JPH10284411A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体装置等を製造する際のフォト
リソグラフィ工程で使用され、レチクルとウェハとを同
期させて走査してパターンを露光する走査型投影露光装
置に関し、レチクルのパターンを走査露光方式でウェハ
の露光領域に順次露光する際のステージの加減速に起因
する同期精度等の低下を防止してスループットを向上さ
せることができる投影露光装置を提供することを目的と
する。 【解決手段】複数のチップパターンが形成されたレチク
ルＲを保持し、レチクルＲをＸ方向に移動させるレチク
ルステージ３０と、レチクルＲのパターンをウェハＷ上
の露光領域に投影する投影光学系ＰＬと、ウェハＷをＸ
方向に沿って、レチクルステージ３０の移動速度と同期
した速度で移動させるウェハステージ４８とを有し、レ
チクルＲの複数のパターンを走査露光方式でウェハＷの
露光領域に順次露光する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、液晶
表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフ
ォトリソグラフィ工程で使用される投影露光装置に関
し、特に、レチクルとウェハとを同期させて走査してパ
ターンを露光する走査型投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置あるいは液晶表示装置の製造
工程におけるフォトリソグラフィ工程では、半導体層や
金属配線層に微細な回路パターンを形成させるために投
影露光装置が用いられる。この投影露光装置は、回路パ
ターンの描画されたレチクルやフォトマスク（以下、レ
チクルと総称する）をレチクルステージ上に載置し、レ
ジストを塗布した半導体ウェハやガラス基板（以下、ウ
ェハという）を載置したウェハステージがレチクルに対
して相対的にＸ−Ｙ方向の２次元的に移動して、ウェハ
の所定領域にレチクルの回路パターンを投影露光するも
のである。

【０００３】この投影露光装置として、レチクルのパタ
ーンの一部を投影光学系を介してウェハ上に投影し、レ
チクルとウェハとを同期させて走査（スキャン）するこ
とによりレチクルのパターンをウェハに逐次露光する、
いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影
露光装置がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この走査型投影露光装
置においては、１チップの露光毎に１回のスキャン動作
を行わせて露光をしており、１枚のウェハ上の全チップ
形成領域の露光においては露光するチップの数だけスキ
ャン動作が繰り返される。そして、このスキャン動作で
は、レチクルを載置して移動するレチクルステージと、
ウェハを載置して移動するウェハステージとが、停止状
態からそれぞれ加速、等速、減速、そして停止という動
作を１チップの露光毎に繰り返している。

【０００５】しかしながら、レチクルステージおよびウ
ェハステージを一定速度にするまでの加速時間、あるい
は一定速度から停止させるまでの減速時間には所定の時
間を要するので、１チップの露光毎にこの加減速のため
の時間がかかってしまうのはスループット上好ましくな
い。また、ステージの加減速度を大きくして加減速に要
する時間を短縮しようとしても、逆に露光のための一定
速度になるまでの整定時間、あるいは停止状態になるま
での整定時間が長くなってしまい、結局スループットを
向上させることは困難である。

【０００６】また、ステージの加減速が大きくなるに従
って、ステージの加減速により生じる反力が装置の架台
に伝達されて装置全体に振動を発生させ、投影光学系と
レチクルの相対位置ずれや、投影光学系とウェハとの相
対位置ずれ等を引き起こしてしまい、レチクルとウェハ
とのスキャン時の同期精度が低下して結局露光精度全体
を低下させることになってしまう。

【０００７】本発明の目的は、レチクルのパターンを走
査露光方式でウェハの露光領域に順次露光する際のステ
ージの加減速に起因する同期精度等の低下を防止してス
ループットを向上させることができる投影露光装置を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、パターンが
形成された複数のレチクルを一次元方向に整列して保持
し、複数のレチクルを前記一次元方向に移動させるレチ
クルステージと、レチクルのパターンを感光基板上の被
露光領域に投影する投影光学系と、感光基板を前記一次
元方向に沿って、レチクルステージの移動速度と同期し
た速度で移動させる基板ステージとを有し、複数のレチ
クルのパターンを走査露光方式で感光基板の被露光領域
に順次露光することを特徴とする投影露光装置によって
達成されれる。

【０００９】また、上記目的は、複数のパターンが形成
されたレチクルを保持し、レチクルを一次元方向に移動
させるレチクルステージと、レチクルのパターンを感光
基板上の被露光領域に投影する投影光学系と、感光基板
を前記一次元方向に沿って、レチクルステージの移動速
度と同期した速度で移動させる基板ステージとを有し、
レチクルの複数のパターンを走査露光方式で感光基板の
被露光領域に順次露光することを特徴とする投影露光装
置によって達成される。

【００１０】本発明によれば、従来に比較してステージ
の加減速の回数を減少させることができるようになる。
従って、ステージの加減速に起因する同期精度等の低下
を減少させ、且つスループットを向上させることができ
るようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態による投影
露光装置を図１および図２を用いて説明する。図１は、
本実施の形態による投影露光装置の構成を示している。
本実施の形態では、両側テレセントリックで１／５縮小
の屈折素子のみ、あるいは屈折素子と反射素子との組合
せで構成された投影光学系（以下、簡便のため単に投影
レンズと呼ぶ）ＰＬを使うものとする。

【００１２】水銀ランプ２からの露光用照明光は楕円鏡
４で第２焦点に集光される。この第２焦点には、モータ
８によって照明光の遮断と透過とを切り替えるロータリ
ーシャッター６が配置される。シャッター６を通った照
明光束はミラー１０で反射され、インプットレンズ１２
を介してフライアイレンズ系１４に入射する。フライア
イレンズ系１４の射出側には、多数の２次光源像が形成
され、各２次光源像からの照明光はビームスプリッタ１
６を介してレンズ系（コンデンサーレンズ）１８に入射
する。レンズ系１８の後側焦点面には、レチクルブライ
ンド機構２０が配置されている。レチクルブラインド機
構２０は、例えば各々駆動系２２によって駆動される４
枚の可動ブレードＢＬ１、ＢＬ２、ＢＬ３、ＢＬ４で構
成されて所定の開口を形成するようになっている。例え
ば、ブレードＢＬ１、ＢＬ２のエッジによってスキャン
露光方向（図中の左右方向、以下Ｘ方向とする）の開口
ＡＰの幅が決定され、図示しないブレードＢＬ３、ＢＬ
４のエッジによってステッピング方向（図中、紙面に垂
直な方向、以下Ｙ方向とする）の開口ＡＰの長さが決定
される。

【００１３】また、ブラインド機構２０の位置で、照明
光は均一な照度分布となり、ブラインド機構２０の開口
ＡＰを通過した照明光は、レンズ系２４、ミラー２６、
及びメインコンデンサーレンズ２８を介してレチクルＲ
を照射する。このとき、ブラインド機構２０の４枚のブ
レードＢＬ１〜ＢＬ１で規定された開口ＡＰの像がレチ
クルＲ下面のパターン面に結像される。

【００１４】ここで、本実施の形態で用いるレチクルＲ
について図２を用いて説明する。図２には、レチクルＲ
とブラインド機構２０の開口ＡＰとの配置関係も示して
いる。この例では、同一のパターンが描画された２個の
チップパターンＣＰ１、ＣＰ２がスキャン方向に一列に
整列して形成されている。各チップパターンの隣接領域
はスクライブラインに相当する遮光帯ＳＢ１で区画され
ている。また各チップパターンの周囲は遮光帯ＳＢ１よ
り広い遮光帯ＳＢ２で囲まれている。また遮光帯ＳＢ２
の外側の領域であって、図中矢印で示したスキャン方向
の両側に、レチクルアライメントマークＲＭ１、ＲＭ２
が形成されている。

【００１５】また、４枚のブレードＢＬ１〜ＢＬ４の各
エッジで規定された開口ＡＰの形状は、投影レンズＰＬ
の円形イメージフィールドＩＦ内に包含されるように定
められ、開口ＡＰの中心が投影レンズＰＬの光軸ＡＸに
ほぼ一致するようになっている。さらに、開口ＡＰのＹ
方向の長さは、チップパターン周囲のＸ方向に延びた遮
光帯の中心に開口ＡＰの長手方向を規定するエッジが合
致するように設定されている。

【００１６】さて、開口ＡＰで規定された照明光を受け
たレチクルＲは、コラム３２上を少なくともＸ方向に等
速移動可能なレチクルステージ３０に保持される。コラ
ム３２は、投影レンズＰＬの鏡筒を固定するコラム（図
示せず）と一体になっている。

【００１７】レチクルステージ３０は駆動系３４によっ
てＸ方向の一次元走査移動、ヨーイング捕正のための微
小回転移動等を行なう。またレチクルステージ３０の一
端にはレーザ干渉計３８からの測長ビームを反射する移
動鏡３６が固定され、レチクルＲのＸ方向の位置とヨー
イング量がレーザ干渉計３８によってリアルタイムに計
測される。なお、レーザ干渉計３８用の固定鏡（基準
鏡）４０は投影レンズＰＬの鏡筒上端部に固定されてい
る。

【００１８】レチクルＲに形成されたパターンの像は投
影レンズＰＬによって１／５に縮小されてウェハＷ上に
結像される。ウェハＷは微小回転可能なウェハホルダ４
４に基準マーク板ＦＭとともに保持される。ホルダ４４
は投影レンズＰＬの光軸ＡＸ（Ｚ）方向に微動可能なＺ
ステージ４６上に設けられる。そしてＺステージ４６は
Ｘ、Ｙ方向に二次元移動するウェハステージ４８上に設
けられ、このウェハステージ４８は駆動系５４で駆動さ
れる。またウェハステージ４８の座標位置とヨーイング
量とはレーザ干渉計５０によって計測され、そのレーザ
干渉計５０のための固定鏡４２は投影レンズＰＬの鏡筒
下端部に固定され、移動鏡５２はＺステージ４６の一端
部に固定される。

【００１９】本実施の形態では投影倍率を１／５とした
ので、スキャン露光時のウェハステージ４８のＸ方向の
移動速度Ｖｗｓは、レチクルステージ３０の速度Ｖｒｓ
の１／５である。さらに本実施の形態では、レチクルＲ
と投影レンズＰＬとを介してウェハＷ上のアライメント
マーク（または基準マ一クＦＭ）を検出するＴＴＲ（ス
ルーザレチクル）方式のアライメントシステム６０と、
レチクルＲの下方空間から投影レンズＰＬを介してウェ
ハＷ上のアライメントマーク（または基準マークＦＭ）
を検出するＴＴＬ（スルーザレンズ）方式のアライメン
トシステム６２とを設け、ステップ・アンド・スキャン
露光の開始前、あるいはスキャン露光中にレチクルＲと
ウェハＷとの相対的な位置合せを行なうようにしてい
る。

【００２０】また図１中に示した光電センサー６４は、
基準マークＦＭを発光タイプにしたとき、その発光マー
クからの光を投影レンズＰＬ、レチクルＲ、コンデンサ
ーレンズ２８、レンズ系２４、１８、及びビームスプリ
ッタ１６を介して受光するもので、ウェハステージ４８
の座標系におけるレチクルＲの位置を規定する場合や、
各アライメントシステム６０、６２の検出中心の位置を
規定する場合に使われる。

【００２１】本実施の形態による走査型投影露光装置に
おける露光シーケンスと制御は、主制御部１００によっ
て統括的に管理される。主制御部１００は、レーザ干渉
計３８、５０からの位置情報、ヨーイング情報の入力、
駆動系３４、５４内のタコジェネレータ等からの速度情
報の入力等に基づいて、スキャン露光時にレチクルステ
ージ３０とウェハステージ４８とを所定の速度比を保ち
つつ、レチクルＲに形成された２個のチップパターンＣ
Ｐ１、ＣＰ２とウェハパターンとの相対位置関係を所定
のアライメント誤差内に抑えたまま相対移動させる。従
って、ステージを減速させずに１度のスキャン露光で２
つのチップの露光をすることができる。

【００２２】このように本実施の形態による走査型投影
露光装置によれば、複数（本例では２個）のチップパタ
ーンが形成されたレチクルＲを保持し、レチクルＲをＸ
方向に移動させるレチクルステージ３０と、レチクルＲ
のパターンをウェハＷ上の露光領域に投影する投影光学
系ＰＬと、ウェハＷをＸ方向に沿って、レチクルステー
ジ３０の移動速度と同期した速度で移動させるウェハス
テージ４８とを有し、レチクルＲの複数のチップパター
ンを走査露光方式でウェハＷの露光領域に順次露光する
ようにしているので、従来に比較してステージの加減速
の回数を減少させることができるようになり、本実施の
形態の例ではステージの加減速の回数をは１／２に減少
させることができる。従って、ステージの加減速に起因
する同期精度等の低下を減少させ、且つスループットを
向上させることができるようになる。

【００２３】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、１枚のレチクルに複数のチップパターンを形成して
スキャン露光させたが、本発明はこれに限られず、チッ
プパターンがそれぞれ形成された複数のレチクルを一次
元方向に整列して保持し、複数のレチクルを前記一次元
方向に移動させるレチクルステージ３０と、レチクルの
パターンをウェハＷ上の露光領域に投影する投影光学系
ＰＬと、ウェハＷを前記一次元方向に沿って、レチクル
ステージ３０の移動速度と同期した速度で移動させるウ
ェハステージ４８とを有し、複数のレチクルのパターン
を走査露光方式でウェハＷの露光領域に順次露光するよ
うにしてもよい。

【００２４】この場合には、レチクルステージ３０上に
一次元方向に整列した複数のレチクルのそれぞれ隣り合
う領域の遮光帯の幅の和がスクライブラインの幅に等し
くなるように狭く形成して、レチクル同士を隣接させる
ようにすればよい。また、各レチクルの形状は従来と同
様にしておいて、各レチクルのチップパターン間をスキ
ャンする際には、レチクルステージ３０とウェハステー
ジ４８の相対スキャン速度を異ならせるように制御して
スクライブラインの形成幅内に各レチクルのチップパタ
ーン間の像が収まるようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、レチクル
のパターンを走査露光方式でウェハの露光領域に順次露
光する際のステージの加減速に起因する同期精度等の低
下を防止してスループットを向上させることができるよ
うになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による走査型投影露光装
置の構成の概略を示す図である。

【図２】本発明の一実施の形態による走査型投影露光装
置で用いるレチクルＲ示す平面図である。

【符号の説明】

２０ レチクルブラインド機構 ３０ レチクルステージ ３４ 駆動系 ４８ ウェハステージ ５４ 駆動系 １００ 主制御系 Ｒ レチクル ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウェハ ＡＰ 開口 ＡＸ 投影光学系の光軸

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】パターンが形成された複数のレチクルを一
   次元方向に整列して保持し、前記複数のレチクルを前記
   一次元方向に移動させるレチクルステージと、 前記レチクルのパターンを感光基板上の被露光領域に投
   影する投影光学系と、 前記感光基板を前記一次元方向に沿って、前記レチクル
   ステージの移動速度と同期した速度で移動させる基板ス
   テージとを有し、 前記複数のレチクルのパターンを走査露光方式で前記感
   光基板の前記被露光領域に順次露光することを特徴とす
   る投影露光装置。
2. 【請求項２】複数のパターンが形成されたレチクルを保
   持し、前記レチクルを一次元方向に移動させるレチクル
   ステージと、 前記レチクルのパターンを感光基板上の被露光領域に投
   影する投影光学系と、 前記感光基板を前記一次元方向に沿って、前記レチクル
   ステージの移動速度と同期した速度で移動させる基板ス
   テージとを有し、 前記レチクルの複数のパターンを走査露光方式で前記感
   光基板の前記被露光領域に順次露光することを特徴とす
   る投影露光装置。