(57)【要約】【課題】  ウエハのエッジ近くのチップパターンについても適正な転写露光を可能にし、チップ転写数の増加を実現する光空間変調素子の製造方法を提供する。【解決手段】  ウエハ４１のエッジ４１aの近くにあるチップパターン１のパターンＡ及びウエハ４１上で対角位置にあるエッジ４１ｂの近くにあるチップパターン２のパターンＣを転写する際にマスク１を用いてパターンＡ，Ｃを転写するようにして光軸１０の位置がウエハ４１の範囲内に含まれるようにすることにより、レベリング・フォーカス情報を得た状態で転写を行うことができるようにする。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光用光束の光軸がマスクの中心を通過するように設定し、前記露光用光束とは異なる光学系により前記光軸とウエハの交点位置を基準にして求めたフォーカス・レベリング情報に基づいて前記ウエハの前記光軸方向の位置と角度を制御しながら、前記マスクに形成された半導体デバイスの各パターンを前記ウエハに転写する露光装置を用い、複数の異なるパターンをそれぞれ複数個含んだ半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する光空間変調素子の製造方法において、
前記半導体デバイスにおける異なるパターン毎の複数の同一パターンをそれぞれ単一の代表パターンとしてマスク上に配置・形成せしめたマスクを用意し、
前記代表パターンは前記複数の異なるパターンの配列に位置関係がそろって配置され、
前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの各形成領域が隣接して整列している場合に、前記光軸方向から見て、マスクの中心が前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの形成領域内に位置するように、前記マスクを使用して転写することを特徴とする光空間変調素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光空間変調素子の製造方法に係り、特にホトリソグラフィによって複数の同一パターンを含む半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する場合において、各パターンを転写する際の露光条件の均等化を図り、またチップ転写数を増加させるための改善に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子である半導体デバイスは、その回路構成中に多数の同一パターンが連続的に繰り返して配設されている。
【０００３】
そして、一般的にその種の半導体デバイスは大面積チップとなるため、チップ全体を単一のマスク内に収めることが不可能である。
【０００４】
そこで、従来から前記のような半導体デバイスをホトリソグラフィで製造する際には、同一パターンとして繰り返される回路については単一の代表パターンとしてマスクに形成するようにし、更にそれが複数種ある場合には１枚のマスクに対して集約的に配設・形成しておき、そのマスクを用いて繰り返しパターンを効率良く露光転写させる方法が採用されている。
【０００５】
また、その方法に基づいた半導体デバイスの製造方法に関しては、下記の特許文献１，２等において各種の提案がなされている。
【０００６】
液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子においては、映像を光変調する画素電極を１単位として表示する画素数マトリクス状に配列され、画素電極を駆動する部分の回路が画素電極を挟んで配置される構成が一般的である。従って、前記の露光転写方法では、例えば、ウエハ上に多数形成される半導体デバイスの１チップが図５（Ａ）に示すような各回路パターンの組合せからなるチップパターン１であり、各パターンＡ，Ｂ1〜Ｂ５，Ｃがそれぞれ同一パターンＡ,Ｂ,Ｃである場合には、図５（Ｂ）のように各パターンＡ,Ｂ,Ｃを集約的に配置・形成した一枚のマスク３を用いる。これは、露光の回数を減らすことにより全体の露光時間が減少でき効率的であるからである。
【０００７】
尚、図５（Ｂ）において、２０はマスク２の中心である。
【０００８】
そして、露光装置としては図６に示すような縮小投影露光方式の装置が使用されることが多く、その場合には前記のマスク３はレチクルマスクとなる。
【０００９】
同図において、３１は露光光源であり、その発する光はフライアンレンズ３２、アパーチャ３３、コンデンサレンズ３４、ミラー３５及びコンデンサレンズ３６を介してマスク３に照射せしめられる。
【００１０】
また、ミラー３５からコンデンサレンズ３６を通じてマスク３側へ照射される露光光束の光軸１０は、設置台３０に固定されたマスク３の中心２０を通過するように設定されている。
【００１１】
尚、マスク３の上側にはブラインド３７が設けられており、ブラインド駆動部３８によってマスク３の各パターンＡ,Ｂ,Ｃの内の転写しようとするパターン以外の領域を遮蔽するようになっている。
【００１２】
ブライド３７が開放しているマスク３のパターンを透過した光は、投影レンズ３９を介してレベリングステージ４０の上面に設置されたウエハ４１に集光せしめられ、それによってマスク３の前記パターンがウエハ４１に投影されて転写される。
【００１３】
前記のレベリングステージ４０はＺステージ４２の上に搭載されており、更にそのＺステージ４２はＸ-Ｙステージ４３の上に搭載されている。
【００１４】
そして、ＬＥＤ４４,４５とコリメートレンズ４６,４７と集光レンズ４８,４９と光検出器５０,５１で構成した２系統の光学系によって、それぞれウエハ４１と前記光軸１０の交点を基準にしたウエハ４１上の一定領域に関するレベリング情報とフォーカス情報を得るようになっており、光検出器５０,５１が検出したそれらの情報は主制御部５２へ入力され、主制御部５２がそれらの情報に基づいてレベリング駆動部５３とＺ駆動部５４を制御することにより、ウエハ４１の傾斜角度と光軸方向の位置（フォーカス位置）を調整して常に適正な転写露光が実行されるようにしている。
【００１５】
また、主制御部５２には半導体デバイスのチップパターン１とマスク３の各パターンＡ,Ｂ,Ｃに係る配置条件、及びウエハ４１に対するチップパターン１の配設条件に基づいて作成された作業プログラムが予めセットされている。
【００１６】
そして、主制御部５２は、そのプログラムを読み出してＸ-Ｙ駆動部５５を制御することによりＸ-Ｙステージ４３を水平方向へ移動させ、ブラインド３７の遮蔽状態を制御すると共に前記のレベリング・フォーカス情報によってレベリングステージ４０とＺステージ４２を制御しながら、マスク３の各パターンＡ,Ｂ,Ｃを選択的にウエハ４１の設定位置に転写させて最終的にウエハ４１上に多数のチップパターン１を形成させる。
【特許文献１】特開平１０−７３９１６号公報
【特許文献２】特開２０００−３２３３８９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子は高解像度化が進み、それに伴い素子のサイズも大型化され対向方向は1インチ超にもなる。従来のマスクパターンは、露光装置において露光位置決め及び露光の効率を上げるための配置になっているが、半導体デバイスのチップが大型化したことで、ウエハ上の周辺部を効率よく使用し1つのウエハでより多くのチップの配置が可能なように露光することが歩留まりの向上に影響する。
【００１８】
そこで、ウエハ４１のエッジ近くに配設されるチップパターン１ａ，１ｂを前記のマスク３の各パターンＡ，Ｂ，Ｃで転写する場合を想定してみると、図７に示すように、チップパターン１ｂ内のパターンＣを形成すべき領域がウエハ４１のエッジ４１ｂに最も近くなるが、この４１ｂ側のエッジでは問題とならない。しかし、逆側のウエハ４１のエッジ４１ａでは、チップパターン１ａ内のパターンＡを形成すべき領域がウエハ４１のエッジ４１aに最も近くなるが、その場合に前記の光軸１０はウエハ４１の外側に位置することになり、その状態ではレベリング・フォーカス情報が得られなくなる。
【００１９】
従って、そのまま転写を実行するとデフォーカスによるパターン短絡等が発生し、また露光装置によってはそのような転写を不能とする場合もあることから、結果的にエッジ４１aに近い領域にチップパターン１ａを形成できなくなってチップ転写数の減少を招くことになり、歩留まりが悪くなるという問題があった。
【００２０】
前記のマスク３のパターンにおいて、ＢとＡ，Ｃの配置を逆にしてもレベリング・フォーカス情報が得られなくなる位置が変わるだけであり、歩留まりが悪くなるという問題は解決できない。
【００２１】
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、複数の同一パターンを含む液晶画像表示装置に適用される光空間変調素子の半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する場合に用いるマスクに工夫を施し、もって、前記の各問題点を合理的に解決することが可能な光空間変調素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、上記課題を解決するために、以下に記載の手段よりなる。
すなわち、
露光用光束の光軸がマスクの中心を通過するように設定し、前記露光用光束とは異なる光学系により前記光軸とウエハの交点位置を基準にして求めたフォーカス・レベリング情報に基づいて前記ウエハの前記光軸方向の位置と角度を制御しながら、前記マスクに形成された半導体デバイスの各パターンを前記ウエハに転写する露光装置を用い、複数の異なるパターンをそれぞれ複数個含んだ半導体デバイスのチップをウエハ上に転写する光空間変調素子の製造方法において、
前記半導体デバイスにおける異なるパターン毎の複数の同一パターンをそれぞれ単一の代表パターンとしてマスク上に配置・形成せしめたマスクを用意し、
前記代表パターンは前記複数の異なるパターンの配列に位置関係がそろって配置され、
前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの各形成領域が隣接して整列している場合に、前記光軸方向から見て、マスクの中心が前記ウエハに形成されるべき前記半導体デバイスの同一パターンの形成領域内に位置するように、前記マスクを使用して転写することを特徴とする光空間変調素子の製造方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の「光空間変調素子の製造方法」によれば、ウエハの縁の近傍に形成されるパターンについてもウエハ面からフォーカス・レベリング情報を取得できるようにし、従来ではデフォーカス等によって形成が不可能であったウエハのエッジ近くのチップパターンについても適正な転写露光を可能にし、チップ転写数の増加を実現する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係る光空間変調素子の製造方法の発明を実施するための最良の形態につき、好ましい実施例により説明する。但し、この実施例においても、図６に示した露光装置を用いて図１に示したウエハ４１上に図２（Ａ）に示すチップパターン１を多数転写する場合を例にとって説明する。
【００２５】
図６において、３１は露光光源であり、その発する光はフライアンレンズ３２、アパーチャ３３、コンデンサレンズ３４、ミラー３５及びコンデンサレンズ３６を介してマスク２に照射せしめられる。
【００２６】
また、ミラー３５からコンデンサレンズ３６を通じてマスク２側へ照射される露光光束の光軸１０は、設置台に固定されたマスク２の中心２０を通過するように設定されている。
【００２７】
尚、マスク２の上側にはブラインド３７が設けられており、ブラインド駆動部３８によってマスク２の各パターンＡ,Ｂ,Ｃの内の転写しようとするパターン以外の領域を遮蔽するようになっている。
【００２８】
ブライド３７が開放しているマスク２のパターンを透過した光は、投影レンズ３９を介してレベリングステージ４０の上面に設置されたウエハ４１に集光せしめられ、それによってマスク２の前記パターンがウエハ４１に投影されて転写される。
【００２９】
前記のレベリングステージ４０はＺステージ４２の上に搭載されており、更にそのＺステージ４２はＸ-Ｙステージ４３の上に搭載されている。
【００３０】
そして、ＬＥＤ４４,４５とコリメートレンズ４６,４７と集光レンズ４８,４９と光検出器５０,５１で構成した２系統の光学系によって、それぞれウエハ４１と前記光軸１０の交点を基準にしたウエハ４１上の一定領域に関するレベリング情報とフォーカス情報を得るようになっており、光検出器５０,５１が検出したそれらの情報は主制御部５２へ入力され、主制御部５２がそれらの情報に基づいてレベリング駆動部５３とＺ駆動部５４を制御することにより、ウエハ４１の傾斜角度と光軸方向の位置（フォーカス位置）を調整して常に適正な転写露光が実行されるようにしている。
【００３１】
また、主制御部５２には半導体デバイスのチップパターン１とマスク２の各パターンＡ,Ｂ,Ｃに係る配置条件、及びウエハ４１に対するチップパターン１の配設条件に基づいて作成された作業プログラムが予めセットされている。
【００３２】
そして、主制御部５２は、そのプログラムを読み出してＸ-Ｙ駆動部５５を制御することによりＸ-Ｙステージ４３を水平方向へ移動させ、ブラインド３７の遮蔽状態を制御すると共に前記のレベリング・フォーカス情報によってレベリングステージ４０とＺステージ４２を制御しながら、マスク２の各パターンＡ,Ｂ,Ｃを選択的にウエハ４１の設定位置に転写させて最終的にウエハ４１上に多数のチップパターン１を形成させる。
【００３３】
先ず、図１に示すように光空間変調素子の１単位であるチップパターン１をウエハ４１上にできるだけ効率よく配列する。図２（Ａ）に示すように光空間変調素子の1単位は撮像映像を光変調する画素電極が表示する画素数マトリクス状に配列されＢ１〜Ｂ５、画素電極を駆動する部分の回路Ａ，Ｃが画素電極を挟んで配置される。
【００３４】
図２（Ｂ）はこの実施例で用いるマスク２の平面図であり、（Ｂ）のマスクは従来技術において説明した図５（Ｂ）のマスク３に相当し、パターンＡ，Ｂ，Ｃの配置領域がチップパターン１の配置に順じた位置に設定されたものである。
【００３５】
今、図２（Ａ）のチップパターン１におけるパターンＢ1〜Ｂ5をマスク２を用いて転写する場合を想定する。
【００３６】
その場合のチップパターン１とマスク２の光学的位置関係は図３に示され、マスク２のパターンＢをチップパターン１のパターンＢ１に対応させると、露光装置の光軸１０はチップパターン１のマスク２領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られることになる。
【００３７】
次に、チップパターン１のパターンＢ２〜Ｂ５を転写する際も前記と同様に、マスク２のパターンＢを適用する。それらの場合における露光装置の光軸１０はそれぞれの場合についてチップパターン１のパターンＢ２〜Ｂ５の形成領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られている。
【００３８】
チップパターン１のパターンＡ，Ｃを転写する際も前記と同様に、マスク２のパターンＡ，Ｃを適用する。それらの場合における露光装置の光軸１０はそれぞれの場合についてチップパターン１のパターンＡ，Ｃの形成領域内に位置し、レベリング・フォーカス情報は同一パターンが形成されるべき領域から得られている。
【００３９】
前述のように、半導体プロセスでは半導体デバイスのチップパターンをウエハに対してマトリクス状に配列させて転写する。従って、チップパターン１についてみれば、図１に示すように、チップパターン１が縦横に密接した態様で繰り返されることになる。
【００４０】
従来マスク３を用いた場合パターンＡについて問題となるのは、図７において説明したように、ウエハ４１に対してチップパターン１をマトリクス状に配列させた場合に、ウエハ４１のエッジ４１aの近くに形成されるべきチップパターン１ａのパターンＡが極めてエッジ４１aに近くなり、レベリング・フォーカス情報が得られなくなってデフォーカスによるパターン短絡等が発生し、結果的にチップ転写数が減少することであった。
【００４１】
この問題について、本実施例では、図２に示したように、マスクに関して各パターンＡ，Ｂ，Ｃの形成領域をチップパターン１の配列と同じ順序関係で配設したマスク２を用意しており、このマスク２を用いることにより合理的に解決できる。
【００４２】
即ち、図７ではマスク３を用いているために、ウエハ４１のエッジ４１aの近くにあるチップパターン１ａのパターンＡを転写する際にマスク３の中心２０（光軸１０の位置）がウエハ４１の範囲外になり、レベリング・フォーカス情報が得られない状態となっていたが、図４に示すように、マスク２を用いてパターンＡを転写すれば、光軸１０の位置はウエハ４１の範囲内に含まれるためレベリング・フォーカス情報を得て転写を行うことができる。
【００４３】
また、図４に示すように、チップパターン１ｂに対してウエハ４１上で対角位置にあるエッジ４１ｂのパターンＣに関しても、マスク２を用いてパターンＣを転写するようにすれば、前記と同様に光軸１０の位置はウエハ４１の範囲内にあり、レベリング・フォーカス情報を得た状態で転写を行うことができる。
【００４４】
従って、マスク２を用いればウエハ４１のいずれのエッジ４１a，４１ｂにおいても光軸１０がパターンＡ，Ｃの形成領域内に位置することになり、その形成領域の中心を基準として得られるレベリング・フォーカス情報に基づいてそのまま転写が行えるため、従来マスク３に係るような問題は生じない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ウエハ上にマトリクス状に配設されるチップパターンの相互関係を示す平面図である。
【図２】本実施例に適用されるチップパターンとマスクの配置例である。
【図３】図２（Ｂ）のマスクを用いてチップパターン内のパターンＢを転写する場合におけるマスクとチップパターンの光学的位置関係を示す平面図である。
【図４】ウエハの左隅に配設されるチップパターン内のパターンＡ（最もウエハのエッジに近いパターン）及びウエハの右隅に配設されるチップパターン内のパターンＣ（最もウエハのエッジに近いパターン）を図２（Ｂ）のマスクで転写する場合におけるマスクとチップパターンとウエハのエッジとの光学的位置関係を示す平面図である。
【図５】従来例におけるチップパターンとマスクの配置例である。
【図６】露光装置のシステム構成図である。
【図７】ウエハの左隅に配設されるチップパターン内のパターンＡ（最もウエハのエッジに近いパターン）及びウエハの右隅に配設されるチップパターン内のパターンＣ（最もウエハのエッジに近いパターン）を図５（Ｂ）のマスクで転写する場合におけるマスクとチップパターンとウエハのエッジとの光学的位置関係を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１，1ａ，１ｂ…チップパターン、２，３…マスク、１０…光軸、２０…マスクの中心、、３０…設置台、３１…露光光源、３２…フライアンレンズ、３３…アパーチャ、３４,３６コンデンサレンズ、３５…ミラー、３７…ブラインド、３８…ブラインド駆動部、３９…投影レンズ、４０…レベリングステージ、４１…ウエハ、４１a，４１ｂ…ウエハのエッジ、４２…Ｚステージ、４３…Ｘ-Ｙステージ、４４,４５…ＬＥＤ、４６,４７…コリメートレンズ、４８,４９…集光レンズ、５０,５１…光検出器、５２…主制御部、５３…レベリング駆動部、５４…Ｚ駆動部、５５…Ｘ-Ｙ駆動部、Ａ，Ｂ，Ｃ…マスクに配置・形成されたパターン（代表パターン）、Ａ，Ｂ1〜Ｂ５，Ｃ…チップパターン内の各同一パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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