(57)【要約】本発明は、一般に、半導体製造設備と半導体製造プロセスに関する。とりわけ、曲面を有する半導体表面への露光装置及び露光方法に関する。
2006513568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲率を有する物体の表面を露光する光学装置であって、 光を受光し、光を物体表面上へ通過させるように適合したマスクと、そして、マスクを通過した光により物体表面上を露光するために、レンズおよび物体間の焦点距離を変更できるように、マスクおよび物体の間に配置したレンズとをもつことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
請求項１の光学装置において、物体が球面を有する物体であること、を特徴とする露光装置。
【請求項３】
請求項２の光学装置において、球面を有する物体が半導体であること、を特徴とする露光装置。
【請求項４】
請求項１の光学装置において、物体の第1の表面上にある第1のリングを露光するために、レンズと物体との間に作られた、第1のリングと第1の焦点距離より成るマスクパターンであること、を特徴とする露光装置。
【請求項５】
請求項４の光学装置において、物体の第2の表面上にある第2のリングを露光するために、第1の焦点未満でレンズと物体との間に作られた、第2のリングと第2の焦点距離より成るマスクパターンであること、を特徴とする露光装置。
【請求項６】
請求項１の光学装置において、 制御信号を受信するために連結されるモータと、モータの軸に連結する移動アセンブリと、そして、レンズに対して相対的に物体を移動するために、移動アセンブリに連結する第１端部、および物体に連結する第２端部を有する可動アームと、を有する露光装置。
【請求項７】
請求項１の光学装置において、可変である複数のミラーを有するマスクパターンジェネレータと、そして、制御信号に応答して動き、複数のミラーを組み合わせて、マスクパターンをマスクパターンジェネレータに提供しているマスクパターンコントローラとを有するマスクであること、を特徴とする露光装置。
【請求項８】
請求項７の光学装置において、マスクパターンジェネレータはデジタルミラー装置から成ること、を特徴とする露光装置。
【請求項９】
曲率を有する物体の表面を露光する方法において、 マスクパターンに従って光を通過すること、 マスクパターンを通り過ぎた光を、レンズを通して物体の表面へ方向づけること、そして、マスクパターンを通り過ぎた光を、物体の表面上に露光するために、レンズおよび物体間の焦点距離を変えること、を特徴とする露光方法。
【請求項１０】
請求項９の露光方法において、物体は球面を有する半導体であること、を特徴とする露光方法。
【請求項１１】
請求項９の露光方法において、 第1のリングをマスクパターンに提供すること、そして、物体の第1の表面上に第1のリングを露光させるように、レンズおよび物体間の第1の焦点距離をプログラムすること、を特徴とする露光方法。
【請求項１２】
請求項１１の露光方法において、第2のリングをマスクパターンに提供すること、そして、物体の第2の表面上に第2のリングを露光させるように、レンズおよび物体間の第2の焦点距離をプログラムすること、を特徴とする露光方法。
【請求項１３】
請求項１２の露光方法において、レンズおよび物体間の第1および第2の焦点距離を設定するために、レンズと相対的に物体を移動すること、を特徴とする露光方法。
【請求項１４】
曲率を有する物体の表面を露光する光学装置であって、 (a) 光を受信して、マスクパターンに従って物体へ光を通過するために適合されるマスクと、そして、 (b) 物体は、第1の光ステーションのマスクパターンを第1の物体表面に露光させるために、第1の光ステーションに近接して通り過ぎ、そして、物体は、第2の光ステーションのマスクパターンを第2の物体表面に露光させるために、第2の光ステーションに近接して通り過ぎる中で、焦点距離を位置合わせするレンズと、を有する第1および第2の光ステーション、を有する露光装置。
【請求項１５】
請求項１４の露光装置において、物体が球面を有する物体であること、を特徴とする露光装置。
【請求項１６】
請求項１５の露光装置において、球面を有する物体が半導体であること、を特徴とする露光装置。
【請求項１７】
請求項１４の露光装置において、第1の光ステーションのマスクパターンが第1のリングにより成ること、を特徴とする露光装置。
【請求項１８】
請求項１４の露光装置において、第2の光ステーションのマスクパターンが第2のリングにより成ること、を特徴とする露光装置。
【請求項１９】
請求項１４の露光装置において、第2の物体が第2の光ステーションに隣接している間、第1の物体が第1の光ステーションに隣接していること、を特徴とする露光装置。
【請求項２０】
曲率を有する物体の表面を露光する露光方法であって、第1のマスクパターンに従って、第1の物体表面上に露光させるために、物体を第1の光ステーションに近接して通過すること、そして、第2のマスクパターンに従って、第2の物体表面上に露光させるために、物体を第2の光ステーションに近接して通過すること、を特徴とする露光方法。
【請求項２１】
請求項２０の露光方法において、物体が球面を有する半導体であること、を特徴とする露光方法。
【請求項２２】
請求項２０の露光方法において、第1のマスクパターンが第1のリングにより成ること、を特徴とする露光方法。
【請求項２３】
請求項２０の露光方法において、第2のマスクパターンが第2のリングにより成ること、を特徴とする露光方法。
【請求項２４】
請求項２０の露光方法において、第2の物体が第2の光ステーションに隣接している間、第1の物体が第1の光ステーションに隣接していること、を特徴とする露光方法。
【請求項２５】
半導体デバイスの製造方法であり、 マスクパターンに従って光を通過すること、マスクパターンを通り過ぎた光を、レンズを通して半導体デバイスの表面へ方向づけること、そして、マスクパターンを通り過ぎた光を、半導体デバイスの表面上に露光するために、レンズおよび半導体デバイス間の焦点距離を変えること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２６】
請求項２５の半導体デバイス製造方法において、物体が球面を有する半導体であること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２７】
請求項２５の半導体デバイス製造方法において、第1のリングをマスクパターンに提供すること、そして、半導体デバイスの第1の表面上に第1のリングを露光させるように、レンズおよび半導体デバイス間の第1の焦点距離を設定すること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２８】
請求項２７の半導体デバイス製造方法において、第2のリングをマスクパターンに提供すること、そして、半導体デバイスの第2の表面上に第2のリングを露光させるように、レンズおよび半導体デバイス間の第2の焦点距離を設定すること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項２９】
請求項２８の半導体デバイス製造方法において、レンズおよび半導体デバイス間の第1および第2の焦点距離を設定するために、レンズと相対的に半導体デバイスを移動すること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項３０】
半導体デバイスの製造方法であり、第1のマスクパターンに従って、第1の半導体デバイス表面上に露光させるために、半導体デバイスを第1の光ステーションに近接して通過すること、第2のマスクパターンに従って、第2の半導体デバイス表面上に露光させるために、半導体デバイスを第2の光ステーションに近接して通過すること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項３１】
請求項３０の半導体デバイス製造方法において、半導体デバイスが球面を有する半導体であること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項３２】
請求項３０の半導体デバイス製造方法において、第1のマスクパターンが第1のリングにより成ること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項３３】
請求項３０の半導体デバイス製造方法において、第2のマスクパターンが第2のリングにより成ること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。
【請求項３４】
請求項３０の半導体デバイス製造方法において、第2の半導体デバイスが第2の光ステーションに隣接している間、第1の半導体デバイスが第1の光ステーションに隣接していること、を特徴とする半導体デバイス製造方法。        
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
多くの電子製品に用いられる半導体デバイスにかかるものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造は、通常、円柱状の半導体シリコンインゴット(または、他の基礎の半導体性材料)の育成を伴う。そのインゴットは、丸く平らなウェハにスライスされる。拡散、酸化、エピタキシャル成長、イオン注入、蒸着、エッチング、スパッタリング、研磨、洗浄を含む、熱的、化学的、物理的な多くの過程を通して、能動半導体デバイスと受動半導体デバイスは、ウェハの一方あるいは両方の表面で形成される。ウェハは、長方形の半導体ダイに切り出され、そしてそれは、配線部材に配置、接続させ、カプセル化し、そして個々に、あるいは統合された回路に包装される。包装された個々の回路と統合された回路は、回路基板に配置され、望ましい電気的機能を実行するため相互接続される。
【０００３】
球面半導体デバイスまたはボールと知られる半導体デバイスが、平らな半導体ウェハと長方形の半導体ダイを超える利点があるものとして現れた。この球状半導体の製造技術は、米国特許第5,955, 776に開示されている。球状半導体は、ウェハ形半導体の製造と比べて、それほど複雑でなく、またそれほど高価でない設備を使用して製造されている。球状半導体の物理的特性は、ガスまたは流動的な媒体を充満した配管とチューブを通して簡単に輸送を可能とし、そしてそれは、高価で、大掛りな開放的クリーンルームの必要性を減じた。この隔絶された輸送方法により、汚染物質に曝される可能性を減少させ、そしてそれは、不良品を減じ、歩留まりの向上を実現する。
【０００４】
典型的な球状半導体は、おおよそ1.0mm以下の直径を持っており、能動半導体デバイスと受動半導体デバイスを実際には全体の表面上に含んでいる。球状であるので、表面積を大きく取れるため、半導体デバイスとして使用可能な範囲と集積度の双方を増加させる。球状半導体は、その表面上であればどこでも、プリント基板、または、他の球状半導体に相互接続されることがある。その結果、減少し、簡素化し、相互接続の柔軟性が付加される。相互接続の柔軟性は、どんな方向にも複数の活動層と複数の金属層を持っている球状半導体の三次元クラスタリングを可能にする。球状半導体の球形が、構造的な強さと整合性とをもたらすので、従来のアセンブリとパッケージは用途によっては不要になる。
【０００５】
球状半導体は、従来からの様々な熱的、化学的、物理的な処理工程を経て製造される。いくつかの処理工程で、球状半導体に露光を行なう。例えば、選択的に半導体材料を取り除くエッチング工程では、表面にフォトレジスト材料を塗布する処理が行なわれる。マスクは表面上に配置され、露光される。マスクパターンは、半導体表面に対して非透過部分と、透過部分がある。球状半導体の表面は、そのマスクパターンに従って露光される。露光された表面部分上のフォトレジストは重合される。マスクは取り除かれ、そして、フォトレジストは重合されていないフォトレジストを取り除くことで現像される。窒素とフッ化水素酸を用いて、表面において、重合されていないフォトレジストの下にあった材料をエッチングする。重合されたフォトレジストと基礎材料は残っている。また、フォトレジストエッチング工程も、前述の工程とは、反対のやり方で実施されることがある。    
【特許文献１】米国特許５,９５５，７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のウェハに関しては、平面への露光量は、比較的一定であり、そして均等である。一方で、球状半導体のような曲面への露光は、製造工程において技術的に難しい。一般的に、1つのマスクパターンで球状半導体全体の表面を覆うのは非実用的である。その上、球体の曲面の重要な部分の上で光の焦点を一様に合わせるのは難しい。光の焦点が曲面上の1つの焦点に向けられるなら、パターンイメージの残りは、焦点から離れた曲がりで減少するか、ぼけるか、または歪む。曲面への露光は、結果として、不均等な露光分布になり、そして、焦点から放射状に不均等な焦点と不明瞭な投影画像になる。さらに、通常光路方向の曲面上の焦点への光量は、焦点から少々ずれた曲面上の2番目の位置より強い強度を持つ。2番目の位置を照射する光は、入射角が90度以下であり、結果的に小さい入射角になる。エッチング工程において、低い強度の光線で露光した表面上のフォトレジストは、より高い強度の光線で露光した表面上のフォトレジストとは異なる変化率で現像される。
【０００７】
例えば、図1に示される従来技術で、光源10からの光は、マスク12へ入射する。マスク12は、マスク12を通過する光と、通過しない光とによって形成されたパターン、またはイメージを映し出す。そして、そのパターンかイメージは、レンズ14により球状半導体18の表面上の焦点16に照射される。球状半導体18の曲面は、パターンをぼけさせ、歪めさせ、そして、焦点16から放射状に大きくさせてしまう。ポイント20のパターンかイメージの部分は、焦点16のパターンの部分と比べて、くっきりとせず、明瞭でなく、歪みがある。ポイント20のパターンにおける歪みは、パターンの精度を低下させ、更に、ポイント20もしくは近傍で、球状半導体18に形成されたデバイスの欠陥を引き起こす場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
解決策の一つは、球状半導体18の表面積に比例してパターンサイズを減少させ、その結果、歪み効果を減少させることである。しかしながら、この解決策は、各部での露出のために、製造処理時間を追加して、球状半導体18の必要となる表面と可能な再位置決めとを補うために、より多くの露出総量を必要とする。  
【０００９】
米国特許第6,097,472号、および第6,245,630号で開示されているような別の従来技術によると、球状半導体は楕円ミラーの中に置かれる。光源は、ミラー内面の形と入射光線の方向とを決定するように、球状半導体表面の焦点に光を反射する楕円ミラーに向けられる。  
【００１０】
期待する結果を得るためには、楕円ミラーを精密に製造する必要がある。球状半導体を適切に配置する必要があり、目的とする露光を受けるため、ミラーの中に慎重に位置合わせする必要がある。利用可能な技術を使用して、そのような精密配置を達成するべく、球状半導体を操作するのは難しい。加えて、楕円ミラーのジオメトリは、完全な球体ではない球状半導体に、または、球体以外の曲面に役立たない。精度、複雑さ、ミラーのコストは、および球状半導体と非球面物体とを配置し整列する際の困難さは、従来技術における重大な障害である。  
【００１１】
曲面を有する物体の表面を一様に露光することができる露光システムが求められる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術に見られる半導体露光システムである。
【図２】球状半導体上に、選択的に露光するための半導体製造システムである。
【図３】図３ａ−図３ｄで、同心の等高線およびリング状の露光部分を有する球状半導体の平面図を例示している。
【図４】さまざまな焦点を受光している球状半導体の部分的な横断面図である。
【図５】球状半導体上に、選択的に露光するための半導体製造システムの従来のものに代わる実施例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図2に示される半導体製造システムまたはステーション50は、球面半導体デバイス、または、球状半導体52、または、その他球面物体、または、曲面を有する物体上に露光する。球状半導体52は、抵抗器およびコンデンサのような能動半導体デバイスと、トランジスタおよびダイオードのような受動半導体デバイスとを、いかなる部分もまたは実質的にその表面上全てで含むことができる。球状半導体52の製造方法は、米国特許第5,955,776号において開示されており、ここにて参照される。球状半導体52は、実質的にその表面上のいかなる場所でも、プリント回路基板に、または、他の球状半導体に相互接続する能力を有する。そして、この事は、相互接続のレイアウトを減少し、単純化する。柔軟性のある相互接続は、いかなる方向もの多重活性層および多重金属層を有している球状半導体の三次元集積性を可能にする。若干のアプリケーションにおいて、従来のアセンブリおよびパッケージ化が不必要になるように、球状半導体52の球面形状は、構造上の強みと保全性とを備える。
【００１４】
球状半導体52は、その表層上に能動半導体デバイスおよび受動半導体デバイスを形成する製造工程の間、拡散、酸化、エピタキシャル成長、イオン注入、蒸着、エッチング、スパッタリング、研磨、洗浄を含む、熱的、化学的、物理的な多くの過程を通る。上記、製造工程段階のいくつかは、球状半導体52へ露光する処理を含む。この製造段階は、フォトレジスト層が球状半導体52表面の一部に印加される、エッチング工程である。フォトレジスト層の特定の領域は露光される。その一方で、フォトレジスト層の他の領域はマスクフィルタによって露光されない。露光されたフォトレジストは重合する。非重合のフォトレジストを取り除くために、フォトレジスト材料を呈した後に、窒素とフッ化水素酸の溶液が非重合のフォトレジストの基礎をなしていた材料を取るために用いられる。重合されたフォトレジストおよびその下にある材料は、そのまま残る。
【００１５】
半導体製造ステーション50は、上述の半導体製造工程段階および露光を必要とするその他の半導体製造段階にて、球状半導体52に光を照射できる半導体製造装置を説明している。光源54は、高圧水銀ランプから光を生成する。光源54からの光は、マスクパターンジェネレータ56へ入射する。コンピュータ58は、球状半導体52に露光する所定のマスクパターンまたはイメージを記憶する。マスクパターンは、露光される球状半導体52表面上の領域と、露光されない領域とを形成する。マスクパターンは、球状半導体52の表面に配置される所定のデバイスに応じて、数多くのサイズ、形状、パターンおよび詳細を有する。  
【００１６】
パターンコントローラ60は、コンピュータ58からの所定のマスクパターンと一致したコマンドを受け取る。デジタル・ミラー・デバイス(ＤＭＤ)として使う事が出来るマスクパターンジェネレータ56は、マスクパターンをプログラムするために、コンピュータ58からの制御信号を受け取る。マスクパターンジェネレータ56の詳細は、米国特許第6,251,550号において開示されており、ここにて参照される。本発明の実施例では、マスクパターンジェネレータ56は、ほぼ10mm四方に、個々に制御されるミラー6OO×6OO個のマトリックスを含む。マスクパターンコントローラ60は、コンピュータ58から受け取った所定のマスクパターンを、個々にその角度および方向をプログラムするために、マスクパターンジェネレータ56の各々のミラーに送信される一連の制御信号に変換する。このように、マスクパターンジェネレータ56の特定のミラーは、マスクパターンと一致した露光を行なうための領域のため、レンズ62に光を伝送するように傾けられる。マスクパターンジェネレータ56からの光のイメージは、レンズ62を通過し、焦点66を中心として球状半導体52上に集中する。別の実施例では、透過型液晶ディスプレイは、所定のマスクパターンと一致する光を発するか、または、伝送するために用いてもよい。
【００１７】
コンピュータ58は、複数のマスクパターンを記憶できる。マスクパターンコントローラ60は、所定のマスクパターンに従い、マスクパターンジェネレータ56を直ちに再設定できる。
【００１８】
球状半導体52は、吸着カップまたは他のアタッチメント機構によって、可動アーム68に取り付けられる。アーム68は移動アセンブリ70を伝播するために接続される。それにより、図2に示すように、アーム68は平面に対して垂直方向に動作できる。コンピュータ58はモータ72に制御信号を提供する。そして、それは例えばウォームギア駆動を使用しているアーム68を移動するために、移動アセンブリ70に連結されるシャフトに沿って回転トルクを生成する。移動アセンブリ70がＡ方向にアーム68を移動する場合、球状半導体52はレンズ62との相対的な距離を変えるために近づく。移動アセ
ンブリ70がＢ方向にアーム68を移動する場合、球状半導体52はレンズ62との相対的な距離を変えるために遠ざかる。
【００１９】
露光工程は、一連のステップまたはステージから成る。各々のステップのために、マスクパターンの焦点が事実上、球体の内部の異なる位置にあるために、球状半導体52は徐々にレンズ62へ近づくように移動する。球状半導体52の内部で、マスクパターンの有効焦点をずらすか、または、変えることによって、同心円またはリングを定めている一連の等高線は、図2に示されるように、焦点66を中心として球体表面上に形成される。
【００２０】
等高線、同心円、リングは、図3a〜3dに示される。図3a〜3dは、各々、光の方向が図の平面に対して法線となる際の、球状半導体52の平面図を例示する。図3aは、図2に示される球状半導体52表面上の焦点66に焦点を合わせたマスクパターンを有する球状半導体52を例示する。露光リングまたは円74は、マスクパターンのいかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、露光できる球状半導体52の表面のその部分を定める。そのとき、レンズ62は焦点66に焦点を合わせる。コンピュータ58は、露光リング74の範囲内で球状半導体52の露光できる表面に対応する、全体的なマスクパターンの一部分のみを生成する。マスクパターンコントローラ60は、光を露光リング74に入る全体的なマスクパターンのその部分に従うレンズ62に発信するために、マスクパターンジェネレータ56を組み立てる。露光リング74の範囲内の球状半導体52表面部分は、送信されたマスクパターンで露光される。露光リング74の範囲内の露光イメージは、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、くっきり明白である。
【００２１】
コンピュータ58は、移動アセンブリ70のウォームギア駆動を回転させるため、および移動アーム68をA方向に移動させるため、制御信号をモータ72に送信する。球状半導体52は、レンズ62との相対距離を変更するために近づく。現在、レンズ62の焦点は、球状半導体52の内部にある、第1の内部の焦点（図示せず）である。図3bは、第1の内部の焦点に焦点を合わせたマスクパターンを有する球状半導体52の平面図を例示する。露光リング76は、マスクパターンのいかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、露光できる球状半導体52の表面のその部分を定める。そのとき、レンズ62は第1の内部の焦点に焦点を合わせる。露光リング76の内側境界線は、露光リング74の外側境界線に接している。コンピュータ58は、露光リング76の範囲内で球状半導体52の露光できる表面に対応する、全体的なマスクパターンの一部分のみを生成する。マスクパターンコントローラ60は、露光リング76の範囲で露光されるマスクパターン全体のその部分と一致した光をレンズ62に照射するために、マスクパターンジェネレータ56をセットアップする。露光リング76の範囲内の球状半導体52表面部分は、送信されたマスクパターンで露光される。露光リング76の範囲内の露光イメージは、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、くっきり明白である。
【００２２】
コンピュータ58は、再度、移動アセンブリ70のウォームギア駆動を回転させるため、および移動アーム68をA方向に移動させるため、制御信号をモータ72に送信する。球状半導体52は、レンズ62との相対距離を再び変更するために近づく。現在、レンズ62の焦点は、球状半導体52の内部にある、第2の内部の焦点（図示せず）である。図3cは、第2の内部の焦点に焦点を合わせたマスクパターンを有する球状半導体52の平面図を例示する。露光リング78は、マスクパターンのいかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、露光できる球状半導体52の表面のその部分を定める。そのとき、レンズ62は、第2の内部の焦点に、焦点を合わせる。露光リング78の内側境界線は、露光リング76の外側境界線に接している。コンピュータ58は、露光リング78の範囲内で球状半導体52の露光できる表面に対応する、全体的なマスクパターンの一部分のみを生成する。マスクパターンコントローラ60は、露光リング78の範囲で露光されるマスクパターン全体のその部分と一致した光をレンズ62に照射するために、マスクパターンジェネレータ56をセットアップする。露光リング78の範囲内の球状半導体52表面部分は、送信されたマスクパターンで露光される。露光リング78の範囲内の露光イメージは、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、くっきり明白である。
【００２３】
コンピュータ58は、更に、移動アセンブリ70のウォームギア駆動を回転させるため、および移動アーム68をA方向に移動させるため、制御信号をモータ72に送信する。球状半導体52は、レンズ62との相対距離を更に変更するために近づく。現在、レンズ62の焦点は、球状半導体52の内部にある、第3の内部の焦点（図示せず）である。図3dは、第3の内部の焦点に焦点を合わせたマスクパターンを有する球状半導体52の平面図を例示する。露光リング80は、マスクパターンのいかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、露光できる球状半導体52の表面のその部分を定める。そのとき、レンズ62は、第3の内部の焦点に、焦点を合わせる。露光リング80の内側境界線は、露光リング78の外側境界線に接している。コンピュータ58は、露光リング78の範囲内で球状半導体52の露光できる表面に対応する、全体的なマスクパターンの一部分のみを生成する。マスクパターンコントローラ60は、露光リング80の範囲で露光されるマスクパターン全体のその部分と一致した光をレンズ62に照射するために、マスクパターンジェネレータ56をセットアップする。露光リング80の範囲内の球状半導体52表面部分は、送信されたマスクパターンで露光される。露光リング80の範囲内の露光イメージは、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、くっきり明白である。
【００２４】
図3a〜3dに示された4つの露光リングは、各々、球状半導体52の表面を覆う。レンズ62の焦点と、およびマスクパターンジェネレータ56のために構成されるマスクパターン全体のその部分とは、各々の露光リングが、それぞれの露光リングの範囲内で球状半導体52表面上に歪みのないマスクパターンイメージを提供するために選択される。 4つの露光リングの組合せは、球状半導体52（例えば球体の上半分）の総表面の大部分を覆う。更なる被覆率のために、球状半導体52は180度回転する。そして、露光プロセスは球体の下半分を覆うために繰り返される。露光プロセスは、同様により小さい領域に適用されることができる。
【００２５】
図4には、球状半導体52の横断面図が示されている。第1の露光のために、レンズ62は、球状半導体52の上面にある焦点66に、焦点を合わせる。球状半導体52表面上の露光領域は、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、図3aの露光リング74により定義されて、境界線84により識別される。
【００２６】
第2の露光のために、移動アセンブリ70および移動アーム68は、前述の通り、図2に関連して、球状半導体52を動かす。焦点は、球状半導体52の表面から約3-5ミクロン下にある焦点86へ向けて、球状半導体52内部にずれる。レンズ62は、焦点86に、焦点を合わせる。球状半導体52表面上の露光領域は、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、図3bの露光リング76により定義されて、境界線88により識別される。
【００２７】
第3の露光のために、移動アセンブリ70および移動アーム68は、前述の通り、図2に関連して、球状半導体52を動かす。焦点は、焦点86から約3-5ミクロン下にある焦点90へ向けて、球状半導体52内部にずれる。レンズ62は、焦点90に、焦点を合わせる。球状半導体52表面上の露光領域は、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、図3cの露光リング78により定義されて、境界線92により識別される。
【００２８】
第4の露光のために、移動アセンブリ70および移動アーム68は、前述の通り、図2に関連して、球状半導体52を動かす。焦点は、焦点90から約3-5ミクロン下にある焦点94へ向けて、球状半導体52内部にずれる。レンズ62は、焦点94に、焦点を合わせる。球状半導体52表面上の露光領域は、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、図3dの露光リング80により定義されて、境界線96により識別される。
【００２９】
本実施例は、4つの露光分割と、球状半導体52の寸法によって変化させることができる露光分割と、マスクパターンジェネレータ56およびレンズ62の解像度とを定めている4つの同心円およびリングを開示する。同心の露光リングそれぞれの幅は、等しくすることができるか、または集積度の範囲および球状半導体52表面上の解像度を変える事ができる。高密度回路は、低幅で、高解像度の露光リングに割り当てられることが可能である。その一方で、低密度回路は、より広い幅で、低解像度の露光リングに割り当てられる。マスクパターンの歪みまたは劣化は、より少ない焦点深度の増大を選択すること、そして、露光分割数を増やすことによって、更に減少できる。
【００３０】
移動アセンブリ70および移動アーム68の動作は、球状半導体52とレンズ62との相対的な焦点距離、および対応する露光焦点を変更する。それは、球状半導体52とレンズ62との相対的な焦点距離、および露光を制御する露光焦点である。従って、その他の方法は、球状半導体52を修正するように保つことになっていて、レンズ62を移動することになっている。このように、レンズ62は、球状半導体52およびレンズ62間の相対的な距離と、露光焦点とを変更する68のようなアームに取り付けられることが可能である。また、レンズ62は固定および、調整可能な焦点距離を有することができる。
【００３１】
更に、半導体製造システムの他の実施例が図5において示される。輸送導管またはコンベアアセンブリ100は、光ステーション104、106、108および110に近接して、球状半導体52をC方向へ動かす。球状半導体52は、光ステーション104の下または近接して、最初に通過する。そして、光ステーション104は、図3aにて説明したように、露光リング74と同様のマスクパターン全体の一部を生成するマスクパターンジェネレータ112を含む。光ステーション104にて、レンズ112と球状半導体52との相対的な焦点距離が設定される。または、レンズ112の光学的性質が、焦点66を中心とした球状半導体52表面上の部分的なマスクパターンとなるようにする。球状半導体52が光ステーション104の下を通過するにつれて、その表面は露光リング74により定義される部分的なマスクパターンと一致する光にさらされる。
【００３２】
シーケンスの第2段階もしくは第2ステージにおいて、球状半導体52は、光ステーション106の下または近接して通過する。そして、光ステーション106は、図3bにて説明したように、露光リング76と同様のマスクパターン全体の一部を生成するマスクパターンジェネレータ116を含む。光ステーション106にて、レンズ118と球状半導体52との相対的な焦点距離が設定される。または、レンズ118の光学的性質が、図4に示される焦点86と同様の球状半導体内部にある第1の焦点を中心とした球状半導体52表面上の部分的なマスクパターンとなるようにする。球状半導体52が光ステーション106の下を通過するにつれて、その表面は露光リング76により定義される部分的なマスクパターンと一致する光にさらされる。
【００３３】
シーケンスの第3段階もしくは第3ステージにおいて、球状半導体52は、光ステーション108の下または近接して通過する。そして、光ステーション108は、図3cにて説明したように、露光リング78と同様のマスクパターン全体の一部を生成するマスクパターンジェネレータ120を含む。光ステーション108にて、レンズ122と球状半導体52との相対的な焦点距離が設定される。または、レンズ122の光学的性質が、図4に示される焦点90と同様の球状半導体内部にある第2の焦点を中心とした球状半導体52表面上の部分的なマスクパターンとなるようにする。球状半導体52が光ステーション108の下を通過するにつれて、その表面は露光リング78により定義される部分的なマスクパターンと一致する光にさらされる。
【００３４】
シーケンスの第4段階もしくは第4ステージにおいて、球状半導体52は、光ステーション110の下または近接して通過する。そして、光ステーション110は、図3dにて説明したように、露光リング80と同様のマスクパターン全体の一部を生成するマスクパターンジェネレータ124を含む。光ステーション110にて、レンズ126と球状半導
体52との相対的な焦点距離が設定される。または、レンズ126の光学的性質が、図4に示される焦点94と同様の球状半導体内部にある第3の焦点を中心とした球状半導体52表面上の部分的なマスクパターンとなるようにする。球状半導体52が光ステーション110の下を通過するにつれて、その表面は露光リング80により定義される部分的なマスクパターンと一致する光にさらされる。
【００３５】
このようにして、光ステーション104-110に近接して通過した後に、球状半導体52の上部は、4つのステージを通して、マスクパターン全体により定義されたように露光された。各々のステージは、すなわち露光リング74、76、78、および80に対応するように、球状半導体52表面を向けている。4つのステージにおける4つの露光リングの組合せは、例えば球体の上半分などの球状半導体52の表面全体の大部分を覆う事ができる。露光のマスクパターンイメージ全体は、いかなるかなりの歪みもまたは劣化なしで、くっきり明白である。
【００３６】
図5に示す半導体製造システムの実施例が特定の効果を提供する。各々のマスクパターンジェネレータは設定可能であるが、各々の露光で再設定される必要はないために、製造工程の間、各々はマスクパターン全体の一部分として設定されることが可能である。光ステーション104-110は、複数の球状半導体が製造プロセス中の異なるステージそれぞれにおいて同時に露光を受けていることができるので、異なる球状半導体が各々の光ステーションで常に常駐するのを可能にする。この連続的なプロセスは、生産性および処理能力を改良する。
【００３７】
要約すれば、球状半導体に対する露光は、マスクパターンを複数の同心のリングに分けることにより実行されることであり、マスクパターンそれぞれは、異なる焦点と球状半導体表面上の露光領域とを有する。露光分割プロセスは、マスクパターンを同心円およびリングを定めている等高線により分割することによって、広い領域に適用されることが可能となる。表面を複数の同心のリングに分けて、それぞれのリングを個々に露出させることによって、実質的に、球状半導体またはその他の曲面を有する物体の表面全体は、マスクパターンイメージの歪みまたは劣化がなく露光されることができる。露光分割プロセスは、球体と、複合の湾曲面と、平坦面と組み合わさった湾曲面を有するその他の物体とに対して実施する事が出来る。
【００３８】
同じ主体の極小リング幅を詳述すると、表面分割を実質的に連続形態で露光させることは可能である。焦点は、球状半導体の範囲内であれば実質的に全ての深度に存在できる。そして、高品質な露光が可能になる。
【００３９】
本発明は、好ましい実施例に関して記載されているを有しているけれども、当業者は、形および細部における変更点とを認識し、そして、等価物が本発明の精神と範囲から逸脱することなく、本発明の要素と置換されることができる。多くの修正は、本発明の基本的有効範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料に適応するために本発明の教示に従い実行されることができる。したがって、本発明は、本発明を説明するために開示された特別な実施例に限定されない。しかし、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内である全ての実施例を含むものである。
【図１】
2006513568.tif 000003
【図２】
2006513568.tif 000004
【図３】
2006513568.tif 000005
【図４】
2006513568.tif 000006
【図５】
2006513568.tif 000007
【国際調査報告】
2006513568.tif 000008
2006513568.tif 000009