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JP2009141263A - 露光方法、フォトマスクおよびレチクルステージ - Google Patents

露光方法、フォトマスクおよびレチクルステージ Download PDF

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JP2009141263A JP2007318574A JP2007318574A JP2009141263A JP 2009141263 A JP2009141263 A JP 2009141263A JP 2007318574 A JP2007318574 A JP 2007318574A JP 2007318574 A JP2007318574 A JP 2007318574A JP 2009141263 A JP2009141263 A JP 2009141263A
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拓也 河野
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哲郎 中杉
Tatsuhiko Toki
達彦 東木
Masamitsu Ito
正光 伊藤
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Abstract

【課題】ウエハ面内のパターン寸法を安定させるとともに高スループットでウエハを露光する露光方法を得ること。
【解決手段】ウエハ8の中心部91を露光するための製品領域Axおよびウエハ8の周辺部92を露光するための周辺露光領域Bxを有するとともに周辺露光領域Bxが複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたフォトマスク6を用いて周辺部92を露光する際に、周辺露光領域Bx内から選択された1〜複数の所定領域が周辺部92のショット位置に応じたパターン密度となるようブラインド4P〜4Sによってフォトマスク上の1〜複数の所定領域が開けられる開ステップと、開けられた1〜複数の所定領域からウエハ8へ露光光を照射して周辺部92を露光する露光ステップと、を含む。
【選択図】 図1

Description

本発明は、露光方法、フォトマスクおよびレチクルステージに関するものである。
半導体リソグラフィ工程で用いる露光方法の1つにスキャン露光(スキャン投影露光方法)がある。このスキャン露光では、フォトマスク上のマスクパターンの像をウエハ上の1ショット分にスキャン投影(マスクパターンを走査露光)する処理と、隣のショットへのステップ移動と、を繰り返すことによって、ウエハ面内に複数ショットの露光を行ない、ウエハ面内の略全面にマスクパターンの像を投影している。
スキャン露光によって1枚のウエハを露光処理する場合に、ウエハの周辺露光領域で1ショット分のスキャン露光を行なうと、この1ショット分のマスクパターンの像の一部がウエハの外側にはみ出すので、マスクパターンのうち一部分しかウエハ上に転写されない。従来、このような周辺露光領域のショットであっても、ウエハ面内の中心部と同様に、1ショット分の露光処理を行っていた(特許文献1参照)。
マスクパターン内には、メモリやロジックなどの種々のパターンが形成されるので、マスクパターン内には種々のパターン密度(単位面積当たりのパターン形成量)が分布することとなる。このため、周辺露光領域に位置するショットのようにマスクパターン内の所定領域(一部分)しかウエハ上に転写できない場合、この所定領域のパターン密度は、1ショット分のパターン密度と異なることとなる。この結果、上記従来の技術では、ウエハ周辺部に転写されるパターンのパターン密度が、ウエハ中心部に転写されるパターンのパターン密度と異なっていた。周辺露光領域のショット内に転写されるパターンは、1チップ分の製品チップを形成することができない場合があるが、このようなパターンであってもエッチングの際にはウエハの中心側に隣接する周囲の製品チップのパターン寸法に影響を与える。このため、エッチング後のパターン寸法がウエハ面内でばらつくという問題があった。
特開平7−161614号公報(第7,8頁、図5)
本発明は、ウエハ面内のパターン寸法を安定させてウエハを露光する露光方法、フォトマスクおよびレチクルステージを提供することを目的とする。
本願発明の一態様によれば、ウエハへ露光するパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記フォトマスクの所定領域を閉ざすことによって光源から前記ウエハへの露光光の一部を遮蔽する開閉部とを有した露光装置で前記ウエハを露光する露光方法において、前記ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域および前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有するとともに前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたフォトマスクを用いて前記周辺部を露光する際に、前記周辺露光領域内から選択された1〜複数の所定領域が前記周辺部のショット位置に応じたパターン密度となるよう前記開閉部が前記フォトマスク上の前記1〜複数の所定領域を開ける開ステップと、前記開閉部によって開けられた前記1〜複数の所定領域から前記ウエハへ前記露光光を照射して前記周辺部を露光する露光ステップと、を含むことを特徴とする露光方法が提供される。
また、本願発明の一態様によれば、ウエハへ露光するパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記フォトマスクを載置するレチクルステージと、前記フォトマスクまたは前記レチクルステージの所定領域を閉ざすことによって光源から前記ウエハへの露光光の一部を遮蔽する開閉部とを有した露光装置で前記ウエハを露光する露光方法において、前記ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域を有するフォトマスクと、前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたレチクルステージとを用いて前記周辺部を露光する際に、前記周辺露光領域内から選択された1〜複数の所定領域が前記周辺部のショット位置に応じたパターン密度となるよう前記開閉部が前記フォトマスク上の前記1〜複数の所定領域を開ける開ステップと、前記開閉部によって開けられた1〜複数の所定領域から前記ウエハへ前記露光光を照射して前記周辺部を露光する露光ステップと、を含むことを特徴とする露光方法が提供される。
また、本願発明の一態様によれば、ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域および前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有するとともに、前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたことを特徴とするフォトマスクが提供される。
また、本願発明の一態様によれば、ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有し、前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたことを特徴とするレチクルステージが提供される。
本発明によれば、ウエハ面内のパターン寸法を安定させてウエハを露光できるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明に係る露光方法、フォトマスクおよびレチクルステージの実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。なお、以下では説明の便宜上、水平方向(後述のウエハ8の主面と平行な方向)をXY方向とし、露光光の照射方向(本実施の形態では後述のウエハ8の主面と垂直な方向)をZ方向として説明する。
露光装置1は、ウエハ8に対してステップアンドスキャン方式の露光を行なう装置であり、ウエハ8の中心部91を露光する場合と周辺部(エッジ部)92を露光する場合とで、ウエハに転写するフォトマスク(レチクル)6上のパターン(マスクパターン)の領域をフォトマスク6内で切り替える。本実施の形態では、フォトマスク6内に、ウエハ8の周辺部92をスキャン露光する際に用いる露光領域(後述の周辺露光領域Bx)と、ウエハ8の中心部91をスキャン露光する際に用いる露光領域(後述の製品領域Ax)と、を別々に設ける。さらに、ウエハ8の面内でエッチング後の寸法がばらつかないよう、周辺露光領域Bxのパターン密度(被覆率)を、製品領域Axのパターン密度に応じたパターン密度に設定しておく。
露光装置1は、光源(図示せず)から導かれてくる露光光(レーザ光やX線など)の一部をフォトマスク6側へ通過させるスリット板2およびブラインド(開閉部)4P,4Q,4R,4Sと、フォトマスク6を載置するレチクルステージ5と、ウエハ8を載置するウエハステージ7と、を含んで構成されている。
スリット板2は、XY平面に平行な概略平板状をなすとともに、光源から導かれてZ方向に向かって照射される露光光の一部を開口部3からフォトマスク6側(ウエハ8側)に通過させる。開口部3は、例えばX方向が長手方向でY方向が短手方向を有した矩形状をなしており、光源からの露光光を矩形状の露光領域に絞り込んでブラインド4P〜4S側に通過させる。
ブラインド4P〜4Sは、それぞれXY平面に平行な概略矩形板状をなしており、X方向またはY方向に移動できるよう構成されている。ブラインド4P〜4Sは、開口部3からの露光光を、ブラインド4P〜4Sで囲まれた領域にのみ通過させる。これにより、ブラインド4P〜4Sは、開口部3からの露光光を、フォトマスク6内の所定の露光領域(製品領域Axなど)にのみ通過させる。
ここで、フォトマスク6内の露光領域である製品領域Axと周辺露光領域Bxについて説明する。図2は、フォトマスク内の露光領域の配置を説明するための図である。図2では、フォトマスク6をZ方向(上面)から見た場合の製品領域Axと周辺露光領域Bxの配置を示している。以下、露光装置1内の各部材をZ方向から見た場合の説明では、説明の際に示す上下左右方向が、各部材をZ方向から見た場合の上下左右方向を示すものとする。図2(a)に示すように、フォトマスク6には、ウエハ8(レジスト膜上)に転写するためのパターンとして、フォトマスク6の中心部に製品領域Axが配置され、製品領域Axの外縁側に製品領域Axを取り囲むよう環状の周辺露光領域Bxが配置されている。
製品領域Axは、製品チップが並べられた1ショット分の露光領域(本体領域)であり、製品領域Axの全領域をウエハ8内に収めることができる場合に用いられる。したがって、製品領域Axは、製品領域Ax上のパターンがウエハ8外にはみ出すことのない、ウエハ8の中心部91の露光などに用いられる。
また、周辺露光領域Bx内の所定領域(周辺露光領域Bxの一部)が1ショット分の露光領域となる。周辺露光領域Bxは、ウエハ8の周辺ショット(外周部近傍)を露光するためのダミーの露光領域であり、製品領域Axに隣接したショット位置(周辺部92)などで用いられる。周辺露光領域Bxは、製品領域Axで露光した場合に、製品領域Axの一部しかウエハ8上に転写できない周辺ショットの露光に用いる領域である。周辺露光領域Bxは、フォトマスク6内から製品領域Axを除外した領域(余っている領域)に配置される。本実施の形態では、ウエハ8に転写されるパターンのパターン密度が、ウエハ8の面内で均一になるよう、周辺露光領域BxのパターンをCAD装置などで設計しておく。換言すると、本実施の形態では、製品領域Axによって形成されるエッチング後寸法(深さ寸法など)が、ウエハ8の中心部近傍(内側)とウエハ8の周辺部近傍(外側)とで同じになるよう周辺露光領域Bxのパターンを制御しておく。
(手法1)
例えば、製品領域Axと周辺露光領域Bxとが隣り合うよう、製品領域Axと周辺露光領域Bxとを近接して露光した場合に、この製品領域Axと周辺露光領域Bxとを合わせた領域のパターン密度が、製品領域Axだけのパターン密度と等しくなるよう周辺露光領域Bxのパターンを作製しておく。
(手法2)
また、製品領域Axが転写される領域内のうち周辺露光領域Bxが転写される領域の近傍に位置する外縁領域(製品領域Axの一部の領域)と、この周辺露光領域Bxと、を合わせた領域のパターン密度が、製品領域Axだけのパターン密度と等しくなるよう周辺露光領域Bxのパターンを設計しておいてもよい。
製品領域Axには、メモリやロジックなどの種々のパターンが形成されるので、製品領域Axには種々のパターン密度が分布することとなる。例えば、製品領域Axのうち、左上部のパターン密度と、右下部のパターン密度とが、異なっている場合がある。そこで、本実施の形態では、周辺露光領域Bxにも種々のパターン密度を有したパターンを配置しておく。
例えば、図2(b)に示すように、製品領域Axの左上部(左上頂点)と近接する周辺露光領域Bxの左上部を周辺露光領域B1とし、製品領域Axの上部(上辺)と近接する周辺露光領域Bxの上部を周辺露光領域B2とし、製品領域Axの右上部(右上頂点)と近接する周辺露光領域Bxの右上部を周辺露光領域B3とする。また、製品領域Axの右部(右辺)と近接する周辺露光領域Bxの右部を周辺露光領域B4とし、製品領域Axの右下部(右下頂点)と近接する周辺露光領域Bxの右下部を周辺露光領域B5とし、製品領域Axの下部(下辺)と近接する周辺露光領域Bxの下部を周辺露光領域B6とする。また、製品領域Axの左下部(左下頂点)と近接する周辺露光領域Bxの左下部を周辺露光領域B7とし、製品領域Axの左部(左辺)と近接する周辺露光領域Bxの左部を周辺露光領域B8とする。各周辺露光領域B1〜B8は、それぞれ製品領域Axよりも狭い領域としておく。
本実施の形態では、例えば製品領域Ax内の外周部と周辺露光領域B1〜B8の何れかを合わせた領域のパターン密度が、製品領域Axだけのパターン密度と等しくなるよう周辺露光領域B1〜B8のパターンを設計しておく(手法2)。換言すると、周辺露光領域B1〜B8の近傍に配置されている製品領域Axのパターン密度に応じて、各周辺露光領域B1〜B8のパターンを設計しておく。
具体的には、製品領域Axの左上部と周辺露光領域B1とを合わせた領域のパターン密度が、製品領域Axだけのパターン密度と等しくなるよう周辺露光領域B1のパターンを設計しておく。同様に、製品領域Axの上部、右上部、右部、右下部、下部、左下部、左部の各領域と、周辺露光領域B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8の各領域とを合わせた領域のパターン密度が、それぞれ製品領域Axだけのパターン密度と等しくなるよう周辺露光領域B2〜B8のパターンを設計しておく。
(手法3)
また、製品領域Ax内に配置されている製品チップのパターンを周辺露光領域Bxに配置してもよい。例えば、製品領域Axの外側(上下と左右)に1〜複数列の製品チップを配置し、この外側の製品チップのパターンを周辺露光領域Bxのパターンとする。この場合、例えば周辺露光領域BxにOPC(Optical Proximity Correction)処理を行なって、周辺露光領域Bxのパターン寸法を、製品領域Ax内で最外周部に配置される製品チップのパターン寸法と同じか又は大きくしておく。また、周辺露光領域Bxを用いてパターンを形成した場合のパターン寸法が、製品領域Axを用いてパターンを形成した場合のパターン寸法と同じになるよう、OPC処理を行なって周辺露光領域Bxのパターン寸法を決定してもよい。
露光装置1(後述のブラインド領域設定部14)では、周辺露光領域Bxを用いて周辺露光を行うショット位置として、このショット位置の近傍に位置する製品領域Ax内のパターンに応じたフォトマスク6上の露光領域を周辺露光領域B1〜B8の中から選択して設定する。例えば、フォトマスク6上の製品領域Axの左上側のショット位置に周辺露光領域Bxで露光する場合には、製品領域Axの左上部のパターン密度に応じてパターン設計されている周辺露光領域B1で露光を行なう。同様に、フォトマスク6上の製品領域Axの上側、右上側、右側、右下側、下側、左下側、左側の各ショット位置に周辺露光領域Bxで露光する場合には、それぞれ製品領域Axの上部、右上部、右部、右下部、下部、左下部、左部のパターン密度に応じてパターン設計されている周辺露光領域B2〜B8を用いて露光を行なう。
ブラインド4P〜4Sは、開口部3を通過した露光光のうち露光対象となる製品領域Axや周辺露光領域Bxへの露光光のみをフォトマスク6側へ通過させるよう、所定の位置に移動させられる。
具体的には、ブラインド4P,4Rは、Y方向に移動できるよう構成されており、ブラインド4Q,4Sは、X方向に移動できるよう構成されている。ブラインド4Pは、フォトマスク6の図中の上辺側に配置され、ブラインド4Rは、フォトマスク6の図中の下辺側に配置されている。また、ブラインド4Sは、フォトマスク6の左辺側に配置され、ブラインド4Qは、フォトマスク6の右辺側に配置されている。ブラインド4P〜4Sで囲まれた領域が露光光の通過できる領域であり、この領域がフォトマスク6上のスキャン露光領域となる。換言すると、ブラインド4Pとブラインド4Rとの間がフォトマスク6上での露光領域のY方向の幅となり、ブラインド4Qとブラインド4Sとの間がフォトマスク6上での露光領域のX方向の幅となる。
本実施の形態では、ブラインド4P〜4Sは、ウエハ8のショット位置(ショット領域81)に応じて種々の位置に移動させられ、各ショット領域81に応じた範囲の露光光を通過させる。例えば、ウエハ8の中心部91を露光する際には、ブラインド4P〜4Sは、フォトマスク6の領域のうちウエハ8の中心部91を露光するための製品領域Axにのみ露光光を通過させるとともに、周辺露光領域Bxへの露光光を閉ざす。また、ウエハ8の周辺部92を露光する際には、ブラインド4P〜4Sは、フォトマスク6の領域のうちウエハ8の周辺部92を露光するための環状の周辺露光領域Bxの一部にのみ露光光を通過させるとともに、周辺露光領域Bxで露光に用いない領域や製品領域Axへの露光光を閉ざす。
開口部3からブラインド4P〜4Sへの露光光は、X方向の寸法がフォトマスク6のX方向と略同じ寸法であるが、開口部3からフォトマスク6へは、ブラインド4P〜4Sを通過した矩形状領域の露光光61が照射される。フォトマスク6に照射された露光光61は、縮小投影レンズ(図示せず)を介してウエハ8側に送られ、ウエハ8には矩形状の露光光(スキャンエリア)82として照射される。
露光装置1がウエハ8のスキャン露光を行う際には、フォトマスク6とウエハ8とをY方向(スキャン方向)で相対走査し、ブラインド4P〜4Sで囲まれた領域に開口部3を通過した露光光61を順番に照射していく。これにより、フォトマスク6上の製品領域Axや周辺露光領域Bxを用いてウエハ8上の各ショット領域81に逐次露光する。このとき、フォトマスク6とブラインド4P〜4Sとが、同じ方向に同じ距離だけ移動するよう、レチクルステージ5とブラインド4P〜4SとをY方向で同期移動させておく。これにより、ウエハ8には、ブラインド4P〜4Sで囲まれた領域に対応するフォトマスク6上の露光領域のみが投影される。
図3は、露光装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、露光装置1は、ウエハ8のスキャン露光を行なう露光機構20と、ブラインド4P〜4Sの動作を制御するブラインド制御機構10と、を有している。
ブラインド制御機構10は、入力部11、マスク情報記憶部12、ショット情報記憶部13、ブラインド領域設定部14、露光位置検出部15、ブラインド制御部16を備えている。
入力部11は、マウスやキーボードなどを備えて構成され、フォトマスク6内に形成されるパターンに関するマスク情報や、ウエハ8への露光ショット位置に関するショット情報を入力する。
マスク情報記憶部12は、入力部11から入力されるマスク情報を記憶するメモリなどの記憶手段である。本実施の形態では、マスク情報記憶部12が、フォトマスク6に製品チップのショット領域となる製品領域Axと、ダミーショット領域となる周辺露光領域Bxと、に関するマスク情報を記憶しておく。
ショット情報記憶部13は、入力部11から入力されるショット情報を記憶するメモリなどの記憶手段である。ショット情報は、ウエハ8に対して製品領域Axによって露光するショット位置の情報や、ウエハ8に対して周辺露光領域Bxによって露光するショット位置の情報である。
ブラインド領域設定部14は、マスク情報記憶部12内のマスク情報と、ショット情報記憶部13内のショット情報に基づいて、各ショット領域の露光に用いるフォトマスク6内の露光領域を決定し、決定したフォトマスク6内の露光領域に応じたブラインド領域を設定する。
露光位置検出部15は、ウエハ8上での露光位置(ショット位置やスキャン位置)を検出し、検出結果をブラインド制御部16に送る。露光位置検出部15は、ウエハステージ7などから実際の露光位置を検出してもよいし、露光の手順を示す露光プログラム、露光条件、露光開始からの時間などに基づいて、露光位置を算出してもよい。
ブラインド制御部16は、露光位置検出部15から送られてくる露光位置の検出結果、ブラインド領域設定部14が設定したショット位置毎のブラインド領域に基づいて、ショット位置毎のブラインド4P〜4Sの移動位置(移動量、移動方向)を算出し、この算出結果に基づいてブラインド4P〜4Sを制御する。ブラインド制御部16は、製品領域Axによってウエハ8を露光する場合には、製品領域Ax以外の領域を遮断するようブラインド4P〜4Sを移動させ、周辺露光領域Bx内の一部のみを用いてウエハ8を露光する場合には、この周辺露光領域Bxの一部以外の領域を遮断するようブラインド4P〜4Sを移動させる。
露光機構20は、ブラインド4P〜4Sを備えており、各ブラインド4P〜4Sは、図示しない駆動装置によって駆動される。この駆動装置は、ブラインド制御部16からの指示にしたがって、各ブラインド4P〜4Sを移動させる。
つぎに、露光装置1の露光処理手順について説明する。図4は、露光装置の動作手順の一例を示すフローチャートである。露光装置1へは、予め入力部11からマスク情報とショット情報を入力しておく(ステップS10,S20)。マスク情報記憶部12は、入力部11からのマスク情報を記憶しておき、ショット情報記憶部13は、入力部11からのショット情報を記憶しておく。
ブラインド領域設定部14は、マスク情報記憶部12内のマスク情報と、ショット情報記憶部13内のショット情報に基づいて、各ショット位置の露光に用いるフォトマスク6内の露光領域を決定し、さらに決定したフォトマスク6上の露光領域に応じたブラインド領域を各ショット位置毎に設定する(ステップS30)。
ブラインド領域設定部14が、フォトマスク6上の露光領域に応じたブラインド領域を設定すると、露光装置1は、ウエハステージ7を移動させることによって、露光位置をウエハ8上の最初のショット位置へ移動させ、ウエハ8への露光を開始する(ステップS40)。
露光装置1では、露光位置検出部15がウエハ8上の露光位置(ショット位置)を検出する(ステップS50)。露光位置検出部15は、検出した露光位置をブラインド制御部16に送る。
ブラインド制御部16は、露光位置検出部15から送られてくる露光位置の検出結果、ブラインド領域設定部14が設定したショット位置毎のブラインド領域に基づいて、ブラインド4P〜4Sの移動位置を算出し、この算出結果に基づいてブラインド4P〜4Sを制御する。具体的には、露光位置となっているショットに何れのブラインド領域が設定されているかを判断し、このブラインド領域を形成させるよう、各ブラインド4P〜4Sを移動させる(ステップS60)。
ここで、ショット位置毎(露光領域毎)のブラインド領域について説明する。図5−1〜図5−3は、第1の実施の形態に係る露光装置で設定されるショット位置毎のブラインド領域を説明するための図である。図5−1〜図5−3では、第1の実施の形態に係る露光装置1が設定する、フォトマスク6上の露光領域に応じたブラインド領域の例を示している。
図5−1は、製品領域Axによって1ショットを露光する際のブラインド領域(ブラインド4P〜4Sの位置)を示している。製品領域Axによってウエハ8内のショット領域を露光する場合、露光装置1は、フォトマスク6のうち製品領域Ax以外の領域(周辺露光領域Bx)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
図5−2は、周辺露光領域B6によって1ショットを露光する際のブラインド領域を示している。周辺露光領域B6によってウエハ8内のショット領域を露光する場合、露光装置1は、フォトマスク6のうち周辺露光領域B6以外の領域(製品領域Ax、周辺露光領域B1〜B5,B7,B8)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
周辺露光領域B1〜B5,B7,B8の何れかによってウエハ8内のショット領域を露光する場合も、周辺露光領域B6によってウエハ8内のショット領域を露光する場合と同様に、露光装置1は、フォトマスク6のうち選択した周辺露光領域B1〜B5,B7,B8以外の領域を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
なお、周辺露光領域B1〜B8は、それぞれ1領域ずつを1ショットして露光する場合に限らず、複数領域(周辺露光領域Bx内から選択された複数の所定領域)を1ショットとして露光してもよい。図5−3は、周辺露光領域B5〜B7によって1ショットを露光する場合のブラインド領域を示している。同図に示すように、周辺露光領域B5〜B7によってウエハ8内の1ショットを露光する場合、露光装置1は、フォトマスク6のうち周辺露光領域B5〜B7以外の領域(製品領域Ax、周辺露光領域B1〜B4,B8)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
図6は、第1の実施の形態に係る露光装置で各ショット領域に設定されるフォトマスク上の露光領域の一例を示す図である。同図に示すように、製品領域Axがウエハ8外にはみ出すことなくウエハ8上に製品領域Axを配置できるショット領域には、製品領域Axが配置される。一方、製品領域Axをウエハ8上に配置した場合に、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す場合には、周辺露光領域B1〜B8の何れかが配置される。
例えば、ショット(ショット位置)a1〜a4は、製品領域Axがウエハ8外にはみ出すことなくウエハ8上に製品領域Axを配置できるショットである。したがって、ショットa1〜a4へは、製品領域Axが配置される。
ショットa1の図内上部に位置するショットb1に製品領域Axを配置すると、製品領域Axがウエハ8外にはみ出してしまう。したがって、ショットb1には、周辺露光領域B1〜B8のうち、製品領域Axの上部に対応したパターン密度を有する周辺露光領域B2を配置する。
同様に、ショットa2の上部に位置するショットb2,b3に製品領域Axを配置すると、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す。したがって、ショットb2,b3には、周辺露光領域B1〜B8のうち、製品領域Axの上部に対応する周辺露光領域B2を配置する。ショットa2の上部に位置するショットb2,b3は、ショットa1の右部に位置するショットでもある。このため、ショットb2,b3の領域に、製品領域Axの右部に対応する周辺露光領域B4を配置してもよい。また、ショットb2,b3の領域に、周辺露光領域B2と周辺露光領域B4とを組み合わせて配置してもよい。
また、ショットa2の右上部に位置するショットb4、ショットa2の右部に位置するショットb5、ショットa3の右部に位置するショットb6に製品領域Axを配置すると、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す。したがって、ショットb4〜b6には、それぞれ、製品領域Axの右上部に対応する周辺露光領域B3、製品領域Axの右部に対応する周辺露光領域B4、製品領域Axの右部に対応する周辺露光領域B4を配置する。
また、ショットa4の右部に位置するショットb7、ショットa4の右下部に位置するショットb8、ショットa4の下部に位置するショットb9に製品領域Axを配置すると、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す。したがって、ショットb7〜b9には、それぞれ、製品領域Axの右部に対応する周辺露光領域B4、製品領域Axの右下部に対応する周辺露光領域B5、製品領域Axの下部に対応する周辺露光領域B6を配置する。
露光装置1は、ブラインド4P〜4Sをショット位置に応じた所定の位置へ移動させた後、フォトマスク6、ブラインド4P〜4S、ウエハ8を同期移動させ、その後現在のショット位置(ここでは最初のショット)でのスキャン露光を行なう(ステップS70)。
露光装置1は、現在のショット位置でのスキャン露光が終わると、未露光のショット領域が残っているか否かを判断する(ステップS80)。ウエハ8内に未露光のショット領域が残っている場合(ステップS80、Yes)、露光装置1は、ウエハステージ7を移動させることによって、露光位置をウエハ8上の次のショット位置へ移動させる(ステップS90)。
この後、露光位置検出部15は、ウエハ8上の露光位置を検出し(ステップS50)、ブラインド制御部16は、現在のショット位置に応じた位置にブラインド4P〜4Sを移動させる(ステップS60)。そして、露光装置1は、フォトマスク6、ブラインド4P〜4S、ウエハ8を同期移動させて現在のショット位置でのスキャン露光を行なう(ステップS70)。
露光装置1は、現在のショット位置でのスキャン露光が終わると、未露光のショット領域が残っているか否かを判断する(ステップS80)。ウエハ8内に未露光のショット領域が残っている場合(ステップS80、Yes)、露光装置1は、ウエハステージ7を移動させることによって、露光位置をウエハ8上の次のショット位置へ移動させる(ステップS90)。このように、露光装置1では、未露光のショット領域がなくなるまで、ステップS90、ステップS50〜S80の処理を繰り返す。
ウエハ8内に未露光のショット領域が残っていなければ(ステップS80、No)、ウエハ8への露光処理を終了する。これにより、露光装置1は、ウエハ8上の全てのショット領域に製品領域Axや周辺露光領域B1〜B8を露光する。
なお、製品領域Axを露光した後の次のショット領域が周辺露光領域B1〜B8の何れかである場合、ウエハ8を移動させることなく、ブラインド4P〜4Sの移動のみによって周辺露光領域B1〜B8のショット領域を露光してもよい。例えば、ショットa2に製品領域Axを露光した後、ショットb5に周辺露光領域B4を露光する場合、まずショットa2の位置で製品領域Axのみが露光されるようブラインド4P〜4Sを移動させて製品領域Axで露光する。この後、ウエハ8を移動させることなく、周辺露光領域B4のみが露光されるようブラインド4P〜4Sを移動させて、周辺露光領域B4で露光する。これにより、ショットb5の位置に周辺露光領域B4が露光される。
なお、本実施の形態では、周辺露光領域Bxを、図2(b)に示したように、周辺露光領域B1〜B8で分割する場合に限らず、他の領域によって分割してもよい。図7は、フォトマスク内の露光領域の他の配置例を示す図である。
図7に示すフォトマスクでは、図2(b)の周辺露光領域B1を周辺露光領域B11〜B14で分割している。また、図2(b)の周辺露光領域B2,B4,B6,B8を、それぞれ周辺露光領域B15,B16、周辺露光領域B17,B18、周辺露光領域B19,B20、周辺露光領域B21,B22で分割している。
この場合、ブラインド領域設定部14は、周辺露光するショット領域のショットサイズに応じて、周辺露光領域B1〜B8の何れを組合わせて露光するかを設定する。例えば、製品領域Axの上部のショット領域に周辺露光領域Bxを露光する場合、ショットサイズが所定値以上であれば、周辺露光領域B15と周辺露光領域B16の両方で露光するようブラインド領域を設定する。一方、ショットサイズが所定値よりも小さければ、周辺露光領域B16のみによって露光するようブラインド領域を設定する。これにより、ショットサイズに応じたフォトマスク6上の露光領域の大きさでウエハ8の周辺露光を行なうことが可能となる。
また、本実施の形態では、ブラインドがブラインド4P〜4Sの4枚である場合について説明したが、ブラインドは5枚以上であってもよい。図8は、ブラインドが5枚である場合のブラインドの配置例を説明するための図である。
同図では、ブラインド4P〜4Sに新たなブラインド4Tを追加した場合を示している。このブラインド4Tは、ブラインド4P〜4Sと同様に概略矩形板状をなしており、Y方向に移動できるよう構成されている。ブラインド4Tをブラインド4Pの横(フォトマスク6の上辺側)に配設することによって、ブラインド領域の上部をブラインド4Pとブラインド4Tによって領域設定することが可能となる。
これにより、L字型のブラインド領域を設定することが可能となる。また、ブラインドを6枚にすることによって、凸字型のブラインド領域やS字型のブラインド領域を設定することが可能となる。さらに、ブラインドを7枚以上にすることによって、ブラインドが4〜6枚の場合よりも、さらに多種類のブラインド領域を設定することが可能となる。
なお、各ブラインド4P〜4Tが、それぞれX方向およびY方向の両方向に移動できる構成としてもよい。これにより、種々の位置で種々のブラインド領域を容易に設定することが可能となる。
なお、本実施の形態では、ブラインド領域設定部14がマスク情報およびショット情報に基づいて、各ショット領域の露光に用いるフォトマスク6内での露光領域を設定したが、各ショット領域の露光に用いるフォトマスク6内での露光領域を手動で設定してもよい。この場合、ユーザから入力部11に外部入力される指示に従って、各ショット領域の露光に用いるフォトマスク6内での露光領域が設定される。
また、本実施の形態では、周辺露光領域Bxを用いたスキャン露光(スキャン投影法)によってウエハ8の周辺露光を行なったが、一括投影法(ステッパー)によってウエハ8の周辺露光を行なってもよい。この場合、露光装置1には、静止露光機能(スタティック露光手段)と走査露光機能(ダイナミック露光手段)の両方を配設しておく。そして、ウエハ8の中心部91を製品領域Axを用いて走査露光し、ウエハ8の周辺部92を周辺露光領域Bxを用いて静止露光する。
また、ブラインド領域設定部14が、各ショット領域の周辺露光を行なう際に用いるショット領域の広さ分だけ、周辺露光領域Bx内の領域から必要な露光領域を抽出し、抽出した広さの露光領域を用いてウエハ8の周辺露光を行なってもよい。
また、本実施の形態では、フォトマスク6上の製品領域Axの周りに周辺露光領域Bxを形成した場合について説明したが、周辺露光領域Bxはフォトマスク6上の何れの位置に形成されてもよい。
また、図4のフローチャートでは、マスク情報を入力した後にショット情報を入力した場合について説明したが、マスク情報とショット情報の入力は、何れを先に入力してもよい。また、本実施の形態では、フォトマスク6の上部にブラインド4P〜4Sを配設したが、フォトマスク6の下部にブラインド4P〜4Sを配設してもよい。
このように第1の実施の形態によれば、ウエハ8の周辺露光を行なう場合に、製品領域Axのパターン密度に応じて形成された周辺露光領域Bxを用いてスキャン露光を行なうので、ウエハ8に形成されるパターンのパターン密度が、ウエハ8の面内で均一になる。したがって、ウエハ8のエッチングを行なう際のエッチング速度が面内で均一になり、ウエハ8上に作製される製品チップ内のパターン寸法をウエハ8の面内で均一化することが可能となる。
また、周辺露光領域B1〜B8は、製品領域Axよりも狭いので、周辺露光領域B1〜B8を用いて露光する場合には、製品領域Axによってスキャン露光する場合よりもスキャン領域が狭くなる。したがって、周辺露光を行なう際のスキャンに要する時間が短くなり、製品領域Axによって周辺露光を行なう場合よりも短い露光時間で周辺露光ができる。この結果、スキャン露光の時間(TAT(Turn Around Time))を短縮することができ、スループットを向上させることが可能となる。
また、フォトマスク6毎に製品領域Axに応じた周辺露光領域B1〜B8を作製しているので、種々のフォトマスク6に対し各フォトマスク6に応じた正確なパターン寸法を形成することが可能となる。
また、周辺露光領域B1〜B8の近傍に配置されている製品領域Axのパターン密度に応じて、各周辺露光領域B1〜B8のパターンを設計しているので、製品領域Axを露光した後の次のショット領域が周辺露光領域B1〜B8の何れかである場合、ウエハ8を移動させることなく、ブラインド4P〜4Sの移動のみによって周辺露光領域B1〜B8のショット領域を露光できる。これにより、製品領域Axによる露光と周辺露光領域Bxによる露光とを連続して行なう場合には、ウエハ8のステップ移動を省略することができる。したがって、ウエハ8の全面を露光する際に要するステップ移動距離を短くすることが可能となり、ウエハ8を短時間で露光することが可能となる。また、複数の周辺露光領域をまとめて同時に露光する場合には、ブラインド4P〜4Sの移動を省略できるので、ウエハ8を短時間で露光することが可能となる。
また、一括投影法によってウエハ8の周辺露光を行なう場合には、スキャン露光によって周辺露光を行なう場合よりも短時間でウエハ8の周辺露光を行なうことが可能となる。したがって、ウエハ8を迅速に短時間で露光することが可能となり、スループットを向上させることが可能となる。
(第2の実施の形態)
つぎに、図9−1、図9−2、図10を参照して、この発明の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態ではウエハ8の周辺露光を行う際に、製品領域Axと所定の周辺露光領域Bxを同時に用いて周辺露光する。
図9−1および図9−2は、製品領域と周辺露光領域を同時に行う場合のブラインド領域を説明するための図である。図9−1、図9−2では、フォトマスク6上の露光領域に応じたブラインド領域の例を示している。
図9−1は、製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6の4領域によって1ショットを露光する場合のブラインド領域を示している。製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6によってウエハ8内の1ショットを露光する場合、露光装置1は、フォトマスク6のうち製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6の4領域以外の領域(周辺露光領域B1〜B3,B7,B8)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
図9−2は、製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8の4領域によって1ショットを露光する場合のブラインド領域を示している。製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8によってウエハ8内の1ショットを露光する場合、露光装置1は、フォトマスク6のうち製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8の4領域以外の領域(周辺露光領域B3〜B7)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
図10は、第2の実施の形態に係る露光装置で各ショット領域に設定されるフォトマスク上の露光領域の一例を示す図である。本実施の形態でも、第1の実施の形態と同様に、ウエハ8外にはみ出すことなくウエハ8上に製品領域Axを配置できるショット領域には、製品領域Axを配置する。さらに、製品領域Axをウエハ8上に配置した場合に、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す場合には、周辺露光領域Bxの何れかが配置される。
例えば、ショットa11,a21は、製品領域Axがウエハ8外にはみ出すことなくウエハ8上に製品領域Axを配置できるショット領域である。したがって、ショットa11,a21へは、製品領域Axが配置される。
ショットa11,a21からウエハ8の外周部方向に位置するショットb11〜b13,b21〜b23に製品領域Axを配置すると、製品領域Axがウエハ8外にはみ出す。したがって、ショットb11〜b13には、周辺露光領域B1〜B8のうち、製品領域Axの右下側に対応する周辺露光領域B4〜B6を配置する。また、ショットb21〜b23には、周辺露光領域B1〜B8のうち、製品領域Axの左上側に対応する周辺露光領域B1,B2,B8を配置する。
本実施の形態では、製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6の4領域を1ショットで露光するために、製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6とを開けたブラインド領域として図9−1に示したブラインド領域を用いる。
また、製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8の4領域を1ショットで露光するために、製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8とを開けたブラインド領域として図9−2に示したブラインド領域を用いる。
これにより、ウエハ8の周辺部92では、ウエハ8の移動やブラインド4P〜4Sを移動させることなく、周辺露光領域B1〜B8の何れかと製品領域Axとを同時に1ショットで露光することが可能となる。
なお、本実施の形態では、製品領域Axと周辺露光領域B4〜B6を1ショットで露光する場合や、製品領域Axと周辺露光領域B1,B2,B8を1ショットで露光する場合について説明したが、製品領域Axとともに露光する周辺露光領域Bxの組み合わせは、周辺露光領域B4〜B6や周辺露光領域B1,B2,B8に限らない。例えば、製品領域Axと周辺露光領域B1を1ショットで露光してもよいし、製品領域Axと周辺露光領域B4〜B8を1ショットで露光してもよい。
このように第2の実施の形態によれば、周辺露光領域B1〜B8の何れかと製品領域Axとを同時に1ショットで露光できるので、第1の実施の形態の場合よりも、迅速にウエハ8の露光処理を行うことが可能となる。したがって、第1の実施の形態の場合よりも、高スループットでウエハ8を露光することが可能となる。
(第3の実施の形態)
つぎに、図11、図12−1、図12−2を参照して、この発明の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態ではレチクルステージ5に、周辺露光を行うためのパターン(後述の周辺露光パターンC1〜C8)を設ける。
図11は、本実施の形態に係る露光装置のレチクルステージの構成を示す図である。図11では、レチクルステージ5上の周辺露光パターン(周辺露光領域)C1〜C8の配置例を示している。周辺露光パターンC1〜C8は、それぞれウエハ8の周辺露光などで用いられるパターンであり、製品領域Axよりも狭い領域に形成されている。例えば、製品領域Axに何れのパターン密度が形成されている場合であっても(何れの種類のフォトマスク6を用いて露光を行う場合であっても)、ウエハ8に転写されるパターンのパターン密度が、ウエハ8の面内で均一になるよう、種々のパターン密度を有したパターンを周辺露光パターンC1〜C8に作製しておく。周辺露光パターンC1〜C8は、例えば周辺露光領域B1〜B8と同じパターンである。
つぎに、ショット領域毎のブラインド領域について説明する。図12−1および図12−2は、第3の実施の形態に係る露光装置で設定されるショット領域毎のブラインド領域を説明するための図である。図12−1と図12−2では、第3の実施の形態に係る露光装置1が設定する、フォトマスク6上の露光領域に応じたブラインド領域の例を示している。
図12−1では、フォトマスク6内の製品領域Axによって1ショットを露光する際のブラインド領域を示している。製品領域Axによってウエハ8内のショット領域を露光する場合、露光装置1は、レチクルステージ5のうち製品領域Ax以外の領域(周辺露光パターンC1〜C8など)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
図12−2では、周辺露光パターンC2によって1ショットを露光する際のブラインド領域を示している。周辺露光パターンC2によってウエハ8内のショット領域を露光する場合、露光装置1は、レチクルステージ5のうち周辺露光パターンC2以外の領域(フォトマスク6、周辺露光パターンC1,C3〜C8など)を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
周辺露光パターンC1,C3〜C8の何れかによってウエハ8内のショット領域を露光する場合も、周辺露光パターンC2によってウエハ8内のショット領域を露光する場合と同様に、露光装置1は、レチクルステージ5のうち選択した周辺露光パターンC1,C3〜C8以外の領域を、ブラインド4P〜4Sによって全て遮断する。
なお、周辺露光パターンC1〜C8は、それぞれ1パターンずつを1ショットして露光する場合に限らず、複数パターンを1ショットとして露光してもよい。また、各周辺露光パターンC1〜C8の一部を用いて周辺露光を行なってもよい。例えば、周辺露光パターンC2の上半分のみを用いて周辺露光を行なってもよい。また、周辺露光パターンC1〜C8へは、周辺露光領域B1〜B8と同様のパターンを配設してもよい。
このように第3の実施の形態によれば、レチクルステージ5上に設けられた種々のパターン密度を有した周辺露光パターンC1〜C8を用いて周辺露光を行うので、第1の実施の形態と同様に、ウエハ8に形成されるパターンのパターン密度が、ウエハ8の面内で均一になる。したがって、ウエハ8上に作製される製品チップ内のパターン寸法をウエハ8の面内で均一化することが可能となる。
また、周辺露光パターンC1〜C8は、製品領域Axよりも狭いので、周辺露光パターンC1〜C8を用いて露光する場合には、製品領域Axによってスキャン露光する場合よりもスキャン領域が狭くなる。したがって、第1の実施の形態と同様に、周辺露光を行なう際のスキャンに要する時間が短くなり、製品領域Axによって周辺露光を行なう場合よりも短い露光時間で周辺露光ができ、この結果スループットを向上させることが可能となる。
さらに、種々のパターン密度を周辺露光パターンC1〜C8に作製しておくので、フォトマスク6毎に周辺露光領域B1〜B8を作製する必要がなく、従来から使われているフォトマスク6を用いて高スループットな露光処理を行うことが可能となる。
なお、第1の実施の形態〜第3の実施の形態で説明した露光装置1、フォトマスク6、レチクルステージ5をそれぞれ組み合わせてウエハ8の露光処理を行ってもよい。
第1の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す斜視図である。 フォトマスク内の露光領域の配置を説明するための図である。 第1の実施の形態に係る露光装置の構成を示すブロック図である。 露光装置の動作手順を示すフローチャートである。 製品領域を露光する際のブラインド領域を説明するための図である。 1つの周辺露光領域を露光する際のブラインド領域の一例を説明するための図である。 複数の周辺露光領域を露光する際のブラインド領域の一例を説明するための図である。 第1の実施の形態に係る露光装置で各ショット領域に設定されるフォトマスク上の露光領域の一例を示す図である。 フォトマスク内の露光領域の他の配置例を示す図である。 ブラインドが5枚である場合のブラインドの配置例を説明するための図である。 製品領域と周辺露光領域を同時に行う場合のブラインド領域を説明するための図(1)である。 製品領域と周辺露光領域を同時に行う場合のブラインド領域を説明するための図(2)である。 第2の実施の形態に係る露光装置で各ショット領域に設定されるフォトマスク上の露光領域の一例を示す図である。 第3の実施の形態に係る露光装置のレチクルステージの構成を示す図である。 フォトマスクに形成されたパターンを露光する際のブラインド領域の一例を説明するための図である。 レチクルステージに形成されたパターンを露光する際のブラインド領域の一例を説明するための図である。
符号の説明
1 露光装置、4P〜4T ブラインド、5 レチクルステージ、6 フォトマスク、8 ウエハ、10 ブラインド制御機構、16 ブラインド制御部、20 露光機構、Ax 製品領域、Bx,B1〜B8 周辺露光領域、C1〜C8 周辺露光パターン。

Claims (5)

  1. ウエハへ露光するパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記フォトマスクの所定領域を閉ざすことによって光源から前記ウエハへの露光光の一部を遮蔽する開閉部とを有した露光装置で前記ウエハを露光する露光方法において、
    前記ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域および前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有するとともに前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたフォトマスクを用いて前記周辺部を露光する際に、前記周辺露光領域内から選択された1〜複数の所定領域が前記周辺部のショット位置に応じたパターン密度となるよう前記開閉部が前記フォトマスク上の前記1〜複数の所定領域を開ける開ステップと、
    前記開閉部によって開けられた前記1〜複数の所定領域から前記ウエハへ前記露光光を照射して前記周辺部を露光する露光ステップと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
  2. ウエハへ露光するパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記フォトマスクを載置するレチクルステージと、前記フォトマスクまたは前記レチクルステージの所定領域を閉ざすことによって光源から前記ウエハへの露光光の一部を遮蔽する開閉部とを有した露光装置で前記ウエハを露光する露光方法において、
    前記ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域を有するフォトマスクと、前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたレチクルステージとを用いて前記周辺部を露光する際に、前記周辺露光領域内から選択された1〜複数の所定領域が前記周辺部のショット位置に応じたパターン密度となるよう前記開閉部が前記フォトマスク上の前記1〜複数の所定領域を開ける開ステップと、
    前記開閉部によって開けられた1〜複数の所定領域から前記ウエハへ前記露光光を照射して前記周辺部を露光する露光ステップと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
  3. 前記開ステップは、
    前記周辺部を露光する際に、前記1〜複数の所定領域が前記製品領域よりも狭い領域となるよう前記開閉部が前記フォトマスク上の前記1〜複数の所定領域を開けることを特徴とする請求項1または2に記載の露光方法。
  4. ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成された製品領域および前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有するとともに、前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたことを特徴とするフォトマスク。
  5. ウエハの中心部を露光する際に用いられるパターンが形成されたフォトマスクを載置するとともに、前記ウエハの周辺部を露光する際に用いられるパターンが形成された周辺露光領域を有し、前記周辺露光領域が複数種類のパターン密度を有した領域となるよう形成されたことを特徴とするレチクルステージ。
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