JPH08335545A - 露光方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理物の露光処理におけるスループットの
向上を図る露光方法および装置を提供する。 【構成】 紫外線などの照射光２を発する水銀ランプ１
と、半導体ウェハ３を載置する露光用ステージ４と、配
線パターンが形成されたレチクル５を介して照射光２を
露光用ステージ４上の半導体ウェハ３に照射することに
よりパターン露光を行う第１光学系６と、半導体ウェハ
３を載置しかつ半導体ウェハ３のプリアライメントが行
われるプリアライメントステージ７と、照射光２を分光
する分光ミラー８および分光ミラー８によって分光され
た照射光２の半導体ウェハ３上への照射箇所を制御する
光制御手段９を備えた第２光学系１０とからなり、プリ
アライメントステージ７上において半導体ウェハ３のプ
リアライメント後、第２光学系１０によって半導体ウェ
ハ３の周辺露光を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハなどの被
処理物の露光技術に関し、特にプリアライメントを行う
回転ステージ上で被処理物のプリアライメント後に周辺
露光する露光方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】被処理物の一例である半導体ウェハの露光
技術において、半導体ウェハの周辺露光はほとんどのフ
ォトリソグラフィー工程で必要とされる。

【０００４】ここで、半導体ウェハにパターン露光を行
う露光装置と、周辺露光を行う周辺露光装置とでは別々
の装置が用いられ、露光装置によってパターン露光を行
った後、周辺露光装置によって周辺露光を行っている。

【０００５】なお、半導体ウェハの露光装置について
は、例えば、特開昭６０−１８６８４３号公報に記載さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術においては、パターン露光後に他の装置（周辺露光装
置）で周辺露光を行うため、半導体ウェハの露光処理に
おけるスループットの向上が図れないことが問題とされ
る。

【０００７】さらに、周辺露光装置は、その機能に対し
て価格が高いという問題もかかえている。

【０００８】そこで、本発明の目的は、被処理物の露光
処理におけるスループットの向上を図る露光方法および
装置を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】すなわち、本発明の露光方法は、半導体ウ
ェハなどの被処理物を載置する回転ステージ上で前記被
処理物のプリアライメントを行った後、前記回転ステー
ジ上で前記被処理物を周辺露光し、前記プリアライメン
トおよび周辺露光を行った被処理物を露光用ステージ上
でパターン露光するものである。

【００１２】さらに、本発明の露光方法は、前記回転ス
テージ上における前記被処理物のプリアライメントもし
くは周辺露光と、前記露光用ステージ上におけるパター
ン露光とを同時に行うものである。

【００１３】また、本発明の露光装置は、紫外線などの
照射光を発する光源と、半導体ウェハなどの被処理物を
載置する露光用ステージと、配線パターンが形成された
フォトマスクを介して前記照射光を前記露光用ステージ
上の被処理物に照射することによりパターン露光を行う
第１光学系と、前記被処理物を載置しかつ前記被処理物
のプリアライメントが行われる回転ステージと、前記照
射光を分光する分光手段および前記分光手段によって分
光された照射光の照射箇所を制御する光制御手段を備え
た第２光学系とを有し、前記回転ステージ上において前
記被処理物のプリアライメント後、前記第２光学系によ
って周辺露光が行われるものである。

【００１４】なお、本発明の露光装置は、紫外線などの
第１照射光を発する第１光源と、半導体ウェハなどの被
処理物を載置する露光用ステージと、配線パターンが形
成されたフォトマスクを介して前記第１照射光を前記露
光用ステージ上の被処理物に照射することによりパター
ン露光を行う第１光学系と、前記被処理物を載置しかつ
前記被処理物のプリアライメントが行われる回転ステー
ジと、他の紫外線などの第２照射光を発する第２光源お
よび前記第２照射光の照射箇所を制御する光制御手段を
備えた第２光学系とを有し、前記回転ステージ上におい
て前記被処理物のプリアライメント後、前記第２光学系
によって周辺露光が行われるものである。

【００１５】さらに、本発明の露光装置は、前記露光用
ステージと前記回転ステージとの間付近に遮光部材が設
けられているものである。

【００１６】

【作用】上記した手段によれば、露光装置が光源から発
せられた照射光を分光する分光手段および前記分光手段
によって分光された照射光の照射箇所を制御する光制御
手段を備えた第２光学系とを有することにより、回転ス
テージ上において被処理物のプリアライメント後、前記
回転ステージ上で前記第２光学系によって周辺露光を行
うことができ、さらに、プリアライメントおよび周辺露
光を行った被処理物を露光用ステージ上でパターン露光
することができる。

【００１７】これにより、プリアライメントおよび周辺
露光を終えた被処理物を露光用ステージ上でパターン露
光しながら、他の被処理物を回転ステージ上でプリアラ
イメントもしくは周辺露光することができる。

【００１８】その結果、回転ステージおよび露光用ステ
ージ上において、被処理物のプリアライメントもしくは
周辺露光と他の被処理物のパターン露光とを同時に行え
るため、被処理物の露光処理におけるスループットの向
上を図ることができる。

【００１９】また、露光装置の回転ステージ上で被処理
物の周辺露光も行うことができるため、周辺露光装置を
使用せずに露光処理を行うことができる。

【００２０】さらに、露光用ステージと回転ステージと
の間付近に遮光部材が設けられていることにより、周辺
露光またはパターン露光の各々における照射光の漏れを
防ぐことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００２２】図１は本発明による露光装置の構造の一実
施例を示す構成概念図、図２は本発明の露光方法におけ
る作業手順の一実施例を示す手順概念図である。

【００２３】本実施例による露光装置の一例としてフォ
トマスク上に形成された配線パターンを１／５に縮小し
て露光する縮小投影露光装置を取り上げて説明する。

【００２４】まず、その構成は、紫外線などの照射光２
を発する光源である水銀ランプ１と、被処理物である半
導体ウェハ３を載置する露光用ステージ４と、配線パタ
ーンが形成されたフォトマスクであるレチクル５を介し
て照射光２を露光用ステージ４上の半導体ウェハ３に照
射することによりパターン露光を行う第１光学系６と、
半導体ウェハ３を載置しかつ半導体ウェハ３のプリアラ
イメントが行われる回転ステージであるプリアライメン
トステージ７と、照射光２を分光する分光手段である分
光ミラー８および分光ミラー８によって分光された照射
光２の半導体ウェハ３上への照射箇所を制御する光制御
手段９を備えた第２光学系１０とからなり、プリアライ
メントステージ７上において半導体ウェハ３のプリアラ
イメント後、プリアライメントステージ７上で第２光学
系１０によって半導体ウェハ３の周辺露光１５を行うも
のである。

【００２５】また、本実施例の縮小投影露光装置には、
露光用ステージ４とプリアライメントステージ７との間
付近に遮光部材である遮光板１１が設けられている。

【００２６】ここで、第１光学系６は、照射光２を収束
する照明系レンズ６ａと、配線パターンが形成されたレ
チクル５と、レチクル５に形成された前記配線パターン
を投影する投影レンズ６ｂとから構成されている。

【００２７】したがって、水銀ランプ１から発せられた
紫外線などの照射光２は、照明系レンズ６ａを介してフ
ォトマスクであるレチクル５に照射され、さらに、レチ
クル５に形成された配線パターンの像が、投影レンズ６
ｂにより１／５に縮小されて半導体ウェハ３上に転写さ
れる。

【００２８】また、第２光学系１０は、照射光２を分光
する分光ミラー８と、分光ミラー８によって分光された
照射光２の半導体ウェハ３上への照射箇所を制御する光
制御手段９と、分光ミラー８と光制御手段９とを接続す
る光ファイバ１０ａとから構成されている。

【００２９】したがって、分光ミラー８によって分光さ
れた紫外線などの照射光２は光ファイバ１０ａを経て、
照射ノズル９ａから半導体ウェハ３のエッジ部に照射さ
れる。

【００３０】ここで、光制御手段９は、照射光２を照射
する照射ノズル９ａの動作を制御プログラムを用いて制
御するものである。

【００３１】すなわち、前記制御プログラムに、例え
ば、プリアライメントステージ７上でθ回転する半導体
ウェハ３のエッジ部の軌跡を、円周部とオリエンテーシ
ョンフラット部とに分け、さらに、半導体ウェハ３の半
径などをパラメータとして予め認識させておく。

【００３２】したがって、前記制御プログラムにより、
プリアライメントステージ７上でθ回転する半導体ウェ
ハ３のエッジ部の軌跡に沿って照射ノズル９ａを動かす
ことができる（実際に照射ノズル９ａを動かすのは、半
導体ウェハ３のオリエンテーションフラット部を照射す
る時だけであり、半導体ウェハ３の円周部への照射は、
プリアライメントステージ７のθ回転だけによって行
う）。

【００３３】また、本実施例の縮小投影露光装置には、
半導体ウェハ３を搬入する機構であるローダ１２と、露
光処理後の半導体ウェハ３を搬出する機構であるアンロ
ーダ１３とが設置されている。

【００３４】次に、本実施例による露光方法について説
明する。

【００３５】まず、ローダ１２から半導体ウェハ３を搬
送し、回転ステージであるプリアライメントステージ７
上に載置する。

【００３６】ここで、半導体ウェハ３のオリエンテーシ
ョンフラット部（以降、オリフラと略す）による位置合
わせ、すなわち、オリフラ合わせ（プリアライメント）
１４を行う。

【００３７】さらに、プリアライメントステージ７上
で、第２光学系１０によって、半導体ウェハ３の周辺露
光１５を行う。

【００３８】この時、半導体ウェハ３の円周部における
周辺露光１５は、プリアライメントステージ７のθ回転
だけによって行い、半導体ウェハ３のオリフラ部におけ
る周辺露光１５は、前記制御プログラムによって照射ノ
ズル９ａを駆動制御しながら前記オリフラ部に照射光２
を照射して行う。

【００３９】これにより、半導体ウェハ３のエッジ部を
周辺露光１５する。

【００４０】その後、周辺露光１５が終了した半導体ウ
ェハ３を露光用ステージ４上に搬送し、第１光学系６に
よってパターン露光を行う。

【００４１】さらに、パターン露光終了後、半導体ウェ
ハ３を搬送し、アンローダ１３に収容する。

【００４２】なお、パターン露光とプリアライメントと
では、１枚の半導体ウェハ３を処理する処理時間に差が
あるため（例えば、パターン露光は約１分であり、プリ
アライメントは約１０秒）、１枚目の半導体ウェハ３の
パターン露光を行っている間の時間を利用して、プリア
ライメントが終了した他の半導体ウェハ３（ここでは、
２枚目の半導体ウェハ３）の周辺露光１５を行うことが
できる。

【００４３】すなわち、本実施例の縮小投影露光装置
は、プリアライメントステージ７上における半導体ウェ
ハ３のプリアライメントもしくは周辺露光１５と、露光
用ステージ４上における他の半導体ウェハ３のパターン
露光とを同時に行うものである。

【００４４】ここで、図１、図２を用いて、プリアライ
メントもしくは周辺露光１５と、パターン露光とを同時
に行う方法について詳しく説明する。

【００４５】まず、ローダ１２にセットされた半導体ウ
ェハ３の中の１枚目の半導体ウェハ３をプリアライメン
トステージ７に搬送し、載置する。

【００４６】そこで、オリフラ合わせ１４（プリアライ
メント）を行い、さらに、プリアライメントステージ７
上で、第２光学系１０により１枚目の半導体ウェハ３の
周辺露光１５を行う。

【００４７】その後、１枚目の半導体ウェハ３を露光用
ステージ４に搬送し、載置する。

【００４８】そこで、第１光学系６によって１枚目の半
導体ウェハ３のパターン感光１６、すなわちパターン露
光を行う。

【００４９】なお、この時、２枚目の半導体ウェハ３を
プリアライメントステージ７上に搬送し、１枚目の半導
体ウェハ３のパターン感光１６を行っている間、すなわ
ち、１枚目の半導体ウェハ３のパターン感光１６を行う
のと同時に、プリアライメントステージ７上で２枚目の
半導体ウェハ３のオリフラ合わせ１４と周辺露光１５を
行う。

【００５０】その後、１枚目の半導体ウェハ３のパター
ン感光１６が終了すると、１枚目の半導体ウェハ３をア
ンローダ１３に収容し、オリフラ合わせ１４と周辺露光
１５とを終了した２枚目の半導体ウェハ３を露光用ステ
ージ４に搬送する。

【００５１】すなわち、以降、３枚目、４枚目と半導体
ウェハ３の処理をｎ枚目まで繰り返すことができる。

【００５２】なお、本実施例による露光方法において
は、１枚目の半導体ウェハ３のパターン感光１６を行っ
ている間に２枚目の半導体ウェハ３の周辺露光１５が終
了するため、半導体ウェハ３の露光処理のスループット
としては、１枚目の半導体ウェハ３の周辺露光１５に掛
かる時間の増加だけである。

【００５３】次に、本実施例の露光方法および装置によ
って得られる作用効果について説明する。

【００５４】すなわち、露光装置が水銀ランプ１から発
せられた紫外線などの照射光２を分光する分光ミラー８
および分光ミラー８によって分光された照射光２の照射
箇所を制御する光制御手段９を備えた第２光学系１０と
を有することにより、回転ステージであるプリアライメ
ントステージ７上において半導体ウェハ３のプリアライ
メント後、プリアライメントステージ７上で第２光学系
１０によって周辺露光１５を行うことができ、さらに、
プリアライメントおよび周辺露光１５を行った半導体ウ
ェハ３を露光用ステージ４上でパターン感光１６、すな
わちパターン露光することができる。

【００５５】これにより、プリアライメントおよび周辺
露光１５を終えた半導体ウェハ３を露光用ステージ４上
でパターン露光しながら、他の半導体ウェハ３をプリア
ライメントステージ７上でプリアライメントもしくは周
辺露光１５することができる。

【００５６】その結果、プリアライメントステージ７お
よび露光用ステージ４上において、半導体ウェハ３のプ
リアライメントもしくは周辺露光１５と他の半導体ウェ
ハ３のパターン露光とを同時に行えるため、半導体ウェ
ハ３の露光処理におけるスループットの向上を図ること
ができる。

【００５７】つまり、露光工程全体において、周辺露光
１５の工程を廃止するのと同様の効果を得ることができ
る。

【００５８】また、露光装置のプリアライメントステー
ジ７上で半導体ウェハ３の周辺露光１５も行うことがで
きるため、周辺露光装置を使用せずに露光処理を行うこ
とができ、装置の台数の低減を図ることができる。

【００５９】その結果、露光工程全体に関わる装置全般
の価格を低減することができる。

【００６０】なお、本実施例の露光装置は、改造する程
度で前記効果を生み出すことができるため、前記同様、
設備台数を低減することができる。

【００６１】また、露光用ステージ４とプリアライメン
トステージ７との間付近に遮光部材である遮光板１１が
設けられていることにより、周辺露光１５またはパター
ン露光の各々における照射光２の漏れを防ぐことができ
る。

【００６２】その結果、周辺露光１５またはパターン露
光を高精度に行うことができる。

【００６３】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。

【００６４】例えば、前記実施例で説明した露光装置
は、１／５縮小投影露光装置であったが、前記露光装置
は１／１アライナ（露光装置）などであってもよい。

【００６５】さらに、前記実施例の露光装置は光源が１
つの場合であったが、図３に示す他の実施例の露光装置
のように、２つの光源、すなわち、第１光源１７と第２
光源１８とを有するものであってもよい。

【００６６】この場合の露光装置の構成について説明す
ると、紫外線などの第１照射光１９を発する第１光源１
７と、被処理物である半導体ウェハ３を載置する露光用
ステージ４と、配線パターンが形成されたフォトマスク
であるレチクル５を介して第１照射光１９を露光用ステ
ージ４上の半導体ウェハ３に照射することによりパター
ン露光を行う第１光学系６と、半導体ウェハ３を載置し
かつ半導体ウェハ３のプリアライメントが行われる回転
ステージであるプリアライメントステージ７と、他の紫
外線などの第２照射光２０を発する第２光源１８および
第２照射光２０の照射箇所を制御する光制御手段９を備
えた第２光学系１０とからなり、プリアライメントステ
ージ７上において半導体ウェハ３のプリアライメント
後、第２光学系１０によって周辺露光１５（図２参照）
を行うものである。

【００６７】なお、光源を２つ設けた露光装置において
も、前記実施例の露光装置と同様の効果を得ることがで
きる。

【００６８】また、前記実施例の露光装置は、プリアラ
イメントステージ上で周辺露光を行うものであったが、
周辺露光を行う他の方法として、図４に示す他の実施例
の露光装置のように、まず、第１光学系６の投影レンズ
６ｂと半導体ウェハ３の間に凹レンズ２１とクロム円盤
２２を挿入して露光用ステージ４上で半導体ウェハ３の
周辺露光１５（図２参照）を行い、その後、凹レンズ２
１とクロム円盤２２を取り除くことにより、露光用ステ
ージ４上で半導体ウェハ３のパターン露光を行うもので
ある。

【００６９】さらに、周辺露光を行う他の方法として、
塗布機に周辺露光機構を設けてもよい。

【００７０】つまり、プリアライメントステージ上では
なく、塗布機のスピンナ上で半導体ウェハを回転させな
がら周辺露光するものである。

【００７１】また、前記実施例の露光装置は、半導体ウ
ェハのオリフラ部を周辺露光する際に、制御プログラム
の駆動制御により半導体ウェハのオリフラ部に沿って照
射ノズルが動くものであったが、プリアライメントステ
ージの側面付近に光センサなどの検知手段を設置するこ
とにより、前記制御プログラムを用いなくても、半導体
ウェハのオリフラ部を検知することができ、これによ
り、照射ノズルを駆動制御してもよい。

【００７２】その結果、半導体ウェハのオリフラ部を周
辺露光することも可能である。

【００７３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以
下のとおりである。

【００７４】（１）．光源から発せられた照射光を分光
する分光手段および前記分光手段によって分光された照
射光の照射箇所を制御する光制御手段を備えた第２光学
系とを有することにより、プリアライメントおよび周辺
露光を終えた被処理物を露光用ステージ上でパターン露
光しながら、他の被処理物を回転ステージ上でプリアラ
イメントもしくは周辺露光することができる。

【００７５】その結果、回転ステージおよび露光用ステ
ージ上において、被処理物のプリアライメントもしくは
周辺露光と他の被処理物のパターン露光とを同時に行え
るため、被処理物の露光処理におけるスループットの向
上を図ることができる。

【００７６】（２）．露光装置の回転ステージ上で被処
理物の周辺露光も行うことができるため、周辺露光装置
を使用せずに露光処理を行うことができ、装置の台数の
低減を図ることができる。

【００７７】その結果、露光工程全体に関わる装置全般
の価格を低減することができる。

【００７８】（３）．露光用ステージと回転ステージと
の間付近に遮光部材が設けられていることにより、周辺
露光またはパターン露光の各々における照射光の漏れを
防ぐことができる。

【００７９】その結果、周辺露光またはパターン露光を
高精度に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による露光装置の構造の一実施例を示す
構成概念図である。

【図２】本発明の露光方法における作業手順の一実施例
を示す手順概念図である。

【図３】本発明の他の実施例である露光装置の構造の一
例を示す構成概念図である。

【図４】本発明の他の実施例である露光装置の構造の一
例を示す構成概念図である。

【符号の説明】

１ 水銀ランプ（光源） ２ 照射光 ３ 半導体ウェハ（被処理物） ４ 露光用ステージ ５ レチクル（フォトマスク） ６ 第１光学系 ６ａ 照明系レンズ ６ｂ 投影レンズ ７ プリアライメントステージ（回転ステージ） ８ 分光ミラー（分光手段） ９ 光制御手段 ９ａ 照射ノズル １０ 第２光学系 １０ａ 光ファイバ １１ 遮光板（遮光部材） １２ ローダ １３ アンローダ １４ オリフラ合わせ １５ 周辺露光 １６ パターン感光 １７ 第１光源 １８ 第２光源 １９ 第１照射光 ２０ 第２照射光 ２１ 凹レンズ ２２ クロム円盤

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハなどの被処理物にパターン
   露光と周辺露光とを行う露光方法であって、 前記被処理物を載置する回転ステージ上で前記被処理物
   のプリアライメントを行った後、前記回転ステージ上で
   前記被処理物を周辺露光し、 前記プリアライメントおよび周辺露光を行った被処理物
   を露光用ステージ上でパターン露光することを特徴とす
   る露光方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の露光方法であって、前記
   回転ステージ上における前記被処理物のプリアライメン
   トもしくは周辺露光と、前記露光用ステージ上における
   パターン露光とを同時に行うことを特徴とする露光方
   法。
3. 【請求項３】 半導体ウェハなどの被処理物にパターン
   露光と周辺露光とを行う露光装置であって、 紫外線などの照射光を発する光源と、 前記被処理物を載置する露光用ステージと、 配線パターンが形成されたフォトマスクを介して前記照
   射光を前記露光用ステージ上の被処理物に照射すること
   によりパターン露光を行う第１光学系と、 前記被処理物を載置し、かつ前記被処理物のプリアライ
   メントが行われる回転ステージと、 前記照射光を分光する分光手段および前記分光手段によ
   って分光された照射光の照射箇所を制御する光制御手段
   を備えた第２光学系とを有し、 前記回転ステージ上において前記被処理物のプリアライ
   メント後、前記第２光学系によって周辺露光が行われる
   ことを特徴とする露光装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の露光装置であって、前記
   分光手段は照射光を分光する分光ミラーであることを特
   徴とする露光装置。
5. 【請求項５】 半導体ウェハなどの被処理物にパターン
   露光と周辺露光とを行う露光装置であって、 紫外線などの第１照射光を発する第１光源と、 前記被処理物を載置する露光用ステージと、 配線パターンが形成されたフォトマスクを介して前記第
   １照射光を前記露光用ステージ上の被処理物に照射する
   ことによりパターン露光を行う第１光学系と、 前記被処理物を載置し、かつ前記被処理物のプリアライ
   メントが行われる回転ステージと、 他の紫外線などの第２照射光を発する第２光源および前
   記第２照射光の照射箇所を制御する光制御手段を備えた
   第２光学系とを有し、 前記回転ステージ上において前記被処理物のプリアライ
   メント後、前記第２光学系によって周辺露光が行われる
   ことを特徴とする露光装置。
6. 【請求項６】 請求項３，４または５記載の露光装置で
   あって、前記露光用ステージと前記回転ステージとの間
   付近に遮光部材が設けられていることを特徴とする露光
   装置。
7. 【請求項７】 請求項３，４，５または６記載の露光装
   置であって、前記光源、第１光源または第２光源として
   水銀ランプが設置されていることを特徴とする露光装
   置。