JP2003045769A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置のレーザ発信装置を長寿命化し、か
つ、ウエハの待機時間を短縮する。 【解決手段】 レーザ発信装置３の発信準備を行なうガ
ス拡散ファン３ａの運転時間を短縮するために、ウエハ
搬送ロボット７によってウエハをウエハステージ２上に
搬出入する搬送経路において、ウエハ受取台４にウエハ
が搬入された時点でガス拡散ファン３ａの運転を開始
し、また、各ロットの露光処理終了時には、搬送経路に
後続のウエハが無いことを確認したうえで、最後のウエ
ハがウエハステージ２から搬出された時点でガス拡散フ
ァン３ａの運転停止を行なうための光源制御系１０を設
ける。

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、ＬＳＩ等の
半導体デバイス等を製造するための露光装置およびデバ
イス製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスの製造
は、いくつもの回路パターンをウエハに重ね合わせて焼
き付けることにより行なわれる。

【０００３】各回路パターンを描写したレチクルはレチ
クルステージに置かれ、ウエハは、このレチクルとウエ
ハとの位置合わせを行なうためにウエハステージ上に載
せられ、ウエハステージを移動することにより、レチク
ルの回路パターンとウエハ上にすでに転写されている回
路パターンとの位置合わせを行なったうえで露光する。
このようにして、回路パターンが重ね合わされていく。

【０００４】ウエハは、露光光による回路パターンを転
写するために、レジスト処理が行なわれてから露光装置
に搬入される。レジスト処理装置から露光装置に搬入さ
れたウエハは、まず、露光装置内のウエハ受取台に載置
される。ウエハ受取台に置かれるウエハの位置の誤差の
許容範囲は、ウエハ上に転写されている位置決め用のマ
ークを用いてレチクルと位置合わせをするウエハステー
ジ上のウエハの位置の誤差の許容範囲よりはるかに大き
い。

【０００５】そのため、露光装置内のウエハ受取台に載
置されたウエハは、ウエハステージに搬入する時に所定
の位置範囲および角度で置かれるように、一旦位置調整
台にウエハを置いて、所定の位置調整を行なったうえ
で、位置調整台からウエハステージに受け渡される。半
導体デバイス製造の各ロットの露光処理はその工程毎に
レシピ（ジョブ）があり、ロット毎にそのレシピに従っ
て露光が行なわれる。

【０００６】このレシピには、露光量や、露光前にウエ
ハ上に転写されている回路パターンのずれの計測を行な
うか否かなどの処理方法が規定されている。

【０００７】最近のリソグラフィーによる半導体微細加
工技術の進展は著しく、露光工程で要求される解像力も
線幅が０．２５μｍや０．１８μｍと非常に細かいもの
が要求されている。

【０００８】これに対応するために、投影レンズの高Ｎ
Ａ化、照明系の高σ化、露光光源の短波長化が行なわれ
ている。現在、レチクルのパターンをウエハに転写する
露光光源はこの短波長化のためにハロゲンランプを使用
したｇ線、ｉ線から、より短波長のＫｒｆ、Ａｒｆなど
のエキシマレーザ光を使用するようになっている。

【０００９】露光光源であるエキシマレーザを発信可能
な状態にするには、ファンによりＫｒｆなどのガスを拡
散していなければならない。レーザ発信装置の寿命の要
因として、そのレーザの発信パルス可能数、ガス拡散フ
ァンの運転可能時間等、多々存在する。すなわち、ガス
拡散ファンが運転可能時間を超えると、レーザ発信パル
ス数が発信可能数迄達していなくとも、そのレーザ発信
装置は交換となるか、大がかりな修理が必要となる。

【００１０】レーザ発信装置は、高価な機器であり、効
率良く使うためには発信可能パルス数迄使うことが望ま
しい。そのため、ガス拡散ファンの運転時間が運転可能
時間を超える前にレーザ発信パルス数が発信可能数を超
えないように、ロットの露光処理を開始する時にガス拡
散ファンを運転開始し、ロットの露光処理が終了した時
点でガス拡散ファンの運転を中止する。または、ロット
のレシピ処理開始時にガス拡散ファンを運転し、ロット
のレシピ処理が終了した時点でガス拡散ファンの運転を
中止する。この２つの方法のどちらかを採用することに
より、ガス拡散ファンの運転時間を減らし、ガス拡散フ
ァンの運転可能時間による制約のためにレーザ発信装置
の交換、または修理とならないように工夫されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術によれば、レシピ処理開始時、露光装置へのウエ
ハの搬入を待っている時からガス拡散ファンを起動する
と露光開始までの時間余分な時間ガス拡散ファンを運転
することとなる。また、ロットの露光処理開始時にガス
拡散ファンを運転する場合は、ガス拡散ファンを起動し
レーザ発信可能になる迄に約１０秒ほどかかるため、露
光開始が遅れることになり、時間あたりのウエハ処理能
力が低下するという問題が発生する。現在、より高度な
半導体を製作するために半導体露光装置の価格も高騰し
てきており、より効率のよい運用が求められている。

【００１２】レーザ発信装置の寿命を延ばすためのガス
拡散ファンの効率の良い運転は、ウエハの露光処理開始
前の、ガス拡散ファンを起動してレーザ発信可能になる
までにかかる時間を考慮して、ガス拡散ファンを起動す
ればよいが、位置調整台でウエハの位置調整にかかる時
間は、ウエハが露光装置のウエハ受取台に搬入される位
置により異なるため、いつ露光処理開始となるかの推測
が難しい。

【００１３】本発明は上記従来の技術の有する未解決の
課題に鑑みてなされたものであり、露光装置内における
ウエハ等基板の搬送経路における基板の位置情報に基づ
いて、ガス拡散ファン等のレーザ発信準備手段の起動や
停止を行なう光源制御系を設けて、レーザ発信装置の本
来の寿命を全うさせることで、装置コストを低減し、か
つ稼動効率を向上できる露光装置およびデバイス製造方
法を提供することを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の露光装置は、位置決めステージ上の基板に
回路パターンを転写するためのレーザ光を発生するレー
ザ発信装置と、該レーザ発信装置を発信可能にするため
のレーザ発信準備手段と、基板を前記位置決めステージ
上に所定の搬送経路で搬出入するための搬送手段と、前
記搬送経路の所定の搬入ポイントにおける基板の位置情
報に基づいて前記レーザ発信準備手段の運転を開始する
光源制御系を有することを特徴とする。

【００１５】位置決めステージ上の基板に回路パターン
を転写するためのレーザ光を発生するレーザ発信装置
と、該レーザ発信装置を発信可能にするためのレーザ発
信準備手段と、基板を前記位置決めステージ上に所定の
搬送経路で搬出入するための搬送手段と、前記搬送経路
の所定の搬出ポイントにおける基板の位置情報に基づい
て、前記搬送経路の所定の搬入ポイントと前記搬出ポイ
ントの間に基板が無いことを確認したうえで前記レーザ
発信準備手段の運転を停止する光源制御系を有する露光
装置でもよい。

【００１６】レーザ発信準備手段が、レーザ発信装置の
ガス拡散ファンであるとよい。

【００１７】搬入ポイントが、露光前の基板を搬送手段
が受け取る受取台にあるとよい。

【００１８】搬出ポイントが、露光後の基板を回収する
ために、位置決めステージから前記基板を搬送手段が搬
出した時点にあるとよい。

【００１９】本発明のデバイス製造方法は、上記露光装
置によってウエハを露光する工程を有することを特徴と
する。

【００２０】

【作用】基板を位置決めステージに搬入する過程で、搬
送経路における所定の搬入ポイント、例えば、露光前の
基板が受取台に載置されたときの基板の位置情報に基づ
いて、レーザ発信装置のガス拡散ファン等のレーザ発信
準備手段の起動を行ない、位置決めステージ上における
基板の露光開始までの待機時間や、ガス拡散ファン等の
運転時間を短縮し、スループットの向上とともに、レー
ザ発信装置の長寿命化を実現する。

【００２１】また、ガス拡散ファン等の運転停止を、所
定の搬出ポイント、例えば、基板を搬送手段が位置決め
ステージから取り出した時点で、後続する基板が搬送経
路の搬入ポイントと搬出ポイントの間に無いことを確か
めたうえで行なうことで、より一層ガス拡散ファンの運
転時間を短縮し、さらなるレーザ発信装置の長寿命化に
貢献できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００２３】図１は一実施の形態による半導体露光装置
を示すもので、これは、回路パターンが描写されている
レチクルを置くレチクルステージ１と、図示しないＸＹ
テーブルによってレチクルと基板であるウエハの位置合
わせを行なうための位置決めステージであるウエハステ
ージ２と、ウエハを露光するレーザ光である露光光を発
生するレーザ発信装置３と、レジスト処理装置１１から
ウエハを受け取る受取台であるウエハ受取台４と、ウエ
ハステージ２にウエハを置く位置および角度を調整する
位置調整台５と、レジスト処理装置１１にウエハを受け
渡す受渡台であるウエハ受渡台６を有し、レーザ発信装
置３は、レーザを発信可能とさせるためのレーザ発信準
備手段であるガス拡散ファン３ａを備えている。

【００２４】ウエハ受取台４、位置調整台５、ウエハス
テージ２、ウエハ受渡台６間のウエハの搬送は搬送手段
であるウエハ搬送ロボット７が行なう。ウエハ搬送ロボ
ット７、ウエハステージ２、位置調整台５、ガス拡散フ
ァン３ａ、レーザ発信装置３等は、後述する光源制御系
１０を含む制御装置によって制御される。

【００２５】レジスト処理装置１１からウエハ受取台４
に搬入されたウエハは、ウエハ搬送ロボット７により位
置調整台５に搬送され、ウエハステージ２に搬入される
時に所定の位置および角度になるように位置調整台５に
おいて調整される。位置調整台５で位置調整後にウエハ
ステージ２に搬入されたウエハは、レチクルステージ１
上のレチクルに対する位置合わせのうえで、レチクルに
描写された回路パターンをウエハに転写するためにレー
ザ発信装置３により露光光が発せられる。露光光はレチ
クルを通過し回路パターンをウエハに転写する。ウエハ
ステージ２上で回路パターン転写が終了したら、ウエハ
はウエハ搬送ロボット７によりウエハ受渡台６に搬送さ
れる。ウエハ受渡台６に搬送されたウエハはレジスト処
理装置１１が回収する。

【００２６】図１の装置において、ウエハ搬送ロボット
７によってウエハ受取台４上のウエハを位置調整台５に
運び、ウエハの位置と角度を調整後にウエハステージ２
に搬入し、露光終了後にウエハステージ２上のウエハを
搬送ロボット７によってウエハ受渡台６に搬送し、レジ
スト処理装置１１がウエハを回収するまでの搬送経路に
おいて、所定の搬入ポイント、例えば、ウエハ受取台４
上にウエハが載置された時点を感知して、ガス拡散ファ
ン３ａの運転を開始する光源制御系１０を設ける。すな
わち、光源制御系１０は、ガス拡散ファン運転起動点
を、ウエハ受取台４上にウエハが載置された時点とする
ことで、ウエハステージ２上にウエハが載置されたの
ち、直ちにレーザ発信装置３による露光開始を行なう。
このようにして、ガス拡散ファン３ａの運転時間を短縮
し、レーザ発信装置３の長寿命化による露光装置の装置
コスト削減に貢献できる。

【００２７】加えて、ウエハステージ２上にウエハが載
置されてから露光開始までの待機時間も適切に制御する
ことができるため、露光装置の生産性も向上できる。

【００２８】また、露光終了後のウエハを回収する工程
では、上記の搬送経路の所定の搬出ポイント、例えば、
ウエハステージ２上の露光済みのウエハがウエハ搬送ロ
ボット７によって取り出された時点を光源制御系１０が
感知するとともに、後続するウエハが、前述の搬入ポイ
ントと搬出ポイントの間に無いことを確認したうえで、
ガス拡散ファン３ａを停止する。これによって、各ロッ
トの所定枚数のウエハの露光処理を終えたのちに速やか
にガス拡散ファン３ａの運転停止を行ない、ガス拡散フ
ァン３ａの運転時間をより一層効果的に短縮できる。

【００２９】図２は、ガス拡散ファン３ａの寿命を延ば
すために、光源制御系１０によって、ガス拡散ファン３
ａの運転時間を制御する工程を示すフローチャートであ
る。

【００３０】ステップ１０１でウエハがガス拡散ファン
運転起動点または運転停止点の間を通過したか否かの判
定をし、通過したのであればステップ１０２に進む。

【００３１】ステップ１０２でガス拡散ファン運転起動
点から運転停止点の間にウエハがあるか否かの判別をす
る。

【００３２】ステップ１０２において、ウエハがガス拡
散ファン運転起動点から運転停止点の間にある場合は、
ステップ１０３でガス拡散ファンを起動する。

【００３３】ステップ１０２において、ウエハがガス拡
散ファン運転起動点から運転停止点の間に一枚も無い場
合は、ステップ１０４でガス拡散ファンを停止する。

【００３４】ここで、ウエハ受取台から位置調整台まで
のウエハ搬送時間と、位置調整台５からウエハステージ
までのウエハ搬送時間を加えた時間が、ガス拡散ファン
が起動してからレーザ発信となるまでの時間より長い場
合は、前述のように、ガス拡散ファン運転起動点をウエ
ハ受取台からウエハ搬送ロボットがウエハを受け取った
時点とする。また、ガス拡散ファンの運転停止点をウエ
ハステージからのウエハ搬出点とすると、図２のステッ
プ１０２からステップ１０４までのフローの処理をウエ
ハ受取台からウエハ搬送ロボットがウエハを受け取った
時点と、ウエハステージからウエハ搬送ロボットがウエ
ハを受け取った時点に行なうことになる。

【００３５】これによって、ガス拡散ファンをレーザ発
信が必要な時にのみ運転することになり、効率の良いレ
ーザ発信装置の運用が可能となる。

【００３６】例えば、ウエハ３枚のロットが存在してい
て、３枚のウエハが連続してレジスト処理装置から露光
装置に搬入される場合は、まず、レジスト処理装置は第
１ロットの１枚目のウエハをウエハ受取台に置く。

【００３７】ウエハ搬送ロボットがウエハ受取台からそ
のウエハを受け取ると、ガス拡散ファンは起動する。第
１ロットの１枚目のウエハがウエハステージに搬送され
ている最中にレーザ発信装置はレーザ発信可能になる。

【００３８】その間に２枚目のウエハがウエハ受渡台に
レジスト処理装置から置かれ、ウエハ搬送ロボットがウ
エハを位置調整台に搬送する。

【００３９】ウエハ受取台にウエハがなくなったのでレ
ジスト処理装置は３枚目のウエハをウエハ受取台に置
く。ウエハステージに置かれた１枚目のウエハが露光終
了となるとウエハ搬送ロボットはウエハをウエハステー
ジから受け取る。この時、位置調整台に２枚目のウエハ
があるのでガス拡散ファンは運転停止せずにそのまま運
転を続行する。

【００４０】１枚目のウエハがウエハ搬送ロボットによ
ってウエハステージから搬出されると位置調整台にある
２枚目のウエハはウエハステージに置かれ露光が開始さ
れる。

【００４１】位置調整台にある２枚目のウエハがウエハ
ステージに置かれ露光が開始されている間にウエハ搬送
ロボットはウエハ受取台から３枚目のウエハを受け取
り、位置調整台に搬送する。ウエハステージに置かれた
２枚目のウエハが露光終了となると、ウエハ搬送ロボッ
トはウエハをウエハステージから受け取る。この時、位
置調整台に３枚目のウエハがあるのでガス拡散ファンは
運転停止せずにそのまま運転を続行する。

【００４２】２枚目のウエハがウエハ搬送ロボットによ
ってウエハステージから搬出されると、位置調整台にあ
る３枚目のウエハはウエハステージに置かれ露光が開始
される。

【００４３】ウエハステージに置かれた３枚目のウエハ
が露光終了となると、ウエハ搬送ロボットはウエハをウ
エハステージから受け取る。この時ウエハ受取台からウ
エハステージ迄のウエハ搬送経路上にウエハが存在しな
いため、ガス拡散ファンは運転を停止する。

【００４４】本実施の形態によれば、ＩＣ、ＬＳＩ等の
半導体デバイスの製造装置である露光装置の露光用レー
ザ発信装置において、ガス拡散ファンの寿命を大幅に延
ばすことで、レーザ発信装置の交換や修理の回数を減ら
すことができる。

【００４５】次にデバイス製造方法の実施例を説明す
る。図３は半導体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チ
ップ、あるいは液晶パネルやＣＣＤ等）の製造フローを
示す。ステップ１（回路設計）では半導体デバイスの回
路設計を行なう。ステップ２（マスク製作）では設計し
た回路パターンを形成した原版であるマスク（レチク
ル）を製作する。ステップ３（ウエハ製造）ではシリコ
ン等の材料を用いて基板であるウエハを製造する。ステ
ップ４（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。ステップ５（組
立）は後工程と呼ばれ、ステップ４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６
（検査）ではステップ５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なう。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７）される。

【００４６】図４は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ１１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ１３（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１４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ１６（露光）では上記の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１７
（現像）では露光したウエハを現像する。ステップ１８
（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１９（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、前述の基板処理方法
によって、取り除く。これらのステップを繰り返し行な
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。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製造することが
できる。

【００４７】

【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。

【００４８】レーザ発信装置の長寿命化を促進するとと
もに、露光開始までのウエハの待機時間を短縮し、露光
装置の低コスト化や生産性向上に大きく貢献できる。こ
のような露光装置を用いることで、半導体デバイス等の
低価格化を促進できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施の形態による露光装置を示す構成図であ
る。

【図２】光源制御系による動作を示すフローチャートで
ある。

【図３】半導体製造工程を示すフローチャートである。

【図４】ウエハプロセスを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ レチクルステージ ２ ウエハステージ ３ レーザ発信装置 ３ａ ガス拡散ファン ４ ウエハ受取台 ５ 位置調整台 ６ ウエハ受渡台 ７ ウエハ搬送ロボット １０ 光源制御系 １１ レジスト処理装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/30 ５１４Ｄ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 位置決めステージ上の基板に回路パター
   ンを転写するためのレーザ光を発生するレーザ発信装置
   と、該レーザ発信装置を発信可能にするためのレーザ発
   信準備手段と、基板を前記位置決めステージ上に所定の
   搬送経路で搬出入するための搬送手段と、前記搬送経路
   の所定の搬入ポイントにおける基板の位置情報に基づい
   て前記レーザ発信準備手段の運転を開始する光源制御系
   を有する露光装置。
2. 【請求項２】 位置決めステージ上の基板に回路パター
   ンを転写するためのレーザ光を発生するレーザ発信装置
   と、該レーザ発信装置を発信可能にするためのレーザ発
   信準備手段と、基板を前記位置決めステージ上に所定の
   搬送経路で搬出入するための搬送手段と、前記搬送経路
   の所定の搬出ポイントにおける基板の位置情報に基づい
   て、前記搬送経路の所定の搬入ポイントと前記搬出ポイ
   ントの間に基板が無いことを確認したうえで前記レーザ
   発信準備手段の運転を停止する光源制御系を有する露光
   装置。
3. 【請求項３】 光源制御系が、搬入ポイントにおける基
   板の位置情報に基づいてレーザ発信準備手段の運転を開
   始することを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 【請求項４】 レーザ発信準備手段が、レーザ発信装置
   のガス拡散ファンであることを特徴とする請求項１ない
   し３いずれか１項記載の露光装置。
5. 【請求項５】 搬入ポイントが、露光前の基板を搬送手
   段が受け取る受取台にあることを特徴とする請求項１な
   いし４いずれか１項記載の露光装置。
6. 【請求項６】 搬出ポイントが、露光後の基板を回収す
   るために、位置決めステージから前記基板を搬送手段が
   搬出した時点にあることを特徴とする請求項１ないし５
   いずれか１項記載の露光装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６いずれか１項記載の露
   光装置によってウエハを露光する工程を有するデバイス
   製造方法。