JPH0982784A - 基板の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的高精度な位置合わせを行ないつつ高ス
ループットを実現することができる基板の処理方法を提
供する。 【解決手段】 ロット内の１枚目の基板の処理に際して
は、２次元平面内の位置ずれ量（オフセット、ローテー
ション）と基板の歪み量（スケーリング、直交度等）の
測定を行い、これらの測定結果を用いて所定の処理を行
ない（ステップ１０４→１０６→１０８→１１０）、２
枚目以降の基板については、２次元平面内の基板の位置
ずれ量のみを測定し、１枚目で求めた歪み量をそのまま
用いて所定の処理を行なう（ステップ１０４→１０６→
１１０）。このため、基板毎に歪み量を測定する方法と
同程度の精度を保ったまま、処理に要する時間は２次元
平面内の位置ずれ量だけを測定する方法に若干の時間を
加えるだけで実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板の処理方法に
係り、更に詳しくは連続して基板に対し位置合わせを行
ない、処理を行う装置、例えば露光装置やレーザリペア
装置等の半導体製造装置における基板の処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、縮小投影露光
装置などの多くの装置ではウエハ（基板）の位置合わせ
のための測定を行い、その結果を用いてウエハを所定位
置に位置決めしつつ処理を行う。ウエハの位置合わせの
ための測定方法の第１の方法としてＸＹ２次元方向の位
置ずれ量（オフセット）とＺ軸回りの回転方向（θ方
向）の位置ずれ量（ローテーション）とのＸＹ２次元平
面内の位置ずれ量のみを測定する方法（以下、「第１の
方法」という）がある。

【０００３】しかしながら、ウエハは製造工程の間にい
ろいろな化学処理、熱処理が施されるために伸び縮みを
生じ、上記第１の方法では位置決め精度に支障が生じて
いた。

【０００４】かかる不都合を防止する第２の方法とし
て、チップ毎（ショット領域毎）に位置ずれ量計測（ア
ライメント計測）及び位置合わせを行う方法があり、フ
ィールドバイフィールドと呼ばれている。しかし、この
方法ではアライメント処理が全体に占める割合が高くな
ってしまい、装置の処理能力（スループット）の低下を
招いてしまう。

【０００５】上記第２の方法による処理能力の低下とい
う不都合を改善すべく用いられる第３の方法として、ウ
エハ毎に上記のオフセットとローテーションの他に、座
標系の歪み量、例えば、縮尺（スケーリング）、直交度
を求め、これら４つの測定量（パラメータ）に基づいて
当該ウエハの全てのチップ（ショット領域）に対し、位
置決めを実行し処理を行なう方法がある。上記の４つの
パラメータを測定する方法（特開昭６１−４４４２９号
公報参照）もいろいろと考案されている。

【０００６】精度と単位時間当たりの処理能力の両方を
要求される今日、第３の方法が主流とされている。

【０００７】図３には、この従来の第３の方法を採用し
た制御アルゴリズムの一例が示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た第３の方法では、図３から明らかなように、ウエハ
（基板）を処理する度にＸ／Ｙ／θ方向のウエハの位置
合わせのためのオフセット、ローテーションの測定以外
にスケーリング、直交度等の座標の歪み量（座標補正デ
ータ）を毎回測定することになり、前述した第１の方法
に比べると位置合わせにより多くの時間を要し、その分
スループットが低下するという不都合があった。

【０００９】本発明は、上述した従来技術の有する不都
合に鑑みてなされたもので、その目的は、比較的高精度
な位置合わせを行ないつつ高スループットを実現するこ
とができる基板の処理方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】半導体集積回路（ＩＣ）
製造工程では、基板としてのウエハは、通常２５枚又は
５０枚を１ロットとして、全工程でこのロット単位で処
理されるので、あるロット内の全てのウエハは、熱など
によって受ける影響がほとんど同じであると考えられ
る。従って、受ける影響が同じであれば、そのために起
こるウエハの変形（歪み）も同じように起こっていると
考えられる。本発明では、かかる点に着目し、以下のよ
うな構成を採用する。

【００１１】すなわち、本発明は、連続して基板の位置
合わせを行い、処理する装置に用いられる基板の処理方
法であって、１枚目の基板の２次元平面内の位置ずれ量
を測定する第１工程と；前記基板の歪み量を測定する第
２工程と；前記第１工程及び第２工程を順不同に実行
後、前記第１工程及び第２工程の測定結果に基づいて処
理ポイントあるいは領域毎に前記基板の位置決めを行な
いつつ当該基板に所定の処理を施す第３工程と；しかる
後、２枚目以降の各基板について２次元平面内の位置ず
れ量を測定し、この測定結果と前記第２工程で測定され
た歪み量に基づいて処理ポイントあるいは領域毎に前記
２枚目以降の各基板の位置決めを行ないつつ当該各基板
に所定の処理を施すことにより、２枚目以降の基板の位
置合わせ、処理を繰り返す第４工程とを含む。

【００１２】これによれば、基板をロット単位で処理す
る際に、１枚目の基板の処理に際しては、２次元平面内
の位置ずれ量（オフセット、ローテーション）と基板の
歪み量（スケーリング、直交度等）の測定が行なわれ、
これらの測定結果を用いて処理ポイントあるいは領域毎
に基板の位置決めを行ないつつ当該基板に所定の処理が
施されるが、２枚目以降の基板については、２次元平面
内の基板の位置ずれ量のみが測定され、歪み量について
は、１枚目で求めた歪み量をそのまま用いて、処理ポイ
ントあるいは領域毎に２枚目以降の各基板の位置決めを
行ないつつ当該各基板に所定の処理が施される。このた
め、基板毎に歪み量（スケーリング、直交度）を測定す
る第３の方法と同程度の精度を保ったまま、処理に要す
る時間はオフセットとローテーションだけを測定する第
１の方法に若干の時間を加えるだけで実現でき、処理能
力の向上を実現できる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図２に
基づいて説明する。

【００１４】図１には、本発明に係る処理方法を実施す
るための一実施例に係るレーザ加工装置（レーザリペア
装置）１０の概略構成が示されている。このレーザ加工
装置１０は、図１の紙面に直交する水平面（基準平面）
内を２次元方向に移動するＸＹステージ１２と、このＸ
Ｙステージ１２上に設けられたＺステージ１４と、この
Ｚステージ１４上に載置された基板としてのウエハＷに
対し加工用のレーザ光を照射する照射光学系（これにつ
いては後述する）と、被加工部位の観察用光学系（これ
については後述する）と、ＸＹステージ１２の移動位置
を検出するレーザ干渉計１６と、ＸＹステージ１２の移
動位置及びレーザ光の出射タイミング等を制御する主制
御装置１８とを備えている。

【００１５】照射光学系は、レーザ光源２０から射出さ
れたレーザ光Ｌ1 の光量を調整するための光量調整部２
２と、この光量調整部２２を経由したレーザ光Ｌ1 をＸ
Ｙステージ１２に向けて反射するビームスプリッタ２４
と、このビームスプリッタ２４で反射されたレーザ光Ｌ
1 の進行方向先に前記基準平面に直交する状態でその光
軸が配置された対物レンズ２６とを含んで構成されてい
る。

【００１６】前記観察用光学系は、照明光源２８からの
観察用照明光Ｌ2 を対物レンズ２６に向けて反射するハ
ーフミラー３０と、この観察用照明光Ｌ2 を前記レーザ
光Ｌ1 と同一の光軸でウエハＷに照射する前記対物レン
ズ２６と、ウエハＷからの反射光を対物レンズ２６、ビ
ームスプリッタ２４及びハーフミラー３０を通して受光
するウエハＷ表面と共役な位置に置かれたＣＣＤカメラ
３２とを含んで構成されている。このＣＣＤカメラ３２
にはテレビモニタ３４が併設されている。

【００１７】この観察用光学系によれば、照明光Ｌ2
は、ハーフミラー３０で反射された後、対物レンズ２６
によりレーザ光Ｌ1 と同一の光軸でウエハＷに照射され
る。ウエハＷに照射された照明光Ｌ2 は、ウエハＷで反
射され、その反射光はＣＣＤカメラ３２で検出され、テ
レビモニタ３４により加工状態が観察できるようになっ
ている。

【００１８】ＸＹステージ１２は、図示しないモータを
含んで構成される駆動系３６により駆動されるようにな
っており、この駆動系３６が主制御装置１８によって制
御されるようになっている。なお、この駆動系３６は、
ＸＹステージのＸ駆動用の駆動系、Ｙ駆動用の駆動系と
Ｚステージ１４の駆動系とを代表的に示すものである。
従って、Ｚステージ１４も駆動系３６によって対物レン
ズ２６の光軸方向に沿って駆動されるようになってい
る。

【００１９】主制御装置１８は、マイクロコンピュータ
又はミニコンピュータで構成されており、この主制御装
置１８は、レーザ干渉計１６の計測値をモニタしつつ図
示しない内部メモリ内に記憶された加工ポイントのデー
タ及び所定の手順に従って駆動系３６を介してＸＹステ
ージ１２を対物レンズ２６の光軸上に位置決めしつつ、
レーザ光源２０のレーザ光の出射タイミングを制御する
ことにより、ウエハＷ上にＸＹ２次元方向に配置された
被加工物としてのヒューズ群を加工するようになってい
る。ここで、実際には、Ｘ軸用レーザ干渉計１６ＸとＹ
軸用レーザ干渉計１６Ｙとが存在するが、図１ではこれ
らが代表的にレーザ干渉計１６として図示されている。

【００２０】主制御装置１８の内部メモリには、被加工
物を処理するための後述するような制御アルゴリズム、
被加工物の座標位置等の加工データ、その他、信号処理
の条件などが予め登録されている。

【００２１】更に、本実施例では、ＣＣＤカメラ３２の
出力段にマーク位置検出装置（画像処理装置）３８が併
設されており、このマーク位置検出装置３８ではＣＣＤ
カメラ３２からの画像信号に基づいてウエハＷ上の不図
示のアライメントマークの位置を検出する等の処理を行
なう。このマーク位置検出装置の処理結果が主制御装置
１８へ伝えられ、主制御装置１８ではその情報及び上記
制御アルゴリズム、加工データ等に基づいて駆動系３６
を介してＸＹステージ１２を駆動して加工ポイント毎に
対物レンズ光軸上に位置決めを行ないつつ、レーザ光源
２０から発せられたレーザ光Ｌ1 を光量調整部２２を介
して適正光量になるように制御して、ヒューズ群（被加
工物）を加工する。

【００２２】なお、図１において符号４０は操作パネル
を示し、この操作パネル４０は、位置合わせ（アライメ
ント）処理が自動でできなかった時に、テレビモニタ３
４を見ながら、オペレータが手動によりアライメント操
作を行うため等に用いるものである。

【００２３】次に、ウエハＷをロット単位で処理を行う
際のレーザ加工装置１０の動作を主制御装置１８内のＣ
ＰＵの制御アルゴリズムを示す図２のフローチャートに
沿って説明する。ここで、この制御アルゴリズムがスタ
ートする段階では、後述するカウンターはリセット（ｎ
←０）されているものとする。

【００２４】ステップ１００で不図示のウエハ搬送系の
ウエハローディングアームを駆動して不図示のプリアラ
イメント装置上でラフなＸ／Ｙ／θ方向の位置合わせ
（プリアライメント）が行なわれているウエハＷをＺス
テージ１４上にローディングした後、ステップ１０２に
進んで不図示のカウンタを１インクリメント（カウント
値ｎ←ｎ＋１）する。

【００２５】次のステップ１０４ではマーク位置検出装
置３８によるＸ／Ｙ／θ方向の位置ずれ検出用の不図示
のアライメントマークの検出結果に基づいてＸ／Ｙ／θ
方向の位置ずれ量、即ち、オフセットとローテーション
を測定した後、ステップ１０６に進んで当該ウエハＷが
ロット内の１枚目のウエハであるか否かを判断する。こ
の判断は、カウンタのカウント値ｎが「１」であるか否
かを判断することによりなされる。そして、１枚目のウ
エハである場合は、ステップ１０２でインクリメントさ
れることによりカウンタのカウント値ｎが「１」になっ
ているので、このステップ１０６の判断が肯定され、ス
テップ１０８に進んでマーク位置検出装置３８の歪み量
検出用の不図示のアライメントマークの検出結果に基づ
いて座標補正データ（歪み量）、即ち、縮尺（スケーリ
ング）、直交度を測定した後、ステップ１１０に進む。
一方、ステップ１０６の判断が否定された場合には、ス
テップ１１０にジャンプする。このステップ１０６の判
断が否定されるのは、カウンタのカウント値ｎが２以上
の時、即ちロット内の２枚目以降のウエハの場合であ
る。

【００２６】ステップ１１０では、ステップ１０４、ス
テップ１０６で測定したオフセット、ローテーション及
びスケーリング、直交度のデータに基づいてウエハＷ上
の被加工物の加工ポイント毎に対物レンズ光軸上に位置
決めを行ないつつ、レーザ光源２０のレーザ光の出射タ
イミングを制御してＺステージ１４上に搭載されたウエ
ハＷ上のヒューズ群（被加工物）を加工する。なお、各
加工ポイントのアライメントと同時に不図示の焦点検出
系の出力に基づいて駆動系３６によりＺステージ１４が
駆動され、いわゆるオートフォーカスが行なわれる。

【００２７】次のステップ１１２ではカウンタのカウン
ト値ｎがロット内の全ウエハ枚数ｎ₀ に達したか否かを
判断することにより、当該ウエハが最後のウエハである
か否かを判断し、この判断が否定された場合には、ステ
ップ１１４に進んで不図示のウエハ搬送系のウエハアン
ローディングアーム及びローディングアームを用いてウ
エハ交換を行ない、次のウエハをＺステージ１４上にロ
ーディングした後、ステップ１０２に戻って、以降上記
ステップ１０２〜ステップ１１４の処理・判断を繰り返
す。一方、ロット内の全てのウエハの加工処理が終了
し、ステップ１１２における判断が肯定された場合に
は、本ルーチンの一連の処理を終了する。

【００２８】以上説明したように、本実施例では、ウエ
ハ（基板）をロット単位で処理する際に、１枚目のウエ
ハの処理に際しては、オフセットとローテーションの測
定（ステップ１０４）、さらにスケーリングと直交度
（座標の歪み補正量）の測定（ステップ１０６）を行
い、２枚目以降のウエハについては、オフセット、ロー
テーションの２次元平面内の基板の位置ずれ量のみを測
定し、歪み量については１枚目で求めた歪み量をそのま
ま用いることにした。これによれば、２枚目以降の基板
の歪み量（座標補正データ）の測定を行わず、１枚目の
座標補正データをそのまま適用することにより、（全ウ
エハ枚数−１）×歪み量の測定時間分の処理時間が節約
され、装置の単位時間当たりの処理能力を向上させるこ
とができる。換言すれば、本実施例によると、ウエハ毎
に座標系の歪み量（スケーリング、直交度）を測定する
前述した第３の方法と同程度の精度を保ったまま、処理
に要する時間はオフセットとローテーションだけを測定
する第１の方法に若干の時間を加えるだけで実現でき、
処理能力の向上を実現できる。

【００２９】なお、本発明に係る処理方法は、前述した
第３の方法、即ちウエハ毎にオフセットとローテーショ
ンの他に、座標系の歪み量、例えば、縮尺（スケーリン
グ）、直交度を求め、これら４つの測定量（パラメー
タ）に基づいて当該ウエハの全てのチップ（露光ショッ
ト）に対し、位置決めを実行し処理を行なう方法に属す
るいわゆるエンハンストグローバルアライメント（ＥＧ
Ａ）を、ロット単位で処理されるウエハに適用する場合
に、特にその効果が期待される。即ち、ＥＧＡでは、例
えば、特開昭６１−４４４２９号公報等に記載されてい
るように、ウエハ内の任意の数ショットのマーク位置を
アライメント検出系（例えば、ＬＳＡ（レーザステップ
アライメント））を用いて検出し、それぞれの計測結果
を統計処理することにより、そのウエハのオフセット、
ローテーション、スケーリング、直交度等の各パラメー
タを演算により算出し、この算出結果に基づいて各ショ
ットを順次位置決めするのであるが、この場合に、ロッ
ト内の１枚目のウエハについてだけ、オフセット、ロー
テーション、スケーリング、直交度等の演算を行ない、
２枚目以降にウエハについては、オフセット、ローテー
ションのみを算出するようにすれば、計算が非常に簡単
になって、演算時間が著しく短縮されるからである。

【００３０】なお、上記実施例では、本発明に係る処理
方法を実施するためのレーザ加工装置について説明した
が、本発明の適用範囲がこれに限定されるものではな
く、本発明は連続して基板に対し位置合わせを行ない処
理を行う装置であれば、露光装置等いかなる装置であっ
ても適用できるものである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
比較的高精度な基板の位置合わせを行ないつつ高スルー
プットを実現することができるという従来にない優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るレーザ加工装置の構成を概略的
に示す図である。

【図２】図１の主制御装置内ＣＰＵの主要な制御アルゴ
リズムを示すフローチャートである。

【図３】従来の第３の方法を採用した制御アルゴリズム
の一例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０ レーザ加工装置 ２０ レーザ光源 ２６ 対物レンズ ３８ マーク位置検出装置 Ｗ ウエハ（基板）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２０Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続して基板の位置合わせを行い、処理
   する装置に用いられる基板の処理方法であって、 １枚目の基板の２次元平面内の位置ずれ量を測定する第
   １工程と；前記基板の歪み量を測定する第２工程と；前
   記第１工程及び第２工程を順不同に実行後、前記第１工
   程及び第２工程の測定結果に基づいて処理ポイントある
   いは領域毎に前記基板の位置決めを行ないつつ当該基板
   に所定の処理を施す第３工程と；しかる後、２枚目以降
   の各基板について２次元平面内の位置ずれ量を測定し、
   この測定結果と前記第２工程で測定された歪み量に基づ
   いて処理ポイントあるいは領域毎に前記２枚目以降の各
   基板の位置決めを行ないつつ当該各基板に所定の処理を
   施すことにより、２枚目以降の基板の位置合わせ、処理
   を繰り返す第４工程とを含む基板の処理方法。