JPH0415907A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェハとマスクとを近接あるいは接触せしめ
、−枚のウェハ上を分割して露光するいわゆるステップ
アンドリピート方式の露光装置における、露光画角制限
手段に関するものである。

「従来の技術］ 集積回路や半導体素子の製造は、感光材が塗布されたウ
ェハ上に、マスクに画かれたパターンを光学的に転写す
るという工程を複数回縁り返すことによって行なわれる
。特に近年、パターン線巾の微細化に伴ない、露光用の
光源としてＸ線を利用した露光装置が用いられている。

Ｘ線露光装置の一つの例として１枚のウェハＬを複数の
領域に分割し、１度に転写する露光領域のす法を小さく
してウェハをマスクに対して順次移動させて露光するス
テップアンドリピート方式が実用化されている。

このステップアントリピート方式は、高精度のＸ線露光
装置に有効な方法である。この方法では、ウェハ上の隣
接する部分が露光されないように、露光領域を制限する
ための手段が！・要である。

この露光領域制限手段は、マスク上に画かれた回路パタ
ーン部の外側をＸ線吸収の大きい部材よりなるアパーチ
ャで覆うことによってなされる。

必要とする露光領域はマスク上の回路パターンによって
定まるため、露光領域を制限するアパーチャは、マスク
上の回路パターンに対して位置決めされる必要がある。

この位置決め精度が恋い場合には、必要以上に露光領域
を拡げてしまい、ウェハ上の隣接する露光領域の間隔が
大きくなってしまうため、−枚のウェハ上の回路バタ〜
ンの無い無駄な部分が大きくなり、利用効率が下がる。

従って、露光領域を制限するアパーチャは精度良＜（−
）置決めされる必要かある１、また、マスクの回路パタ
ーン部周辺には、通常ウニハトに既に画か九だ回路パタ
ーンと、マスクに画か直だ回路パターンとのアライメン
トを行なうためのアライメントマークか配置されており
、このアライメントマ〜りの（−冒ｔズレを検知する検
知手段が装置に設けられる。アライメントマークを露光
しない為に、露光領域を制限するアパーチャは、アライ
メントマークを露光照明から覆う必要かある。

１−記のような工夫かなされた従来の露光装置としては
、特開昭６２−２６２４２８号公報、特開昭５２−５５
０４号公報、特開昭６０−４５２５２号公報のそれぞｔ
に記載されたものや本出願人による特願平ｌ−２４３２
９０号の明細書に記載されたものなとかある。

特開昭６２−２６２４２８号公報には、回路パターンの
領域外のＸ線吸収率が大きくなるような膜構造か開示さ
れ、特開昭５２−５５０４号公報にはアライメントマー
ク部を露光しない方法が開示されている。

特開昭６０−４５２５２号公報にはマスクとは別体の照
射領域制限手段を設けることが開示され、特願東１−２
４：３２９０号の明細−にはアライメント時と露光時に
社動する露光領域制限手段であるアパーチャとマスクの
パターン部と縁との相対的な位置を精度良く位置決めす
る方法か記載されている。

［発明か解決しようとする課題］ しかしなから、特開昭６２−２６２４２８号公報には回
路パターンの領域外のＸ線吸収率か大きくなるようなマ
スクのＪＩ＋２構造か示されているか、アライメントマ
ーク部の露光防止については示されていない。

また特開昭５２−５５０４号公報ではアライメントマー
ク部を露光しない為の解決方法が示されているが、光源
をＸ線とした場合には、適用か困難である。これらの問
題を解決する為には、特開昭６０−４５２５２号公報に
示されるように、マスクとは別体の照射領域制限手段を
設ければよいか、この制限手段とマスクのパターン部の
縁との相対的な位置を積度良く位置決めする方法につい
ては示されていない。

特願平１−２４３２９０号の明細書に記載されたもので
は露光領域制限手段とマスクのパターン部の縁との相対
的な位置を粒度良く位置決めできるか、マスクとウェハ
の位置ずれ検出時にはアパーチャか位置ずれ検出系の光
路を妨げない位置まで後退しなけわばならない。ステッ
プアントリピート方式の露光装置においては、各露光領
域を露光する毎に上記位置ずれ検出を行なわなけわばな
らないため、スルーブツトが向上しないという問題点か
ある。また、アパーチャが露光用Ｘ線を遮断することに
より、アパーチャの温度か上昇してしまい、マスクに熱
歪が発生する危険性が高いという問題点がある。

本発明は」＝述の各従来の技術がそれぞれ有する問題点
に鑑みなされたものであって、Ｘ線露光領域制限時に、
位置ずれ検出系の光学系の光路を妨げることおよびマス
ク上のアライメントマークを露光することなく高精度に
Ｘ線露光領域を制御することかでき、また、アパーチャ
の温度上昇を防止し、マスクに熱歪か発生することを防
止できる露光装置の提供を目的とする。

［３題を解決するためのｆ段コ 本発明の露光装置は、 光源から出射される第１の光をマスクを介してウェハに
！！６射することにより露光か行なわれ、第１の光と異
なる第２の光をマスクおよびウエノ＼にそわぞれ設けら
れたアライメントマークに照射することにより該マスク
およびウエノ＼の位置決めカーなされる露光装置におい
て、 第１の光を遮断して露光領域を制限するための遮光手段
を具備し、 遮光手段には第１の光を遮断し、第２の光を透通させる
材質の窓が設けられてし＼る。

この場合、遮光手段を金属にて形成し、力）つ、温度調
節を行なうための温度制御手段を設番テてもよい。

［作用］ 露光領域を制限するための遮光手段（アノ＼−チャ）に
、露光を行なうための第１の光を遮断し、マスクとウェ
ハの位置決めを行なうための第２の光を透過する窓が設
けられて・Ｑ＼るので、露光領域か制限された露光時に
もマスクとウェハとの位置決めを行なうことかてきる。

遮光手段に温度制御手段を設けた場合には、その温度上
昇を防止できるので、マスクに熱歪か発生することを防
ｌトてきる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１の実施例の要部構成を示す断面図
である。

図中、４は露光領域を制限する遮光手段であるアパーチ
ャブレードであり、第１の光である露光用のＸ線を透過
させないために十分な厚さをもつ金属の板か用いられる
。４０２はアパーチャプレート４を移動させる為のアパ
ーチャ用ステージである。

このアパーチャ用ステージ４０２は一軸のステージであ
り、必要な画角に応じてアパーチャブレード４を所定の
位置に設定することができる。

画角のそれぞれの辺に対応し、アパーチャブレード４及
びアパーチャ用ステージ４０２は４ケ所に設けられてい
る。

アパーチャ用ステージ４０２の駆動手段は、パルスモー
タ駆動、あるいはエンコータを備えたＤＣモータ駆動等
からなり、不図示の駆動−制御部が出力する信号によっ
て移動量が制御される。

６はウェハ２上に既に画かれているパターンとマスクチ
ャック８に保持されるマスク１上に画かれているパター
ンとの位置ずれ量を計測するための位置ずれ検出装置で
ある。この位置ずれ検出は、通常、回路パターンの周辺
部に画かねたアライメントマークの位置ずれを検出する
ことによって行なわれる。

本実施例において行なわれるマスクとウェハとのアライ
メントは、本出願人による特願昭６３−２５２９９１号
および特願平１−２４３２９０号の明細書にそれぞれ記
載されたようなマスク１上の回路パターン部１０２の周
辺にあるアライメントマーク１０１とウェハ２上のアラ
イメントマーク（図示せず）との位置ずれを検出するこ
とにより行なわれるが、つの位置ずれ検出手段によって
検出できる位置ずれの方向か一方向であることを想定し
て、四つの位置ずれ検出装置６を設けている。それぞれ
の位置ずれ検出装置６は、回路パターン部１０２の四つ
の辺の周囲に画がゎた四つのアライメントマ〜り１０１
のそれぞれに対応している。

６０１は、位置ずれ検出装置６から投光されるレーザー
ビームの出射軸であり、位置ずれ検出信号を得る為の光
源である。６０２は上記レーザービームが、マスク基板
上のアライメントマーク１０１、およびウニハトのアラ
イメントマーク（不図示）と作用し、お互いの位置ずれ
信号を含んだ光として位置ずれ検出袋ｗ６の光学的検出
手段である受光部（不図示）に受光される際の受光軸中
心を示す。

位置ずれ信号を精度良く得る為には、出射されるレーザ
ービームがアライメントマークｌ０１Ｆに所定の精度で
位置決めされなければならない。

回路パターン部１０２の寸法は場合により異なることか
あり、また、アライメントマーク１０１の配置はマスク
毎に異なることかあるので１位置ずれ検出装置６は、２
方向に移動可能なステージ６０３を備えており、所定の
領域内のアライメントマークを促えることか可能になっ
ている。

上記のステージ６０３、アパーチャ用ステージ４０２、
マスクチャック８のそれぞれは、装置フレーム５に配設
されている。また、第１図中の点線７は露光用Ｘ線の照
射範囲を示している。

本実施例のアパーチャブレード４には位置ずれ検出装置
６から投光されるレーザービームを通すための開口が設
けられており、該開口には、露光用ｘｉは透過させずに
上記レーサービームを透過させる材質（オハラ社製Ｂに
一７Ｒ、ショット社製ＢＫ−７Ｇ２５等の耐Ｘ線カラス
）の窓４０１か貼着されている。４０３はアパーチャブ
レード４の温度調節するための配管であり、外部に設け
られた不図示の水タンクとの間で冷凱水を循環させ、温
度制御手段を構成するものである。これにより、アパー
チャプレート４の温度を常に一定に調節することかり能
となる。

以）、本実施例の動作について説明する。

第２図は、マスク１とウェハ２の位置ずれ検出を行なっ
ている状態を示しており、レーサービーム６０１かアラ
イメントマーク１０１に到達するのを妨げないようにア
パーチャプレート４はアライメントマーク１０１よりも
十分後退した位置にある。

第３図は、位置ずれ信号によって、ウェハ２とマスク１
とのアライメント動作が完了した後、アパーチャプレー
ト４がレーザービームの光路を遮った状態を示している
。第５図はこのときの平面図である。第３図に示す状態
時には位置ずれ検出装置６の受光部の信号処理は、例え
ば受光信号の有無検出を行なう等の、位置ずれ検出時と
は異なるモードに設定される。

アパーチャプレート４がレーザービームに対してアライ
メントマーク１０１を覆う位置になったとき、アパーチ
ャ用ステージ４０１の駆動制御部は位置ずれ検出装置６
の信号処理部からその旨を示すイス号を受け、アパーチ
ャプレート４のアライメントマーク１０１に対する位置
情報を得る。

第４図は露光する際のアパーチャプレート４の位置をボ
している。第５図はこのときの平面図である。

この場合は第３図に示した場合よりさらにアパーチャブ
レード４は進出している、露光用Ｘ線７はアパーチャブ
レード４の先端を通過している。アパーチャブレード４
は露光用Ｘ線７に対してアライメントマーク１０１を覆
っており、かつ回路パターン部１０２は覆っていない。

また位置ずれ検出装置６からのレーザービームはアパー
チャブレード４の窓４０１の部分を透通し、アライメン
トマーク１０１に至っている。従って、回路パターン部
１０２は露光されるかアライメントマーク１０１は露光
されず、位置ずれ検出も露光と同時に行なえる。

第３図の位置から第４図の位置までの移動距離は既知で
固定されたイ直であるため、予め移動距離を算出してお
くことが可能である。

本実施例においては、第２図に示した状態にてマスク１
に設けられたアライメントマーク１０１とウェハ２の初
回に露光される領域に設けられたアライメントマークと
の位置ずれ検出がなされて初期の位置決めが行なわれ、
第３図に示した状態にてアパーチャブレード４の位置決
めを行なうための信号検出が行なわれる。続いて、該検
出信号を用いてアパーチャブレード４を第４図に示す状
態まで進出させることにより、ウェハ２の露光時におけ
る露光領域の制限が行なわれる。この後、ウェハ２の他
の領域を露光する場合にはアパーチャブレード４は第４
図に示した状態に維持され、窓４０１を介して照射され
るレーザービームによりマスク１に設けられたアライメ
ントマーク１゜１とウェハ２の他の露光領域に設けられ
たアライメントマークとの位置ずれ検出がなされて位置
決めがなされる。

上記のように、本実施例においては、ステップアンドリ
ピート方式の露光を行なう際には窓４０１を介して照射
されるレーザービームにょる位置決めかなされるか、窓
４０１により光路長か異なったり屈折が生してしまうこ
とかある。このような場合には、アライメント用のレー
ザ−ビームがアパーチャ〜の窓を通る場合と通らない場
合で光学系が異なるものとなってしまう。これを避ける
ため、位置すね検出装置６の信号処理を一ト記そわぞれ
の場合について異なるモートにて位置ずれ検出を行なう
ものとすればよい。

第７図は本発明の第２の実施例の要部構成を示す平面図
である。

本実施例は、ウェハ７０１のスクライブライン上に設け
られるアライメントマーク７０２の設置位置にかかられ
ずにステップアントリピート露光時の位置決めを可能と
するために、アパーチャブレード７０３に設けられる窓
７０４の幅を露光する最大画角の一辺と同様とした例を
示すものである。

第８図は本発明の第３の実施例の要部構成を示す平面図
であり、第９図はその断面図である。

本実施例は、構成をより簡略化するためにマスクフレー
ム８０５の−に１酊に一枚のアパーチャ８０１を取り付
けたものである。アパーチャ８０１のマスクフレーム８
０５に設けられる回路パターン部８０４に応じる部分は
矩形の開Ｉ］部とされ、該開［１部の４辺の略中央近傍
には位置決め用のレーザービームを通過させるための位
置決め用の開口が設けられている。位置決め用の開口に
は第１実施例中の窓４０１と同様の材料にて形成さ九た
窓８０２が貼着されている。

本実施例においては、初期の露光時における位置決めと
ステップアンドリピート露光時における位置決めとか同
様のものとなるため、窓８０２による屈折により、位置
決め基準が異なることはない。また、本実施例において
はアパーチャ８０１の温度調節がてきないので、発生し
た熱がマスクチャックに伝わるように熱伝導率の大きな
金属を使用することか好ましい。

［発明の効果］ 本発明は以−ヒ説明したように構成されているのて、以
下に記載するような効果を奏する。

請求項１に記載のものにおいては、遮光手段に第１の光
を遮断し、第２の光を透過させる窓を設けたことにより
、露光領域か制限される露光時においてもマスクとウェ
ハの位置決めを行なうことができるため、スルーブツト
を向上することかてきる効果かある。

請求項２に記載のものにおいては、第１の光をい遮断す
る遮光手段の温度を一定に調節することが可能となり、
遮光手段の温度上昇により雰囲気温度が上昇し、マスク
に熱歪か発生することを防止することかでき、露光装置
を高積度化することかできる効果かある。また、遮光手
段の温度か一定に保たれるので、該遮光手段をマスクに
近つけることか可能となり、露光領域を精度良く設定す
ることかてきるため、ウェハの利用効率を向上すること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の要部構成を示す断面図
、第２図乃至第４図はそれぞれ第１の実施例の各動作状
態を示す断面図、第５図および第６図はそれぞれ第３図
および第４図の平面図、第７図は本発明の第２の実施例
の要部構成を示す平面図、第８図および第９図はそれぞ
れ本発明の第３の実施例の要部構成を示す平面図および
断面図である。 １・・・マスク、　　　　　　２、７０１−・・ウェハ
、３・・・ウェハチャック ４、７０３−・・アパーチャブレード。 ５・・・装置フレーム、 ６・・・位置ずれ検出装置、 ７・・・露光用Ｘ線、 ８・・・マスクチャック、 １０１．７０２．８０３−・・アライメントマーク１０
２．８０４・・・回路パターン部、４０１．７０４．８
０２−・・窓、 ４０２・・・アパーチャ用ステージ ４０３・・・配管、　　　　　　６０１・・・出射軸、
６０２・・・受光軸　　　　　６０３・・・ステージ、
８０１・・・アパーチャ、 ８０５・・・マスクフレーム。 第 回 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源から出射される第１の光をマスクを介してウェ
   ハに照射することにより露光が行なわれ、前記第１の光
   と異なる第２の光を前記マスクおよびウェハにそれぞれ
   設けられたアライメントマークに照射することにより該
   マスクおよびウェハの位置決めがなされる露光装置にお
   いて、前記第１の光を遮断して露光領域を制限するため
   の遮光手段を具備し、 前記遮光手段には前記第１の光を遮断し、前記第２の光
   を透過させる材質の窓が設けられていることを特徴とす
   る露光装置。 ２、請求項１記載の露光装置において、 遮光手段が金属にて形成され、かつ、温度調節を行なう
   ための温度制御手段が設けられている露光装置。 ３、請求項１または２に記載の露光装置において、遮光
   手段が移動可能に構成されており、 マスクとウェハとの位置決めを行なうための位置ずれ検
   出装置と、該位置ずれ検出装置の検出信号に基づき前記
   遮光手段を移動させて位置制御を行うための駆動制御手
   段とが設けられている露光装置。 ４、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の露光装置
   において、 ウェハを複数の露光領域に分割し、露光領域ごとに順次
   露光を繰り返すステップアンドリピート方式で露光が行
   なわれる露光装置。 ５、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の露光装置
   において、 遮光手段は、直線的に往復移動可能であり、かつ矩形の
   露光領域の各４辺に対応して４つ設けられている露光装
   置。 ６、請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の露光装置
   において、 位置ずれ検出装置は、マスクの回路パターン形成部の外
   側に設けられたアライメントマークとウェハとの相対位
   置を光学的に検出する光学的検出手段から構成されてい
   る露光装置。