JPH10208994A - 露光方法及び露光装置 - Google Patents
露光方法及び露光装置Info
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- JPH10208994A JPH10208994A JP9005375A JP537597A JPH10208994A JP H10208994 A JPH10208994 A JP H10208994A JP 9005375 A JP9005375 A JP 9005375A JP 537597 A JP537597 A JP 537597A JP H10208994 A JPH10208994 A JP H10208994A
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- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/708—Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
- G03F7/70858—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
- G03F7/70866—Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece
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- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
- G03F7/2002—Exposure; Apparatus therefor with visible light or UV light, through an original having an opaque pattern on a transparent support, e.g. film printing, projection printing; by reflection of visible or UV light from an original such as a printed image
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- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】マスクパターンを半導体基板上に転写する際
に、半導体基板３５の伸縮により前工程のマスクパター
ンとの間に倍率誤差が生ずる。この倍率誤差を広い範囲
に渡って正確に補正する。 【解決手段】ホルダ９に半導体基板３５を載せた後、複
数のアライメントマークを読みとり半導体基板３５の伸
縮量を求める。この伸縮量を補正するために半導体基板
の温度を何度にしたらよいかを求め、温調流体循環機構
１でホルダ９を温調し半導体基板３５の温度を制御し基
板の伸縮を補正してから露光する。
に、半導体基板３５の伸縮により前工程のマスクパター
ンとの間に倍率誤差が生ずる。この倍率誤差を広い範囲
に渡って正確に補正する。 【解決手段】ホルダ９に半導体基板３５を載せた後、複
数のアライメントマークを読みとり半導体基板３５の伸
縮量を求める。この伸縮量を補正するために半導体基板
の温度を何度にしたらよいかを求め、温調流体循環機構
１でホルダ９を温調し半導体基板３５の温度を制御し基
板の伸縮を補正してから露光する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスク上に形成さ
れた回路パターンを半導体基板上に位置決めし前記回路
パターンを転写する露光方法及び露光装置に関する。
れた回路パターンを半導体基板上に位置決めし前記回路
パターンを転写する露光方法及び露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路のパターン寸法の微細化
に伴いマスクパターン間の重ね合わせ精度に対する要求
も非常に厳しくなってきている。一般に、重ね合わせ精
度は最小設計寸法の１／４乃至１／３程度必要であると
言われている。これを代表的な半導体集積回路であるダ
イナミックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）に当
てはめると、６４ＭＤＲＡＭ（最小寸法０．３５μｍ）
では０．１０μｍ、２５６ＭＤＲＡＭ（最小寸法０．２
５μｍ）では０．０７μｍ、１ＧＤＲＡＭ（最小寸法
０．１８μｍ）では０．０５μｍとなり極めて厳しい。
に伴いマスクパターン間の重ね合わせ精度に対する要求
も非常に厳しくなってきている。一般に、重ね合わせ精
度は最小設計寸法の１／４乃至１／３程度必要であると
言われている。これを代表的な半導体集積回路であるダ
イナミックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）に当
てはめると、６４ＭＤＲＡＭ（最小寸法０．３５μｍ）
では０．１０μｍ、２５６ＭＤＲＡＭ（最小寸法０．２
５μｍ）では０．０７μｍ、１ＧＤＲＡＭ（最小寸法
０．１８μｍ）では０．０５μｍとなり極めて厳しい。
【０００３】図４はチップ間重ね合わせ状態を説明する
ための半導体基板を示す模式平面図である。重ね合わせ
精度に影響を与える要因は多々あり分類の仕方も様々で
あるが、一つの分類の方法としてチップ間重ね合わせと
チップ内重ね合わせを区別する方法がある。チップ間重
ね合わせは、図４に示すとおり、チップを代表する計測
点Ａが半導体基板３５上で正確に重ね合わされているこ
とを対象としており、チップ内の複数の計測点が正確に
重ね合わされているかどうかを必ずしも問題とするもの
ではない。
ための半導体基板を示す模式平面図である。重ね合わせ
精度に影響を与える要因は多々あり分類の仕方も様々で
あるが、一つの分類の方法としてチップ間重ね合わせと
チップ内重ね合わせを区別する方法がある。チップ間重
ね合わせは、図４に示すとおり、チップを代表する計測
点Ａが半導体基板３５上で正確に重ね合わされているこ
とを対象としており、チップ内の複数の計測点が正確に
重ね合わされているかどうかを必ずしも問題とするもの
ではない。
【０００４】図５（ａ）及び（ｂ）はチップ内重ね合わ
せの場合のずれを説明するためのチップを示す模式平面
図である。これに対しチップ内重ね合わせにおいては、
図５に示したとおり、チップ内のあらゆる点または少な
くとも複数の計測点（Ａ〜Ｉ）で正確に重ね合わされて
いることを対象とするものである。
せの場合のずれを説明するためのチップを示す模式平面
図である。これに対しチップ内重ね合わせにおいては、
図５に示したとおり、チップ内のあらゆる点または少な
くとも複数の計測点（Ａ〜Ｉ）で正確に重ね合わされて
いることを対象とするものである。
【０００５】前者は主に露光装置のアライメントセンサ
ーの精度及びステージ精度などの影響を受け、後者には
主にレンズディストーション（倍率を含む）及びレチク
ルローテーション等の影響を受ける。チップ内及びチッ
プ間重ね合わせ精度向上策はいずれも重要な問題として
従来から検討されてきたが、２５６ＭＤＲＡＭクラスの
高集積度メモリーを製造するにあたって特にチップ内重
ね合わせ精度の向上が極めて重要な問題として注目され
るようになってきた。その理由は主に次の２点である。
ーの精度及びステージ精度などの影響を受け、後者には
主にレンズディストーション（倍率を含む）及びレチク
ルローテーション等の影響を受ける。チップ内及びチッ
プ間重ね合わせ精度向上策はいずれも重要な問題として
従来から検討されてきたが、２５６ＭＤＲＡＭクラスの
高集積度メモリーを製造するにあたって特にチップ内重
ね合わせ精度の向上が極めて重要な問題として注目され
るようになってきた。その理由は主に次の２点である。
【０００６】第一の理由は、シリコン窒化膜、シリコン
酸化膜及び多結晶シリコン膜等の形成により、シリコン
に代表される半導体基板に伸縮が発生し、重ね合わせ誤
差を生じる事が判明したことである（参考；Ａ．Ｉｍａ
ｉ ｅｔ．ａｌ，ＳＰＩＥ．Ｖｏｌ．２７２６，１９９
６，ｐｐ．１０４−ｐｐ．１１２等）。第二の理由は、
ある一定の伸縮率で半導体基板が伸縮した場合、チップ
サイズが大きくなるにつれチップ内重ね合わせ誤差量も
増加することである。
酸化膜及び多結晶シリコン膜等の形成により、シリコン
に代表される半導体基板に伸縮が発生し、重ね合わせ誤
差を生じる事が判明したことである（参考；Ａ．Ｉｍａ
ｉ ｅｔ．ａｌ，ＳＰＩＥ．Ｖｏｌ．２７２６，１９９
６，ｐｐ．１０４−ｐｐ．１１２等）。第二の理由は、
ある一定の伸縮率で半導体基板が伸縮した場合、チップ
サイズが大きくなるにつれチップ内重ね合わせ誤差量も
増加することである。
【０００７】図６はチップ内重ね合わせ誤差を説明する
ための一チップの平面図、図７は膜種／膜厚と基板伸縮
量を示す表である。この基板伸縮によるチップ内重ね合
わせ誤差の例として、図６に示すように、チップの長辺
方向に２２ｍｍの長さを有する半導体チップの上下に重
ね合わせ誤差測定マークを配置し、各種成膜によりどれ
だけの伸縮が発生するかを調べた。その結果、図７の表
に示すように、チップ内で最大０．１〜０．２μｍ程度
の重ね合わせ誤差が発生しており、何らかの補正を行わ
ないと２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスには対応でき
ないことが判明した。
ための一チップの平面図、図７は膜種／膜厚と基板伸縮
量を示す表である。この基板伸縮によるチップ内重ね合
わせ誤差の例として、図６に示すように、チップの長辺
方向に２２ｍｍの長さを有する半導体チップの上下に重
ね合わせ誤差測定マークを配置し、各種成膜によりどれ
だけの伸縮が発生するかを調べた。その結果、図７の表
に示すように、チップ内で最大０．１〜０．２μｍ程度
の重ね合わせ誤差が発生しており、何らかの補正を行わ
ないと２５６ＭＤＲＡＭクラスのデバイスには対応でき
ないことが判明した。
【０００８】このような半導体基板の伸縮によるチップ
内重ね合わせ誤差の補正方法として、従来、投影露光装
置において投影倍率を微少量調整する方法が提案されて
いる。この一例として特開平４−１０７４６５に開示さ
れている内容について、以下に説明する。
内重ね合わせ誤差の補正方法として、従来、投影露光装
置において投影倍率を微少量調整する方法が提案されて
いる。この一例として特開平４−１０７４６５に開示さ
れている内容について、以下に説明する。
【０００９】図８は従来の一例におけるチップ内重ね合
わせ誤差の補正方法を説明するためのフローチャート、
図９はウェハーの計測点を示す図である。この補正方法
は、まず、図８のステップＡで、フォトレジストを塗布
したウェハーを露光装置に搬入しウェハーホルダに載置
する。次に、図８のステップＢで、ウェハーの粗アライ
メントを行い、ステップＣで、露光装置のアライメント
センサーによりウェハー上の数ヵ所の位置ずれ量を測定
していた。このときの測定は、例えば、図９に示した様
にウェハーの周辺４ヵ所（計測点Ｊ〜Ｍ）の位置ズレ量
を測定すれば、ステップＤ及びステップＥによりＸ方向
及びＹ方向の基板伸縮率は以下の式から計算により求め
ることができる。
わせ誤差の補正方法を説明するためのフローチャート、
図９はウェハーの計測点を示す図である。この補正方法
は、まず、図８のステップＡで、フォトレジストを塗布
したウェハーを露光装置に搬入しウェハーホルダに載置
する。次に、図８のステップＢで、ウェハーの粗アライ
メントを行い、ステップＣで、露光装置のアライメント
センサーによりウェハー上の数ヵ所の位置ずれ量を測定
していた。このときの測定は、例えば、図９に示した様
にウェハーの周辺４ヵ所（計測点Ｊ〜Ｍ）の位置ズレ量
を測定すれば、ステップＤ及びステップＥによりＸ方向
及びＹ方向の基板伸縮率は以下の式から計算により求め
ることができる。
【００１０】 Ｘ方向伸縮率：（ΔＸ4 ＋ΔＸ3 ）／Ｌｘ （ｐｐｍ） （２） Ｙ方向伸縮率：（ΔＹ1 ＋ΔＹ2 ）／Ｌｙ （ｐｐｍ） （２） 但し、ΔＹ1 は計測点ＪにおけるＹ方向の位置ずれ量、
−ΔＹ2 は計測点ＫにおけるＹ方向位置ずれ量、−ΔＸ
3 は計測点ＬにおけるＸ方向のずれ量、ΔＸ4は計測点
Ｍ（２８４）におけるＸ方向ずれ量であり、Ｌｙは計測
点Ｊ及びＫ間の距離、Ｌｘは計測点Ｌ及びＭ間の距離で
ある。また簡略に説明するために、計測点Ｊ及びＫのＸ
方向ずれ量は０、計測点Ｌ及びＭのＹ方向のずれ量も０
としてある。
−ΔＹ2 は計測点ＫにおけるＹ方向位置ずれ量、−ΔＸ
3 は計測点ＬにおけるＸ方向のずれ量、ΔＸ4は計測点
Ｍ（２８４）におけるＸ方向ずれ量であり、Ｌｙは計測
点Ｊ及びＫ間の距離、Ｌｘは計測点Ｌ及びＭ間の距離で
ある。また簡略に説明するために、計測点Ｊ及びＫのＸ
方向ずれ量は０、計測点Ｌ及びＭのＹ方向のずれ量も０
としてある。
【００１１】次に、ステップＦにより、シフト、回転、
直交度及びスケーリング等の補正を行う。この補正と平
行してステップＧ及びＨにより、先程求めた基板伸縮率
から縮小倍率の補正量を求め補正を行った後、ステップ
Ｉで露光を行う。
直交度及びスケーリング等の補正を行う。この補正と平
行してステップＧ及びＨにより、先程求めた基板伸縮率
から縮小倍率の補正量を求め補正を行った後、ステップ
Ｉで露光を行う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のチップ
内重ね合わせ誤差の補正方法では、投影倍率の微調整は
投影レンズ群の間圧力の変更、即ち屈折率の変更により
行われるものの、屈折率範囲にはレンズ設計上制約があ
るため、縮小投影露光装置の投影倍率は伸縮量に変換し
５〜１０ｐｐｍ程度の、ごく限られた範囲でしか変更で
きないという問題点がある。
内重ね合わせ誤差の補正方法では、投影倍率の微調整は
投影レンズ群の間圧力の変更、即ち屈折率の変更により
行われるものの、屈折率範囲にはレンズ設計上制約があ
るため、縮小投影露光装置の投影倍率は伸縮量に変換し
５〜１０ｐｐｍ程度の、ごく限られた範囲でしか変更で
きないという問題点がある。
【００１３】また、等倍Ｘ線露光装置に代表される等倍
露光装置では投影倍率を調整することは原理的にできな
いことが挙げられ、投影倍率の変更は必ずしも全ての露
光装置で行えないという欠点である。
露光装置では投影倍率を調整することは原理的にできな
いことが挙げられ、投影倍率の変更は必ずしも全ての露
光装置で行えないという欠点である。
【００１４】従って、本発明の目的は、露光方式の如何
にかかわらず半導体基板の広い範囲の伸縮率に対して高
精度のチップ内重ね合わせを実現できる露光方法及び露
光装置を提供することにある。
にかかわらず半導体基板の広い範囲の伸縮率に対して高
精度のチップ内重ね合わせを実現できる露光方法及び露
光装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板上にマスクパターンを位置合わせして露光転写する
露光方法において、前工程の処理による前記半導体基板
の平面上の伸縮量を計測し、計測される該伸縮量を前記
半導体基板の熱膨張係数で除して前記伸縮量に対応する
温度差を求め、前記半導体基板を前記温度差が零になる
ように前記半導体基板を加熱あるいは冷却し前記伸縮量
が無くし、しかる後前記マスクパターンを前記半導体基
板に露光転写する露光方法である。また、前記半導体基
板の一方向および該一方向に直交する方向に該半導体基
板の中心に対象に配置される少なくとも一対のアライメ
ントマークの座標間の距離における前工程との距離の差
を測定することによって前記伸縮量を求めることが望ま
しい。
基板上にマスクパターンを位置合わせして露光転写する
露光方法において、前工程の処理による前記半導体基板
の平面上の伸縮量を計測し、計測される該伸縮量を前記
半導体基板の熱膨張係数で除して前記伸縮量に対応する
温度差を求め、前記半導体基板を前記温度差が零になる
ように前記半導体基板を加熱あるいは冷却し前記伸縮量
が無くし、しかる後前記マスクパターンを前記半導体基
板に露光転写する露光方法である。また、前記半導体基
板の一方向および該一方向に直交する方向に該半導体基
板の中心に対象に配置される少なくとも一対のアライメ
ントマークの座標間の距離における前工程との距離の差
を測定することによって前記伸縮量を求めることが望ま
しい。
【００１６】また、本発明の他の特徴は、前記マスクパ
ターンが形成されるレチクルに露光光を投射する露光光
学系と、ステージのホルダに載置される前記半導体基板
に前記マスクパターンを投影する投影レンズとを備える
露光装置において、前記アライメントマークの該座標か
ら前記半導体基板の該伸縮量を測定し伸縮率を測定する
計測機構と、前記伸縮率を零にするように前記半導体基
板の温度を制御する温度制御機構とを備える露光装置で
ある。さらに、前記半導体基板の温度を常に一定の温度
に維持するための温調ユニットを備えることが望まし
い。
ターンが形成されるレチクルに露光光を投射する露光光
学系と、ステージのホルダに載置される前記半導体基板
に前記マスクパターンを投影する投影レンズとを備える
露光装置において、前記アライメントマークの該座標か
ら前記半導体基板の該伸縮量を測定し伸縮率を測定する
計測機構と、前記伸縮率を零にするように前記半導体基
板の温度を制御する温度制御機構とを備える露光装置で
ある。さらに、前記半導体基板の温度を常に一定の温度
に維持するための温調ユニットを備えることが望まし
い。
【００１７】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１８】図１は本発明の一実施の形態における露光
装置を示す模式断面図である。この露光装置は、図１に
示すように、少なくともＸとＹ方向の二ヵ所の半導体基
板３５のアライメントマークの位置をアライメント光学
系７を介して認識し前工程からの半導体基板３５の位置
ずれによる伸縮量を測定するディテクタ６と、ディテク
タ６からの伸縮量と元のアライメントマーク位置から半
導体基板３５の伸縮率を求める信号処理ユニット５及び
制御ユニット４と、半導体基板３５を載置するホルダ９
に内蔵される温調流体循環機構１と、半導体基板３５の
温度を測定する温度センサ２と、信号処理ユニットから
の伸縮率信号と温度センサ２の温度信号とから温調器３
のＰＩＤ制御を行う制御ユニット４とを設けている。
装置を示す模式断面図である。この露光装置は、図１に
示すように、少なくともＸとＹ方向の二ヵ所の半導体基
板３５のアライメントマークの位置をアライメント光学
系７を介して認識し前工程からの半導体基板３５の位置
ずれによる伸縮量を測定するディテクタ６と、ディテク
タ６からの伸縮量と元のアライメントマーク位置から半
導体基板３５の伸縮率を求める信号処理ユニット５及び
制御ユニット４と、半導体基板３５を載置するホルダ９
に内蔵される温調流体循環機構１と、半導体基板３５の
温度を測定する温度センサ２と、信号処理ユニットから
の伸縮率信号と温度センサ２の温度信号とから温調器３
のＰＩＤ制御を行う制御ユニット４とを設けている。
【００１９】この露光装置の露光光は、例えば、波長２
４８ｎｍのエキシマレーザ２２を使用している。そし
て、このエキシマレーザ２２から狭帯域化されたＫｒＦ
エキシマレーザー光が取り出されビームイクスパンダ２
１によって適切な形状に整形される。次いで反射ミラー
２０を介してフライアイレンズ１９に入射し２次光源を
アパーチャストップ１８及びコンデンサレンズ２３を介
し形成した後、露光光はレチクル１３を均一に照射す
る。レチクル１３に形成された回路パターンは投影レン
ズ１２により所定の投影倍率に縮小され半導体基板３５
の表面に結像しパターンを転写する。
４８ｎｍのエキシマレーザ２２を使用している。そし
て、このエキシマレーザ２２から狭帯域化されたＫｒＦ
エキシマレーザー光が取り出されビームイクスパンダ２
１によって適切な形状に整形される。次いで反射ミラー
２０を介してフライアイレンズ１９に入射し２次光源を
アパーチャストップ１８及びコンデンサレンズ２３を介
し形成した後、露光光はレチクル１３を均一に照射す
る。レチクル１３に形成された回路パターンは投影レン
ズ１２により所定の投影倍率に縮小され半導体基板３５
の表面に結像しパターンを転写する。
【００２０】なお、投影光学系の外にオフアキシスのア
ライメント光学系７を備えている。このアライメント光
学系７は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１７のレーザ光を反射ミラ
ー１６，１５およびアライメント光学系７を介して半導
体基板３５上に形成されたアライメントマークに照射
し、回折光をディテクタ６で検出することにより位置情
報を得る。アライメント光は必ずしもＨｅ−Ｎｅレーザ
ー光でなくともよく、広帯域の波長の光を照射し、アラ
イメントマークの画像を検出しても良い。
ライメント光学系７を備えている。このアライメント光
学系７は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１７のレーザ光を反射ミラ
ー１６，１５およびアライメント光学系７を介して半導
体基板３５上に形成されたアライメントマークに照射
し、回折光をディテクタ６で検出することにより位置情
報を得る。アライメント光は必ずしもＨｅ−Ｎｅレーザ
ー光でなくともよく、広帯域の波長の光を照射し、アラ
イメントマークの画像を検出しても良い。
【００２１】一方、半導体基板３５の温度を上げたり下
降させたりする温調流体機構１はホルダ９のジャケット
に配管を介して温調器３に接続され、ホルダ９に埋設さ
れた温度センサ２の温度を検出し制御ユニット４により
温調器３をＰＩＤ制御し、半導体基板３５の温度を所定
の温度に早い時間で達するようにしている。また、温度
センサ２は分解能の高い例えば白金抵抗体などを使用し
ている。さらに、制御ユニット４は、市販のＰＩＤ制御
コントローラにマイクロコンピュータを組込んだ装置で
ある。
降させたりする温調流体機構１はホルダ９のジャケット
に配管を介して温調器３に接続され、ホルダ９に埋設さ
れた温度センサ２の温度を検出し制御ユニット４により
温調器３をＰＩＤ制御し、半導体基板３５の温度を所定
の温度に早い時間で達するようにしている。また、温度
センサ２は分解能の高い例えば白金抵抗体などを使用し
ている。さらに、制御ユニット４は、市販のＰＩＤ制御
コントローラにマイクロコンピュータを組込んだ装置で
ある。
【００２２】ＸあるいはＹ方向のアライメントマーク間
の距離を測定するには、ステージ８の移動距離で行われ
る。そして、この移動距離は、ステージ８のミラー１０
にレーザ光を照射しその反射光をレーザ干渉計１１に入
光させ測定される。この動作は、後述するアライメント
マーク間の伸縮量を測定する際に利用される。
の距離を測定するには、ステージ８の移動距離で行われ
る。そして、この移動距離は、ステージ８のミラー１０
にレーザ光を照射しその反射光をレーザ干渉計１１に入
光させ測定される。この動作は、後述するアライメント
マーク間の伸縮量を測定する際に利用される。
【００２３】ここで半導体基板３５上に前述の図９に示
した如く、少なくともＸおよびＹ方向に２点以上独立に
求めるために、望ましくは４点以上の測定点を基板外周
部に選択すれば、前述の（１）及び（２）式より基板の
伸縮率を求めることが可能である。また更に計測点を増
やせば、統計的により正確な伸縮率を求めることができ
る。
した如く、少なくともＸおよびＹ方向に２点以上独立に
求めるために、望ましくは４点以上の測定点を基板外周
部に選択すれば、前述の（１）及び（２）式より基板の
伸縮率を求めることが可能である。また更に計測点を増
やせば、統計的により正確な伸縮率を求めることができ
る。
【００２４】図２は図１の露光装置による露光方法を説
明するためのフローチャートである。次に、本発明の基
板伸縮を見込んで位置ずれを補正する方法を図１と図２
を用いて説明する。まず、図２のステップＡで、半導体
基板３５であるウェハーを図１のホルダ９上に載置し、
ステップＢでウェハーの温度を測定する。しかる後、ス
テップＣで、ウェハーの粗アライメントを行う。ここ
で、温度測定のステップＢと粗アライメントのステップ
Ｃの順番は逆でも良い。次に、ステップＤで、半導体基
板であるウェハー内数ヵ所のアライメントマークの位置
ずれ量を図１のディテクタ６により測定し、ステップＥ
で、図１の信号処理ユニット５で伸縮成分の抽出を行
う。そして、ステップＦおよびステップＧによりずれの
成分の抽出およびずれ成分の補正が行なわれる。
明するためのフローチャートである。次に、本発明の基
板伸縮を見込んで位置ずれを補正する方法を図１と図２
を用いて説明する。まず、図２のステップＡで、半導体
基板３５であるウェハーを図１のホルダ９上に載置し、
ステップＢでウェハーの温度を測定する。しかる後、ス
テップＣで、ウェハーの粗アライメントを行う。ここ
で、温度測定のステップＢと粗アライメントのステップ
Ｃの順番は逆でも良い。次に、ステップＤで、半導体基
板であるウェハー内数ヵ所のアライメントマークの位置
ずれ量を図１のディテクタ６により測定し、ステップＥ
で、図１の信号処理ユニット５で伸縮成分の抽出を行
う。そして、ステップＦおよびステップＧによりずれの
成分の抽出およびずれ成分の補正が行なわれる。
【００２５】次に、ずれの補正の過程を説明する。通
常、物質の温度変化による伸縮量ΔＬは熱膨張係数をα
として次式で求められる。
常、物質の温度変化による伸縮量ΔＬは熱膨張係数をα
として次式で求められる。
【００２６】 Ｌ＝Ｌ0 （１＋αＴ） （１） ΔＬ＝Ｌ2 −Ｌ1 ＝Ｌ0 （１＋αＴ2 ）−Ｌ0 （１−αＴ1 ） （２） ここで、Ｌ；物体の長さ Ｌ0 ；０℃での物体の長
さ Ｔ；温度 Ｌ1 ；温度Ｔ1 での物体の長さ Ｌ2 ；温度Ｔ2 での物体の長さ である。ΔＬは既に位置ずれ量から求めてあり、Ｔ1 は
既に計測した半導体基板３５の温度である。Ｌ0 は理論
的なアライメントマーク間の距離であり、チップの情報
が得られれば決定される。αは物質に固有の値であり、
シリコンの場合は２．６×１０-6である。またより正確
には、成膜及びパターン形成がなされた各工程毎に線膨
張係数を求めておくことが望ましい。しかし代表的な半
導体基板である６インチシリコン基板の場合には、厚さ
は約７００μｍであり、後の成膜の厚さに対し十分厚い
ため、上記の値を用いても大きな誤差は生じない。
さ Ｔ；温度 Ｌ1 ；温度Ｔ1 での物体の長さ Ｌ2 ；温度Ｔ2 での物体の長さ である。ΔＬは既に位置ずれ量から求めてあり、Ｔ1 は
既に計測した半導体基板３５の温度である。Ｌ0 は理論
的なアライメントマーク間の距離であり、チップの情報
が得られれば決定される。αは物質に固有の値であり、
シリコンの場合は２．６×１０-6である。またより正確
には、成膜及びパターン形成がなされた各工程毎に線膨
張係数を求めておくことが望ましい。しかし代表的な半
導体基板である６インチシリコン基板の場合には、厚さ
は約７００μｍであり、後の成膜の厚さに対し十分厚い
ため、上記の値を用いても大きな誤差は生じない。
【００２７】次に、ステップＨで、目標基板温度を求め
る。これには、例えば、半導体基板３５の温度が２３
℃、アライメントマーク間の距離が１００ｍｍ、二つの
アライメントマーク間の位置ずれ量の差が０．５０μｍ
であるとすると、温度Ｔ2 は２４．９２℃（基板が縮ん
でいる場合、伸びている場合は２１．０８℃）と目標温
度を求めることができる。
る。これには、例えば、半導体基板３５の温度が２３
℃、アライメントマーク間の距離が１００ｍｍ、二つの
アライメントマーク間の位置ずれ量の差が０．５０μｍ
であるとすると、温度Ｔ2 は２４．９２℃（基板が縮ん
でいる場合、伸びている場合は２１．０８℃）と目標温
度を求めることができる。
【００２８】図１の制御ユニット４で行われた計算結果
に基づき目標温度が求まると、ステップＩで、温調器３
でフロリナートなどの流体の温度が制御される。この流
体はホルダ９へ循環されホルダ９の温度を調節する。ま
た、半導体基板３５の温度は温度センサ２により計測さ
れ、制御ユニット４でＰＩＤ制御される。次に、半導体
基板３５の温度が目標温度に対し十分近い温度、例えば
加減０．２℃以内に入ったことがステップＪで確認され
た後、ステップＫで、露光が開始される。このとき、以
上の処理と平行して各ずれ成分の補正が既に行われてい
る。このように、半導体基板の伸縮による位置ずれを適
切に補正することができる。
に基づき目標温度が求まると、ステップＩで、温調器３
でフロリナートなどの流体の温度が制御される。この流
体はホルダ９へ循環されホルダ９の温度を調節する。ま
た、半導体基板３５の温度は温度センサ２により計測さ
れ、制御ユニット４でＰＩＤ制御される。次に、半導体
基板３５の温度が目標温度に対し十分近い温度、例えば
加減０．２℃以内に入ったことがステップＪで確認され
た後、ステップＫで、露光が開始される。このとき、以
上の処理と平行して各ずれ成分の補正が既に行われてい
る。このように、半導体基板の伸縮による位置ずれを適
切に補正することができる。
【００２９】また、補正可能な伸縮範囲については、１
℃の温度変化に対し２．６ｐｐｍ補正されるから２０ｐ
ｐｍの補正はおよそ８℃の変化に相当する。この程度の
温度範囲であればレジストの光化学反応は問題なく起こ
るので、広い範囲に渡って制御可能である。
℃の温度変化に対し２．６ｐｐｍ補正されるから２０ｐ
ｐｍの補正はおよそ８℃の変化に相当する。この程度の
温度範囲であればレジストの光化学反応は問題なく起こ
るので、広い範囲に渡って制御可能である。
【００３０】図３は図１の露光装置の変形例を示す模式
断面図である。この露光装置は、図３に示すように、温
調器３と温調流体循環器光１との配管経路途中に温調ユ
ニット３ａを設けたことである。それ以外の構成は、図
１に示す露光装置と同じである。
断面図である。この露光装置は、図３に示すように、温
調器３と温調流体循環器光１との配管経路途中に温調ユ
ニット３ａを設けたことである。それ以外の構成は、図
１に示す露光装置と同じである。
【００３１】通常、半導体基板３５を温調器３のみで温
調すると、ＰＩＤ制御を行なうにしても目標温度になる
のに時間がかかりスループットが低下する。そこで、複
数枚の半導体基板を処理する場合の二枚目以降の半導体
基板３５に対しては、温調ユニット２２で予め目標温度
に温調された後、ホルダ９上に半導体基板３５をロード
し、温調ユニット３ａの付加により半導体基板３５の温
度上昇および下降がより早くなり、温調器３での目標温
度への達成時間が早くなりそれだけスループットの向上
が図れるという利点がある。
調すると、ＰＩＤ制御を行なうにしても目標温度になる
のに時間がかかりスループットが低下する。そこで、複
数枚の半導体基板を処理する場合の二枚目以降の半導体
基板３５に対しては、温調ユニット２２で予め目標温度
に温調された後、ホルダ９上に半導体基板３５をロード
し、温調ユニット３ａの付加により半導体基板３５の温
度上昇および下降がより早くなり、温調器３での目標温
度への達成時間が早くなりそれだけスループットの向上
が図れるという利点がある。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、アライメ
ントマーク間の距離の位置ずれ量を測定し前工程からの
半導体基板の伸縮量を求め、その伸縮量に対応する半導
体基板の温度上昇あるいは下降させる目標温度に半導体
基板に到達させてから露光するので、位置ずれは補正さ
れ精度の高いチップ内重ね合わせができ、重ね合わせ不
良が少なくなり歩留りが向上するという効果がある。
ントマーク間の距離の位置ずれ量を測定し前工程からの
半導体基板の伸縮量を求め、その伸縮量に対応する半導
体基板の温度上昇あるいは下降させる目標温度に半導体
基板に到達させてから露光するので、位置ずれは補正さ
れ精度の高いチップ内重ね合わせができ、重ね合わせ不
良が少なくなり歩留りが向上するという効果がある。
【図１】本発明の一実施の形態における露光装置を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図２】図１の露光装置による露光方法を説明するため
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図３】図１の露光装置の変形例を示す模式断面図であ
る。
る。
【図４】チップ間重ね合わせ状態を説明するための半導
体基板を示す模式平面図である。
体基板を示す模式平面図である。
【図５】チップ内重ね合わせの場合のずれを説明するた
めのチップを示す模式平面図である。
めのチップを示す模式平面図である。
【図６】チップ内重ね合わせ誤差を説明するための一チ
ップの平面図である。
ップの平面図である。
【図７】膜種／膜厚と基板伸縮量を示す表である。
【図８】従来の一例におけるチップ内重ね合わせ誤差の
補正方法を説明するためのフローチャートである。
補正方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】ウェハーの計測点を示す図である。
１ 温調流体循環機構 ２ 温度センサ ３ 温調器 ３ａ 温調ユニット ４ 制御ユニット ５ 信号処理ユニット ６ ディテクタ ７ アライメント光学系 ８ ステージ ９ ホルダ １０ ミラー １１ レーザ干渉計 １２ 投影レンズ １３ レチクル １４，１５，１６，２０ 反射ミラー １７ Ｈｅ−Ｎｅレーザ １８ アパーチャストップ １９ フライアイレンズ ２１ ビームイクスパンダ ２２ エキシマレーザ ２３ コンデンサレンズ ３５ 半導体基板
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体基板上にマスクパターンを位置合
わせして露光転写する露光方法において、前工程の処理
による前記半導体基板の平面上の伸縮量を計測し、計測
される該伸縮量を前記半導体基板の熱膨張係数で除して
前記伸縮量に対応する温度差を求め、前記半導体基板を
前記温度差が零になるように前記半導体基板を加熱ある
いは冷却し前記伸縮量が無くし、しかる後前記マスクパ
ターンを前記半導体基板に露光転写することを特徴とす
る露光方法。 - 【請求項２】 前記半導体基板の一方向および該一方向
に直交する方向に該半導体基板の中心に対称に配置され
る少なくとも一対のアライメントマークの座標間の距離
における前工程との距離の差を測定することによって前
記伸縮量を求めることを特徴とする請求項１記載の露光
方法。 - 【請求項３】 前記マスクパターンが形成されるレチク
ルに露光光を投射する露光光学系と、ステージのホルダ
に載置される前記半導体基板に前記マスクパターンを投
影する投影レンズとを備える露光装置において、前記ア
ライメントマークの該座標から前記半導体基板の該伸縮
量を測定し伸縮率を計測する計測機構と、前記伸縮率を
零にするように前記半導体基板の温度を制御する温度制
御機構とを備えることを特徴とする露光装置。 - 【請求項４】 前記半導体基板の温度を常に一定の温度
に維持するための温調ユニットを備えることを特徴とす
る請求項３記載の露光装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9005375A JPH10208994A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 露光方法及び露光装置 |
| KR1019980001267A KR100289674B1 (ko) | 1997-01-16 | 1998-01-16 | 노광방법및노광장치 |
| GB9800991A GB2321316B (en) | 1997-01-16 | 1998-01-16 | Light exposure method and light exposure device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9005375A JPH10208994A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 露光方法及び露光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10208994A true JPH10208994A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11609435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9005375A Pending JPH10208994A (ja) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | 露光方法及び露光装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10208994A (ja) |
| KR (1) | KR100289674B1 (ja) |
| GB (1) | GB2321316B (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7415318B2 (en) | 2002-10-11 | 2008-08-19 | Spansion Llc | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| JP2010522436A (ja) * | 2007-03-24 | 2010-07-01 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | オーバーレイ精度における温度効果 |
| KR101504388B1 (ko) * | 2008-06-26 | 2015-03-19 | 가부시키가이샤 니콘 | 표시소자의 제조방법 및 제조장치 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11307430A (ja) * | 1998-04-23 | 1999-11-05 | Canon Inc | 露光装置およびデバイス製造方法ならびに駆動装置 |
| KR100493379B1 (ko) * | 2001-12-27 | 2005-06-07 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 액정표시장치의 노광 방법 |
| EP1513017A1 (en) | 2003-09-04 | 2005-03-09 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| EP1513021B1 (en) * | 2003-09-04 | 2007-10-03 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and a method of compensating for thermal deformation in a lithographic apparatus |
| EP1713115B1 (en) | 2004-02-04 | 2016-05-04 | Nikon Corporation | Exposure apparatus, exposure method, and device producing method |
| US7561251B2 (en) | 2004-03-29 | 2009-07-14 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| US7830493B2 (en) | 2005-10-04 | 2010-11-09 | Asml Netherlands B.V. | System and method for compensating for radiation induced thermal distortions in a substrate or projection system |
| US20090042139A1 (en) * | 2007-04-10 | 2009-02-12 | Nikon Corporation | Exposure method and electronic device manufacturing method |
| NL2019594A (en) | 2016-10-07 | 2018-04-10 | Asml Netherlands Bv | Lithographic Apparatus and Method |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1578259A (en) * | 1977-05-11 | 1980-11-05 | Philips Electronic Associated | Methods of manufacturing solid-state devices apparatus for use therein and devices manufactured thereby |
| JPS60158626A (ja) * | 1984-01-30 | 1985-08-20 | Canon Inc | 半導体露光装置 |
-
1997
- 1997-01-16 JP JP9005375A patent/JPH10208994A/ja active Pending
-
1998
- 1998-01-16 KR KR1019980001267A patent/KR100289674B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1998-01-16 GB GB9800991A patent/GB2321316B/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
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| US7415318B2 (en) | 2002-10-11 | 2008-08-19 | Spansion Llc | Method and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| JP2010522436A (ja) * | 2007-03-24 | 2010-07-01 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | オーバーレイ精度における温度効果 |
| KR101504388B1 (ko) * | 2008-06-26 | 2015-03-19 | 가부시키가이샤 니콘 | 표시소자의 제조방법 및 제조장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB9800991D0 (en) | 1998-03-11 |
| GB2321316B (en) | 2001-06-20 |
| GB2321316A8 (en) | 2001-08-30 |
| KR100289674B1 (ko) | 2001-07-12 |
| KR19980070574A (ko) | 1998-10-26 |
| GB2321316A (en) | 1998-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000201 |