(57)【要約】【課題】  露光装置の処理能力の向上を図ることを目的とする。【解決手段】  半導体ウェハの露光エリアに設計パターンを転写するスキャン露光装置１であって、半導体ウェハ１００が設置され、前記半導体ウェハを水平方向に移動可能なウェハステージ１０と、表示パターンが可変であり、設計パターンの一部に対応する表示パターンを表示可能な可変フォトマスク２０と、可変フォトマスク２０の表示パターンを、半導体ウェハ１００の露光エリアより小さい露光スリット領域に投影する投影光学系３０と、ウェハステージの水平方向の移動に同期して、可変フォトマスクの表示パターンを順次、連続的に変化するように制御する表示制御部４０とを備える。【選択図】  図１
2011205048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハの露光エリアに設計パターンを転写するスキャン露光装置であって、
前記半導体ウェハが設置され、前記半導体ウェハを水平方向に移動可能なウェハステー
ジと、
表示パターンが可変であり、前記設計パターンの一部に対応する表示パターンを表示可
能な可変フォトマスクと、
前記可変フォトマスクの前記表示パターンを、前記半導体ウェハの露光エリアより小さ
い露光スリット領域に投影する投影光学系と、
前記ウェハステージの水平方向の移動に同期して、前記可変フォトマスクの表示パター
ンを順次、連続的に変化するように制御する表示制御部と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記半導体ウェハの第１の露光エリアを露光後、隣接する第２の露光エリアを露光する
場合に、前記第１の露光エリアを設計パターンの投影後から前記第２の露光エリアに設計
パターンを投影する間にウェハステージの移動方向が変わらないことを特徴とする請求項
１記載の露光装置。
【請求項３】
前記ウェハステージの座標データを計測する座標計測部をさらに備え、
前記座標計測部が計測する座標データに基づいて、前記表示制御部が前記表示パターン
を順次、連続的に変化するように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の露光装
置。
【請求項４】
前記半導体ウェハの外周領域に設計パターンを投影する場合に、前記表示制御部が、前
記可変フォトマスクの表示パターンの前記半導体ウェハ外に投影される部分に表示パター
ンを表示しないように制御することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の露
光装置。
【請求項５】
前記半導体ウェハの所定の領域毎の段差データを取得する段差データ取得部と、
前記段差データに基づいて、前記所定の領域毎にフォーカス補正値データを算出する補
正値算出部と、
前記フォーカス補正値データに基づいて、前記可変フォトマスクのフォーカス補正値を
制御するフォーカス補正値制御部と
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記フォーカス補正値データが近似する前記所定の領域をグルーピングし、グルーピン
グされたグループ領域毎に前記可変フォトマスクのフォーカス補正値を調整することを特
徴とする請求項５に記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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をウェハ上の１シ
ョット分の露光エリアにスキャン投影（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。これにより、ウェハ面内に複数ショットの露光を
行い、ウェハ面内の略全面にマスクパターンを投影する。この従来のスキャン露光では、
上述のステップ移動の際に、マスク・ウェハを保持するステージを露光エリア外で加速・
減速を行っている。このように、従来のスキャン露光では、加速・減速を行うために、ウ
ェハ面内の略全面にマスクパターンを投影するのに時間がかかるという課題があった。
【０００３】
また、露光装置のフォトマスクに液晶装置を用いる従来例がある（例えば、特許文献１
）。この特許文献１の技術では、フォトマスクとして液晶装置を用いることにより、フォ
トマスクのマスクパターンを可変とすることが可能であり、フォトマスクの製造コストの
低減が図れる。この特許文献１に開示されている露光装置としてステッパを想定し、ステ
ップ＆リピートの際の１ステップが終わる毎に液晶装置のマスクパターンを変更可能とし
ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３１３３４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、露光装置の処理能力の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の露光装置は、半導体ウェハの露光エリアに設計パターンを転写するス
キャン露光装置であって、前記半導体ウェハが設置され、前記半導体ウェハを水平方向に
移動可能なウェハステージと、表示パターンが可変であり、前記設計パターンの一部に対
応する表示パターンを表示可能な可変フォトマスクと、前記可変フォトマスクの前記表示
パターンを、前記半導体ウェハの露光エリアより小さい露光スリット領域に投影する投影
光学系と、前記ウェハステージの水平方向の移動に同期して、前記可変フォトマスクの表
示パターンを順次、連続的に変化するように制御する表示制御部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、露光装置の処理能力の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１に係る露光装置の模式図である
【図２】半導体ウェハ上に形成される露光エリアの配置を示す模式図である。
【図３】露光エリアに設計パターンが投影される様子を示す模式図である。
【図４】可変フォトマスクが順次、連続的に変化する様子を説明するための模式図である。
【図５】本発明の実施例１に係る露光装置により、半導体ウェハの複数の露光エリアに設計パターンを投影する順番について説明するための模式図である。
【図６】従来のスキャン露光装置により、半導体ウェハの複数の露光エリアに設計パターンを投影する順番について説明するための模式図である。
【図７】本発明の実施例２に係る露光装置により、半導体ウェハの外周領域に設計パターンを投影する際の、可変フォトマスクの表示パターンについて説明する模式図である。
【図８】本発明の実施例３に係る露光装置の模式図である。
【図９】フォーカス補正値の近似する領域をグルーピングした場合の可変フォトマスクの表示パターンを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の実施例１について図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る
露光装置の模式図である。
【００１１】
露光装置１は、スキャン＆ステップ型の、所謂スキャン露光装置である。露光装置１は
、ウェハステージ１０と、可変フォトマスク２０と、投影光学系３０と、表示制御部４０
と、照明光学系５０と、座標計測部６０とを備える。
【００１２】
ウェハステージ１０上には、半導体ウェハ１００が設置、固定されている。ウェハステ
ージ１０は、水平方向に移動可能である。ウェハステージ１０の水平方向の移動により、
ウェハステージ１０上に設置、固定された半導体ウェハ１００も水平方向に移動可能であ
る。
【００１３】
可変フォトマスク２０は、例えば、液晶装置により構成され、設計パターン（例えば、
半導体素子パターン）の一部に対応する表示パターンを表示可能である。可変フォトマス
ク２０は、液晶装置に表示するパターンを変化させることにより、表示パターンを変化さ
せることが可能である。
【００１４】
投影光学系３０は、可変フォトマスクの表示パターンを、半導体ウェハの半導体ウェハ
１００に投影する。投影光学系３０は、例えば、投影レンズ等を含む。
【００１５】
表示制御部４０は、ウェハステージ１０の水平方向の移動に同期して、可変フォトマス
ク２０の表示パターンを順次、連続的に変化させるように制御する。可変フォトマスク２
０の表示パターンの変化についての詳細は後述する。
【００１６】
照明光学系５０は、露光光を出力する。照明光学系５０から出力された露光光は、可変
フォトマスク２０、投影光学系３０を通してウェハステージに設置、固定された半導体ウ
ェハ１００に到達する。照明光学系５０は、例えば、露光光の光源を含む。
【００１７】
座標計測部６０は、ウェハステージの座標データを計測する。座標計測部６０が計測す
る座標データを基づいて、表示制御部４０は、ウェハステージ１０の水平方向の移動に同
期して、可変フォトマスク２０の表示パターンを順次、連続的に変化させることができる
。
【００１８】
図２は、半導体ウェハ上に形成される露光エリアの配置を表している。可変フォトマス
ク２０の表示パターンが順次、連続的に変化することにより、半導体ウェハ１００上の露
光エリア１０１に設計パターンが投影される。各々の露光エリア１０１に投影される設計
パターンは同一のパターンである。
【００１９】
図３（a）〜（b）は、露光エリアに設計パターンが投影される様子を示す模式図である
。図３（a）〜図３（c）に示すように、露光エリア１０１に対して、可変フォトマスク２
０の表示パターンの投影領域である露光スリット１０２が走査される。これにより、露光
エリア１０１に設計パターンが投影される。このとき、後述するように、可変フォトマス
ク２０の表示パターンが順次、連続的に変化することにより、可変フォトマスク３０は水
平方向に移動することなく、ウェハステージ２０が水平方向に移動することにより、露光
スリット１０２が走査される。
【００２０】
次に、図４を参照して、可変フォトマスクが順次、連続的に変化する様子を説明する。
図４では、説明の便宜上、設計パターンとして「F」を露光エリアに投影する場合につい
て説明する。
【００２１】
図４（a）に示すように露光エリア１０２に設計パターン「F」を投影する場合について
説明する。設計パターン「F」は、ウェハステージの移動方向に対して、複数の表示パタ
ーンに分割される。この複数の表示パターンが、ウェハステージの移動に同期して、順次
、連続的に可変フォトマスクに表示される。これにより、図４（b）〜図４（h）に示すよ
うに、表示パターンの投影領域である露光スリット１０２b〜１０２hが、露光エリア１０
１上を走査され、露光エリア１０１に設計パターン「F」が投影される。
【００２２】
このように、ウェハステージ１０を水平方向に移動させながら、可変フォトマスク２０
の表示パターンを順次、連続的に変化させる。これにより、可変フォトマスク３０は水平
方向に移動させることなく、露光エリア１０１に設計パターンを露光することができる。
このため、従来の露光装置のように、フォトマスクの水平方向に移動させるためのステー
ジ等が必要なくなり、露光装置の処理能力の向上が図ることができる。
【００２３】
次に、図５を参照して、半導体ウェハの複数の露光エリアに設計パターンを投影する順
番について説明する。図６は、比較例として、従来のスキャン露光装置で、半導体ウェハ
の複数の露光エリアに設計パターンを投影する順番を示す。なお、図６では、説明の便宜
上、半導体ウェハ上を可変フォトマスクが移動するように示されているが、実際は、可変
フォトマスクは移動せず、半導体ウェハが水平方向に移動している。
【００２４】
図６に示すように、従来のスキャン露光装置では、従来のフォトマスク（可変でないフ
ォトマスク）を用いるため、フォトマスクと半導体ウェハを水平方向に移動させながら露
光を行う。このとき、設計パターンの投影は一定速度で行う必要があるため、フォトマス
クと半導体ウェハを露光エリア以外の部分でウェハステージの移動方向を変える必要があ
る。このように、図６の露光エリア２１１に設計パターンを投影した後、次の露光エリア
２１２に設計パターンを投影する間にウェハステージの移動方向を変えるために、加速、
減速が必要となり、半導体ウェハ面内の略全面に設計パターンを投影するのに時間がかか
るという課題があった。
【００２５】
これに対して、図５に示すように、本発明の実施例１では、可変フォトマスクを用い、
図３、図４に示すように可変フォトマスクの表示パターンを半導体ウェハに投影すること
で、設計パターンを投影している間のウェハステージが移動する方向に対して、連続して
露光エリアに設計パターンを投影することができる。このように、図５の露光エリア１１
１に設計パターンを投影した後、隣接する露光エリア１１２に設計パターンを投影する間
にウェハステージの移動方向が変わらない。このため、従来例のような、１つの露光エリ
アに設計パターンを投影する毎に、加速、減速する必要がなくなり、半導体ウェハ面内の
略全面に設計パターンを投影するのに、従来に比べ、時間短縮が図れる。
【実施例２】
【００２６】
本発明の実施例２について図面を参照して説明する。実施例１と同一又は同様の構成に
ついては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００２７】
本実施例は、露光装置の構成と、ウェハステージの水平方向の移動に同期して、可変フ
ォトマスクの表示パターンを順次、連続的に変化するように制御する点において、実施例
１と同様である。
【００２８】
本実施例では、さらに、半導体ウェハ１００の外周領域に設計パターンを投影する場合
に、可変フォトマスク２０の表示パターンで半導体ウェハ１００外に投影される部分に表
示パターンを表示しないように制御する。
【００２９】
図７を参照して、本実施例の可変フォトマスクの表示パターンについて説明する。図７
は、半導体ウェハの外周領域に設計パターンを投影する際の、可変フォトマスクの表示パ
ターンについて説明する模式図である。
【００３０】
図７（a）に示すように半導体ウェハ１００の外周領域の露光エリアに設計パターン「F
」を投影する場合について説明する。設計パターン「F」は、実施例１と同様に、ウェハ
ステージの移動方向に対して、複数の表示パターンに分割される。このとき、複数の表示
パターンのうち、半導体ウェハ１００外に投影される露光スリット１０２g、１０２hの表
示パターンについては、半導体ウェハ１００外に投影される部分の表示パターンを表示し
ない（露光光を遮蔽する）。
【００３１】
このように、半導体ウェハ１００外に投影される部分の表示パターンを表示しないこと
により、半導体ウェハ外周の円弧形状に合わせて未露光領域を作ることができる。
【実施例３】
【００３２】
本発明の実施例３について図面を参照して説明する。実施例１と同一又は同様の構成に
ついては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００３３】
本実施例は、露光装置の構成と、ウェハステージの水平方向の移動に同期して、可変フ
ォトマスクの表示パターンを順次、連続的に変化するように制御する点において、実施例
１と同様である。
【００３４】
本実施例では、さらに、半導体ウェハの所定の領域毎の段差データを取得する段差デー
タ取得部７０と、段差データに基づいて、段差データを計測した所定の領域毎にフォーカ
ス補正値データを算出する補正値算出部８０と、フォーカス補正値データに基づいて、可
変フォトマスクのフォーカス補正値を制御するフォーカス補正値制御部９０を備える。
【００３５】
図８は、本実施例の露光装置の構成図である。本実施例の露光装置２は、実施例１の露
光装置１の構成に加え、段差データ取得部７０と、補正値算出部８０と、フォーカス補正
値制御部９０とを備える。
【００３６】
段差データ取得部７０は、半導体ウェハ１００の所定の領域毎の段差データ（勾配デー
タを含む）を取得する。通常、半導体ウェハは、表面に微小な段差を有する。段差とし、
例えば、半導体ウェハの中央部から外周部に向かって、半導体ウェハ表面が有するなだら
かな勾配等がある。
【００３７】
補正値算出部８０は、段差データ取得部７０が取得した半導体ウェハ１００の所定の領
域毎の段差データに基づいて、段差データを計測した所定の領域毎にフォーカス補正値デ
ータを算出する。
【００３８】
フォーカス補正値制御部９０は、補正値算出部８０が算出したフォーカス補正値データ
に基づいて、可変フォトマスク２０のフォーカス補正値を制御する。前述のように、可変
フォトマスク２０は、表示パターンが可変であり、半導体ウェハ１００の所定の領域単位
でフォーカス補正値を調整することが可能である。
【００３９】
以上の構成を備えることにより、本実施例の露光装置では、半導体ウェハ１００が有す
る段差の露光に対する影響の低減を図ることが可能である。
【００４０】
（変形例）
本変形例では、実施例３の構成を有する露光装置において、フォーカス補正値データを
算出した所定の領域のうち、フォーカス補正値が近似するこの所定の領域をグルーピング
する。グルーピングされた領域（グループ領域）毎に、可変フォトマスク２０のフォーカ
ス補正値を制御する。
【００４１】
図９にフォーカス補正値の近似する領域をグルーピングした場合の可変フォトマスクの
表示パターンを示す。
【００４２】
図９に示すように、フォーカス補正値の近似する領域でグルーピングし（グループ領域
２３０、２３１、２３２）、可変フォトマスク２０の表示パターンのフォーカス補正値を
制御することで、フォーカス補正値の制御を容易にすることが可能となる。
【００４３】
なお、前述した各実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を
限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更／
改良されうると共に、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１  露光装置
１０  ウェハステージ
２０  可変フォトマスク
３０  投影光学系
４０  表示制御部
５０  照明光学系
６０  座標計測部
７０  段差データ取得部
８０  補正値算出部
９０  フォーカス補正値制御部
１００  半導体ウェハ
１０１、１１１、１１２、２１１、２１２  露光エリア
１０２、１０２b〜１０２h  露光スリット
２３０、２３１、２３２  グループ領域
【図１】
2011205048.tif 000003
【図２】
2011205048.tif 000004
【図３】
2011205048.tif 000005
【図４】
2011205048.tif 000006
【図５】
2011205048.tif 000007
【図６】
2011205048.tif 000008
【図７】
2011205048.tif 000009
【図８】
2011205048.tif 000010
【図９】
2011205048.tif 000011