JPH10321521A - 露光方法及び装置、ならびにこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents

露光方法及び装置、ならびにこれを用いたデバイス製造方法

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JPH10321521A
JPH10321521A JP10066088A JP6608898A JPH10321521A JP H10321521 A JPH10321521 A JP H10321521A JP 10066088 A JP10066088 A JP 10066088A JP 6608898 A JP6608898 A JP 6608898A JP H10321521 A JPH10321521 A JP H10321521A
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    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
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    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 原板と被露光基板とをより高精度に位置合わ
せするために、原板(レチクル)上パターンの非線形歪
み成分を取り除く手法を提供する。 【解決手段】 レチクルを固定する工程と、ウエハを固
定する工程と、該レチクルに露光ビームを照射する工程
と、該照射されたレチクルの像を投影光学系を介して該
ウエハに投影する工程と、レチクルの温度が所定値又は
それ以上に達したと判断されたらレチクルを固定し直す
工程とを有する露光方法及び装置、ならびにこれを用い
たデバイス製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光方法および装
置、ならびにこれを用いたデバイス製造方法に関し、特
に半導体製造装置である露光装置を用いて、マスクやレ
チクル等の原板を半導体ウエハ等の基板に精度よく露光
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年ICやLSI等の半導体集積回路の
微細化、高集積化に伴い、半導体露光装置も高精度化、
高機能化が図られている。特に位置合わせにおいては、
原板と基板とを数十ナノメータのオーダで重ねあわせる
技術が要求されている。
【0003】このような半導体製造に用いられる露光装
置として、ステッパやスキャナと呼ばれる装置が知られ
ている。これらの装置は、基板(例えば半導体ウエハ)
をステップ移動させながら、原板(例えばレチクル)上
に形成されているパターンを基板の複数箇所に順次転写
していくものである。この転写を一括で行う装置がステ
ッパ又はステップアンドリピート装置であり、ステージ
をスキャンさせながら転写する装置がスキャナ又はステ
ップアンドスキャン装置と呼ばれる。両者の相違は露光
時の形態であり、ステップを繰り返し転写を行うという
基本的な動作(ステップアンドリピート)については、
両者とも同じ振る舞いをする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】最近、半導体露光装置
における原板と基板の位置合わせにおいて、原板(レチ
クル)の熱膨張による変形によって、レチクル上に形成
されたパターンに生ずる非線形歪みが無視できない量に
なってきている。
【0005】本発明の目的は、原板と被露光基板とをよ
り高精度に位置合わせすることであり、そのために原板
(レチクル)上パターンの非線形歪み成分を取り除く手
法を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、原板の熱吸収率と露光光量および原板固定位置
より原板(レチクル)上パターンの非線形歪み成分を計
算し、次に、非線形歪み量が所定量を超す条件(温度上
昇値、原板への露光光量)を決定し、前記条件を満たし
たときに原板(レチクル)を固定し直すことにより非線
形成分を取り除くことが可能となることを見出し本発明
に達した。
【0007】本発明の露光方法の好ましい形態は、レチ
クルを固定する;ウエハを固定する;該レチクルに露光
ビームを照射する;該照射されたレチクルの像を投影光
学系を介して該ウエハに投影する;およびレチクルの温
度が所定値又はそれ以上に達したと判断されたら、レチ
クルを固定し直す、ステップを有することを特徴とす
る。
【0008】ここで例えば、以下のような特徴をさらに
備えることが望ましい。 ・前記レチクルを固定し直すと共に、前記投影光学系の
投影倍率を調整する。 ・前記レチクルの固定し直しを、前記ウエハの交換時に
行なう。 ・露光量の積算によって、レチクル温度を判断する。 ・露光回数および露光間隔から、レチクル温度を判断す
る。 ・予め計測したレチクルの透過率又は光吸収率を加味し
て、レチクル温度を判断する。 ・レチクルの位置決めを行なってからレチクルを再固定
する。 ・レチクルを再固定する際に、レチクルの計測を行な
い、非線形成分を最小にするようにレチクルを再固定す
る。 ・レチクル上に設けたマークと、レチクルを位置決めす
るための基準マークの相対位置と初期相対位置との差か
ら、レチクル温度を判断する。 ・レチクルの固定は真空吸着によって行なう。
【0009】本発明のデバイス製造方法の好ましい形態
は、上記露光方法でレチクルのパターンをウエハに露光
転写する工程を含む製造工程でデバイスを製造すること
を特徴とするものである。好ましくは、露光前にウエハ
にレジストを塗布する工程と、露光後にウエハを現像す
る工程をさらに有する。
【0010】本発明の露光装置の好ましい形態は、レチ
クルを固定するレチクルチャック;ウエハを固定するウ
エハチャック;該レチクルに露光ビームを照射する照射
光学系;該照射されたレチクルの像を投影光学系を介し
て該ウエハに投影する投影光学系;およびレチクルの温
度が所定値又はそれ以上に達したと判断されたら、レチ
クルを固定し直す手段、を備える。
【0011】本発明のさらなる目的ならびに好ましい形
態は、以下の実施例の中で明らかにされる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
例について説明する。本発明に用いる投影露光装置(ス
テッパ又はスキャナ)の構成図を示す。図1は上面図、
図2は側面図である。1は、露光ビーム光軸と垂直なX
Y平面内をX,Y方向に移動可能なXYステージ上に固
定されたウエハチャックであるウエハ吸着台、2は、被
露光基板であるウエハ、3は投影光学系の投影レンズ、
4R、4Lは、投影レンズ3の上部に固定された2個の
レチクル基準マーク、5は、レチクル基準マーク4R、
4Lに対してレチクル上に描画されたマーク5L、5
R、6は、原版であるレチクル、7は、投影レンズ3の
上部に固定されレチクル6を真空吸着によって固定する
ためのレチクルチャックである4つの固定用真空吸着用
パッド、8R、8Lは計測用光学系支持台により支持さ
れ、レチクル基準マーク4とレチクル6上マークとの相
対位置を観察する計測用アライメント光学系、10はレ
チクル6、レチクル基準マーク4R、4Lに向けて温度
調整された気体を吹き付けて温調し、4R、4Lの間隔
を一定に維持するためのパーティクルフィルターを有す
る温調装置、11は露光ビームを生成してレチクルを照
明する照明光学系である。
【0013】以上の構成において本発明の動作を説明す
る。予め、露光装置で露光動作開始前に、用いる予定の
レチクルの光吸収率を測定しておき露光量によるレチク
ル温度上昇を予測する。露光の手順は次のように行な
う。まずレチクル送り込みハンドによりレチクルを露光
装置に送り込む。次に基準マーク4R、4Lとレチクル
上のマーク5R、5Lを計測用光学系8R、8Lを用
い、所定範囲内になるようにレチクルをレチクルステー
ジにより位置決めする。そしてレチクル固定用真空パッ
ト7L、7Rによりレチクルを露光装置に固定する。
【0014】次に、ウエハ搬送系によりウエハ2を吸着
台1に吸着させる。XYステージをステップアンド露光
動作を繰り返しながらウエハ内複数箇所を順次露光し、
ウエハ全体露光処理を終了し、不図示ウエハ搬送系によ
り搬出される。
【0015】このような一連の動作を繰り返し行う露光
装置において、あらかじめ測定決定されたレチクル光吸
収率と実際にレチクルに投射された光エネルギーによる
露光積算、およびレチクルの置かれる環境などによりレ
チクルの温度上昇を推定して、所定値に達するか、又は
それ以上にレチクル温度が上昇したと判断される場合は
レチクル内のひずみが許容できないほど大きくなったと
判断し、レチクルをいったんリリースして、再度吸着固
定し直す。その際レチクル位置を測定し、レチクルパタ
ーンの伸び量を計測し、その伸び量に応じて投影光学系
の倍率を制御する投影露光装置の位置合わせ方法を用
い、線形成分を補正する。
【0016】なお、上記方法では、レチクルを吸着し直
すタイミングの判断をレチクル吸着率と露光エネルギー
より決定したが、レチクルマークと基準マークとの相対
位置関係を例えばウエハ1枚毎程度で測定して上記判断
を行ってレチクルを吸着し直してもよい。又、レチクル
を吸着し直しタイミングを、ウエハ交換時に実施すれ
ば、露光装置のスループットを損なうことがないので好
ましい。
【0017】以上説明したように、本実施例では、レチ
クルの温度が所定値又はそれ以上に達したと判断された
ら、レチクルを固定し直すことを基本としている。さら
にレチクルを固定し直すと共に投影光学系の投影倍率を
調整することで、より一層の精度向上を達成している。
【0018】ここで上記レチクルの温度上昇の判断は、
予め計測したレチクルの透過率又は光吸収率を加味し
て、露光量の積算、例えば露光回数および露光間隔から
判断する。あるいは、レチクル上に設けたマークと、レ
チクルを位置決めするための基準マークの相対位置と初
期相対位置との差から、レチクル温度を判断することも
できる。
【0019】また、レチクルを再固定する際にはレチク
ルの位置決めを行なう。また、レチクルを再固定する際
にレチクルの計測を行ない、非線形成分を最小にするよ
うにレチクルを再固定することが好ましい。またレチク
ルの固定し直しを、ウエハの交換時に行なうことが好ま
しい。
【0020】このような特徴をもった本実施例によれ
ば、レチクルパターンの熱変形による非線形成分が除去
でき、露光装置の焼き付け性能、アライメント性能の向
上がはかれる。
【0021】
【デバイス製造方法の実施例】次に上記説明した露光装
置または露光方法を利用したデバイス製造方法の実施形
態を説明する。図3は微小デバイス(ICやLSI等の
半導体チップ、液晶パネル、CCD、薄膜磁気へッド、
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)ではデバイスのパターン設計を行なう。ス
テップ2(マスク製作)では設計したパターンを形成し
たマスクを製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)
ではシリコンやガラス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。
【0022】図4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)ではウエハにレジストを塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置または露
光方法によってマスクの回路パターンをウエハの複数の
ショット領域に並べて焼付露光する。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。
【0023】本実施例の生産方法を用いれば、従来は製
造が難しかった大型のデバイスを低コストに製造するこ
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、
露光装置のスループットを損なうことなく原板の熱変形
による非線形成分を除去でき、露光装置の焼き付け性
能、アライメント性能の向上がはかれる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 投影露光装置の実施例の上面図。
【図2】 図1の装置の側面図。
【図3】 デバイス製造方法を示すフロー図。
【図4】 ウエハプロセスの詳細なフロー図。
【符号の説明】
1:ウエハ吸着台、2:ウエハ、4:レチクル基準マー
ク、5:レチクルマーク、6:レチクル、7:吸着パッ
ト、10:温調装置。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レチクルを固定する工程と、ウエハを固
    定する工程と、該レチクルに露光ビームを照射する工程
    と、該照射されたレチクルの像を投影光学系を介して該
    ウエハに投影する工程と、レチクルの温度が所定値又は
    それ以上に達したと判断されたらレチクルを固定し直す
    工程とを有することを特徴とする露光方法。
  2. 【請求項2】 前記レチクルを固定し直すと共に、前記
    投影光学系の投影倍率の調整することを特徴とする請求
    項1記載の露光方法。
  3. 【請求項3】 前記レチクルの固定し直しを、前記ウエ
    ハの交換時に行なうことを特徴とする請求項1記載の露
    光方法。
  4. 【請求項4】 露光量の積算によってレチクル温度を判
    断することを特徴とする請求項1記載の露光方法。
  5. 【請求項5】 露光回数および露光間隔からレチクル温
    度を判断することを特徴とする請求項4記載の露光方
    法。
  6. 【請求項6】 予め計測したレチクルの透過率又は光吸
    収率を加味してレチクル温度を判断することを特微とす
    る請求項1記載の露光方法。
  7. 【請求項7】 レチクルの位置決めを行なってからレチ
    クルを再固定することを特徴とする請求項1記載の露光
    方法。
  8. 【請求項8】 レチクルを再固定する際に、レチクルの
    計測を行ない、非線形成分を最小にするようにレチクル
    を再固定することを特徴とする請求項1記載の露光方
    法。
  9. 【請求項9】 レチクル上に設けたマークと、レチクル
    を位置決めするための基準マークの相対位置と初期相対
    位置との差から、レチクル温度を判断することを特徴と
    する請求項1記載の露光方法。
  10. 【請求項10】 レチクルの固定は真空吸着によって行
    なうことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか記載の
    露光方法。
  11. 【請求項11】 請求項1乃至10のいずれか記載の露
    光方法でレチクルのパターンをウエハに露光転写する工
    程を含む製造工程で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。
  12. 【請求項12】 露光前にウエハにレジストを塗布する
    工程と、露光後にウエハを現像する工程をさらに有する
    ことを特徴とする請求項10記載のデバイス製造方法。
  13. 【請求項13】 レチクルを固定するレチクルチャック
    と、ウエハを固定するウエハチャックと、該レチクルに
    露光ビームを照射する照明光学系と、該照射されたレチ
    クルの像を投影光学系を介して該ウエハに投影する投影
    光学系と、レチクルの温度が所定値又はそれ以上に達し
    たと判断されたらレチクルを固定し直す手段とを備えた
    ことを特徴とする露光装置。
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