WO2009081702A1 - スキャン露光装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70216—Mask projection systems
Definitions
- the present invention is suitable for, for example, EUV (Extreme Ultra Violet) lithography and the like, and relates to a scan exposure apparatus and a semiconductor device manufacturing method for performing scan exposure using a mask.
- EUV Extreme Ultra Violet
- a lithography technique is used as a method for transferring a fine pattern onto a substrate.
- a projection exposure apparatus is mainly used, and pattern transfer is performed by irradiating the resist on the substrate with exposure light transmitted through a photomask mounted on the projection exposure apparatus.
- a scanner method that performs exposure by scanning an arc-shaped exposure region instead of the stepper method is the mainstream. It is used as.
- This flare is a major problem in the EUV exposure method in which a reflective mask made of a multilayer film and a reflective projection optical system made of a multilayer film are indispensable, helping the short exposure wavelength.
- ⁇ Flare is classified into several types, and what is particularly a major problem centering on EUV lithography is what is called local flare.
- the local flare has a slight roughness on the surface of the reflecting mirror, so that the exposure light is irregularly reflected on the reflecting surface, which causes stray light in a direction other than the regular reflection direction.
- Patent Document 1 proposes an extreme ultraviolet optical system for the purpose of preventing image quality deterioration and resolution reduction due to stray light by incorporating a large number of stray light apertures inside the reflection projection optical system. Yes.
- FIG. 6 is a plan view showing a state in which the reflection mask is irradiated with the exposure light.
- the exposure area 11 of one shot has an arc shape divided by the exposure boundary 10. Focusing on the exposure point 12a in the exposure region 11, when flare due to irregular reflection occurs at the exposure point 12a, a substantially circular light spread 13a occurs around the exposure point 12a. When irregular reflection occurs at other exposure points 12b, 12c, etc., similarly, substantially circular light spreads 13b, 13c occur around the exposure points 12b, 12c. Such light spread can be defined as the angular distribution of scattered light.
- FIG. 7 is a graph showing the state of light spreading on the wafer due to flare.
- the horizontal axis indicates the position in the in-plane direction with the exposure point as the origin 0, and the vertical axis indicates the amount of light. From this graph, it can be seen that the peak of the light amount is located at the exposure point, and the light amount decreases as the distance from the exposure point increases.
- the light quantity distribution is a characteristic of the axis target in a first order approximation.
- this irregular reflection characteristic is caused by the roughness of the reflecting surface.
- EUV lithography having a short exposure wavelength of 13.5 nm and a short nanometer level, a roughness with a spatial period of 0.1 nm exists.
- the scattered light is taken into the optical system and causes a resolution failure.
- a light flare 15 is also generated outside the arcuate exposure region 11 and the exposure boundary 10 as shown in FIG. Due to this flare, exposure coverage occurs in the chip area adjacent to the chip area to be exposed, and pattern dimension abnormality and resolution reduction occur in the adjacent area.
- correction is performed by applying a dimensional bias to the mask pattern at the place where the exposure cover is generated.
- a dimensional bias is applied to the mask pattern at the place where the exposure cover is generated.
- EB lithography electron beam lithography
- FIG. 9 is a plan view showing an exposure shot map on the wafer.
- the effective chip area 20 located inside the wafer is affected by a shot to the adjacent effective chip area around the periphery, and a uniform exposure environment is maintained.
- the ineffective chip area that is located outside the effective chip shot area 22 and intersects the wafer outer periphery 21 or a further outside area. It is necessary to irradiate dummy shots 24 and 25.
- the dummy shot 24 along the exposure scan direction 23 needs to be a full chip size dummy shot.
- the dummy shot 25 in the vertical direction scans the arc-shaped exposure region, it does not have to be a full chip size but a shot size up to a size at which exposure covering occurs. This size depends on the length of the arcuate exposure area and the extent of the cover area, but in many cases is about 1/4 of the full chip size.
- Such a dummy shot has a problem that the number of shots per wafer increases and the exposure throughput decreases.
- the exposure field size of a full field scanner is around 26 mm ⁇ 33 mm on the wafer.
- the chip size is 24.9 mm ⁇ 32.9 mm and the shot pitch is 25 mm ⁇ 33 mm
- the number of effective acquisition chips is 74 chips
- the number of invalid chips of the dummy shot 24 of the full chip size parallel to the scan direction is 18, vertical.
- the number of invalid chips in the dummy shot 25 of the partial chip size in any direction is 24.
- T is the time required for exposure of one full chip size
- 74 T is the exposure time required to acquire an effective chip
- 18 T is the exposure time required for dummy shot 24
- 25 is required for dummy shot 25.
- An object of the present invention is to provide a scan exposure apparatus and a semiconductor device manufacturing method capable of reducing dummy shots for maintaining an exposure environment, reducing exposure time, and improving throughput.
- a light shielding member for defining an exposure width along a direction perpendicular to a scanning direction when performing exposure on a wafer by projecting exposure light from an exposure mask. are arranged close to the wafer surface to block flare toward the chip area adjacent to the chip area to be exposed.
- the exposure width defined by the light shielding member is preferably changed according to the size of the chip area to be exposed and / or the distance between the chip area to be exposed and the adjacent chip area.
- the gap between the light shielding member and the wafer surface is preferably set to 500 ⁇ m or less.
- the light shielding member is disposed close to the wafer surface to block flare toward the chip area adjacent to the chip area to be exposed, thereby reducing dummy shots for maintaining the exposure environment. can do. As a result, the exposure time can be shortened and the throughput can be improved.
- FIG. 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- FIG. 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- FIG. 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- FIG. 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- FIG. 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- 100 light source 101 exposure light, 102 reflective optical system, 103 exposure mask, 103a mask stage, 104 housing, 105 reflective projection optical system, 106 wafer, 106a wafer stage, 110 shading blade, 111 Drive mechanism, 112 opening.
- FIG. 1 is a block diagram showing an example of a scanning exposure apparatus according to the present invention.
- the scanning exposure apparatus includes a light source 100 that supplies exposure light 101, a reflection optical system 102, a mask stage 103a for mounting an exposure mask 103, a reflection projection optical system 105, a housing 104 that houses the optical system, A wafer stage 106a for mounting the wafer 106, a pair of light shielding blades 110, a drive mechanism 111 for variably setting the exposure width of the light shielding blades 110, and the like.
- the exposure mask 103 and the wafer 106 are set parallel to the XY plane, and the direction perpendicular to the XY plane is defined as the Z direction.
- the light source 100 supplies, for example, EUV light having a wavelength range of 10 nm to 15 nm, particularly a wavelength of 13.5 nm, as exposure light 101.
- EUV exposure light having a wavelength range of 10 nm to 15 nm, particularly a wavelength of 13.5 nm
- the present invention uses other wavelengths, for example, wavelength regions such as soft X-rays, DUV (deep ultraviolet), ultraviolet, and visible light. It is also applicable to cases.
- the optical path from the light source 100 to the wafer 106 is maintained in an appropriate atmosphere according to the wavelength used so that the absorption of exposure light is as low as possible. In the case of EUV light, it is generally maintained in a vacuum. Yes.
- the inside of the housing 104 that accommodates the reflective optical system 102, the exposure mask 103, and the reflective projection optical system 105 is evacuated so as to have a particularly high degree of vacuum compared to the surroundings, thereby contaminating the optical system. Protect from.
- the mask stage 103a is supported so as to be displaceable in the XY plane, and is connected to a stage drive mechanism (not shown).
- the wafer stage 106a is also supported so as to be displaceable in the XY plane, and is connected to another stage driving mechanism (not shown).
- the mask stage 103a and the wafer stage 106a move the exposure mask 103 and the wafer 106 at a constant speed in the Y direction in synchronization with each other.
- the reflection optical system 102 is configured by a multilayer mirror in which a multilayer film in which, for example, Mo / Si is alternately laminated is coated on the surface of a substrate such as low thermal expansion glass.
- the reflection projection optical system 105 is also composed of a plurality of multilayer mirrors having such a configuration.
- the exposure mask 103 includes a mask base, a multilayer reflective film formed on the whole surface of the base, an absorber film having an exposure pattern shape, and the like.
- the mask base is formed of quartz glass, low thermal expansion glass LTEM, or the like.
- the multilayer reflective film is formed of a MoSi multilayer film having a sufficient reflectance with respect to EUV light.
- the absorber film is formed of a material that can absorb or block EUV light, such as Ta or TaBN.
- the exposure light 101 supplied from the light source 100 is reflected by the reflection optical system 102 and enters the exposure mask 103 obliquely.
- the exposure light reflected from the exposure mask 103 is spatially modulated in accordance with the pattern shape of the absorber film, and subsequently imaged on the wafer 106 via the reflective projection optical system 105.
- the exposure pattern of the exposure mask 103 can be projected onto the wafer 106 by performing synchronous scanning of the mask stage 103a and the wafer stage 106a.
- the lower surface of the housing 104 is provided with an opening 112 through which light emitted from the reflective projection optical system 105 passes.
- a pair of light shielding blades 110 are arranged between the opening 112 and the wafer 106 so as to be close to the wafer surface.
- the gap between the blade tips defines the exposure width along the direction (X direction) perpendicular to the scanning direction (Y direction).
- Each light shielding blade 110 is connected to a pair of blade driving devices 111 for variably setting the exposure width of the wafer 106.
- FIG. 2 is a plan view showing a state in the vicinity of the opening 112 of the housing 104.
- the exposure area 11 for one shot has a long and narrow circular arc shape symmetrical with respect to the Y direction, and an opening 112 is formed at a location corresponding to the exposure area 11.
- this is an opening corresponding to a full shot, and in actual chip exposure, the exposure area is limited according to the size of the chip to be formed.
- This limitation can be implemented by forming a light shield (absorber) on the exposure mask 103 or forming a masking blade near the exposure mask 103.
- a pair of light shielding blades 110 are arranged so as to further restrict both sides of the exposure region 11.
- the position and interval of each blade tip can be variably adjusted by the blade driving device 111.
- the exposure width in the X direction of the exposure light 101 is limited by the light shielding blade 110, so that the light passing through the vicinity of the edge portion of the opening 112 toward the wafer 106, that is, flare It becomes possible to block the stray light caused by the light blocking blade 110.
- the gap s between the light-shielding blade 110 and the wafer surface is preferably set to 500 ⁇ m or less, so that the light spreading distance d at the edge portion falls within 50 ⁇ m.
- the spread of light is confined to the gap between the acquisition chips and the chip scribe region, so that it is possible to prevent the adjacent chips from being exposed to light.
- FIG. 4 is a plan view showing an exposure shot map on the wafer when the scan exposure apparatus shown in FIG. 1 is used.
- dummy shots in the X direction of the full chip size can be omitted with respect to the dummy shots for maintaining the exposure environment. Only the dummy shot 25 in the narrow portion of the exposure area in the direction is required.
- the number of effective acquisition chips is 74 chips in the scan direction.
- the number of invalid chips in the parallel full chip size dummy shot is zero, and the number of invalid chips in the partial shot size dummy shot 25 in the vertical direction is 20.
- the Therefore, the total exposure time of the wafer is 79T, and it can be seen that the exposure time can be reduced by 20% compared to the conventional exposure time 98T described in FIG.
- the exposure time tends to be long and the throughput tends to be low.
- the flare light shielding blade 110 is greatly increased. Can improve.
- the movable shading blade 110 is arranged just above the wafer only in the X direction perpendicular to the scanning direction.
- the dummy shot for maintaining the exposure environment can be omitted in the X-direction dummy shot of the full chip size, and only a partial dummy shot with a narrow exposure area in the Y direction in the scanning direction can be used. become. As a result, the exposure time can be reduced by 20%, and the exposure throughput can be greatly improved.
- Embodiment 2 FIG. In the present embodiment, a case where chip exposure with various shot intervals is performed using the above-described scan exposure apparatus will be described.
- 5A to 5D are plan views showing various examples of chip shot maps having various chip intervals.
- exposure is performed by changing the shot gap from s1 to s4.
- the shot interval can be arbitrarily changed.
- s1 50 ⁇ m
- s2 100 ⁇ m
- s3 150 ⁇ m
- the exposure masks used are the same.
- the exposure width defined by the light shielding blade 110 according to the size and / or the chip interval. Is preferably changed.
- adopting the variable shading blade increases the degree of freedom in designing the chip shot map. For example, in the case of multi-chip exposure in which a plurality of different chips are printed on a single wafer using a plurality of masks, the flexibility is increased and the facility utilization efficiency can be improved. In addition, there is an effect in improving the yield of the wafer, for example, when a part of the wafer has a defect and exposure is performed while avoiding the location in the inter-chip area.
- the present invention is extremely useful industrially in that a semiconductor device including a fine and highly accurate pattern can be manufactured with high production efficiency.
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Abstract
スキャン露光装置は、露光マスク103を搭載するマスクステージ103aと、ウエハ106を搭載するウエハステージ106aと、露光マスク103からの露光光をウエハ106に投影する反射投影光学系105とを備え、マスクステージ103aおよびウエハステージ106aが互いに同期して移動することにより、ウエハ106へのスキャン露光を行うものであり、さらに、ウエハ表面に近接して設けられ、スキャン方向に対して垂直な方向に沿った露光幅を規定するための一対の遮光ブレード110と、遮光ブレード110の露光幅を可変に設定するための駆動機構111を備える。
こうした構成によって、露光環境を維持するためのダミーショットを削減し、露光時間の短縮化、スループットの向上が図られる。
Description
本発明は、例えば、EUV(極端紫外: Extreme Ultra Violet)リソグラフィなどに好適であり、マスクを用いてスキャン露光を実施するためのスキャン露光装置および半導体装置の製造方法に関する。
半導体集積回路等の半導体装置の製造過程において、微細パターンを基板上に転写する方法としてリソグラフィ技術が用いられている。このリソグラフィ技術には、主に投影露光装置が用いられ、該投影露光装置に装着したフォトマスクを透過した露光光を、基板上のレジストに照射することによりパターン転写が行われる。
近年、デバイスの高集積化やデバイス動作速度の高速化が要求されており、これらの要求に応えるためにパターンの微細化が進められている。この微細化要求に答えるため、露光波長の短波長化などにより、投影像の解像度を向上する努力がなされており、最近では従来の紫外線より1桁以上波長の短い波長13.5nmのEUV光を用いた露光法も検討されている。
また、投影光学系の収差や画角などの観点から、EUV露光法を含めた最先端の露光方式としては、ステッパ方式に代わって円弧状の露光領域を走査して露光を行うスキャナ方式が主流として用いられている。
露光光の短波長化に伴って、投影像の分解能は向上するものの、フレアという問題が浮上してきている。このフレアは、多層膜による反射マスクおよび多層膜による反射投影光学系が必須のEUV露光法において、露光波長の短さも手伝って大きな問題となる。
フレアはいくつかの種類に分類されるが、EUVリソグラフィを中心に特に大きな問題となっているのがローカルフレアと呼ばれるものである。ローカルフレアは、反射ミラーの表面にごく僅かなラフネスが存在することによって、反射面で露光光が乱反射されるもので、正反射方向以外に迷光を生じさせる原因となる。
なお、上記特許文献1には、反射投影光学系の内部に多数の迷光絞りを組み込むことによって、迷光による像質劣化や解像度の低下を防止することを目的とした極端紫外光学系が提案されている。
図6は、反射マスクに露光光が照射されている様子を示す平面図である。反射マスクを用いたスキャナ装置では、1ショットの露光領域11は、露光境界10で区切られた円弧状になる。露光領域11内での露光点12aに着目すると、その露光点12aで乱反射によるフレアが生ずると、露光点12aを中心として略円形状の光の拡がり13aが発生する。別の露光点12b,12cなどで乱反射が生ずると、同様に、各露光点12b,12cを中心として略円形状の光の拡がり13b,13cが発生する。こうした光の拡がりは、散乱光の角度分布として定義できる。
図7は、フレアによるウエハ上での光の拡がりの様子を示すグラフである。横軸は露光点を原点0として面内方向の位置を示し、縦軸は光量を示す。このグラフから、露光点に光量のピークが位置し、露光点からの距離の増加とともに光量が減少することが判る。
マスクの多層膜のラフネス特性や基板のラフネス特性に依存するが、光量分布は1次近似的には軸対象の特性となる。先にも示したが、この乱反射特性は反射面のラフネスに起因するものであり、特に露光波長が13.5nmというナノメータレベルの短いEUVリソグラフィでは、空間周期0.1nmレベルのラフネスが存在していても、その散乱光は光学系に取り込まれて解像不良の原因になる。
このフレアに起因して、図8に示すように、円弧状の露光領域11および露光境界10の外側にも光のフレア15が生じている。このフレアにより、露光対象であるチップ領域に隣接するチップ領域に露光被りが生じ、隣接領域においてパターン寸法異常や解像度低下が起こる。
EUVリソグラフィの場合、解像度には余裕があるため、解像するか否かの問題は比較的少ないが、パターン寸法異常は大きな問題となる。
この問題を解決するため、従来は、露光被りが生じる場所のマスクパターンに寸法バイアスをかけて補正を行っていた。パターン毎にビーム径やドーズ量を補正可能な電子線描画法(EBリソグラフィ)とは異なり、マスクパターン上での寸法補正であるため、隣接ショットの状況が左右上下同じでないと同じような補正ができない。
図9は、ウエハでの露光ショットマップを示す平面図である。ウエハ内部に位置する有効チップ領域20は、その周囲に隣接する有効チップ領域へのショットによる影響を受けて、均等な露光環境が維持される。
一方、ウエハ周辺に位置する有効チップ領域についても、内部と同じ露光環境を維持するためには、有効チップショットエリア22の外側に位置し、ウエハ外周21と交差する無効チップ領域あるいはさらに外側の領域についてダミーショット24,25を照射する必要がある。
ここで、露光スキャン方向23に沿ったダミーショット24は、フルチップサイズのダミーショットが必要である。これに対して、垂直な方向のダミーショット25は、円弧状の露光領域をスキャンすることから、フルチップサイズではなく、露光被りが生じるサイズまでのショットサイズで済む。この大きさは、円弧状の露光領域長さや被り領域の拡がりに依存するが、多くの場合、フルチップサイズの約1/4である。
こうしたダミーショットにより、1ウエハ当たりのショット数が増え、露光スループットが低下するという問題がある。通常、フルフィールドスキャナの露光フィールドサイズは、ウエハ上で26mm×33mm前後である。このときチップサイズを24.9mm×32.9mm、ショットピッチを25mm×33mmとした場合、有効取得チップ数は74チップ、スキャン方向に平行なフルチップサイズのダミーショット24の無効チップ数は18、垂直な方向の部分チップサイズのダミーショット25の無効チップ数は24になる。
露光時間に換算すると、1個のフルチップサイズの露光に必要な時間をTとして、有効チップの取得に必要な露光時間は74T、ダミーショット24に必要な露光時間は18T、ダミーショット25に必要な露光時間は24/4=6Tと計算される。従って、ウエハ全体の露光時間は計98Tとなり、露光環境を維持するためのダミーショットにより、実効露光時間の32%(=(98-74)/74)が冗長であることになる。
特に、EUVリソグラフィでは、EUV光源の光量が低いため、露光時間が長くなり、スループットが低くなる傾向があるが、上述のようなダミーショットはスループットの低下を助長することになる。
本発明の目的は、露光環境を維持するためのダミーショットを削減し、露光時間の短縮化、スループットの向上を図ることができるスキャン露光装置および半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明の一実施例によれば、露光マスクからの露光光を投影して、ウエハへのスキャン露光を行う際、スキャン方向に対して垂直な方向に沿った露光幅を規定するための遮光部材をウエハ表面に近接配置して、露光対象であるチップ領域に隣接したチップ領域へ向かうフレアを遮断している。
このとき、遮光部材が規定する露光幅は、露光対象であるチップ領域のサイズ、及び/又は露光対象であるチップ領域と隣接したチップ領域との間の間隔に応じて、変化させることが好ましい。
また、遮光部材とウエハ表面との間隙は、500μm以下に設定することが好ましい。
この実施例によれば、遮光部材をウエハ表面に近接配置して、露光対象であるチップ領域に隣接したチップ領域へ向かうフレアを遮断しているため、露光環境を維持するためのダミーショットを削減することができる。その結果、露光時間の短縮化、スループットの向上を図ることができる。
100 光源、 101 露光光、 102 反射光学系、 103 露光マスク、
103a マスクステージ、 104 ハウジング、 105 反射投影光学系、
106 ウエハ、 106a ウエハステージ、 110 遮光ブレード、
111 駆動機構、 112 開口部。
103a マスクステージ、 104 ハウジング、 105 反射投影光学系、
106 ウエハ、 106a ウエハステージ、 110 遮光ブレード、
111 駆動機構、 112 開口部。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図中、同一または相当する部分には同一の符号を付してその説明を簡略化ないし省略することがある。
実施の形態1.
図1は、本発明に係るスキャン露光装置の一例を示す構成図である。スキャン露光装置は、露光光101を供給する光源100と、反射光学系102と、露光マスク103を搭載するためのマスクステージ103aと、反射投影光学系105と、光学系を収納するハウジング104と、ウエハ106を搭載するためのウエハステージ106aと、一対の遮光ブレード110と、遮光ブレード110の露光幅を可変に設定するための駆動機構111などで構成される。以下、理解容易のため、露光マスク103およびウエハ106をXY面と平行に設定し、XY面に垂直な方向をZ方向とする。
図1は、本発明に係るスキャン露光装置の一例を示す構成図である。スキャン露光装置は、露光光101を供給する光源100と、反射光学系102と、露光マスク103を搭載するためのマスクステージ103aと、反射投影光学系105と、光学系を収納するハウジング104と、ウエハ106を搭載するためのウエハステージ106aと、一対の遮光ブレード110と、遮光ブレード110の露光幅を可変に設定するための駆動機構111などで構成される。以下、理解容易のため、露光マスク103およびウエハ106をXY面と平行に設定し、XY面に垂直な方向をZ方向とする。
光源100は、例えば、10nm~15nmの波長範囲、特に、波長13.5nmを有するEUV光を露光光101として供給する。なお、本実施形態では、EUV露光光を使用する場合を例示するが、本発明は、その他の波長、例えば、軟X線、DUV(深紫外)、紫外、可視光等の波長領域を使用する場合にも適用可能である。
光源100からウエハ106に至る光路は、露光光の吸収が可能な限り低くなるように、使用波長に応じて適切な雰囲気中に維持されており、EUV光の場合、一般に、真空に維持されている。特に、反射光学系102、露光マスク103および反射投影光学系105を収容するハウジング104の内部は、その周囲に比べて特に高い真空度となるように真空排気されており、これにより光学系を汚染から保護している。
マスクステージ103aは、XY面内で変位可能なように支持され、ステージ駆動機構(不図示)と連結されている。ウエハステージ106aも、XY面内で変位可能なように支持され、別のステージ駆動機構(不図示)と連結されている。特に、スキャン露光を行う際、マスクステージ103aおよびウエハステージ106aは、互いに同期して、露光マスク103およびウエハ106をY方向に一定速度でそれぞれ移動させる。
マスクステージ103aのスキャン速度Vmおよびウエハステージ106aのスキャン速度Vwは、反射投影光学系105の結像倍率Mに応じて決定され、例えば、M=1/4のとき、VwはVmの4倍に設定され、一般に、Vm=M×Vwに設定される。
反射光学系102は、EUV光の場合、低熱膨張ガラス等の基板の表面に、例えば、Mo/Siを交互に積層した多層膜がコーティングされた多層膜ミラーで構成される。反射投影光学系105も、こうした構成を有する複数の多層膜ミラーで構成される。多層膜ミラーの反射面を凹面に形成することにより正の光学パワーを付与でき、逆に、凸面に形成すれば負の光学パワーを付与できる。光学パワーの大きさは、反射面の曲率半径に応じて決定できる。
露光マスク103は、マスク基体と、基体上に全面形成された多層反射膜と、露光パターン形状を有する吸収体膜などで構成される。マスク基体は、石英ガラス、低熱膨張ガラスLTEMなどで形成される。多層反射膜は、EUV光に対して充分な反射率を有するMoSi多層膜などで形成される。吸収体膜は、EUV光を吸収または遮光できる材料、例えば、Ta,TaBNなどで形成される。
次に、露光動作について説明する。光源100から供給された露光光101は反射光学系102で反射して、露光マスク103に対して斜めに入射する。露光マスク103を反射した露光光は、吸収体膜のパターン形状に応じて空間変調され、続いて反射投影光学系105を経由してウエハ106に結像される。この状態で、マスクステージ103aおよびウエハステージ106aの同期スキャンを行うことにより、露光マスク103の露光パターンをウエハ106に投影することができる。
本実施形態では、ハウジング104の下面には、反射投影光学系105から出射した光が通過するための開口部112が設けられる。さらに、その開口部112とウエハ106との間には、ウエハ表面に近接するように、一対の遮光ブレード110が配置される。ブレード先端同士の間隙は、スキャン方向(Y方向)に対して垂直な方向(X方向)に沿った露光幅を規定する。各遮光ブレード110は、ウエハ106への露光幅を可変に設定するための一対のブレード駆動装置111にそれぞれ連結されている。
図2は、ハウジング104の開口部112付近の様子を示す平面図である。1ショットの露光領域11は、図6で説明したように、Y方向に関して対称な細長い円弧状になり、この露光領域11に相当する場所に開口部112を形成している。但し、これはフルショットに相当する開口であって、実際のチップ露光では、形成すべきチップのサイズに応じて露光領域が制限される。この制限は、露光マスク103上に遮光体(吸収体)を形成したり、露光マスク103近傍にマスキングブレードを形成することによって、実施できる。
本実施形態では、この露光領域11の両側をさらに制限するように、一対の遮光ブレード110を配置している。各ブレード先端の位置および間隔は、ブレード駆動装置111によって可変に調整できる。
こうした構成により、図3に示すように、露光光101のX方向の露光幅を遮光ブレード110で制限することにより、開口部112のエッジ部近傍を通過してウエハ106に向かう光、すなわち、フレアによる迷光を、遮光ブレード110により遮断することが可能になる。
このとき遮光ブレード110とウエハ表面との間隙sは、500μm以下に設定することが好ましく、これによりエッジ部での光の拡がり距離dが50μm以下に収まるようになる。その結果、光の拡がりが取得チップ間の間隙やチップスクライブ領域に収まって、隣接チップへの光の被りを防止することができる。
図4は、図1に示すスキャン露光装置を用いた場合のウエハでの露光ショットマップを示す平面図である。本実施形態では、特に、X方向へのフレア光の拡がりを制限することによって、露光環境を維持するためのダミーショットに関して、フルチップサイズのX方向のダミーショットを省くことができ、スキャン方向のY方向の露光領域の狭い部分のダミーショット25だけで済むようになる。
ここで、図9での説明と同様に、露光スループットを見積もると、チップサイズを24.9mm×32.9mm、ショットピッチを25mm×33mmとした場合、有効取得チップ数は74チップ、スキャン方向に平行なフルチップサイズのダミーショットの無効チップ数はゼロ、垂直な方向の部分チップサイズのダミーショット25の無効チップ数は20になる。
露光時間に換算すると、1個のフルチップサイズの露光に必要な時間をTとして、有効チップの取得に必要な露光時間は74T、ダミーショット25に必要な露光時間は20/4=5Tと計算される。従って、ウエハ全体の露光時間は計79Tとなり、図9で説明した従来の露光時間98Tと比べて、露光時間を20%も削減できることが判る。
特に、EUVリソグラフィでは、EUV光源の光量が低いため、露光時間が長くなり、スループットが低くなる傾向があるが、上述のようなフレア光の遮光ブレード110を配置することによって、露光スループットを大幅に改善できる。
なお、ここでは、スキャン方向に垂直なX方向のみに可動式の遮光ブレード110をウエハ直上に配置しているが、一方、スキャン方向であるY方向に関して、ウエハ直上は、一定幅の開口が存在するのみである。
これは、EUVリソグラフィでは、ウエハに近いところに反射光学系を設置する必要があって、X方向、Y方向の両方向の2枚の可動遮光ブレード110を駆動装置111まで含めて設置するための間隙、すなわちクリアランスを確保する余裕がないからである。Y方向に関してはダミーショットが必要であっても、フルチップサイズのダミーショットである必要がないため、X方向のフレア光を制限した本方法の方がスループット向上の効果が高い。
このように本実施形態では、露光環境を維持するためのダミーショットに関して、フルチップサイズのX方向のダミーショットを省くことができ、スキャン方向のY方向の露光領域の狭い部分ダミーショットだけで済むようになる。その結果、露光時間を20%も削減できることになり、露光スループットを大幅に改善できる。
実施の形態2.
本実施形態では、前述したスキャン露光装置を用いて様々なショット間隔のチップ露光を行った場合について説明する。
本実施形態では、前述したスキャン露光装置を用いて様々なショット間隔のチップ露光を行った場合について説明する。
図5A~図5Dは、種々のチップ間隔を有するチップショットマップの各種例を示す平面図である。スキャン方向(Y方向)に垂直なX方向に関し、ショット間隙をs1からs4まで変えて露光を行っている。ショット間隔は、任意に変更可能であるが、ここではs1=50μm、s2=100μm、s3=150μm、s4=200μmの場合を例示している。使用した露光マスクは何れも同じある。
さらに、こうしたショット間隔(チップ間隔)に応じて遮光ブレード110が規定する露光幅を変化させることによって、X方向に隣接するチップ領域へ向かうフレア光を制限している。
露光実験の結果、s1からs4までショット間隔を変えて露光を行っても、図5Aに示すX方向の隣接チップ30a,31a、図5Bに示すX方向の隣接チップ30b,31b、図5Cに示すX方向の隣接チップ30c,31c、図5Dに示すX方向の隣接チップ30d,31dにおいて、チップ面内寸法分布、特にチップエリア外周近傍の寸法分布に変化はなく、寸法的に安定したチップが得られた。一方、ウエハ直上に遮光ブレードが存在してない従来法では、隣接チップ間で寸法分布が生じたため、1枚のウエハ内でのチップ間隔は固定にする必要があった。
ここでは、露光対象であるチップ領域のサイズが一定である場合を説明したが、チップ領域のサイズが変化する場合には、そのサイズ及び/又はチップ間隔に応じて遮光ブレード110が規定する露光幅を変化させることが好ましい。
このように本実施形態では、可変遮光ブレードを採用することにより、チップショットマップの設計自由度が高くなる。例えば、複数のマスクを使用して、複数の異なったチップを1枚のウエハに焼き付けるマルチチップ露光の際に、特に、フレキシビリティが高くなり、設備利用効率を向上させることができる。また、ウエハの一部に欠陥があり、その場所をチップ間エリアに回避して露光する場合など、ウエハの歩留まり改善にも効果がある。
本発明は、微細かつ高精度なパターンを含む半導体装置を高い生産効率で製造できる点で、産業上極めて有用である。
Claims (8)
- 露光マスクを搭載するためのマスクステージと、
ウエハを搭載するためのウエハステージと、
露光マスクからの露光光をウエハに投影するための投影光学系とを備え、
マスクステージおよびウエハステージが互いに同期して移動することにより、ウエハへのスキャン露光を行うスキャン露光装置であって、
ウエハ表面に近接して設けられ、スキャン方向に対して垂直な方向に沿った露光幅を規定するための遮光部材と、
該遮光部材の露光幅を可変に設定するための駆動機構とを備えることを特徴とするスキャン露光装置。 - 遮光部材とウエハ表面との間隙が、500μm以下に設定されていることを特徴とする請求項1記載のスキャン露光装置。
- 露光マスクは、露光光を反射する反射型マスクであり、
投影光学系は、露光光を反射する反射型光学系であることを特徴とする請求項1記載のスキャン露光装置。 - 露光光は、EUV光を含むことを特徴とする請求項1記載のスキャン露光装置。
- ウエハ上に複数のチップ領域が2次元状に配置された半導体装置の製造方法であって、
単一チップ領域の露光パターンを有する露光マスクからの露光光を投影して、ウエハへのスキャン露光を行うステップを含み、
露光の際、スキャン方向に対して垂直な方向に沿った露光幅を規定するための遮光部材をウエハ表面に近接配置して、露光対象であるチップ領域に隣接したチップ領域へ向かうフレアを遮断することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 遮光部材が規定する露光幅は、露光対象であるチップ領域のサイズ、及び/又は露光対象であるチップ領域と隣接したチップ領域との間の間隔に応じて、変化させることを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 遮光部材とウエハ表面との間隙を、500μm以下に設定することを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
- 露光光は、EUV光を含むことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
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