JPH11176743A

JPH11176743A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH11176743A
Application number: JP9363337A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Yamamoto; 達則山本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02
Anticipated expiration: 2017-12-16
Also published as: JP3114681B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハのアライメント動作を複数回繰り返す
必要が無くウエハアライメントに掛かる時間を短縮し、
スループットを向上させることができる技術を提供す
る。【解決手段】レチクル１上のパターンを感光膜付きの
ウエハ８に投影光学系１２を介しパターン転写する露光
装置において、複数のレチクル１、３を搭載するための
複数のレチクルスキャンステージ２、４と、感光膜付き
のウエハ８を搭載するウエハスキャンステージ９とを備
え、前記投影光学系１２は、各レチクルスキャンステー
ジ上のレチクルの走査に同期する機能を有する構成とし
た。各レチクルスキャンステージは、レチクルの走査方
向に間隔をおいて配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて、リソグラフィーにおける半導体基板（以下、ウ
エハ）に対し、露光処理を行う露光装置及び露光方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造工程において、リソグ
ラフイーにおける露光装置及び露光方法を図３〜図８を
用いて説明する。

【０００３】まず、従来の露光装置の概略図を示す図３
を用いて説明する。露光マスク（以下：レチクル１７）
は、レチクル収納部１６に複数枚保管して有り、Ｘ方向
２４、θ方向２５に動作させるレチクル搬送Ｘ、θ駆動
部１８及びＺ方向２２に動作させるレチクル搬送Ｚ駆動
部１９を装備したレチクル搬送部２１を有し、この搬送
部によりレチクル収納部１６から取り出した、レチクル
１７をレチクルスキャンステージ２ａに移載し、半導体
基板（以下：ウ工ハ８）を、図示していないウエハ搬送
ロボットにより、ウエハスキャンステージ９に移載す
る。

【０００４】従来の露光装置における露光処理の動作概
略を図４を用いて説明する。レチクルスキャンステージ
近傍に装備してあるリニアモータ５ｃの駆動力により、
レチクルスキャンステージ２ａ上のレチクル１７をＹ方
向２３に走査させる。このとき、ウエハ８に投影される
レチクル像は、照明光学系（イルミネーションオプテイ
クス２６）からの照明をレチクル１７及びプロジェクシ
ョンレンズ７ａを介し、ウエハスキャンステージ９上の
感光膜塗布後のウエハ８に露光処理する際、ウエハスキ
ャンステージ９近傍のリニアモータ５ｃの駆動力によ
り、レチクル１７の走査と同期しながら、Ｙ方向２３に
走査露光処理を行う。

【０００５】従来の露光装置における２度露光処理の動
作フローについて、図８を用いて説明する。

【０００６】従来のロット処理では、ステップＳｌ（以
下、ステップの文字を省略）においてロット処理開始を
実行し、Ｓ２．第１ウ工ハ・第１レチクル搬送開始を実
行し、Ｓ２．第１レチクルゴミ検査を実行した後、Ｓ
４．ゴミ検査ＯＫとなり、Ｓ５．第１レチクル搬送継続
を行う。

【０００７】Ｓ２ｂ．第１レチクル・第１ウエハ搬送終
了となった時点で、Ｓ７．第１レチクル・第１ウエハラ
イメント開始を実行する。そして、Ｓ８．第１レチクル
・第１ウエハライメントＯＫとなった時点において、第
１レチクル１７を用いたＳ１３．第１レチクル露光処理
開始を実行し、Ｓ１４．第１レチクル露光処理終了とな
る。

【０００８】この第１レチクル露光処理は、ロット全体
（２枚〜５０枚）に実施し、ロット全体のＳ１４．第１
レチクル露光処理終了となる。

【０００９】次に、Ｓ２５．第２レチクル・第１ウエハ
搬送開始を実行し、Ｓ３．第２レチクルゴミ検査開始を
実行し、Ｓ５．ゴミ検査ＯＫとなり、Ｓ９．レチクル搬
送継続をした後、Ｓ２６．第２レチクル・第１ウエハ搬
送終了となる。

【００１０】次に、Ｓ２７．第２レチクル・第１ウエハ
ライメント開始を実行し、Ｓ２８．第２レチクル・第１
ウエハライメントＯＫの後、Ｓ１７．第２レチクル露光
処理開始を実行する。

【００１１】これ以下は、第１レチクル露光処理と同様
のシーケンスにて実行し、ロット全てを処理する。Ｓ１
８．第２レチクル露光終了となった時点で、次工程であ
るＳ２４．現像工程に流す方式をとる。

【００１２】従来の露光方法の多品種少量生産における
ショットマップについて図７を用いて説明する。

【００１３】従来の露光装置およぴ露光方法では前述の
様にレチクルスキャンステージには複数枚のレチクルを
搭載することが出来ないため、複数工程の露光処理を処
理する場合、ロットにおけるウエハ８のＡパターン４１
の露光処理が全て終了した時点で、再度、Ｂパターン４
２の第２レチクルの露光処理を行う必要があり、ウエハ
交換動作がロットあたり、複数回発生するために、ロッ
トの処理時間が長くなり、多品種少量生産におけるスル
ープットの低下を招いていた。

【００１４】クウォータミクロン・サブミクロン等の微
細化が進むにつれ、図５に示すように孤立パターン５１
と、繰り返しパターン５２の対象線幅５４における微細
線幅（約１．８〜２．５μｍ）において狐立パターンの
ＤＯＦ５３が繰り返しパターン５１に比べ、少ないこと
が問題となっている。

【００１５】また、図６の様に対象線幅に対する最適露
光量における孤立パターン５１と繰り返しパターン５２
の最適露光量に差が有り、孤立パターンにおいて露光量
（ＤＯＳＥ５５）が少ないことが問題となっているた
め、狐立パターン専用のレチクルを用いた露光処理と繰
り返しパターンのレチクルを用いた露光処理を各々実施
する、いわゆる２度露光プロセスが必要となり、これも
スループットの低下を招いていた。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来露光処理装
置では、２度露光プロセスや多品種少量生産におけるス
ループットが従来製品に比べ、約４０％程度低下してい
ることが問題となっており、これを改善すべく２度露光
プロセスや多品種少量生産に見合った処理能力をもつ露
光装置のハードウェアの開発が急がれている。

【００１７】よって、本発明では、ウエハのアライメン
ト動作を複数回繰り返す必要が無くウエハアライメント
に掛かる時間を短縮し、スループットを向上させること
ができる技術を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明では、露光マスクであるレチクル上のパター
ンを感光膜付きの基板に投影光学系を介しパターン転写
する露光装置において、レチクルスキャンステージに複
数枚のレチクルを同時あるいは、任意に搭載でき、任意
のレチクルによる露光処理と露光処理中に他のレチクル
にて露光処理可能な機能を有する構成とした。ここで、
孤立パターン露光処理と、繰り返しパターン露光処理と
を、レチクルスキャンステージに対しレチクル交換動作
をすることなく露光処理可能な機能を有する構成とする
こともできる。また、レチクルを用いて複数品種のパタ
ーンを基板に露光処理する際、レチクルスキャンステー
ジに対しレチクル交換動作をすることなく露光処理可能
な機能を有する構成とすることもできる。また、本発明
では、レチクル上のパターンを感光膜付きのウエハに投
影光学系を介しパターン転写する露光装置において、複
数のレチクルを搭載するための複数のレチクルスキャン
ステージと、感光膜付きのウエハを搭載するウエハスキ
ャンステージとを備え、前記投影光学系は、各レチクル
スキャンステージ上のレチクルの走査に同期する機能を
有する構成とした。その場合、各レチクルスキャンステ
ージは、レチクルの走査方向に間隔をおいて配置するこ
ともできる。また、複数のレチクルを、各レチクルスキ
ャンステージに移載可能なレチクル搬送部を備える構成
とすることもできる。さらに、本発明では、レチクル上
のパターンを感光膜付きのウエハに投影光学系を介しパ
ターン転写する露光方法において、感光膜付きのウエハ
を搭載するウエハスキャンステージの上方に複数のレチ
クルスキャンステージを配置し、各レチクルスキャンス
テージにパターンの異なるレチクルを搭載し、各レチク
ルによる露光処理を終えた後に、ウエハスキャンステー
ジ上のウエハを交換する方法を採用した。その場合、各
レチクルスキャンステージを、レチクルの走査方向に間
隔をおいて配置することもできる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付の図１及び図２を参照して説明する。図
１は、本発明の実施の形態に係る露光装置の部分外観
図、図２は露光方法のフロー図である。

【００２０】図１において、レチクル１７は、レチクル
収納部１６に複数枚保管して有り、Ｘ方向２４、θ方向
２５、Ｙ方向２３、及びＺ方向２２に駆動可能な機構を
装備し、第１レチクル交換位置１５、及び第２レチクル
交換位置６なる位置を持ち、これらのエリアを許容可能
なレチクル搬送部２１と、リニアモータ１（５ａ）の駆
動系により動作する第１レチクルスキャンステージ２及
びリニアモータ２（５ｂ）の駆動系により動作する第２
レチクルスキャンステージ４とが独立動作可能である特
徴を持つ機構と、露光処理せしめる感光膜付きウエハ８
を保持するウエハスキャンステージ９と、ウエハスキヤ
ンステージ９を駆動せしめるＹリニアモータ＋Ｙガイド
１０、及びＸリニアモータ＋Ｘガイド１１と、投影露光
処理に必要な露光用の光源ユニット（エキシマレーザ
ー）１２と、反射ミラー１３と、レンズ７とを具備す
る。

【００２１】ウエハスキャンステージ９は、図示してい
ない搬送系を用い、キャリアから移載されたウエハ８を
真空保持し、ウエハスキャンステージ９の近傍にある、
Ｙリニアモータ十Ｙガイド１０と、Ｘリニアモータ＋Ｘ
ガイド１１を用いて、Ｙ方向２３に走査及びＸ方向２４
に移動可能な機構を具備している。

【００２２】本露光装置には露光処理に必要な露光光源
（エキシマレーザー）１２を具備し、露光光路１４のよ
うに露光光を第１レチクル１及び第２レチクル３を介し
てウエハスキャンステージ９上のレジスト付きウエハ８
に対し、第１レチクル１あるいは第２レチクル３の走査
動作に同期しウエハスキャンステージに露光処理を行う
機構を具備している。なお、走査露光処理方法は従来と
同様である。

【００２３】次に、本実施の形態に係る露光装置を用い
た露光方法を、図２のフロー図を参照して説明する。

【００２４】まず、Ｓｌ．ロット処理開始より、Ｓ２．
第１レチクル・第１ウエハ搬送開始を実行し、Ｓ３．第
１レチクルゴミ検査開始を実行し、良好であればＳ４．
レチクル搬送継続を実行する。このとき、ＮＧの場合
は、Ｓ３０．処理中断を実行する。

【００２５】次に、第１レチクル１を第１レチクルスキ
ャンステージ２の第１レチクル交換位置１５において移
載する。このとき、第２レチクル３は、第１レチクル１
のＳ３．ゴミ検査ＯＫの後、Ｓ９．第２レチクル搬送開
始を実行する。Ｓ１０．第２レチクルゴミ検査開始を実
行した後、Ｓ５．ゴミ検査ＯＫで有れば、第２レチクル
交換位置６において第２レチクルの同時移載を実行す
る。この時、第１レチクル１の搬送シーケンスが進むと
同時に第１ウエハ８は、図示していない専用の搬送系を
用い、ウエハスキャンステージ９に移載される。

【００２６】次に、第１レチクルスキャンステージ２及
び第２レチクルスキャンステージ６近傍に装備してある
リニアモータ１（５ａ）の駆動力により第１レチクルス
キャンステージ２上の第１レチクル１をＹ方向２３に走
査させ、ウエハスキャンステージ９上のウエハ８はＹリ
ニアモータ＋Ｙガイド１０及びＸリニアモータ＋Ｘガイ
ド１１からＸ方向２４及びＹ方向２３に動作させ、Ｓ
７．第１レチクル・第１ウエハライメント開始を実行す
る。

【００２７】Ｓ８．アライメント結果ＯＫで有れば、第
１レチクル１を第１レチクル近傍にあるリニアモータ１
の駆動力により走査動作させると同時に、感光膜付きウ
エハ８に対し、ウエハスキャンステージ９近傍にあるＹ
リニアモータ＋Ｙガイド１０を用いて、Ｙ方向２３に走
査させ、Ｓ１３．第１レチクル露光処理開始を実行す
る。

【００２８】１ショットの露光処理が終了した時点で、
次ショットの露光位置にＸリニアモータ＋Ｘガイド１１
を用いＸ方向２４に移動しながらステッピング露光処理
を行う。

【００２９】第１ウエハ面内の全てのＳ１４．第１レチ
クル露光処理終了となった後、Ｓ１５．第２レチクルア
ライメント開始を実行し、Ｓ１６．第２レチクルアライ
メントＯＫで有れば、第２レチクルスキャンステージ４
に移載された第２レチクル３を第２レチクルスキャンス
テージ４近傍に装備してあるリニアモータ２（５ｂ）の
駆動力により、第２レチクル３をＹ方向２３に走査さ
せ、これと同期させて、前記第１レチクル露光処理と同
様にＳ１７．第２レチクル露光処理開始を実行する。

【００３０】第１ウエハ面内の全てのＳ１８．第２レチ
クル露光処理終了となった時点で、Ｓ１９．第２ウエハ
交換開始を実行し、交換を終了した後、Ｓ２１．第２ウ
エハライメント開始を実行し、Ｓ２２．第２ウエハライ
メントＯＫであれば、Ｓ１３．第１レチクル露光処理開
始を実行する。

【００３１】第１レチクル１のウエハ８面内の全てのＳ
１４．第１レチクル露光処理終了となった時点で、Ｓ１
７．第２レチクル露光処理開始を実行し、第２レチクル
３のウエハ面内の第２レチクル露光処理終了となった時
点で、次ウエハのアライメント処理を実施する。

【００３２】以降は第１レチクル露光処理及び第２レチ
クル露光処理を繰り返し、最終ウ工ハのＳ１８．第２レ
チクル露光処理終了となった時点で、Ｓ２３．ロット処
理が終了し、次工程であるＳ２４．現像工程に流す方式
をとる。

【００３３】以上の動作シーケンスにより、従来、第１
レチクル露光処理及び第２レチクル処理にて行われてい
た、ウエハのアライメント動作を複数回繰り返す必要が
無くウエハアライメントに掛かる時間が短縮される為、
本装置使用によるスループットが約４０％程度向上する
効果を有する。

【００３４】

【発明の効果】このように本発明では、２度露光プロセ
スや多品種少量生産に見合った、ウエハ１枚あたりに複
数回露光処理可能な複数レチクルを複数レチクルスキャ
ンステージ上に装備することにより、複数レイヤーの露
光処理をウエハの交換をすることなく実施可能であるた
め、生産能力が約４０％程度向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る露光装置を示す要部
の概観図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る露光方法を示す動作
フロー図である。

【図３】従来の露光装置を示す概観図である。

【図４】従来の露光装置を示す概観図である。

【図５】従来の露光方法における対象線幅による焦点深
度を示す図である。

【図６】従来の露光方法における対象線幅による最適露
光量を示す図である。

【図７】従来の露光方法の多品種少量生産におけるショ
ットマップ図である。

【図８】従来の露光方法を示す動作フロー図である。

【符号の説明】１第１レチクル２第１レチクルスキャンステージ２ａレチクルスキャンステージ３第２レチクル４第２レチクルスキャンステージ５ａリニアモータ１５ｂリニアモータ２５ｃリニアモータ６第２レチクル交換位置７レンズ７ａプロジェクションレンズ８ウエハ９ウエハスキャンステージ１０Ｙリニアモータ＋Ｙガイド１１Ｘリニアモータ＋Ｘガイド１２露光光源（エキシマレーザー）１３反射ミラー１４露光光路１５第１レチクル交換位置１６レチクル収納部１７レチクル１８レチクル搬送Ｘ、θ駆動部１９レチクル搬送Ｚ駆動部２０レチクル搬送Ｙ駆動部２１レチクル般送部２２Ｚ方向２３Ｙ方向２４Ｘ方向２５ θ方向２６イルミネーションオプティクス４１Ａパターン４２Ｂパターン５１孤立パターン５２繰り返しパターン５３ＤＯＦ５４対象線幅５５ＤＯＳＥＳｌロット処理開始Ｓ２第１レチクル・第１ウエハ搬送開始Ｓ２ｂ第１レチクル・第１ウエハ放送終了Ｓ３第１レチクルゴミ検査開始Ｓ４第１レチクル搬送継続Ｓ５ゴミ検査ＯＫＳ６第１レチクル搬送終了Ｓ７第１レチクル・第１ウエハアライメント開始Ｓ８第１レチクル・第１ウエハアライメント結果ＯＫＳ９第２レチクル搬送開始Ｓｌ０第２レチクルゴミ検査開始Ｓｌｌ第２レチクル搬送継続Ｓ１２第２レチクル搬送終了Ｓ１３第１レチクル露光処理開始Ｓ１４第１レチクル露光処理終了Ｓ１５第２レチクルアライメント開始Ｓ１６第２レチクルアライメントＯＫＳ１７第２レチクル露光処理開始Ｓ１８第２レチクル露光処理終了Ｓ１９第２ウエハ交換開始Ｓ２０第２ウエハ交換終了Ｓ２１第２ウエハライメント開始Ｓ２２第２ウエハライメントＯＫＳ２３ロット処理終了Ｓ２４現像工程Ｓ２５第２レチクル・第１ウエハ搬送開始Ｓ２６第２レチクル・第１ウエハ搬送終了Ｓ２７第２レチクル・第１ウエハライメント開始Ｓ２８第２レチクル・第１ウエハライメントＯＫＳ３０処理中断

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光マスクであるレチクル上のパターン
を感光膜付きの基板に投影光学系を介しパターン転写す
る露光装置において、レチクルスキャンステージに複数
枚のレチクルを同時あるいは、任意に搭載でき、任意の
レチクルによる露光処理と露光処理中に他のレチクルに
て露光処理可能な機能を有することを特徴とする露光装
置。
【請求項２】孤立パターン露光処理と、繰り返しパタ
ーン露光処理とを、レチクルスキャンステージに対しレ
チクル交換動作をすることなく露光処理可能な機能を有
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】レチクルを用いて複数品種のパターンを
基板に露光処理する際、レチクルスキャンステージに対
しレチクル交換動作をすることなく露光処理可能な機能
を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４】レチクル上のパターンを感光膜付きのウ
エハに投影光学系を介しパターン転写する露光装置にお
いて、複数のレチクルを搭載するための複数のレチクル
スキャンステージと、感光膜付きのウエハを搭載するウ
エハスキャンステージとを備え、前記投影光学系は、各
レチクルスキャンステージ上のレチクルの走査に同期す
る機能を有することを特徴とする、露光装置。
【請求項５】各レチクルスキャンステージは、レチク
ルの走査方向に間隔をおいて配置してあることを特徴と
する、請求項４記載の露光装置。
【請求項６】前記複数のレチクルを、各レチクルスキ
ャンステージに移載可能なレチクル搬送部を備えること
を特徴とする、請求項４又は５記載の露光装置。
【請求項７】レチクル上のパターンを感光膜付きのウ
エハに投影光学系を介しパターン転写する露光方法にお
いて、感光膜付きのウエハを搭載するウエハスキャンス
テージの上方に複数のレチクルスキャンステージを配置
し、各レチクルスキャンステージにパターンの異なるレ
チクルを搭載し、各レチクルによる露光処理を終えた後
に、ウエハスキャンステージ上のウエハを交換すること
を特徴とする、露光方法。
【請求項８】各レチクルスキャンステージを、レチク
ルの走査方向に間隔をおいて配置することを特徴とす
る、請求項７記載の露光方法。