JP2003115445A - 露光装置管理システムおよびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基準ウエハに設けられたターゲットに相当す
る位置以外の場所に位置検出ターゲットが焼き付けられ
ていたとしても、高精度に位置合わせを行なうことがで
き、高スループットが容易に得られる位置合わせを可能
とする露光装置管理システムおよびデバイス製造方法を
提供する。 【解決手段】 基準ウエハに設けた位置検出用ターゲッ
トを検出して位置検出用ターゲットの所定位置からのず
れ量をステップＳ１０４で検出し、ウエハステージ上で
の位置ずれに関する補正値をステップＳ１０６で算出
し、ステップＳ１０６で求められた補正値を装置固有の
プリアライメント補正値として記憶する手段を有し、前
記プリアライメント補正値を製品ウエハのアライメント
に反映する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＣやＬＳＩ等の
半導体チップ、液晶パネル、ＣＣＤ、薄膜磁気ヘッド、
マイクロマシン等の微細パターンを有するデバイスを製
造する露光装置の管理システムおよび該管理システムを
用いたデバイスの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より半導体素子製造用のステッパ等
の露光装置において、マスク等の原版とウエハ等の被露
光基板との相対的な位置合わせは、高集積度の半導体素
子を製造するための重要な要素となっている。このとき
のマスクとウエハとの位置合わせにおいては、まずウエ
ハをＰＡ（プリアライメント）ステージ上の所定の位置
に精度良く位置合わせをするプリアライメントを行なっ
ている。そして、プリアライメント動作が終了したらウ
エハをウエハステージ上に搬送し、ウエハステージ上の
ウエハチャックで真空吸着して平面矯正し、以降のウエ
ハの工程処理を行なっている。

【０００３】一般に、プリアライメントの位置再現性は
高く、同一の装置で該ウエハ処理用の全工程を処理する
場合は比較的に問題はない。ところが、プリアライメン
トの基準となるセンサや押し当て機構の取り付け位置が
各装置間で差異があるために、各装置間でウエハチャッ
クに対するウエハの位置合わせにバラツキが生じてく
る。

【０００４】一方、複数の装置を用いて種々の半導体製
造工程を介して半導体素子を製造する場合、前工程を処
理した装置と次の工程を処理する装置が同一になる可能
性は低い。その結果、プリアライメント終了後に前記ウ
エハチャック上のウエハとマスクとを精密に位置合わせ
する際、ウエハ面上に設けた位置検出ターゲットがター
ゲット検出用の顕微鏡の視野範囲に入らない場合があ
る。このときには、位置検出ターゲットを模索する処理
が加わってくる。

【０００５】従来の位置合わせ方法に対して、位置合わ
せ用のターゲットの入った１枚のウエハ（これを基準ウ
エハとする）を用いて、ウエハチャック上の所定位置に
再現性良く送り込み、基準ウエハに設けたターゲットに
相当する位置に位置検出ターゲットを焼き付ける提案は
特開平７−２２１０１０号公報に詳しく述べられてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術では、装置間のバラツキを無くし、どの装
置でも基準ウエハに設けたターゲットに相当する位置に
焼き付けを行なおうとしているが、位置検出ターゲット
が異なった場所にあった時は、従来通りターゲット検出
用の顕微鏡の視野範囲に入らなくなってしまうという問
題があった。

【０００７】本発明は、上記従来例における問題に鑑み
てなされたもので、基準ウエハ等の試料に設けたターゲ
ットに相当する位置以外の場所に位置検出ターゲットが
焼き付けられていたとしても、高精度に位置合わせを行
なうことができ、高スループットが容易に得られる露光
装置管理システムとしての位置合わせ装置および位置合
わせ方法、並びに該管理システムを用いたデバイス製造
方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の露光装置管理システムは、原版のパターン
を基板に露光する露光装置を管理する管理システムにお
いて、基準試料に設けたターゲットを検出して該ターゲ
ットの所定位置からのずれ量を検出し、ステージ上での
位置ずれに関する補正値を求め、求められた補正値を装
置固有のプリアライメント補正値として記憶する手段を
有し、前記プリアライメント補正値を製品試料の位置合
わせに反映することを特徴とする。

【０００９】本発明においては、前記製品試料のプリア
ライメントを行なう最初の工程で、前記製品試料に設け
たターゲットを検出して前記ターゲットの所定位置から
のずれ量を検出し、前記ステージ上での位置ずれに関す
る補正値を求め、求められた補正値を製品試料固有のプ
リアライメント補正値として記憶する手段をさらに有す
ることが好ましい。

【００１０】上記問題を解決するために、本発明のデバ
イス製造方法では、前記露光装置管理システムのいずれ
かを用いてデバイスを製造することが可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態にお
いては、基準ウエハを用いて、装置固有のＰＡ補正値を
計測する手段と、該補正値を装置のマシンパラメータと
して保存する手段と、ＴＶＰＡ計測を行なう最初の工程
でプリアライメントを行ない、その計測値をウエハ単位
あるいはロット単位で管理する手段と、該計測値を次工
程以降のＴＶＰＡ補正値に反映する手段とが設けられて
いる。

【００１２】本実施形態によれば、基準ウエハを用い
て、ＴＶＰＡ補正値の装置のバラツキを無くし、ＴＶＰ
Ａ計測を行なう最初の工程でプリアライメントを行なう
ことにより、ウエハ面上に設けた位置検出ターゲットが
どの位置にあっても、ターゲット検出用の顕微鏡の視野
範囲に入るようになる。

【００１３】これらのことから、本実施形態では、基準
ウエハに設けたターゲットに相当する位置以外の場所に
位置検出ターゲットが焼き付けられていたとしても、高
精度に位置合わせを行なうことができ、高いスループッ
トが容易に得られる半導体露光装置管理システムとする
ことが可能である。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係わる半
導体露光装置の外観を示す斜視図である。同図に示すよ
うに、この半導体露光装置は、装置本体の制御を行なう
ＣＰＵを有するＥＷＳ本体１０６、並びに、装置におけ
る所定の情報を表示するＥＷＳ用ディスプレイ装置１０
２、装置本体において撮像手段を介して得られる画像情
報を表示するモニタＴＶ１０５、装置に対し所定の入力
を行なうための操作パネル１０３、ＥＷＳ用キーボード
１０４等を含むコンソール部を備えている。また、図１
中、１０７はＯＮ−ＯＦＦスイッチ、１０８は非常停止
スイッチ、１０９は各種スイッチ、マウス等、１１０は
ＬＡＮ通信ケーブル、１１１はコンソール機能からの発
熱の排気ダクト、そして１１２はチャンバの排気装置で
ある。

【００１５】半導体露光装置本体は、チャンバ１０１の
内部に設置される。ＥＷＳ用ディスプレイ１０２は、Ｅ
Ｌ、プラズマ、液晶等の薄型フラットタイプのものであ
り、チャンバ１０１前面に納められ、ＬＡＮケーブル１
１０によりＥＷＳ本体１０６と接続される。さらに、本
装置は、操作パネル１０３、キーボード１０４、モニタ
ＴＶ１０５等もチャンバ１０１前面に設置され、チャン
バ１０１の前面から従来と同様のコンソール操作が行な
えるようにしてある。

【００１６】図２は、図１の半導体露光装置の内部構造
を示す図であり、図２においては半導体露光装置として
のステッパが示されている。同図において、２０２はレ
チクル、２０３はウエハである。光源装置２０４から出
た光束が照明光学系２０５を通ってレチクル２０２を照
明するとき、投影レンズ２０６によりレチクル２０２上
のパターンをウエハ２０３上の感光層に転写することが
できる。レチクル２０２は、レチクル２０２を保持、移
動するためのレチクルステージ２０７により支持されて
いる。ウエハ２０３は、ウエハチャック２９１により真
空吸着された状態で露光される。ウエハチャック２９１
は、ウエハステージ２０９により各軸方向に移動可能で
ある。

【００１７】レチクル２０２の上側には、レチクル２０
２の位置ずれ量を検出するためのレチクル光学系２８１
が配置される。ウエハステージ２０９の上方には、投影
レンズ２０６に隣接してオフアクシス顕微鏡２８２が配
置されている。オフアクシス顕微鏡２８２は、内部の基
準マークとウエハ２０３上のアライメントマークとの相
対位置検出を行なうのが主たる役割である。また、これ
らステッパ本体に隣接して周辺装置であるレチクルライ
ブラリ２２０やウエハキャリアエレベータ２３０が配置
され、必要なレチクルやウエハはレチクル搬送装置２２
１およびウエハ搬送装置２３１によって本体に搬送され
る。尚、レチクルがレチクル搬送装置２２１によってレ
チクルライブラリ２２０または本体に搬送される際は、
レチクルカセットバーコードリーダ２２２により、レチ
クルカセット上のバーコードを読み込む。

【００１８】チャンバ１０１は、主に空気の温度調節を
行なう空調装置２１０、微小異物を濾過し清浄空気の均
一な流れを形成するフィルタボックス２１３、および装
置環境を外部と遮断するブース２１４で構成されてい
る。チャンバ１０１内では、空調気室２１０内にある冷
却器２１５および再熱ヒータ２１６により温度調節され
た空気が、送風機２１７によりエアフィルタｇを介して
ブース２１４内に供給される。このブース２１４に供給
された空気は、リターン口ｒａより再度空調機室２１０
に取り込まれ、チャンバ１０１内を循環する。通常、こ
のチャンバ１０１は、厳密には完全な循環系ではなく、
ブース２１４内を常時陽圧に保つため循環空気量の約１
割のブース２１４外の空気を空調機室２１０に設けられ
た外気導入口ｏａより送風機２１７を介して導入してい
る。このようにして、チャンバ１０１は、本装置の置か
れる環境温度を一定に保ち、かつ空気を清浄に保つこと
を可能にしている。また、光源装置２０４には、超高圧
水銀灯の冷却やレーザ異常時のガス発生に備えて吸気口
ｓａと排気口ｅａが設けられ、ブース２１４内の空気の
一部が光源装置２０４を経由し、空調機室２１０に備え
られた専用の排気ファンを介して工場設備に強制排気さ
れている。さらには、空気中の化学物質を除去するため
の化学吸着フィルタｃｆを、空調機室２１０の外気導入
口ｏａおよびリターン口ｒａにそれぞれ接続して備えて
いる。

【００１９】図３は、図１の半導体露光装置の電気回路
構成を示すブロック図である。同図において、３２１は
装置全体の制御を司る図１のＥＷＳ本体１０６に内蔵さ
れた本体ＣＰＵであり、マイクロコンピュータまたはミ
ニコンピュータ等の中央演算処理装置からなる。３２２
はウエハステージ駆動装置、３２３は図２のオフアクシ
ス顕微鏡２８２等のアライメント検出系、３２４はレチ
クルステージ駆動装置、３２５は図２の光源装置２０４
等の照明系、３２６はシャッタ駆動装置、３２７はフォ
ーカス検出系、３２８はＺ駆動装置である。これらは、
本体ＣＰＵ３２１により制御される。３２９は図２のレ
チクル搬送装置２２１、ウエハ搬送装置２３１等の搬送
系である。３３０は図１のディスプレイ１０２、キーボ
ード１０４等を有するコンソールユニットであり、本体
ＣＰＵ３２１に本露光装置の動作に関する各種のコマン
ドやパラメータを与えるためのものである。すなわち、
コンソールユニット３３０は、オペレータとの間で情報
の授受を行なうためのものである。３３１はコンソール
ＣＰＵ、３３２はパラメータ等を記憶する外部メモリで
ある。

【００２０】図４は、本発明の一実施例に係わる半導体
工場内のシステム構成を示す図であり、図１の半導体露
光装置としてのステッパが半導体工場内のＬＡＮ通信ケ
ーブル４０６により接続されていることを示す。同図に
おいて、ＬＡＮケーブル４０６に接続されているのは、
ホストコンピュータ４０１、ステッパの１号機４０３、
２号機４０４、３号機４０５、および各ステッパ４０
３，４０４，４０５で計測したＴＶＰＡ補正値を情報収
集する半導体露光装置管理システム４０２である。

【００２１】次に、図６および図７を参照しながら、図
１の半導体露光装置の動作について、装置固有および製
品固有の補正値を計測・保存する機能の一例を説明す
る。図６は、本発明の一実施例に係わる装置固有のＴＶ
ＰＡ補正値計測動作を示すフローチャートである。ここ
では、図６を用いて、位置合わせ用のターゲットの入っ
た１枚のウエハ（これを基準ウエハとする）についての
補正値計測動作について説明する。

【００２２】まず、ステップＳ１０１では、基準試料と
しての基準ウエハをウエハ搬送装置２３１により、ＰＡ
ステージ（不図示）に載せる。ＰＡステージに載った基
準ウエハは、ステップＳ１０２でプリアライメントされ
る。プリアライメント終了後、基準ウエハは、送り込み
ハンド（不図示）によりＰＡステージからウエハステー
ジ２０９へと搬送される。そして、ステップＳ１０３で
は、基準ウエハがウエハステージ２０９へ載せられる。
ウエハステージ２０９へ載せられた基準ウエハは、ステ
ップＳ１０４において、ターゲット検出用のオフアクシ
ス顕微鏡２８２で基準ウエハに設けたターゲットの所定
位置からの位置ずれ量が計測される。その後、ステップ
Ｓ１０５では、基準ウエハをウエハステージ２０９から
回収する。

【００２３】そして、ステップＳ１０６では、計測した
位置ずれ量のデータより統計・演算処理し、Ｘ方向
（ｘ）、Ｙ方向（ｙ）、そして回転方向（θ）の補正量
（ｘ、ｙ、θ）を算出する。さらに、ステップＳ１０７
では、装置固有の補正値を半導体露光装置管理システム
４０２へ通知（送信）し、補正値計測動作を終了する。
ここで、算出された補正値は、装置自身のマシンパラメ
ータとして保存しても良い。

【００２４】図７は、本発明の一実施例に係わる製品固
有のＴＶＰＡ補正値計測動作を示すフローチャートであ
る。ここでは、図７を用いて、ＴＶＰＡ計測を行なう最
初の工程で使用する位置合わせ用のターゲットが入った
ウエハ（これを製品ウエハとする）についての補正値計
測動作について説明する。

【００２５】まず、ステップＳ２０１では、製品試料と
しての製品ウエハをウエハ搬送装置２３１により、ＰＡ
ステージ（不図示）に載せる。ＰＡステージに載った製
品ウエハは、ステップＳ２０２でプリアライメントされ
る。プリアライメント終了後、製品ウエハは、送り込み
ハンド（不図示）によりＰＡステージからウエハステー
ジ２０９へと搬送される。そして、ステップＳ２０３で
は、製品ウエハがウエハステージ２０９へ載せられる。
ステップＳ２０４では、上記した装置固有の補正量
（ｘ、ｙ、θ）を反映することにより、装置間のバラツ
キを吸収している。

【００２６】ウエハステージ２０９へ載せられた製品ウ
エハは、ステップＳ２０５において、ターゲット検出用
のオフアクシス顕微鏡２８２で製品ウエハに設けたター
ゲットの所定位置からの位置ずれ量が計測される。その
後、ステップＳ２０６では、製品ウエハがウエハステー
ジ２０９から回収される。

【００２７】そして、ステップＳ２０７では、計測した
位置ずれ量のデータより統計・演算処理し、Ｘ方向（ｓ
ｘ）、Ｙ方向（ｓｙ）、そして回転方向（ｓθ）の補正
量（ｓｘ、ｓｙ、ｓθ）を算出する。さらに、ステップ
Ｓ２０８では、製品固有の補正値を半導体露光装置管理
システム４０２へ通知（送信）して補正値計測動作を終
了する。ここで、算出された補正値の保存・管理方法
は、ウエハ単位でもロット単位でも良い。また、この補
正値の保存・管理は、装置内部で行なっても良い。

【００２８】図５は、本発明の一実施例に係わる従来の
露光装置でウエハ面上に焼き付けた位置検出用のターゲ
ットの説明図である。図５（ａ）では、ウエハ面上に設
けた位置検出用のターゲット５０２が位置検出用の顕微
鏡の視野５０１の範囲内に入っている。これに対して、
図５（ｂ）では、ウエハ面上に設けた位置検出用のター
ゲット５０２が右側のみ位置検出用の顕微鏡の視野５０
１の範囲外となっている場合、本実施例によれば、製品
固有ＴＶＰＡ補正値を加味することにより、右側も位置
検出用の顕微鏡の視野５０３の範囲内に入るようにな
る。

【００２９】また本実施例では、各装置で計測した装置
固有ＴＶＰＡ補正値および製品固有ＴＶＰＡ補正値を半
導体露光装置管理システム４０２にて収集して説明した
が、他の実施例として、収集する場所をホストコンピュ
ータまたはパソコン、あるいは半導体露光装置（例え
ば、ステッパ１）としても良い。

【００３０】以上のようにして、図１の装置において
は、基準ウエハを用いて、ＴＶＰＡ補正値の装置のバラ
ツキを無くし、ＴＶＰＡ計測を行なう最初の工程でプリ
アライメントを行なうことにより、ウエハ面上に設けた
位置検出ターゲットがどの位置にあっても、ターゲット
検出用の顕微鏡の視野範囲に入るようになる。

【００３１】そのため、本実施例では、基準ウエハに設
けられたターゲットに相当する位置以外の場所に位置検
出ターゲットが焼き付けられていたとしても、高精度に
位置合わせを行なうことができ、高スループットが容易
に得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基準試料に設けたターゲットを検出して該ターゲットの
所定位置からのずれ量を検出し、ステージ上での位置ず
れに関する補正値を求め、求められた補正値を装置固有
のプリアライメント補正値として記憶する手段を有し、
前記プリアライメント補正値を製品試料の位置合わせに
反映するため、露光装置間のバラツキを吸収し、高精度
な位置合わせを可能とすると共に、高スループットが容
易に得られる。

【００３３】また、本発明では、製品試料固有のプリア
ライメント補正値を求め、記憶しているため、例えば製
品試料に設けた位置検出ターゲットがどの位置に存在し
ても、露光装置において高精度な位置合わせを可能とす
ると共に、高スループットを容易に得ることができる。

【００３４】さらには、この露光装置管理システムを用
いたデバイス製造方法を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる半導体露光装置の
外観を示す斜視図である。

【図２】 図１の半導体露光装置の内部構造を示す図で
ある。

【図３】 図１の半導体露光装置の電気回路構成を示す
ブロック図である。

【図４】 本発明の一実施例に係わる半導体工場内のシ
ステム構成図である。

【図５】 本発明の一実施例に係わる従来の露光装置で
ウエハ面上に焼き付けた位置検出用のターゲットの説明
図であり、（ａ）はウエハ面上に設けた位置検出用のタ
ーゲット５０２が位置検出用の顕微鏡の視野５０１の範
囲内に入っている様子、（ｂ）はウエハ面上に設けた位
置検出用のターゲット５０２が右側のみ位置検出用の顕
微鏡の視野５０１の範囲外となっている場合に製品固有
ＴＶＰＡ補正値を加味することによって右側も位置検出
用の顕微鏡の視野５０３の範囲内に入るようになる様子
をそれぞれ示す。

【図６】 本発明の一実施例に係わる装置固有のＴＶＰ
Ａ補正値計測動作を示すフローチャートである。

【図７】 本発明の一実施例に係わる製品固有のＴＶＰ
Ａ補正値計測動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１：温調チャンバ、１０２：ＥＷＳ用ディスプレイ
装置、１０３：操作パネル、１０４：ＥＷＳ用キーボー
ド、１０５：モニタＴＶ、１０６：ＥＷＳ本体、１０
７：ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、１０８：非常停止スイッ
チ、１０９：各種スイッチ、マウス等、１１０：ＬＡＮ
通信ケーブル、１１１：排気ダクト、１１２：排気装
置、 ２０２：レチクル、２０３：ウエハ、２０４：光源
装置、２０５：照明光学系、２０６：投影レンズ、２０
７：レチクルステージ、２０９：ウエハステージ、２１
０：空調機、２１３：フィルタボックス、２１４：ブー
ス、２１５：冷却器、２１６：再熱ヒータ、２１７：送
風機、２２０：レチクルライブラリ、２２１：レチクル
搬送装置、２２２：レチクルカセットバーコードリー
ダ、２３０：ウエハキャリアエレベータ、２３１：ウエ
ハ搬送装置、２８１：レチクル光学系、２８２：オフア
クシス顕微鏡、２９１：ウエハチャック、ｇ：エアフィ
ルタ、ｃｆ：化学吸着フィルタ、ｏａ：外気導入口、ｒ
ａ：リターン口、ｅａ：排気口、ｓａ：吸気口、３２
１：本体ＣＰＵ、３２２：ウエハステージ駆動装置、３
２３：アライメント検出系、３２４：レチクルステージ
駆動装置、３２５：照明系、３２６：シャッタ駆動装
置、３２７：フォーカス検出系、３２８：Ｚ駆動装置、
３２９：搬送系、３３０：コンソール、３３１：コンソ
ールＣＰＵ、３３２：外部メモリ、４０１：ホストコン
ピュータ、４０２：半導体露光装置管理システム、４０
３：ステッパ１号機、４０４：ステッパ２号機、４０
５：ステッパ３号機、４０６：半導体工場内ＬＡＮ通信
ケーブル、５０１：位置検出用の顕微鏡の視野、５０
２：位置検出用のターゲット、５０３：補正値を加味し
た位置検出用の顕微鏡の視野。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA20 AA31 BB02 BB27 CC20 CC25 EE00 FF42 FF61 JJ03 JJ09 PP12 PP13 PP24 QQ23 QQ41 SS02 SS13 5F031 CA02 CA05 CA07 CA11 DA01 EA16 HA53 JA04 JA27 JA38 JA49 JA51 KA05 MA27 NA02 NA17 5F046 BA04 FC08

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原版のパターンを基板に露光する露光装
   置を管理する管理システムにおいて、 基準試料に設けたターゲットを検出して該ターゲットの
   所定位置からのずれ量を検出し、ステージ上での位置ず
   れに関する補正値を求め、求められた補正値を装置固有
   のプリアライメント補正値として記憶する手段を有し、
   前記プリアライメント補正値を製品試料の位置合わせに
   反映することを特徴とする露光装置管理システム。
2. 【請求項２】 前記製品試料のプリアライメントを行な
   う最初の工程で、前記製品試料に設けたターゲットを検
   出して前記ターゲットの所定位置からのずれ量を検出
   し、前記ステージ上での位置ずれに関する補正値を求
   め、求められた補正値を製品試料固有のプリアライメン
   ト補正値として記憶する手段をさらに有することを特徴
   とする請求項１に記載の露光装置管理システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の露光装置管理
   システムを用いてデバイスを製造することを特徴とする
   デバイス製造方法。