JPH0917718A

JPH0917718A - 露光装置及びこれを用いたデバイス生産方法

Info

Publication number: JPH0917718A
Application number: JP7167376A
Authority: JP
Inventors: Seiji Takeuchi; 誠二竹内; Kyoichi Miyazaki; 恭一宮▲崎▼; Masanori Hasegawa; 雅宣長谷川; Minoru Yoshii; 実吉井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-03
Filing date: 1995-07-03
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度なデバイスを低コストで生産すること
ができる露光装置の提供。【構成】回路パターンを表示する透過型液晶ディスプ
レイ２と、搭載するウエハ４とディスプレイ２とを相対
的に移動させるウエハステージ９と、ディスプレイ２に
表示されたパターンをウエハ４に投影結像する投影結像
光学系３と、ディスプレイ２とウエハ４との相対的な移
動に同期してディスプレイ２に表示するパターンを変化
させる表示制御装置６とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体デバイス等の微小
デバイスを生産する際に用いる露光装置やデバイス生産
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体集積回路の製造の要となる半導体
露光装置では、ガラス基板上に微細な回路パターンを形
成したレチクルを用意し、照明光学系によってこれを照
明したものを、投影光学系によってレジストを塗布した
ウエハ上に縮小投影してパターンを露光転写する。集積
回路を製造する際には多数の回路パターンを同一ウエハ
上に重ね合わせるため、一つのパターンを露光転写した
ら、所定の工程の後に再びウエハにレジストを塗布し
て、再度、別のレチクルを用いて重ね焼きする。

【０００３】ところが、レチクルは高価である上に、１
つの集積回路を製造するのに多数のレチクルを必要とす
るためコストがかかる。ゆえに、同一の集積回路を多数
量産する場合はまだしも、少数の特種集積回路やデバイ
スを低コストに製作するのは困難であり、また、小さな
回路設計変更ができないという課題がある。また、レチ
クルを交換する毎にレチクルの保持精度を高度に管理し
なければならず、高度な位置合わせ機構を要すると共に
スループットの低下を招いてしまう。また、レチクル交
換の際に微小なゴミや塵などが発生しやすいといった問
題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこでこれを解決すべ
く、レチクルの代わりに二次元表示器（透過型液晶ディ
スプレイ）上にマスクパターンを表示形成して、これを
光を照射して透過光をウエハに縮小転写するアイデアが
提案されている（特開昭50-159677号公報、特開平6-232
024号公報、特開昭64-5017号公報、特開平2-307号公
報、特開平2-192710号公報、特開平2-209729号公報、特
開平4-23314号公報、特開平3-201423号公報など）。

【０００５】しかしながら、集積回路のような微細な二
次元パターンを表示できる液晶表示器を作成することは
容易ではなく、特に回路パターンが大面積化しつつある
状況にあっては、実用化には困難性が伴う。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
大面積のパターンでも精度良く且つ低コストに露光転写
することができる露光装置ならびにデバイス生産方法を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の露光装置は、パターンを表示する表示手段
と、ウエハを搭載して該ウエハと該表示手段とを相対的
に移動させるステージと、該表示手段に表示されたパタ
ーンをウエハに投影する投影手段と、前記表示手段とウ
エハとの相対的な移動に同期して前記表示手段に表示す
るパターンを変化させる手段とを有することを特徴とす
るものである。

【０００８】

【実施例】

＜実施例１＞図１は本発明の第１実施例の構成を示した
ものである。

【０００９】図中、１は水銀ランプやエキシマレーザな
どの光源と照明用レンズなどを含む光源部、２は転写す
る回路図やデバイスの図形などを表示する１次元液晶デ
ィスプレイ、３は液晶ディスプレイの画像をウエハ上に
投影結像する投影結像レンズ、４は回路パターンなどが
転写されるウエハ、５は露光装置全体を制御するコント
ローラ（複数種の回路パターンのデータを蓄えるメモリ
を有する）、６は液晶ディスプレイ２の表示内容を制御
する表示制御装置、７はウエハ搬送系、９はウエハステ
ージ、１０はウエハステージ制御系である。

【００１０】まず、ウエハ搬送系７により、レジストが
塗布されたウエハ４をウエハステージ９に搬送して、ウ
エハステージ９でウエハ４を投影結像レンズ３の像面位
置で露光位置に位置決めする。次いで、コントローラ５
の指示により表示制御装置６が転写すべき回路パターン
を表示するよう、１次元液晶ディスプレイ２を制御して
回路パターン全体の内の一部分を表示する。ここでコン
トローラ５が光源部１に指示を送りディスプレイ２を光
照明する。この液晶ディスプレイ２に表示された回路図
の一部分を投影結像レンズ３によってウエハ上に投影結
像して、回路パターン８をウエハにスリット状に露光転
写する。このときコントローラ５からウエハステージ制
御系１０及び表示制御装置６に同時に制御信号が送り、
ウエハが一定の定速度で動くようにウエハステージを制
御する。一方、表示制御装置６はウエハ上の回路パター
ンが所望の回路図として転写するよう、ウエハステージ
の移動に同期して連続的にディスプレイ２の表示内容を
切り替えていく。

【００１１】図２は転写されるウエハの露光部分とディ
スプレイの表示内容を示す図である。図中左が転写する
回路パターンの図、右がウエハ上の露光パターンであ
り、２１が転写するパターンの全体、２２がパターンの
表示中の部分、２３は表示済み部分、２４は回路パター
ンが転写される領域、２５は露光中の領域、２６は露光
済み領域、２７はウエハの進行方向である。

【００１２】まず露光開始時には、図中のＡのようにウ
エハの所望の露光領域の一端に露光スリットが位置する
ようウエハを配置し、一方の表示装置では転写する回路
パターンの対応する一端を表示する。図では表示に少し
幅があるが、実際の表示装置は１画素の幅しかないとす
る。光源が照射中はウエハを矢印２７の方向に移動させ
る。そしてウエハが進むごとにＢ、Ｃ、Ｄ、Ｅと順次表
示内容を切り替えていく。Ｅで露光スリットがウエハの
所望の露光領域の端まで露光したら光源の照射を停止す
る。このようにして回路がすべて表示されたとき、ウエ
ハ上ではひとつの露光領域が露光完了となる。２番目以
降のパターンの重ね焼きも同様の手順で行う。

【００１３】露光量の制御は、光源の強度（すなわち照
射光強度）を調整して行うことができる。あるいはウエ
ハ移動速度及び表示切り替え速度（すなわち照射時間）
を調整しても良い。すなわち、露光量を大きくしたけれ
ばウエハ移動速度を遅くすると同時に１ラインの表示時
間を長くする。

【００１４】なお、以上の実施例では直線スリットの例
を示したが、円弧状など他の形状で１次元に広がりのあ
るスリット表示としても良い。

【００１５】また、本実施例では投影結像光学系として
投影結像レンズを用いた例を挙げたが、屈折系、反射
系、回折系、及びそれらの複合系などの投影結像光学系
を用いることもできる。

【００１６】また、本実施例では透過型ディスプレイと
して液晶ディスプレイを用いたが、これに限らず、ＣＲ
Ｔディスプレイなどの自発光型ディスプレイや、微小変
形ミラーデバイスを用いた反射型ディスプレイなどを用
いることもできる。自発光型ディスプレイであれば照明
用の光源は不要となる。

【００１７】＜実施例２＞図３は本発明の第２実施例の
構成を示したものである。

【００１８】図中、３１は水銀ランプやエキシマレーザ
などの光源と照明用レンズなどを含む光源部、３２は転
写する回路図やデバイスの図形などを表示する２次元透
過型ディスプレイで、本実施例では長方形のディスプレ
イとする。３３は透過型ディスプレイの画像をウエハ上
に投影結像する投影結像レンズ、３４は回路などを転写
するウエハ、３５は本露光装置を制御するコントロー
ラ、３６は透過型ディスプレイ３２の表示内容を制御す
る表示制御装置、３７はウエハ搬送系、３９はウエハス
テージ、４０はウエハステージ制御系、４１はステージ
位置検出系である。

【００１９】本実施例は露光面積の拡大と露光量の増大
の達成を目的とする。まず、ウエハ搬送系３７により、
レジストが塗布されたウエハ３４をウエハステージ３９
に搬送して、ウエハステージ３９でウエハ３４を投影結
像レンズ３３の像面位置で露光位置に位置決めする。コ
ントローラ３５の指示により表示制御装置３６が転写す
べき回路図を表示するよう、２次元透過型ディスプレイ
３２を制御し回路パターン全体の内の一部分を表示す
る。これと共にコントローラが光源部３１に指示を送り
ディスプレイ３２を光照明する。この透過型ディスプレ
イ３２に表示された回路図の一部分を、投影結像レンズ
３３によってウエハ上に投影結像して、回路パターン３
８を長方形に露光転写する。このときコントローラ３５
からウエハステージ制御系４０及び表示制御装置３６に
同時に制御信号が送り、ウエハが一定の定速度で動くよ
うにウエハステージを制御する。一方、表示制御装置３
６はウエハ上の回路パターンが所望の回路図として転写
されるよう、連続的にディスプレイ３２の表示内容を切
り替えていく。

【００２０】このとき、ウエハ上に投影結像されたディ
スプレイの像がウエハに対して動かないようにするため
には、ディスプレイの内容の移動速度をＶとすると、ウ
エハの移動速度をｖ＝ＭＶに制御しなければならない。
一方でこの時ウエハの位置をステージ位置検出系３７で
検出し、ウエハの位置に対応する表示がなされるよう表
示制御装置３６に位置情報を帰還する。これはステージ
の移動が種々の要因によって一定の速度が保てなかった
場合などに、転写するパターンが歪まないようにするの
に効果的である。

【００２１】図４は転写されるウエハの露光部分とディ
スプレイの表示内容を示す図である。図中左が転写する
回路パターン及び表示の概念の図、右がウエハ上の露光
パターン、中央が実際の表示内容である。５１が転写す
るパターンの全体、５２がパターンの表示中の部分、５
３は表示済み部分、５４は回路パターンが転写される領
域、５５は露光中の領域、５６は露光済み領域、５７は
ウエハの進行方向である。

【００２２】Ａから光源の照射が始まり、ウエハの転写
領域５４が露光領域５５に入るにつれて表示が始まり、
ウエハが左に進むにつれて、表示内容も順に右から繰り
出されてくる。実際には投影結像レンズで像が反転され
るので中央の列に表したように表示装置上では左から繰
り出されていく。図のＡの状態からＢまでの間は図示は
していないが実際はウエハが投影結像位置で表示器の１
画素分動くたびに表示は切り替わる。このようにして転
写パターン上の各点が表示器の一端からもう一端に進む
間にずっとウエハ上では露光を受けていることになるた
め露光時間を長く確保できる。またウエハ露光位置で走
査できる分だけパターン転写が可能であるため露光面積
の拡大になる。

【００２３】なお、ステージ位置検出系３１１の代わり
にステージ速度検出系を設けるようにしても良い。この
ときウエハの速度がｖとすると、投影結像レンズの倍率
をＭとして、ディスプレイの表示内容は速度ｖ／Ｍで移
動するように見えるよう切り替えることでウエハ上での
像はウエハに対しては動いていないような関係となり、
パターンが歪むことなく転写される。また、ウエハの回
転情報を検出し、表示装置に回転の情報を帰還すること
でウエハの回転補正を行うこともできる。

【００２４】なお、本実施例では投影結像光学系として
投影結像レンズを用いた例を挙げたが、屈折系、反射
系、回折系、及びそれらの複合系などの投影結像光学系
を用いることもできる。

【００２５】また、本実施例では透過型ディスプレイと
して液晶ディスプレイを用いたが、これに限らず、ＣＲ
Ｔディスプレイなどの自発光型ディスプレイや、微小変
形ミラーデバイスを用いた反射型ディスプレイなどを用
いることもできる。自発光型ディスプレイであれば照明
用の光源は不要となる。

【００２６】＜実施例３＞次に上記説明した露光装置を
利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。

【００２７】図５は微小デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、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）では半導体デバイスの回路設計を行なう。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
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。

【００２８】図６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）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記説明した露光装置によってマ
スクの回路パターンをウエハに焼付露光する。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。

【００２９】本実施例の製造方法を用いれば、従来は製
造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コストに
製造することができる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１乃至８記載の本発明によれば、
移動に同期して表示パターンを変化させながら露光転写
するため。高い精度を保ちながら露光面積の拡大が可能
である。

【００３１】請求項９記載の本発明によれば、相対移動
に関する情報を検出して、これに基づいて表示制御に帰
還することで、転写パターンの歪みや回転誤差などを補
償することができる。

【００３２】請求項１０記載の本発明によれれば、高精
度なデバイスを低コストに生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のの構成を示す図である。

【図２】第１実施例の動作を示す図である。

【図３】本発明の第２実施例の構成を示す図である。

【図４】第２実施例の動作を示す図である。

【図５】半導体デバイスの生産フローを示す図である。

【図６】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。

【符号の説明】

１、３１光源２１次元ディスプレイ３２２次元ディスプレイ３、３３投影結像レンズ４、３４ウエハ５、３５コントローラ６、３６表示制御装置７、３７ウエハ搬送系８、３８露光領域９、３９ウエハステージ１０、４０ステージ制御系１１、４１ステージ位置検出系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉井実神奈川県川崎市中原区今井上町53番地キヤノン株式会社小杉事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パターンを表示する表示手段と、ウエハ
を搭載して該ウエハと該表示手段とを相対的に移動させ
るステージと、該表示手段に表示されたパターンをウエ
ハに投影する投影手段と、前記表示手段とウエハとの相
対的な移動に同期して前記表示手段に表示するパターン
を変化させる手段とを有することを特徴とする露光装
置。
【請求項２】前記表示手段を照明する照明手段をさら
に有することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】前記表示手段に反射型ディスプレイを用
いたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】前記表示手段に自発光型ディスプレイを
用いたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項５】前記表示手段に透過型ディスプレイを用
いたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】前記表示手段に液晶ディスプレイを用い
たことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】前記表示手段に微小変形ミラーデバイス
を用いたことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項８】前記表示手段にＣＲＴディスプレイを用
いたことを特徴とする請求項７記載の露光装置。
【請求項９】前記相対的な移動に関する情報を検出す
る検出手段を有し、該検出手段の検出に基づいて表示手
段の表示を制御することを特徴とする請求項１乃至８の
いずれか記載の露光装置。
【請求項１０】請求項１乃至９のいずれか記載の露光
装置を用いてデバイスを生産することを特徴とするデバ
イス生産方法。