本發(fā)明涉及在電路圖案的縮小投影中使用的曝光裝置。

背景技術：

通過劃片裝置等將由分割預定線劃分而在正面上形成有ic、lsi等多個器件的晶片分割成各個器件芯片，并將器件芯片應用于移動電話、個人計算機等各種電子設備中。

關于晶片上的各器件，通過以下方式而構成為三維電路：在硅基板等半導體基板的上表面上覆蓋抗蝕膜，通過一種被稱為步進器的曝光裝置對電路圖案進行縮小投影并重復多次進行蝕刻和投影。

曝光裝置具有：光源，其發(fā)出紫外線激光；被稱為標線片的掩模，其以圖案為單位而構成，該圖案以多個器件為一組；以及投影透鏡，該曝光裝置一邊使待投影的基板與投影透鏡相對地移動，一邊將希望的縮小圖案投影于半導體基板的上表面(例如，參照專利文獻1)。

專利文獻1：日本特開平4-225357號公報

然而，由于投影透鏡構成為從投影出圖案的中央處到外周不會產生像差，所以存在價格昂貴的問題。

技術實現要素：

本發(fā)明是鑒于這樣的問題而完成的，其目的在于提供一種曝光裝置，使曝光裝置低成本。

本發(fā)明是曝光裝置，該曝光裝置具有光源、照明光學系統、掩模以及投影光學系統，掩模構成為形成有多個小掩模，該小掩模由將構成1個器件的圖案分割成多個區(qū)域而得的小圖案構成，投影光學系統由與小掩模對應的大小構成，小圖案被縮小投影在基板上。

優(yōu)選小掩模配設在掩模選擇單元中，該掩模選擇單元選擇性地定位在投影光學系統上，小圖案被縮小投影在構成1個器件的區(qū)域所需的位置處。并且，小圖案可以被投影成一部分重疊而使配線的圖案連結，小圖案也可以被投影成彼此不重疊，對配線用圖案進行投影而使小圖案與小圖案的配線連結。

優(yōu)選供小圖案進行縮小投影的基板的大小為例如直徑為10mm～20mm。

本發(fā)明的曝光裝置的掩模由多個小掩模構成，該小掩模由將構成1個器件的圖案分割成多個區(qū)域而得的小圖案構成，由于投影光學系統由與小掩模對應的大小構成并且小圖案被縮小投影到基板上，所以代替由隨著投影面積變大而累積性地要求像差的精度的價格高昂的透鏡構成的投影光學系統，能夠使用由投影面積小的像差的影響少的小型的透鏡構成的投影光學系統，并能夠低成本地提供曝光裝置。

并且，小掩模配設在掩模選擇單元中，該掩模選擇單元選擇性地定位在投影光學系統上，小圖案被縮小投影在構成1個器件的區(qū)域所需的位置處，由此，在1臺曝光裝置中能夠高效地切換小圖案而進行曝光并對用于制造出1個器件的圖案進行縮小投影。

通過使小圖案縮小投影成一部分相重疊而使配線的圖案連結，或者使小圖案縮小投影成不重復，對配線用圖案進行投影而使小圖案與小圖案的配線連結，能夠將相鄰的小圖案彼此可靠地連接。

附圖說明

圖1是示出在曝光裝置中使用第1實施方式的掩模的情況的立體圖。

圖2的(a)、(b)、(c)和(d)是示出使用第1實施方式的掩模來對圖案進行投影的順序的俯視圖。

圖3是示出顯影后的工件的俯視圖。

圖4是示出掩模的第2實施方式的立體圖。

圖5的(a)、(b)、(c)和(d)是示出使用第2實施方式的掩模來對圖案進行投影的順序的俯視圖。

圖6是示出對使用第2實施方式的掩模來投影出圖案的工件實施了配線之后的工件的俯視圖。

圖7是示出掩模的第3實施方式的立體圖。

圖8是示出掩模的第4實施方式的立體圖。

標號說明

1：曝光裝置；2：保持工作臺；20吸引部；21：框體；3：光源；4：照明光學系統；5：投影光學系統；6：掩模選擇單元；60a、60b、60c、60d：小掩模；61：旋轉軸；7：x方向驅動機構；70：軌道；71：移動基臺；8：y方向驅動機構；80：軌道；81：移動基臺；600：掩模選擇單元；60a’、60b’、60c’、60d’：小掩模；9：掩模選擇單元；9a、9b、9c、9d：小掩模；10：掩模選擇單元；100：片材；101：輸送輥；102：卷取輥；103、104：輥；10a、10b、10c、10d：小掩模；200：工件；201：硅基板；202：光致抗蝕膜；203：器件形成部；a、b、c、d、a’、b’、c’、d’：曝光區(qū)域；ab、bc、cd、da、abc、abcd：重復區(qū)域。

具體實施方式

圖1所示的曝光裝置1具有：保持工作臺2，其對曝光對象的工件進行保持；光源3，其發(fā)出紫外線等光；照明光學系統4，其將光源3所發(fā)出的光引導至鉛直方向(z方向)下方；投影光學系統5，其對從照明光學系統4引導出的光朝向保持在保持工作臺2上的工件進行投影；以及掩模選擇單元6，其位于照明光學系統4與投影光學系統5之間。

保持工作臺2由吸引部20和圍繞吸引部20的框體21構成，該吸引部20由多孔部件構成，吸引部20與未圖示的吸引源連通。保持工作臺2被未圖示的脈沖電動機驅動而能夠以規(guī)定的角度旋轉，并且被x方向驅動機構7和y方向驅動機構8驅動而能夠在x方向和y方向上移動。

x方向驅動機構7具有：一對軌道70，它們在x方向上延伸；以及移動基臺71，其下部與軌道70滑動接觸并且在其上部配設有保持工作臺2，移動基臺71上具有線性電動機等，從而移動基臺71被軌道70引導而能夠在x方向上移動。通過使移動基臺71在x方向上移動，保持工作臺2也在x方向上移動。另外，x方向驅動機構7也可以通過滾珠絲杠機構來使保持工作臺2在x方向上移動。

y方向驅動機構8具有：一對軌道80，其在y方向上延伸；以及移動基臺81，其下部與軌道80滑動接觸，移動基臺81上具有線性電動機等，從而移動基臺81被軌道80引導而能夠在x方向上移動。通過使移動基臺81在y方向上移動，保持工作臺2也在y方向上移動。另外，y方向驅動機構8也可以通過滾珠絲杠機構來使保持工作臺2在y方向上移動。

在照明光學系統4的內部具有未圖示的快門，當打開快門時，使從光源3發(fā)出的光朝向投影光學系統5通過。

掩模選擇單元6在圖1的例中形成為圓板狀，具有由4個小掩模60a、60b、60c和60d構成的掩模。在小掩模60a、60b、60c、60d中分別形成有應形成于保持工作臺2所保持的基板的圖案。形成于小掩模60a、60b、60c、60d的圖案分別不同，通過將這些圖案全部組合而完成1個器件的圖案。即，曝光裝置1中的掩模被分割成掩模60a～60d而形成，該掩模60a～60d由將構成1個器件的圖案分割成多個區(qū)域而得的小圖案構成。

掩模選擇單元6采用了如下結構：其能夠以旋轉軸61為中心而進行旋轉，并通過每90度的旋轉來使4個小掩模60a、60b、60c、60d中的任意一個選擇性地位于照明光學系統4和投影光學系統5的光路上。

投影光學系統5具有投影透鏡，將通過了位于照明光學系統4的光路上的任意小掩模的光朝向保持在保持工作臺2上的工件進行投影。投影光學系統5形成為與小掩模60a～60d對應的大小，投影光學系統5所具有的透鏡也形成為比通常的透鏡小。

工件200被吸引保持在保持工作臺2上。關于工件200，例如直徑形成為10～20mm，由硅基板201和覆蓋在硅基板201的上表面上的光致抗蝕膜202構成。例如在使用旋涂機等將光致抗蝕膜202涂布在硅基板201的上表面一整個面上之后，通過加熱等使該光致抗蝕膜202固化而進行覆蓋。在保持工作臺2中，以使光致抗蝕膜202朝向上方露出的狀態(tài)對工件200進行保持。作為光致抗蝕膜202，可以使用光所照射的部分殘留的負性光致抗蝕膜、和通過之后的顯影處理將光所照射的部分去除的正性光致抗蝕膜中的任意的光致抗蝕膜。

以下，關于掩模舉出了4個實施方式，對使用各個小掩模來進行光致抗蝕膜202的曝光的情況進行說明。

(第1實施方式)

圖1所示的由小掩模60a～60d構成的掩模示出了第1實施方式。當將工件200保持在圖1所示的保持工作臺2上時，使保持工作臺2在x軸方向和y軸方向上移動，將掩模選擇單元6的小掩模60a定位在光路上。然后，打開照明光學系統4的內部的快門而朝向小掩模60a照射來自光源3的光。通過了小掩模60a的光經由投影光學系統5而照射到光致抗蝕膜202，在構成器件的區(qū)域所需的位置處，例如在光致抗蝕膜202中的圖2的(a)所示的曝光區(qū)域a中投影并轉印出小掩模60a的小圖案。

接著，使保持工作臺2例如按照圖1所示的箭頭r1方向旋轉90度并且在x軸方向和y軸方向上移動。并且，使掩模選擇單元6按照箭頭r2方向旋轉90度并將小掩模60b定位在照明光學系統4和投影光學系統5的光路上。然后，打開照明光學系統4的內部的快門而朝向小掩模60b照射來自光源3的光。通過了小掩模60b的光經由投影光學系統5而照射并投影在光致抗蝕膜202上，例如在光致抗蝕膜202中的圖2的(b)所示的曝光區(qū)域b中投影并轉印出小掩模60b的小圖案。

這里，曝光區(qū)域b形成為：曝光區(qū)域a的一部分與曝光區(qū)域b的一部分重疊而得到重復區(qū)域ab。并且，在重復區(qū)域ab中，在曝光區(qū)域a內投影出的小圖案與在曝光區(qū)域b內投影出的小圖案接續(xù)。

在形成曝光區(qū)域a、b之后，與上述同樣地，使保持工作臺2按照箭頭r1方向旋轉90度，并且使其在x軸方向和y軸方向上移動。并且，使掩模選擇單元6按照箭頭r2方向旋轉90度而將小掩模60c定位在光路上，打開照明光學系統4的內部的快門而朝向小掩模60c照射來自光源3的光。如圖2的(c)所示，利用通過了小掩模60c的光對與曝光區(qū)域b相鄰的曝光區(qū)域c進行曝光，在曝光區(qū)域c內，小掩模60c的小圖案被投影到光致抗蝕膜202上。

這里，曝光區(qū)域c形成為：曝光區(qū)域b的一部分與曝光區(qū)域c的一部分重疊而得到重復區(qū)域bc，并且曝光區(qū)域a的一部分與曝光區(qū)域b的一部分和曝光區(qū)域c的一部分重疊而得到重復區(qū)域abc。并且，在重復區(qū)域bc內，在曝光區(qū)域b內投影出的小圖案與在曝光區(qū)域c內投影出的小圖案接續(xù)，并且在重復區(qū)域abc內，在曝光區(qū)域a內投影出的小圖案與在曝光區(qū)域b內投影出的小圖案和在曝光區(qū)域c內投影出的小圖案接續(xù)。

在形成曝光區(qū)域a、b、c之后，與上述同樣地，使保持工作臺2按照箭頭r1方向旋轉90度，并且使其在x軸方向和y軸方向上移動。并且，使掩模選擇單元6按照箭頭r2方向旋轉90度而將小掩模60d定位在光路上，打開照明光學系統4的內部的快門而朝向小掩模60d照射來自光源3的光。如圖2的(d)所示，利用通過了小掩模60d的光對與曝光區(qū)域c相鄰的曝光區(qū)域d進行曝光，在曝光區(qū)域d內，小掩模60d的小圖案被投影到光致抗蝕膜202上。

這里，曝光區(qū)域d形成為：曝光區(qū)域c的一部分與曝光區(qū)域d的一部分重疊而形成重復區(qū)域cd，曝光區(qū)域d的一部分與曝光區(qū)域a的一部分重疊而形成重復區(qū)域da，曝光區(qū)域a的一部分與曝光區(qū)域b的一部分和曝光區(qū)域c的一部分和曝光區(qū)域d的一部分重疊而得到重復區(qū)域abcd。并且，在重復區(qū)域cd內，在曝光區(qū)域c內投影出的圖案與在曝光區(qū)域d內投影出的圖案接續(xù)，在重復區(qū)域da內，在曝光區(qū)域d內投影出的圖案與在曝光區(qū)域a內投影出的圖案接續(xù)，在重復區(qū)域abcd內，在曝光區(qū)域a內投影出的圖案與在曝光區(qū)域b內投影出的圖案和在曝光區(qū)域c內投影出的圖案和在曝光區(qū)域d內投影出的圖案接續(xù)。

這樣，小圖案60a～60d構成為：通過形成重復區(qū)域ab、bc、cd、da、abcd，投影出的圖案相互連結，完成與1個器件的電路圖案對應的圖案。并且，能夠通過設置重復區(qū)域而使相鄰的小圖案彼此可靠地接續(xù)。

之后，對光致抗蝕膜202滴下顯影液并使工件200旋轉，由此，當將光致抗蝕膜202中的變質的部分去除時，形成此后沿著圖案進行蝕刻而成為器件的圖3所示的器件形成部203。

(第2實施方式)

在圖4所示的掩模選擇單元600中形成有小掩模60a’、60b’、60c’、60d’，這些小掩模60a’～60d’分別形成為比圖1所示的掩模選擇單元6的小掩模60a～60d小。該掩模選擇單元600與圖1所示的掩模選擇單元6同樣，位于照明光學系統4與投影光學系統5之間并能夠旋轉，采用了通過每90度的旋轉來使4個小掩模60a’、60b’、60c’、60d’的任意一個位于照明光學系統4和投影光學系統5的光路上的結構。

當工件200被保持在保持工作臺2上時，使保持工作臺2在x軸方向和y軸方向上移動，并將掩模選擇單元600的小掩模60a’定位在光路上。然后，打開照明光學系統4的內部的快門而朝向小掩模60a’照射來自光源3的光。通過了小掩模60a’的光經由投影光學系統5而照射到光致抗蝕膜202上，如圖5的(a)所示，對光致抗蝕膜202中的曝光區(qū)域a’進行曝光，在曝光區(qū)域a’內，小掩模60a’的小圖案被投影到光致抗蝕膜202上。

之后，與第1實施方式同樣，一邊使保持工作臺2和掩模選擇單元600分別按照90度旋轉，一邊使用小掩模60b’、60c’、60d’來分別進行曝光。那樣的話，如圖5的(b)、(c)、(d)所示，依次形成曝光區(qū)域b’、c’、d’，并在各個區(qū)域內投影出各個小圖案。

由于小掩模60a’～60d’形成為比圖1所示的小掩模60a～60d小，不會產生圖2所示那樣的重復區(qū)域，所以投影在各曝光區(qū)域中的圖案彼此不會連結。因此，在曝光區(qū)域a’與曝光區(qū)域b’之間、曝光區(qū)域b’與曝光區(qū)域c’之間、曝光區(qū)域c’與曝光區(qū)域d’之間、曝光區(qū)域d’與曝光區(qū)域a’之間、曝光區(qū)域a’與曝光區(qū)域c’之間、曝光區(qū)域b’與曝光區(qū)域d’之間的區(qū)域內形成所需的圖案。作為該圖案的形成方法，有在它們之間的區(qū)域內通過曝光對要形成的配線用圖案進行投影而連結的方法，或是照射激光而形成配線的方法等。這樣，如圖6所示，當在曝光區(qū)域a’～d’內投影出的圖案相互接續(xù)時，相鄰的小圖案彼此會可靠地接續(xù)，形成與1個器件的電路圖案對應的圖案。

之后，對光致抗蝕膜202滴下顯影液并使工件200旋轉，由此，當將光致抗蝕膜202中的變質的部分去除時，形成此后成為器件的區(qū)域即圖3所示的器件區(qū)域203。

(第3實施方式)

圖7所示的掩模選擇單元9能夠在圖1所示的曝光裝置1中代替掩模選擇單元6來進行使用，其具有小掩模9a、9b、9c、9d呈直線狀配置的掩模。該掩模選擇單元9一邊使保持工作臺2旋轉一邊在例如圖1所示的x方向上送出保持工作臺2而進行曝光。各小掩模9a～9d可以如第1實施方式那樣具有重復部分，也可以如第2實施方式那樣不具有重復部分而通過之后對小掩模之間進行激光的照射等來進行接續(xù)。

(第4實施方式)

圖8所示的掩模選擇單元10能夠在圖1所示的曝光裝置1中代替掩模選擇單元6來進行使用，其具有：片材100，其卷繞在輸送輥101和卷取輥102上；兩個輥103、104，其對片材100施加張力；以及掩模，其由排列在片材100的長度方向上而形成的小掩模10a、10b、10c、10d構成。并且，還具備具有與小掩模10a～10d不同的小圖案的其他的小掩模(在圖8中僅圖示了小掩模11c、11d)，例如以小掩模10a～10d是與器件的第1層對應的小圖案、其他的小掩模是與器件的第2、3、···層對應的小圖案的方式與多層配線對應。

該掩模選擇單元10利用輸送輥101將片材100送出并且利用卷取輥102對片材100進行卷取，利用輥103、104來使片材伸展成平面狀，并將任意的小掩模定位在投影光學系統5中而進行曝光。各小掩模10a～10d可以如第1實施方式那樣具有重復部分，也可以如第2實施方式那樣不具有重復部分而通過之后對小掩模之間進行激光的照射等來進行接續(xù)。

如以上那樣，本發(fā)明的曝光裝置所具有的掩模構成為形成有多個小掩模，該小掩模由將構成1個器件的圖案分割成多個區(qū)域而得的小圖案構成，由于投影光學系統5由與小掩模對應的大小構成并構成為將小圖案縮小投影于基板，所以不需要由隨著投影面積變大而累積性地要求像差的精度的價格高昂的透鏡構成的投影光學系統，能夠使用由投影面積小而像差的影響少的小型的透鏡構成的投影光學系統，能夠低成本地提供曝光裝置。

并且，構成為：小掩模配設在掩模選擇單元中，該掩模選擇單元選擇性地定位在投影光學系統上，而在構成1個器件的區(qū)域所需的位置處對小圖案進行投影，由此，在1臺曝光裝置中，能夠高效地切換小圖案進行曝光而對用于制造出1個器件的圖案進行縮小投影。

另外，上述實施方式的掩模由4個矩形的小掩模構成，但構成掩模的小掩模的數量和形狀并不僅限于實施方式所示的例子。