JPH10270342A - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 効率的で安全な露光処理を行い得る半導体製
造装置および半導体製造方法を提供する。 【解決手段】 原板上のパターンを基板上の複数ショッ
ト位置に対してステップアンドリピート方式により順次
露光する露光装置であって、ショット位置のうちの所定
のサンプルショット位置について位置計測を行い、その
結果に基づいて各ショット位置の座標を得、得られた座
標に基き各ショット位置に対して順次位置決めして露光
を行うものにおいて、露光後に、サンプルショットにつ
いて再度位置計測を行い、その結果に基づいて露光の適
否を判断する手段を具備することを特徴とする露光装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ上に基盤上
の複数の領域を順に焼き付けるステップアンドリピート
タイプの露光装置および該装置を用いた露光方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】重ね合わせ露光を行う半導体チップの製
造においては、複数の回路パターンを正確に位置合わせ
して焼付けを行なう必要があり、このために、ウエハ上
に予め設けられた複数の位置合わせ用のマーク（アライ
メントマーク）の位置情報により、焼付けのための補正
座標を求め、この補正座標に従い実際の焼付けを行なっ
ている。

【０００３】以下、従来の半導体露光工程を図６のフロ
ーチャートを用いて説明する。まず、ステップｓ１にお
いて、ウエハが搬入され、ウエハステージ上にセットさ
れる。次にステップｓ２において、最初に計測するアラ
イメントマーク位置へ移動し、ステップｓ３において、
マークの位置を計測する。

【０００４】次に、ステップｓ４に進み、指定されたマ
ークの計測が終了したかどうかを判断し、計測が終了し
ていないと判断された場合、ステップｓ２に戻り、ステ
ップｓ２からステップｓ３までの処理を繰り返し、全て
のマークの計測が終了したと判断されるとステップｓ５
へ進む。ステップｓ５では、計測されたマークの位置情
報から補正座標を算出する。次にステップｓ６へ進み露
光を行なう。そして、ステップｓ７において、全ショッ
トの露光が終了したかどうかを判断し、全ショットの露
光が終了するまでステップｓ６の露光を繰り返す。全シ
ョットの露光が終了するとステップｓ８へ進みウエハの
回収を行う。

【０００５】ステップｓ８において、ウエハを回収後、
ステップｓ９で、全ウエハの処理が終了したか否かの判
定を行ない、終了していないと判定されればステップｓ
１へ戻り次のウエハを搬入し、上記の処理を続行し、終
了していると判定されれば、装置の動作を終了させる。

【０００６】このフローチャートからも分かるように、
従来の半導体製造工程においては、アライメントのため
の補正座標を算出し補正を行なった後、ステップアンド
リピートによる焼付けを行なうが、焼付け終了後に配列
座標を確認するための処理がない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、焼付け途中
に、装置あるいは設備トラブル等により、露光の直前に
求めた補正座標に対し実際のウエハの状態がシフトや回
転により変化し、補正座標とずれてしまうことがある。
この場合、パターンの重ね合わせが正しく行なわれない
ため、不良チップとなってしまい再生処理が行なわれる
が、工程によっては、数工程も後にならないとこの不良
チップが発見されない場合があり、数工程分さかのぼっ
て再生処理を行なわなければならず、非効率的であっ
た。さらに、トラブルが見つかるまでの間大量の不良チ
ップを製造してしまう可能性もあった。

【０００８】本発明は、迅速にトラブル発生の有無を検
出することにより上記問題点を解決し、効率的で安全な
露光処理を行い得る半導体製造装置および半導体製造方
法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、原板上のパターンを基板上の複数ショッ
ト位置に対してステップアンドリピート方式により順次
露光する露光装置であって、ショット位置のうちの所定
のサンプルショット位置について位置計測を行い、その
結果に基づいて各ショット位置の座標を得、得られた座
標に基き各ショット位置に対して順次位置決めして露光
を行うものにおいて、露光後に、サンプルショットにつ
いて再度位置計測を行い、その結果に基づいて露光の適
否を判断する手段を具備することを特徴とする。ここ
で、位置計測は各サンプルショット位置に設けられてい
るマークを検出することによって行い、各ショット位置
の座標は、各ショット位置の設計上の座標および位置計
測の結果から得る。

【００１０】また、通常、露光の適否の判断は、露光前
および露光後の位置計測結果を比較し、その差が所定の
許容範囲内にあるか否かにより行い、この結果、否と判
断したときは、露光処理を中止してもよいし、否と判断
した旨を出力し、そう判断した基板を回収し、次の基板
に対して露光処理を続行してもよい。また、本発明のデ
バイス製造方法は、原板上のパターンを基板上の複数シ
ョット位置に対してステップアンドリピート方式により
順次露光してデバイスを製造する方法であって、ショッ
ト位置のうちの所定のサンプルショット位置について位
置計測を行い、その結果に基づいて各ショット位置の座
標を得、得られた座標に基き各ショット位置に対して順
次位置決めして露光を行うものにおいて、上述の特徴を
有する露光装置を用いるものである。

【００１１】以上の構成を有する本発明によれば、露光
直前に求められた補正座標に従って、正しく露光が行な
われたことを露光直後に確認することが可能となり、迅
速にトラブル発生の有無を検出することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】

【００１３】

【実施例１】図１は、本実施例に係る露光直後のショッ
トの配列を測定するためのサンプルショットの配置の一
例であり、同図において、Ｓ１ｘ〜Ｓ４ｘおよびＳ１ｙ
〜Ｓ４ｙは各々サンプルショットのマーク位置を示して
いる。なお、図１におけるサンプルショットは、アライ
メント用補正座標算出用と同一のものである。

【００１４】本実施例では、半導体パターンの焼付け工
程の特に重ね合わせ工程に注目し、重ね合わせのための
補正座標を求める処理を、そのまま焼付け終了直後に実
施することにより、露光中のトラブルによる配列異常を
検出するものである。アライメント工程では、予め設定
された、ウエハ上の位置座標計測用のアライメントマー
クの設計上の位置と、実際のマーク位置とのずれ量か
ら、これらのずれ量が最小となるようなウエハ全体の補
正座標を求め、この補正座標に従って各ショットの焼付
けが行なわれる。よって、露光途中に装置または設備ト
ラブル等により、補正された時の状態が変化しない限
り、露光後に同一マークを計測した場合、ずれ量は非常
に小さな量になるはずである。以上より、露光後の計測
結果により、露光中のトラブルの有無を検出することが
可能である。

【００１５】以下、図２のフローチャートにより、本実
施例に係る半導体露光工程を説明する。まず、ステップ
ｓ１において、ウエハが搬入され、ウエハステージ上に
セットされる。次にステップｓ２において、図１に示さ
れるアライメントマーク位置ｓ１×へ移動し、ステップ
ｓ３において、マークの位置を計測する。次に、ステッ
プｓ４に進み、指定されたマークの計測が終了したかど
うかを判断し、計測が終了していないと判定された場
合、ステップｓ２に戻り、ステップｓ２からステップｓ
３までの処理を繰り返し、全てのマークの計測が終了し
たと判断されるとステップｓ５へ進む。ステップｓ５で
は、計測されたマークの位置情報から補正座標を算出す
る。次に、ステップｓ６において、マーク計測が終了し
たウエハが既に露光されたウエハかどうかを判断し、露
光済みの場合はステップｓ１２へ進み、露光されていな
い場合はステップｓ７へ進み露光を行なう。

【００１６】次にステップｓ８において、全ショットの
露光が終了したかどうかを判断し、終了していない場
合、ステップｓ７へ戻り、全ショットの露光が終了する
までステップｓ７の露光を繰り返す。そして、全ショッ
トの露光が終了するとステップｓ９へ進む。ステップｓ
９では、今回の発明である露光後の配列座標の確認を実
施するか否かの判断を行ない、実施する場合にはステッ
プｓ２へ戻り、再度アライメントマークの位置計測を行
ない、実施しない場合は、ステップｓ１０へ進みウエハ
の回収を行う。

【００１７】露光後の配列座標の確認のためにステップ
ｓ２へ戻った場合、ステップｓ６において、ウエハが既
に露光済みと判断されるため、ステップｓ１２へ進むこ
とになる。ステップｓ１２では、露光後に計測された位
置情報から求められた配列座標による補正量と、露光前
に計測された位置情報から求められた配列座標による補
正量とを比較し、この結果が予め設定されたトレランス
以内であれば露光に異常なしと判断し、ステップｓ１０
へ進み、ウエハを回収する。また、補正量の比較結果が
トレランスを越えた場合は逆に異常ありと判断し、ステ
ップｓ１３へ進み、処理を中断する。シーケンスが中断
した場合、オペレータによるウエハ回収の指示待ちとな
る。

【００１８】ステップｓ１０において、ウエハを回収
後、ステップｓ１１で、全ウエハの処理が終了したか否
かの判定を行ない、終了していないと判定されればステ
ップｓ１へ戻り次のウエハを搬入し、上記の処理を続行
し、終了していると判定されれば、装置の動作を終了さ
せる。なお、本実施例では、既にあるアライメント補正
用の処理（ステップｓ２〜ステップｓ５）を利用して、
配列座標の確認を行なったが、全く別の配列座標計測用
の処理を新たに追加しても良い。

【００１９】

【実施例２】実施例１では、露光後の配列座標がトレラ
ンスを越えた場合、装置動作を中断しオペレータによる
アシスト待ちとした。しかし、近年半導体製造ラインで
はオンラインによる自動運転が行なわれてきている。本
実施例は、このような自動運転に対応するものである。

【００２０】図３は、本実施例に係る半導体露光工程を
示すフローチャートである。なお、図３において、ステ
ップｓ１からステップｓ１２までの動作は、図２のステ
ップｓ１からステップｓ１２までと同じである。図３に
おいて、ステップｓ１２で露光後の配列座標が異常であ
ると判断された場合は、ステップｓ１３でホストコンピ
ュータへ異常発生報告を行なう。次に、ステップｓ１４
へ進み、異常ウエハを自動回収するか否かを判断し、自
動回収する場合には、ステップｓ１５へ進み、異常が発
生したロット番号、ウエハ番号、露光量、アライメント
オフセット等の露光情報を記憶し、ホストコンピュータ
へ報告し、ステップｓ１６へ進み、再生処理用の別のウ
エハキャリアへ異常ウエハを回収する。その後、ステッ
プｓ１１へ進み引続き露光処理を行なう。

【００２１】ステップｓ１４において、自動回収しない
と判断された場合、ステップｓ１７へ進み装置動作を中
断しオペレータによるアシスト待ちとなる。なお、異常
ウエハを自動回収するか否かは、露光処理開始時に予め
選択可能である。また、ホストコンピュータでは、異常
発生報告と共に、発生時の日時等を記録することによ
り、異常発生の履歴を管理することも可能である。

【００２２】

【実施例３】次に、上記説明した露光装置を利用したデ
バイスの生産方法を説明する。図４は微小デバイス（Ｉ
Ｃ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）の製造のフローを示
す。ステップＳ２１（回路設計）では半導体デバイスの
回路設計を行う。ステップＳ２２（マスク製作）では設
計したパターンを形成したマスクを製作する。一方、ス
テップＳ２３（ウエハ製造）ではシリコンやガラス等の
材料を用いてウエハを製造する。ステップＳ２４（ウエ
ハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクと
ウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に
実際の回路を形成する。次のステップＳ２５（組み立
て）は後工程と呼ばれ、ステップＳ２４によって作製さ
れたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、ア
ッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケ
ージング工程（チップ封入）等の工程を含む。ステップ
Ｓ２６（検査）では、ステップＳ２５で作製された半導
体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を
行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、こ
れが出荷（ステップＳ２７）される。

【００２３】図５は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップＳ３１（酸化）ではウエハの表面を酸
化させる。ステップＳ３２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に
絶縁膜を形成する。ステップＳ３３（電極形成）ではウ
エハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップＳ３４
（イオン打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステ
ップＳ３５（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布
する。ステップＳ３６（露光）では上記説明した露光の
適否を確認する手段を有する露光装置によってマスクの
回路パターンをウエハに焼付露光する。ステップＳ３７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップＳ３
８（エッチング）では現像したレジスト像以外の部分を
削り取る。ステップＳ３９（レジスト剥離）ではエッチ
ングが済んで不要となったレジストを取り除く。これら
のステップＳを繰り返し行うことによって、ウエハ上に
多重に回路パターンが形成される。

【００２４】本実施例ではこの繰り返しの各プロセスに
おいて、上記述べたように露光（ステップＳ３６）後
に、正確な位置で露光したかを判断することにより不良
の発生したウエハを後工程に流すことなく、効率的なデ
バイスの製造を可能としている。本実施例の製造方法を
用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導体デ
バイスを低コストで製造することができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、露光後のウエハの座標計測
を、既にあるアライメント用の処理を利用して行なうこ
とにより、システムの大きな変更を行なわなくて良く、
簡単に導入することが出来る。また、本発明により、露
光途中での焼付けのトラブルを迅速に検出することがで
き、再生処理の効率アップ、および大量の不良チップの
製造を防ぐことができる。また、オンラインによる自動
化対応として、異常ウエハの自動回収機能および、異常
発生時のウエハの露光情報をホストコンピュータに報告
することにより、異常発生時の各ウエハの露光情報を記
録できるようになり、オペレータを介さず、より迅速な
再生処理が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明で使用するサンプルショットの配置図
である。

【図２】 実施例１に係る半導体露光工程を示すフロー
チャートである。

【図３】 実施例２に係る半導体露光工程を示すフロー
チャートである。

【図４】 実施例３に係る微小デバイスの製造のフロー
を示す図。

【図５】 図４のウエハプロセスの詳細なフローを示す
図。

【図６】 従来の半導体露光工程を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

Ｓ１ｘ、Ｓ１ｙ、Ｓ２ｘ、Ｓ２ｙ、Ｓ３ｘ、Ｓ３ｙ、Ｓ
４ｘ、Ｓ４ｙ：アライメントマーク位置。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原板上のパターンを基板上の複数ショッ
   ト位置に対してステップアンドリピート方式により順次
   露光する露光装置であって、前記ショット位置のうちの
   所定のサンプルショット位置について位置計測を行い、
   その結果に基づいて各ショット位置の座標を得、得られ
   た座標に基き各ショット位置に対して順次位置決めして
   露光を行うものにおいて、 露光後に、前記サンプルショットについて再度位置計測
   を行い、その結果に基づいて露光の適否を判断する手段
   を具備することを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記位置計測は各サンプルショット位置
   に設けられているマークを検出することによって行い、
   前記各ショット位置の座標は、各ショット位置の設計上
   の座標および前記位置計測の結果から得ることを特徴と
   する請求項１記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記露光の適否の判断は、露光前および
   露光後の前記位置計測結果を比較し、その差が所定の許
   容範囲内にあるか否かにより行うことを特徴とする請求
   項１または２記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記露光の適否の判断を行った結果、否
   と判断したときは、露光処理を中止することを特徴とす
   る請求項１〜３記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記露光の適否の判断を行った結果、否
   と判断したときは、その旨を出力し、そう判断した基板
   を回収し、次の基板に対して露光処理を続行することを
   特徴とする請求項１〜３記載の露光装置。
6. 【請求項６】 原板上のパターンを基板上の複数ショッ
   ト位置に対してステップアンドリピート方式により順次
   露光してデバイスを製造する方法であって、前記ショッ
   ト位置のうちの所定のサンプルショット位置について位
   置計測を行い、その結果に基づいて各ショット位置の座
   標を得、得られた座標に基き各ショット位置に対して順
   次位置決めして露光を行うものにおいて、 露光後に、前記サンプルショットについて再度位置計測
   を行い、その結果に基づいて露光の適否を判断する工程
   を有することを特徴とするデバイス製造方法。
7. 【請求項７】 前記位置計測は各サンプルショット位置
   に設けられているマークを検出することによって行い、
   前記各ショット位置の座標は、各ショット位置の設計上
   の座標および前記位置計測の結果から得ることを特徴と
   する請求項６記載のデバイス製造方法。
8. 【請求項８】 前記露光の適否の判断は、露光前および
   露光後の前記位置計測結果を比較し、その差が所定の許
   容範囲内にあるか否かにより行うことを特徴とする請求
   項６または７記載のデバイス製造方法。
9. 【請求項９】 前記露光の適否の判断を行った結果、否
   と判断したときは、露光処理を中止することを特徴とす
   る請求項６〜８記載のデバイス製造方法。
10. 【請求項１０】 前記露光の適否の判断を行った結果、
    否と判断したときは、その旨を出力し、そう判断した基
    板を回収し、次の基板に対して露光処理を続行すること
    を特徴とする請求項６〜８記載のデバイス製造方法。