーステージ10のウェハーW上の1ショット分の
露光のため移動を開始させると共に光源1のパルス発光
を開始する。そしてパルス発光によって得られたパルス
光のエネルギーの変化から光源1の状態がエネルギー安
定領域になったか否かを判定する。パルス光エネルギー
が安定領域に入ったことがフォトセンサ5、回路6を介
して確認できれば、コントローラ7により安定領域内で
のパルス光エネルギーの平均値と設定値とを比較し、コ
ントローラ7により装置8に、平均値の方が大きけれ
ば、エネルギー制御パラメータである放電電圧を少なく
するよう指示し、平均値の方が小さければ放電電圧を大
きくするよう指示することによりパルス光を所望のエネ
ルギーに設定し、ウェハーWの露光のための適正値にな
ることをフォトセンサ5の出力をみて確認する。ひきつ
づき光源1の発光は止めることなく継続させると同時
に、両ステージ9,10が所望の速度になったことを確
認する。その後ウェハーWへの実露光を開始し、そして
レチクルRのデバイスパターンの像をショット上にすべ
て投影して露光したら、終了する。
エネルギーが安定領域に入った後、パルス光エネルギー
を調整し、実露光を行ったが、図4に示すように光源1
のパルス光エネルギーが安定領域に入った後パルス光の
エネルギーを計測し、ウェハーW上の露光量が適正とな
るようにレチクルステージ9およびウェハーステージ1
0の走査速度を調整し、その後実露光を行なってもい
い。
レーザー等のパルスレーザーの過渡的なエネルギー変動
による露光ムラの発生が除外できるだけでなく、レーザ
ー媒質(ガス)やレーザーの光学部品の汚れ等による変
動要因の影響を受けることなく適正な露光を行うことが
できる。また、レチクルステージとウェハーステージの
助走期間(ステージ加速時間)内に適正なレーザー出力
の設定を全て行うため露光装置として重要なスループッ
トも悪化させることがない。
イスの製造方法の一実施例を説明する。
半導体チップ、液晶パネルやCCD)の製造フローを示
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(レチクル304)を製
作する。一方、ステップ3(ウェハー製造)ではシリコ
ン等の材料を用いてウェハー(ウェハー306)を製造
する。ステップ4(ウェハープロセス)は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウェハーとを用いて、リソグ
ラフィー技術によってウェハー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によって作成されたウェハーを用いてチップ化
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で作成さ
れた半導体装置の動作確認テスト、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。
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウェハー(ウェハ
ー306)の表面を酸化させる。ステップ12(CV
D)ではウェハーの表面に絶縁膜を形成する。ステップ
13(電極形成)ではウェハー上に電極を蒸着によって
形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウェハ
ーにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)
ではウェハーにレジスト(感材)を塗布する。ステップ
16(露光)では上記投影露光装置によってマスク(レ
チクル304)の回路パターンの像でウェハーを露光す
る。ステップ17(現像)では露光したウェハーを現像
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。これらステップを繰り返し行なうことによりウ
ェハー上に回路パターンが形成される。
のデバイスを製造することが可能になる。
することができる。
である。
エネルギーの過渡特性を示す図である。
ある。
す図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 パルスレーザーをバーストモードで発光
させ、マスクと基板を走査させながら、前記マスクのパ
ターンを前記基板上に露光する走査型露光装置であっ
て、前記マスクと前記基板の走査を開始させると共に前
記パルスレーザーのパルス発光を開始させてから前記パ
ルスレーザーからのパルス光による前記マスクパターン
の照明を開始させるまでの間に、前記パルスレーザーか
ら放射された前記パルス光のエネルギーを測定せしめ、
その測定結果に基づいて前記パルス光のエネルギーが安
定したか否かを判定し、前記パルス光のエネルギーが安
定したと判定してから前記パルス光のエネルギーを調整
せしめる制御手段を有することを特徴とする走査型露光
装置。 - 【請求項2】 前記パルスレーザーがエキシマレーザー
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。 - 【請求項3】 前記制御手段は、予め設定された前記パ
ルス光のエネルギーの設定値と前記パルス光のエネルギ
ーが安定したと判定してから測定された前記パルス光の
エネルギーの測定結果に基づいて、前記パルスレーザー
の放電電圧を設定す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。 - 【請求項4】 パルスレーザーをバーストモードで発光
させ、マスクと基板を走査させながら、前記マスクのパ
ターンを前記基板上に露光する走査型露光装置であっ
て、前記マスクと前記基板の走査を開始させると共に前
記パルスレーザーのパルス発光を開始させてから前記パ
ルスレーザーからのパルス光による前記マスクパターン
の照明を開始させるまでの間に、前記パルスレーザーか
ら放射された前記パルス光のエネルギーを測定せしめ、
その測定結果に基づいて前記パルス光のエネルギーが安
定したか否かを判定し、前記パルス光のエネルギーが安
定したと判定してから前記マスクおよび前記基板の走査
速度を調整せしめる制御手段を有することを特徴とする
走査型露光装置。 - 【請求項5】 請求項1乃至請求項4に記載の走査型露
光装置を用いてデバイスを製造することを特徴とするデ
バイスの製造方法。
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