(57)【要約】【課題】露光装置を安価なものとする。【解決手段】露光装置に、光源３と、照明光学系４と、マスクと、投影光学系５とを備え、マスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなる小マスク６０Ａ〜６０Ｄが複数形成されて構成され、投影光学系５は、小マスク６０Ａ〜６０Ｄに対応した大きさで構成され、小パターンが基板に投影される。収差の精度が要求され高額なレンズからなる投影光学系が不要となり、投影面積が小さく収差の影響が少ない小型のレンズからなる投影光学系を使用することが可能となり、露光装置を安価に提供することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光装置であって、
光源と、照明光学系と、マスクと、投影光学系とを備え、
該マスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなる小マスクが複数形成されて構成され、
該投影光学系は、該小マスクに対応した大きさで構成され、該小パターンが基板に投影される
露光装置。
【請求項２】
前記小マスクは、選択的に前記投影光学系に位置付けられるマスク選択手段に配設され、１個のデバイスを構成する領域の所要位置に小パターンが投影される
請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記小パターンは、一部が重なるように投影され配線のパターンが連結される
請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記小パターンは重ならないように投影され、該小パターンと該小パターンとの配線は、配線用パターンが投影されて連結される
請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記小パターンが投影される基板の大きさは、直径１０〜２０ｍｍである
請求項１記載の露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回路パターンの投影に使用される露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウエーハは、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割され、携帯電話機、パソコン等の各種電子機器に利用されている。
【０００３】
ウエーハ上の各デバイスは、シリコン基板等の半導体基板の上面にレジスト膜を被覆し、ステッパーと称される露光装置によって回路パターンが投影され、エッチングと投影とを複数回繰り返すことによって、三次元的な回路に構成される。
【０００４】
露光装置は、紫外線レーザーを発する光源と、複数のデバイスをグループとしたパターンを単位として構成されたレチクルと称されるマスクと、投影レンズとを備えており、投影すべき基板と投影レンズとを相対的に移動させながら、半導体基板の上面に所望のパターンを投影する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２２５３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、投影レンズは、パターンを投影する中央から外周において収差が生じないように構成されるため、高額になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような問題にかんがみなされたものであり、露光装置を安価なものとすることを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、露光装置であって、光源と、照明光学系と、マスクと、投影光学系とを備え、マスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなる小マスクが複数形成されて構成され、投影光学系は、小マスクに対応した大きさで構成され、小パターンが基板に投影される。
【０００９】
小マスクは、選択的に投影光学系に位置付けられるマスク選択手段に配設され、１個のデバイスを構成する領域の所要位置に小パターンが投影されることが好ましい。
また、小パターンは、一部が重なるように投影され配線のパターンが連結されてもよいし、小パターン同士が重ならないように投影され、小パターンと小パターンとの配線は、配線用パターンが投影されて連結されるようにしてもよい。
小パターンが投影される基板の大きさは、例えば直径１０〜２０ｍｍである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の露光装置におけるマスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなる複数の小マスクで構成され、投影光学系は、小マスクに対応した大きさで構成され小パターンが基板に投影されるように構成されるため、投影面積が大きくなるにつれて累積的に収差の精度が要求され高額なレンズからなる投影光学系に代えて、投影面積が小さく収差の影響が少ない小型のレンズからなる投影光学系を使用することが可能となり、露光装置を安価に提供することができる。
また、小マスクが、選択的に投影光学系に位置付けられるマスク選択手段に配設され、１個のデバイスを構成する領域の所要位置に小パターンが投影されるように構成することにより、１台の露光装置において小パターンを効率よく切り替えて露光を行い１個のデバイスを製造するためのパターンを投影することができる。
小パターンは、一部が重なるように投影され配線のパターンが連結されるようにするか、または、小パターンが重ならないように投影され小パターンと小パターンとの配線は配線用パターンが投影されて連結されるようにすることで、隣接する小パターン同士を確実に接続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】露光装置において第１実施形態のマスクを使用する場合を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態のマスクを用いてパターンを投影していく手順を示す平面図である。
【図３】現像後のワークを示す平面図である。
【図４】マスクの第２実施形態を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態のマスクを用いてパターンを投影していく手順を示す平面図である。
【図６】第２実施形態のマスクを用いてパターンを投影したワークに配線を施した後のワークを示す平面図である。
【図７】マスクの第３実施形態を示す斜視図である。
【図８】マスクの第４実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に示す露光装置１は、露光対象のワークを保持する保持テーブル２と、紫外線等の光を発光する光源３と、光源３が発する光を鉛直方向（Ｚ方向）下方に導く照明光学系４と、照明光学系４から導かれた光を保持テーブル２に保持されたワークに向けて投影する投影光学系５と、照明光学系４と投影光学系５との間に位置するマスク選択手段６とを備えている。
【００１３】
保持テーブル２は、ポーラス部材からなる吸引部２０と、吸引部２０を囲繞する枠体２１とからなり、吸引部２０は、図示しない吸引源に連通している。保持テーブル２は、図示しないパルスモータによって駆動されて所定角度回転可能となっているとともに、Ｘ方向駆動機構７及びＹ方向駆動機構８によって駆動されてＸ方向及びＹ方向に移動可能となっている。
【００１４】
Ｘ方向駆動機構７は、Ｘ方向に延在する一対のレール７０と、下部がレール７０に摺接するとともに上部に保持テーブル２が配設された移動基台７１とを備え、移動基台７１にリニアモータ等を備えることにより、移動基台７１がレール７０にガイドされてＸ方向に移動可能となっている。移動基台７１がＸ方向に移動することにより、保持テーブル２もＸ方向に移動する。なお、Ｘ方向駆動機構７は、ボールネジ機構により保持テーブル２をＸ方向に移動させるようにしてもよい。
【００１５】
Ｙ方向駆動機構８は、Ｙ方向に延在する一対のレール８０と、下部がレール８０に摺接する移動基台８１とを備え、移動基台８１にリニアモータ等を備えることにより、移動基台８１がレール８０にガイドされてＸ方向に移動可能となっている。移動基台８１がＹ方向に移動することにより、保持テーブル２もＹ方向に移動する。なお、Ｙ方向駆動機構８は、ボールネジ機構により保持テーブル２をＹ方向に移動させるようにしてもよい。
【００１６】
照明光学系４は、内部に図示しないシャッターを備え、シャッターを開けたときに、光源３から発せられる光を投影光学系５に向けて通過させる。
【００１７】
マスク選択手段６は、図１の例では円板状に形成されており、４つの小マスク６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ及び６０Ｄからなるマスクを備えている。小マスク６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄには、保持テーブル２に保持された基板に形成すべきパターンがそれぞれ形成されている。小マスク６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄに形成されたパターンは、それぞれが異なっており、これらをすべて組み合わせることにより１つのデバイスのパターンが完成する。すなわち、露光装置１におけるマスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなるマスク６０Ａ〜６０Ｄに分割されて形成されている。
【００１８】
マスク選択手段６は、回転軸６１を中心として回転可能であり、９０度ずつの回転によって、４つの小マスク６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄのうちのいずれか１つが選択的に照明光学系４及び投影光学系５の光路上に位置する構成となっている。
【００１９】
投影光学系５は、投影レンズを備え、照明光学系４の光路に位置するいずれかの小マスクを通過した光を、保持テーブル２に保持されたワークに向けて投影する。投影光学系５は、小マスク６０Ａ〜６０Ｄに対応した大きさに形成されており、投影光学系５に備えるレンズも、通常のレンズより小さく形成されている。
【００２０】
保持テーブル２には、ワーク２００が吸引保持される。ワーク２００は、例えば直径が１０〜２０ｍｍに形成され、シリコン基板２０１と、シリコン基板２０１の上面に被覆されたホトレジスト膜２０２とから構成されている。ホトレジスト膜２０２は、例えばスピンコータ等を用いてシリコン基板２０１の上面一面に塗布された後、加熱等により固化されて被覆される。保持テーブル２においては、ホトレジスト膜２０２が上方に露出した状態でワーク２００が保持される。ホトレジスト膜２０２としては、光が照射された部分のパターンが残るネガ型タイプと、光が照射された部分が後の現像処理によって除去されるポジ型タイプとのどちらを使用してもよい。
【００２１】
以下では、マスクについて４つの実施形態を挙げ、それぞれの小マスクを用いてホトレジスト膜２０２の露光を行う場合について説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１に示す小マスク６０Ａ〜６０Ｄからなるマスクは、第１実施形態を示している。図１に示す保持テーブル２にワーク２００が保持されると、保持テーブル２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、マスク選択手段６の小マスク６０Ａを光路上に位置付ける。そして、照明光学系４の内部のシャッターを開けて光源３からの光を小マスク６０Ａに向けて照射する。小マスク６０Ａを通過した光は、投影光学系５を介してホトレジスト膜２０２に照射され、デバイスを構成する領域の所要位置、例えばホトレジスト膜２０２のうち図２（ａ）に示す露光領域Ａに小マスク６０Ａの小パターンが投影され転写される。
【００２３】
次に、保持テーブル２を９０度、例えば図１に示す矢印Ｒ１方向に回転させるとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。また、マスク選択手段６を矢印Ｒ２方向に９０度回転させ、小マスク６０Ｂを照明光学系４及び投影光学系５の光路上に位置付ける。そして、照明光学系４の内部のシャッターを開けて光源３からの光を小マスク６０Ｂに向けて照射する。小マスク６０Ｂを通った光は、投影光学系５を介してホトレジスト膜２０２に照射されて投影され、例えばホトレジスト膜２０２のうち図２（ｂ）に示す露光領域Ｂに小マスク６０Ｂの小パターンが投影され転写される。
ここで、露光領域Ｂは，露光領域Ａの一部と露光領域Ｂの一部とが重なって重複領域ＡＢができるように形成される。そして、重複領域ＡＢにおいては、露光領域Ａにおいて投影されている小パターンと露光領域Ｂにおいて投影されている小パターンとが接続される。
【００２４】
露光領域Ａ，Ｂが形成された後、上記と同様に、保持テーブル２を矢印Ｒ１方向に９０度回転させるとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。また、マスク選択手段６を矢印Ｒ２方向に９０度回転させて小マスク６０Ｃを光路上に位置付け、照明光学系４の内部のシャッターを開けて光源３からの光を小マスク６０Ｃに向けて照射する。小マスク６０Ｃを通った光によって、図２（ｃ）に示すように、露光領域Ｂに隣接する露光領域Ｃが露光され、露光領域Ｃでは、小マスク６０Ｃの小パターンがホトレジスト膜２０２に投影される。
ここで、露光領域Ｃは、露光領域Ｂの一部と露光領域Ｃの一部とが重なって重複領域ＢＣができるとともに、露光領域Ａの一部と露光領域Ｂの一部と露光領域Ｃの一部とが重なって重複領域ＡＢＣができるように形成される。そして、重複領域ＢＣにおいて、露光領域Ｂにおいて投影されている小パターンと露光領域Ｃにおいて投影されている小パターンとが接続されるとともに、重複領域ＡＢＣにおいて、露光領域Ａにおいて投影されている小パターンと露光領域Ｂにおいて投影されている小パターンと露光領域Ｃにおいて投影されている小パターンとが接続される。
【００２５】
露光領域Ａ，Ｂ，Ｃが形成された後、上記と同様に、保持テーブル２を矢印Ｒ１方向に９０度回転させるとともに、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動させる。また、マスク選択手段６を矢印Ｒ２方向に９０度回転させて小マスク６０Ｄを光路上に位置付け、照明光学系４の内部のシャッターを開けて光源３からの光を小マスク６０Ｄに向けて照射する。小マスク６０Ｄを通った光により、図２（ｄ）に示すように、露光領域Ｃに隣接する露光領域Ｄが露光され、露光領域Ｄでは、小マスク６０Ｄの小パターンがホトレジスト膜２０２に投影される。
ここで、露光領域Ｄは、露光領域Ｃの一部と露光領域Ｄの一部とが重なって重複領域ＣＤが形成され、露光領域Ｄの一部と露光領域Ａの一部とが重なって重複領域ＤＡが形成され、露光領域Ａの一部と露光領域Ｂの一部と露光領域Ｃの一部と露光領域Ｄの一部とが重なって重複領域ＡＢＣＤができるように形成される。そして、重複領域ＣＤにおいて、露光領域Ｃにおいて投影されているパターンと露光領域Ｄにおいて投影されているパターンとが接続され、重複領域ＤＡにおいて、露光領域Ｄにおいて投影されているパターンと露光領域Ａにおいて投影されているパターンとが接続され、重複領域ＡＢＣＤにおいて、露光領域Ａにおいて投影されているパターンと露光領域Ｂにおいて投影されているパターンと露光領域Ｃにおいて投影されているパターンと露光領域Ｄにおいて投影されているパターンとが接続される。
【００２６】
このように、小パターン６０Ａ〜６０Ｄは、重複領域ＡＢ、ＢＣ、ＣＤ、ＤＡ、ＡＢＣＤが形成されることにより、投影されたパターンが相互に連結され、１つのデバイスの回路パターンに対応したパターンが完成するように形成されている。そして、重複領域を設けることで、隣接する小パターン同士を確実に接続することができる。
【００２７】
その後、ホトレジスト膜２０２に現像液を滴下してワーク２００を回転させることにより、ホトレジスト膜２０２のうち変質した部分を除去すると、後にパターンに沿ってエッチングされてデバイスとなる図３に示すデバイス形成部２０３が形成される。
【００２８】
（第２実施形態）
図４に示すマスク選択手段６００には、小マスク６０Ａ’、６０Ｂ’、６０Ｃ’、６０Ｄ’が形成されており、これらの小マスク６０Ａ’〜６０Ｄ’は、図１に示したマスク選択手段６の小マスク６０Ａ〜６０Ｄより、それぞれが小さく形成されている。このマスク選択手段６００は、図１に示したマスク選択手段６と同様に、照明光学系４と投影光学系５との間に位置し、回転可能となっており、９０度ずつの回転によって、４つの小マスク６０Ａ’，６０Ｂ’，６０Ｃ’，６０Ｄ’のうちのいずれか１つが、照明光学系４及び投影光学系５の光路上に位置する構成となっている。
【００２９】
保持テーブル２にワーク２００が保持されると、保持テーブル２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させ、マスク選択手段６００の小マスク６０Ａ’を光路上に位置付ける。そして、照明光学系４の内部のシャッターを開けて光源３からの光を小マスク６０Ａ’に向けて照射する。小マスク６０Ａ’を通過した光は、投影光学系５を介してホトレジスト膜２０２に照射され、図５（ａ）に示すように、ホトレジスト膜２０２のうち露光領域Ａ’が露光され、露光領域Ａ’では、小マスク６０Ａ’の小パターンがホトレジスト膜２０２に投影される。
【００３０】
その後は、第１実施形態と同様に、保持テーブル２とマスク選択手段６００とをそれぞれ９０度ずつ回転させながら、小マスク６０Ｂ’、６０Ｃ’、６０Ｄ’を用いてそれぞれ露光を行う。そうすると、図５（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、露光領域Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’が順次形成され、それぞれの領域にそれぞれの小パターンが投影される。
【００３１】
小マスク６０Ａ’〜６０Ｄ’は、図１に示した小マスク６０Ａ〜６０Ｄよりも小さく形成されており、図２に示したような重複領域は生じないため、各露光領域に投影されたパターン同士が連結されていない。そこで、露光領域Ａ’と露光領域Ｂ’との間、露光領域Ｂ’と露光領域Ｃ’との間、露光領域Ｃ’と露光領域Ｄ’との間、露光領域Ｄ’と露光領域Ａ’との間、露光領域Ａ’と露光領域Ｃ’との間、露光領域Ｂ’と露光領域Ｄ’との間の領域に所要のパターンを形成する。そのパターンの形成方法としては、それらの間の領域に形成すべき配線用パターンを露光により投影して連結する方法や、レーザー光を照射して配線を形成する方法等がある。このようにして、図６に示すように、露光領域Ａ’〜Ｄ’に投影されたパターンが相互に接続されると、隣接する小パターン同士が確実に接続され、１つのデバイスの回路パターンに対応したパターンが形成される。
【００３２】
その後、ホトレジスト膜２０２に現像液を滴下してワーク２００を回転させることにより、ホトレジスト膜２０２のうち変質した部分を除去すると、後にデバイスとなる領域である図３に示したデバイス領域２０３が形成される。
【００３３】
（第３実施形態）
図７に示すマスク選択手段９は、図１に示した露光装置１において、マスク選択手段６に代えて使用することができるもので、小マスク９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄが直線状に配置されたマスクを備えている。このマスク選択手段９は、保持テーブル２を回転させつつ、例えば図１に示したＸ方向に送り出しながら露光する。各小マスク９Ａ〜９Ｄは、第１実施形態のように重複部分を有していてもよいし、第２実施形態のように重複部分を有さず、後に小マスク間をレーザー光の照射等によって接続するようにしてもよい。
【００３４】
（第４実施形態）
図８に示すマスク選択手段１０は、図１に示した露光装置１において、マスク選択手段６に代えて使用することができるもので、送りローラ１０１と巻き取りローラ１０２とに巻かれたシート１００と、シート１００にテンションを与える２つのローラ１０３，１０４と、シート１００の長手方向に整列して形成された小マスク１０Ａ、１０Ｂ，１０Ｃ、１０Ｄとからなるマスクとを備えている。また、小マスク１０Ａ〜１０Ｄとは異なる小パターンを有する別の小マスクも備えており（図１１においては小マスク１１Ｃ，１１Ｄのみを図示している）、例えば小マスク１０Ａ〜１０Ｄがデバイスの１層目に対応する小パターン、別の小マスクがデバイスの２，３，・・・層目に対応する小パターンというように、多層配線に対応している。
このマスク選択手段１０は、送りローラ１０１でシート１００を送り出すとともに巻き取りローラ１０２でシート１００を巻き取り、ローラ１０３，１０４でシートを平面状にのばし、いずれかの小マスクを投影光学系５に位置付けて露光を行う。各小マスク１０Ａ〜１０Ｄは、第１実施形態のように重複部分を有していてもよいし、第２実施形態のように重複部分を有さず、後に小マスク間をレーザー光の照射等によって接続するようにしてもよい。
【００３５】
以上のように、本発明に係る露光装置に備えるマスクは、１個のデバイスを構成するパターンが複数の領域に分割された小パターンからなる小マスクが複数形成されて構成され、投影光学系５は、小マスクに対応した大きさで構成され小パターンが基板に投影されるように構成されるため、投影面積が大きくなるにつれて累積的に収差の精度が要求され高額なレンズからなる投影光学系が不要となり、投影面積が小さく収差の影響が少ない小型のレンズからなる投影光学系を使用することが可能となり、露光装置を安価に提供することができる。
また、小マスクが、選択的に投影光学系に位置付けられるマスク選択手段に配設され、１個のデバイスを構成する領域の所要位置に小パターンが投影されるように構成することにより、１台の露光装置において小パターンを効率よく切り替えて露光を行い１個のデバイスを製造するためのパターンを投影することができる。
【００３６】
なお、上記実施形態のマスクは、４つの矩形の小マスクにより構成されたが、マスクを構成する小マスクの数及び形状は、実施形態に示した例には限定されない。
【符号の説明】
【００３７】
１：露光装置
２：保持テーブル  ２０吸引部  ２１：枠体
３：光源  ４：照明光学系  ５：投影光学系
６：マスク選択手段
６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ：小マスク  ６１：回転軸
７：Ｘ方向駆動機構  ７０：レール  ７１：移動基台
８：Ｙ方向駆動機構  ８０：レール  ８１：移動基台
６００：マスク選択手段
６０Ａ’，６０Ｂ’，６０Ｃ’，６０Ｄ’：小マスク
９：マスク選択手段  ９Ａ，９Ｂ，９Ｃ，９Ｄ：小マスク
１０：マスク選択手段  １００：シート  １０１：送りローラ  １０２：巻き取りローラ
１０３，１０４：ローラ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ：小マスク
２００：ワーク  ２０１：シリコン基板  ２０２：ホトレジスト膜
２０３：デバイス形成部
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ａ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ’：露光領域
ＡＢ，ＢＣ，ＣＤ，ＤＡ、ＡＢＣ，ＡＢＣＤ：重複領域
【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】
2017134200.tif 000009
【図８】
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