JP2005026315A

JP2005026315A - 露光装置、露光方法、及びプログラム

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Publication number: JP2005026315A
Application number: JP2003187712A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Endo; 諭遠藤
Original assignee: FASL Japan Ltd
Current assignee: FASL Japan Ltd
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】本発明は、修理や調整後であってもパイロット処理を行なわずに露光処理を再開することのできる露光装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ウェーハに所定のパターンで光を照射して露光を行なう露光装置は、ウェーハを載置するためのステージ２と、ステージ２上に載置されたウェーハに対して光を照射する光照射部６とを有する。ステージ２は移動機構８により移動可能である。移動機構８の動作は制御部１０により制御される。制御部１０は、露光装置の調整を行なった際に、光照射部６に対するステージ２の相対的位置ずれを補正するためのアライメント補正量を計算により求め、算出したアライメント補正量に基づいてステージ２の位置を制御しながら露光処理を行なう。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は露光装置に係り、より詳細には、半導体基板に露光処理を施す露光装置及び露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子のような半導体製品や液晶表示装置等の製造工程では、一般的にフォトリソグラフィ装置を用いて回路パターンを形成する。フォトリソグラフィ装置は、基板にフォトレジストを塗布するコーターと、フォトレジストを所定のパターンで露光して現像する露光装置とを有する。
【０００３】
露光装置は、ウェーハステージ上に載置された基板上のフォトレジストにレチクル又はマスクを介して光を照射し、フォトレジストに所定のパターンを焼き付けるための装置である。
【０００４】
図１は露光装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、基板（ウェーハＷＦ）はウェーハステージ２上に載置され、ステージ２の上方から所定のパターンの光がレチクル４を含む光照射部６から照射される。ウェーハ上に位置精度高く光を照射するためには、レチクル４を介して照射される光の露光位置とウェーハＷＦの位置とを精度よく合わせることが必要である。この位置合わせをアライメントと称する。
【０００５】
通常、アライメントはウェーハステージ２を微細に移動及び回転することにより行なわれる。したがって、ウェーハステージ２は水平／垂直移動機構及び水平回転機構（ＸＹＺθ移動機構及びチルト機構）８を有しており、移動機構８及び露光焼付け倍率のずれ補正量をレンズの垂直移動による補正を含め一連の動作は露光装置に設けられた制御部１０により制御される。したがって、アライメントは制御部１０が移動機構８の動作を制御することにより行なわれる。
【０００６】
なお、図１において、Ｂスコープ及びＣスコープを用いてウェーハステージ２上の規準マーク２ａを検出することにより、ウェーハステージ２と光照射部６との位置決めの規準となるベースラインが設定される。図１では、装置の修理や調整により、調整前のベースラインａがｂに移動したことが示されており、また、調整によりウェーハＷＦの位置が矢印ｃだけ移動したことが示されている。
【０００７】
アライメントを高精度に行いかつ連続したウェーハの処理において精度を維持するために、露光装置にアライメントの補正値を入力する。アライメントの補正値として、一般的に以下の項目がある。
【０００８】
▲１▼ アライメントオフセット（ａｌｉｇｎｍｅｎｔｏｆｆｓｅｔ）
ステージのＸ及びＹ方向のずれ補正量
▲２▼ チップ倍率（ｃｈｉｐｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ）
露光焼付け倍率のずれ補正量
▲３▼ チップ回転（ｃｈｉｐｒｏｔａｔｉｏｎ）
ステージの回転方向のずれ補正量
▲４▼ ウェーハスケーリング（ｗａｆｅｒｓｃａｌｉｎｇ）
ウェーハのＸ及びＹ方向の変形補正量
▲５▼ ウェーハ回転（ｗａｆｅｒｒｏｔａｔｉｏｎ）
ウェーハの回転方向の変形補正量
従来は、パイロット用のウェーハを用いて予め決められたアライメント補正量で露光を開始し、パイロット用のウェーハでアライメント補正を行なっていた。すなわち、１ロットのウェーハの最初の一枚についてアライメント補正を行い、露光位置が所定の範囲になった後でその１ロット分のウェーハの露光処理を開始する。このように、パイロット用のウェーハによるアライメント調整をパイロット処理と称する。
【０００９】
その後、同様に例えば５ロット分のウェーハを露光処理し、５ロットで測定された値（上述のアライメント補正量）の平均値を６ロット目にフィードバックしてずれの調整（アライメント）を自動的に行なう。また、７ロット目以降は、直前の５ロット分の測定値の平均値を順次フィードバックする。したがって、複数のロットを連続的に処理する場合は、各ロットの処理の最初にパイロット処理を行なう必要はない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−８２５９７号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２０００−１００７２０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のようにアライメント調整を行いながら多数のロットを連続して処理していくと、装置の経時変化等により、アライメントの規準となる値が最初のロットから大きく変化することがある。この規準となる値が大きく変化している状態において、例えば装置に不具合が生じたために装置を修理したような場合、それまで用いてきたアライメントの基準値が変わってしまうような調整が行なわれることがある。
【００１３】
従来、装置の調整後に処理を再開する際、調整後のアライメント補正値を、調整直前の処理における値に設定し、最初のロットと同様にパイロット処理を行なってアライメント調整を行なっていた。
【００１４】
図２は装置の調整前後の処理の流れを示すフローチャートである。図２に示す例では、最初に装置に処理条件を入力してから１ロット目の処理を行い（ステップＳ１，Ｓ２）、３ロット目の処理が終了した時点で装置に何らかの不具合あるいは異常が発生したため、装置を調整している（ステップＳ３〜Ｓ５）。したがって、装置の調整が終了した後、パイロット処理を行い（ステップＳ６，Ｓ７）、ウェーハと露光位置との間の位置ずれを補正している。すなわち、位置ずれの補正において、まずパイロットウェーハを用いた露光を行い（ステップＳ６）、位置ずれを検出してその分の補正を行なう（ステップＳ７）。位置ずれ量の測定値が所定の範囲に収まるまで、この処理を繰り返し行なう。位置ずれ量が所定の範囲となったときのアライメント補正量をその品種のウェーハの処理条件として設定し（ステップＳ８）、次のロット（４ロット目）の処理を再開する（ステップＳ９）。上述のような処理条件の再設定は、ウェーハの品種毎に行なう必要があり、また、同じ品種であっても各層毎に行なう必要がある。
【００１５】
このように、装置の修理や調整が行なわれる毎に、毎回パイロット処理を行なう必要があり、パイロット処理に費やす時間だけ露光処理の再開が遅れてしまうという問題があった。
【００１６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、修理や調整後であってもパイロット処理を行なわずに露光処理を再開することのできる露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明によれば、基板に所定のパターンで光を照射して露光を行なう露光装置であって、基板を載置するステージと、該ステージ上に載置された基板に対して光を照射する光照射部と、前記ステージを移動するための移動機構と、該移動機構の動作を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記露光装置の調整を行なった際に、前記光照射部に対する前記ステージの相対的位置ずれを補正するためのアライメント補正量を計算により算出し、算出したアライメント補正量に基づいて前記ステージの位置を制御する制御手段を有することを特徴とする露光装置が提供される。
【００１８】
上述の発明において、前記制御手段は、前記露光装置の調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出することが好ましい。また、前記アライメント補正量は、基板の水平方向位置の補正量、基板の回転方向位置の補正量、及びレンズの垂直方向位置の補正量を含むことが好ましい。
【００１９】
また、本発明によれば、基板に所定のパターンで光を照射して露光を行なう露光装置を用いた露光方法であって、前記露光装置の調整を行なった際に、調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出し、算出したアライメント補正量に基づいて基板の位置ずれを補正しながら露光処理を行なうことを特徴とする露光方法が提供される。
【００２０】
さらに、本発明によれば、基板に所定のパターンで光を照射する露光処理を露光装置に行なわせるためのプログラムであって、前記露光装置の調整を行なった際に、調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出し、算出したアライメント補正量に基づいて基板の位置ずれを補正しながら露光処理を行なわせることを記述したこと特徴とするプログラムが提供される。
上述の本発明によれば、露光装置を調整した際に、アライメント補正量を計算により求め、計算で求めたアライメント補正量に基づいて調整後の露光装置により露光処理を行なう。これにより、露光装置の調整後にパイロット処理によりアライメント補正量を再度設定する必要がなくなる。したがって、パイロット処理に要する時間や労力を低減することができ、装置稼動率を向上させることができる。
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
【００２１】
本発明の実施の形態では、図１に示すような露光装置に調整を行なった後で処理を再開する際に用いるアライメント補正値として、調整前の補正値を用いずに、調整後の補正値を計算により求める。すなわち、調整前の補正値を用いてパイロット処理を行い調整後の適切な補正値を求める代わりに、調整時に変更した値を調整直前の補正値に反映して、調整後の補正値を計算により求める。
【００２２】
本実施の形態では、調整後の補正値を計算により求めるために必要な項目をパラメータとして以下のように定義する。
【００２３】
Ａ＝調整直前のベースラインの値（μｍ）
Ｂ＝調整直後のベースラインの値（μｍ）
Ｃ＝調整時のオーバーレイ補正量（μｍ）
Ｄ＝調整直前の処理における補正量（μｍ）
Ｅ＝調整直前のチップ倍率の値（ｐｐｍ）
Ｆ＝調整直前のチップ回転の値（ｐｐｍ）
Ｇ＝調整時のチップ回転補正量（ｐｐｍ）
Ｈ＝調整時のチップ倍率補正量（ｐｐｍ）
以上のパラメータを用いて、調整後のオフセット補正量、チップ倍率補正量、チップ回転補正量を以下の式で求める。
【００２４】
（１）調整後のオフセット補正量＝（（Ｂ−Ａ）−Ｃ）＋Ｄ）
（Ｂ−Ａ）は調整により変化したベースラインの変化量であり、これから調整時に入れたオーバーレイ補正量を引くことにより、調整の際に変化したオフセット補正量が得られる。これに調整直前の処理における補正量Ｄを加えることで、調整後のオフセット補正量を求める。オフセット補正量はＸ方向及びＹ方向についてそれぞれ別個に算出する。
【００２５】
（２）調整後のチップ倍率＝Ｅ＋（−Ｇ）
Ｅは調整中に入れた補正値であり、調整直前の補正値Ｇに加えることにより調整後のチップ倍率補正量を算出する。尚、この補正量は、レンズの垂直方向位置に対しても配分されて補正精度が向上する。
【００２６】
（３）調整後のチップ回転＝Ｆ＋Ｈ
Ｆは調整中に入れた補正値であり、調整直前の補正値Ｈに加えることにより調整後のチップ回転補正量を算出する。
【００２７】
本実施の形態では、上述の計算により求めた補正量を用いて、装置調整後の処理を再開する。すなわち、装置調整後にパイロット処理を行なうことなく、計算により求めた補正量を装置に入力して直ちに処理を再開する。
【００２８】
図３は本実施の形態における露光装置の調整前後の処理の流れを示すフローチャートである。図３に示す例では、最初に装置に処理条件を入力し（ステップＳ１）、１ロット目の処理を行う（ステップＳ２）。その後、２ロット目の処理を行い（ステップＳ３）、続いて３ロット目の処理を行なう（ステップＳ４）。３ロット目の処理が終了した時点で装置に何らかの不具合あるいは異常が発生したため、装置を調整する（ステップＳ５）。
【００２９】
ここで、従来は処理を再開するためにパイロット処理を行なっていたが、本実施の形態では、装置の調整が終了した時点で上述の計算式に基づいて処理条件（すなわちアライメント補正量）を算出し（ステップＳ１０）、算出したアライメント補正値を装置に入力する（ステップＳ１１）。そして、算出したアライメント補正値を用いて次のロットすなわち４ロット目の処理を行なう（ステップＳ１２）。
【００３０】
以上のように、本実施の形態による半導体製造方法では、露光装置の調整を行なった後に、パイロット処理を行なう必要はなく、計算により求めたアライメント補正値を用いて直ちに処理を再開することができる。
【００３１】
アライメント補正値を算出してそれに基づいて処理を行なう方法は、半導体露光装置の制御部にプログラムとして組み込んでおくことにより実現できる。このプログラムは、例えば補正量を基板の水平方向位置、基板の回転方向位置、及びレンズの垂直方向位置に対して配分の割合を決定することができる。また、このプログラムは、装置の調整時に変化したパラメータを装置の制御部に取得させ、自動的に調整後のアライメント補正量を算出することとしてもよい。
【００３２】
【実施例】
以上の方法により複数の製品Ａ（ロット１）〜製品Ｊ（ロット１０）までの半導体ウェーハの露光処理を行なった。
【００３３】
図４は製品Ａ（ロット１）〜製品Ｊ（ロット１０）の露光処理に用いられたアライメント補正量を示す図である。ここで、製品Ｄ（ロット４）の処理と製品Ｅ（ロット５）の処理の間において、露光装置の調整を行なっており、製品Ｅ（ロット５）以降のアライメント補正量は、Ａ（ロット１）〜製品Ｄ（ロット４）までのアライメント補正量とは異なる値となっている。すなわち、製品Ｅ（ロット５）以降のアライメント補正量は計算により求めた値に基づいて設定される。
【００３４】
ここで、露光装置の調整を行なった際にベースラインを移動した量（Ｂ−Ａ）は、Ｘ方向に−０．０１μｍ、Ｙ方向に０．０４μｍであった。また、ウェーハのオーバーレイは変わらなかったため、調整時のオーバーレイ補正量Ｃ＝０であった。また、調整直前の処理におけるオフセット補正量Ｄは、Ｘ方向に０．１μｍ、Ｙ方向に−０．０４μｍであった。
【００３５】
以上の値を基に調整後のオフセット補正値を算出すると、Ｘ方向のオフセット補正値は、（（Ｂ−Ａ）−Ｃ）＋Ｄ）＝（−０．０１−０）＋（０．１）＝０．００９μｍとなる。また、Ｘ方向のオフセット補正値は、（（Ｂ−Ａ）−Ｃ）＋Ｄ）＝（０．０４−０）＋（―０．００４）＝０となる。
【００３６】
また、装置の調整時に変化させたチップ倍率Ｇ＝０．５ｐｐｍであり、チップ回転Ｈ＝１ｐｐｍであった。また、図４から分かるように、調整直前のチップ倍率補正量Ｅ＝１．６ｐｐｍであり、調整直前のチップ回転補正量Ｆ＝０．３ｐｐｍであった。
【００３７】
以上の値を基に調整後のチップ倍率補正値及びチップ回転補正値を算出すると、チップ倍率補正値はＥ＋（−Ｇ）＝１．６＋（−０．５）＝０．８ｐｐｍとなり、チップ回転補正値はＦ＋Ｈ＝０．３＋１＝１．３ｐｐｍとなる。
【００３８】
なお、図５（ａ）は調整前の製品Ａ〜製品Ｄに用いられたオフセット補正量を示すグラフであり、図５（ｂ）は調整後の製品Ｅ〜製品Ｊに用いられたオフセット補正量を示すグラフである。また、図６（ａ）は調整前の製品Ａ〜製品Ｄに用いられたチップ倍率補正量及びチップ回転補正量を示すグラフであり、図６（ｂ）は調整後の製品Ｅ〜製品Ｊに用いられたチップ倍率補正量及びチップ回転補正量を示すグラフである。
【００３９】
ここで、図４に示すアライメント補正量に基づいて処理を行なった場合に、各製品（ロット）でのアライメンのずれ（ウェーハの位置ずれ）がどの程度であるかを調べた結果を図７に示す。すなわち、図７は、各製品のアライメントのずれ量を測定し、各製品におけるオフセットの最大値及び最小値、チップ倍率の平均値、チップ回転の平均値を求めた結果を示している。また、図８及び図９は図７に示す値を示すグラフである。
【００４０】
図８（ａ）は調整前におけるＸ及びＹ方向のオフセットのずれ（位置ずれ）を示すグラフであり、図８（ｂ）は調整後におけるＸ及びＹ方向のオフセットのずれ（位置ずれ）を示すグラフである。図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると分かるように、調整前と後とにおいて、ＸＹ両方向ともオフセットのずれ量にほとんど変化はみられず、計算により求めた調整後のオフセット補正値は適切な値であったことがわかる。
【００４１】
また、図９（ａ）は調整前におけるチップ倍率及びチップ回転を示すグラフであり、図９（ｂ）は調整後におけるチップ倍率及びチップ回転を示すグラフである。図９（ａ）と図９（ｂ）とを比較すると分かるように、調整前と後とにおいて、チップ倍率及びチップ回転の値にほとんど変化はみられず、計算により求めた調整後のチップ倍率補正値及びチップ回転補正値は適切な値であったことがわかる。
【発明の効果】
上述の如く本発明によれば、計算で求めたアライメント補正量に基づいて調整後の露光装置により露光処理を行なうので、調整後にパイロット処理によりアライメント補正量を再度設定する必要がなく、装置稼動率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】露光装置の調整前後の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明が適用された露光装置の調整前後の処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】製品Ａ〜製品Ｊの露光処理に用いられたアライメント補正量を示す図である。
【図５】露光装置の調整前後において、製品Ａ〜製品Ｊに用いられたオフセット補正量を示すグラフである。
【図６】露光装置の調整前後において、製品Ａ〜製品Ｊに用いられたチップ倍率補正量及びチップ回転補正量を示すグラフである。
【図７】図４に示すアライメント補正量に基づいて処理を行なった場合に、各製品でのアライメンのずれ（ウェーハの位置ずれ）を調べた結果を示す図である。
【図８】露光装置の調整前後におけるオフセットのずれを示すグラフである。
【図９】露光装置の調整前後におけるチップ倍率及びチップ回転を示すグラフである。
【符号の説明】
２ウェーハステージ
４レチクル
６光照射部
８ステージ移動機構
１０制御部

Claims

基板に露光を行なう露光装置であって
基板を載置するステージと、
該ステージ上に載置された基板に対して光を照射する光照射部と、
前記ステージを移動するための移動機構と、
該移動機構の動作を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、前記露光装置の調整を行なった際に、前記光照射部に対する前記ステージの相対的位置ずれを補正するためのアライメント補正量を計算により算出し、算出したアライメント補正量に基づいて前記ステージの位置を制御する制御手段を有することを特徴とする露光装置。
請求項１記載の露光装置であって、
前記制御手段は、前記露光装置の調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出することを特徴とする露光装置。
請求項２記載の露光装置であって、
前記アライメント補正量は、基板の水平方向位置の補正量、基板の回転方向位置の補正量、及びレンズの垂直方向位置の補正量を含むことを特徴とする露光装置。
基板に所定のパターンで光を照射して露光を行なう露光装置を用いた露光方法であって、
前記露光装置の調整を行なった際に、調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出し、
算出したアライメント補正量に基づいて基板の位置ずれを補正しながら露光処理を行なう
ことを特徴とする露光方法。
基板に所定のパターンで光を照射する露光処理を露光装置に行なわせるためのプログラムであって、
前記露光装置の調整を行なった際に、調整を行なう前のアライメント補正量と、調整を行なった際に変更したアライメント補正量とに基づいて、調整後のアライメント補正量を算出し、
算出したアライメント補正量に基づいて基板の位置ずれを補正しながら露光処理を行なわせる
ことを記述したこと特徴とするプログラム。