JP2004022655A - 半導体露光装置及びその制御方法、並びに半導体デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスの生産性を向上させること。
【解決手段】ウエハ３の高さ情報を測定する測定器２０１と、過去の露光工程におけるウエハ３の高さ情報と、現在の露光工程におけるウエハ３の高さ情報とに基づいて、前記マスク１及び／又は前記ウエハ３の高さ方向の位置を調整する調整器２０３とを備えることを特徴とする半導体露光装置によって、デバイスの生産性を向上させる。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体露光装置及びその制御方法、並びに半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マスク（原版）とウエハ等の基板とを接近させて露光を行うプロキシミティ方式の露光装置の代表的なものとしてはＸ線露光装置がある。例えば、ＳＲ光源を利用したＸ線露光装置が特開平２−１００３１１号公報に開示されている。
【０００３】
図１は、この種の従来のＸ線露光装置の一般的な構成を示す概略図である。図１において、パターンが描かれたマスクメンブレン１０２を有するマスク１０１は、マスクステージベース１０６に搭載されたマスクチャック１０４に保持され、Ｘ線光路に対して位置決めされている。ウエハ１０３はウエハチャック１０５に保持され、マスク１０１に対向して、マスク１０１との間に微小間隔をもって、近接して配置されている。ウエハチャック１０５は、マスク１０１とウエハ１０３との位置合わせに用いられる微動ステージ１１３に搭載されている。ウエハチャック１０５および微動ステージ１１３は、ウエハ１０３の複数の露光画角を順次Ｘ線の照射領域へステップ移動させるために、各ショット間の移動に用いられる粗動ステージ１１２に搭載されている。粗動ステージ１１２はステージベース１０７により案内される。アライメントスコープ１０８は、マスク１０１とウエハ１０３との位置決めにおいて、それらのずれ量を測定するものであり、アライメントステージ１０９に搭載されている。アライメントステージ１０９は、マスクステージベース１０６上に搭載されており、アライメントスコープ１０８から照射されるアライメント光を、マスクメンブレン１０２上に描かれた不図示のアライメントマーク位置まで移動させるために用いられる。
【０００４】
Ｘ線露光装置においては、一般的に、マスクメンブレン１０２上のパターンをウエハ１０３に複数回繰り返し露光を行うステップアンドリピート方式を用いて、マスクメンブレン１０２とウエハとを１０〜３０μｍの微小間隔で対向させて露光（プロキシミティ露光）を行っている。
【０００５】
このような従来のＸ線露光装置において、グローバルアライメント方式で露光を行う手順を以下に説明する。
【０００６】
（１）ウエハ１０３のグローバルアライメント計測の第一ショットが、マスクメンブレン１０２の下にくるように、粗動ステージ１１２を駆動する。
【０００７】
（２）微動ステージ１１３が、マスク１０１とウエハ１０３との間隔（以下、ギャップという）をステップ時のギャップからギャップ計測時のギャップとなるようウエハ１０３を駆動し、アライメントスコープ１０８でギャップ計測を行う。
【０００８】
（３）微動ステージ１１３が、マスク１０１とウエハ１０３との平行出しを行った後、不図示の測定器がマスク１０１とウエハ１０３との面内方向のずれを複数点において測定し、不図示の制御器が各ショットの位置ずれの補正量を計算する。
【０００９】
（４）粗動ステージ１１２が、ウエハ１０３の露光の第一ショットがマスクメンブレン１０２の下にくるようにウエハ１０３を駆動し、微動ステージ１１３がショットの面内の位置ずれを補正した後、微動ステージ１１３が露光時のギャップとなるようにギャップを調整する。
【００１０】
（５）Ｘ線露光装置が露光を行う。
【００１１】
（６）微動ステージ１１３が、ステップ移動時のギャップとなるようギャップを調整し、粗動ステージ１１２が、露光の第二ショットまででウエハ１０３をステップ移動する。
【００１２】
以下、（４）〜（６）を同様に繰り返して、Ｘ線露光装置は、ウエハ１０３に所定のショット数の露光を行う。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＸ線露光装置では、ギャップ計測を行うときに、ウエハのプロセスに起因する計測誤差を考慮してないために、以下のような問題点があった。
【００１４】
ウエハのプロセスに起因する計測誤差を含む計測結果に基づいてギャップ設定を行うと、計測誤差の分だけギャップ設定に誤差が生じる。その結果、像性能や重ね合わせ精度が低下する。なお、本明細書において、プロセスに起因する計測誤差とは、例えば、ウエハ表面の凹凸（例えば、パターンの凹凸、異物混入による欠陥、ウエハ表面のラフネス、ウエハ表面に塗布されたレジスト裏面の凹凸等）に起因する計測誤差を含む。また、このような問題点は、プロキシミティ方式に限ったものではない。例えば、エキシマレーザを光源とするような縮小投影露光方式におけるＡＦ計測においも同様な問題点がある。
【００１５】
一般的に、縮小投影露光方式では、ウエハ面に光を斜入射で照射し、その反射光をＣＣＤなどでウエハ面の高さとして検出することによって、ＡＦ計測を行っている。このような方法でもウエハのプロセスに起因する計測誤差が発生する。そのため、各ウエハのレイヤ（露光工程）ごとに先行ウエハで試し露光を行い、その露光結果からベストフォーカスを決定している。更に、そのベストフォーカスに基づいて、本番の露光では、計測誤差分をオフセット値としてＡＦ計測あるいはＡＦ設定に反映させている。
【００１６】
しかしながら、上記のように、先行ウエハを露光してオフセット値を求める方法は、露光装置の運転時間を低減させ、デバイスの生産性を低下させるという問題点がある。
【００１７】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、例えば、デバイスの生産性を向上させることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面は、原版のパターンをウエハに露光する半導体露光装置に係り、ウエハの高さ情報を測定する測定器と、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と、現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整する調整器とを備えることを特徴とする。
【００１９】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記ウエハの高さ情報をメモリに格納する処理部を更に備えることが好ましい。
【００２０】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理部は、前記ウエハを識別するための識別情報と、前記ウエハの高さ情報と、を関連付けて前記メモリに記憶させることが好ましい。
【００２１】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理部は、前記識別情報に基づいて、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報を前記メモリから読み出すことが好ましい。
【００２２】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記処理部は、前記ウエハの高さ情報として、所定の基準位置からの基板の高さ及び前記調整器による調整量の少なくとも１つを、前記メモリに記憶させることが好ましい。
【００２３】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記調整器を制御するための指令値を出力する制御部を更に備えることが好ましい。
【００２４】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報との差が所定値以上であるときに、当該半導体露光装置の運転を停止させる機能を有する制御部を更に備えることが好ましい。
【００２５】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記制御器は、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とをそれぞれ所定の比率で足し合わせる演算を行い、前記調整器は、前記制御器の演算結果に基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することが好ましい。
【００２６】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記制御器は、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記比率を露光工程によって変更するための評価関数を有することが好ましい。
【００２７】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記調整器は、前記原版と前記ウエハとの間隔が所定の微小間隔となるよう前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することが好ましい。
【００２８】
本発明の好適な実施の形態によれば、前記調整器は、前記ウエハの高さ方向の位置が露光光のフォーカス位置となるよう前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することが好ましい。
【００２９】
本発明の第２の側面は、原版のパターンをウエハに露光する露光装置の制御方法に係り、ウエハの高さ情報を測定する測定工程と、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整する調整工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明の第３の側面は、半導体デバイスの製造方法に係り、基板に感光材を塗布する塗布工程と、前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記基板に請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の半導体露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、前記露光工程で前記パターンが転写された前記基板の前記感光材を現像する現像工程とを有することを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
［第一の実施の形態］
図２は、本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置を示す概略図である。
【００３２】
図２に示す半導体露光装置では、不図示の光学系から出た露光光はマスク１に照射され、マスク１のパターンがウエハ３に結像される。測定器２０１は、マスク１及び／又はウエハ３の高さ方向の位置を測定し、その結果をメモリ２０２に記憶する。メモリ２０２は、半導体露光装置に備えられてもよいし、半導体露光装置の外部に配置されてもよい。また、上記の測定結果は、半導体露光装置内のメモリに一時的に記憶され、その後半導体露光装置の外部に配置されたメモリに転送されてもよい。調整器２０３は、マスク１及び／又はウエハ３の高さ方向の位置を調整する機能を持つ。また、ウエハ側の調整器２０３は、例えば、ウエハを保持するウエハチャック及び／又はウエハを高さ方向に移動させるＺチルトステージで構成することができる。マスク側の調整器２０３は、例えば、マスクを保持するマスクチャック及び／又はマスクを高さ方向に移動させるマスクステージ等で構成することができる。調整器２０３は、測定器３０１で測定した現在の露光工程におけるウエハの高さ情報と、例えばメモリ２０２等に記憶された過去の露光工程におけるウエハの高さ情報、とに基づいて、マスク１及び／又はウエハ３の高さ方向の位置を調整する。
【００３３】
図３は、本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置におけるグローバルアライメント方式の露光動作を説明するための図である。図３において、パターンが描かれたマスクメンブレン２を有するマスク１は、マスクステージベース６に搭載されたマスクチャック付きマスクステージ４に保持され、Ｘ線光路に対して位置決めされている。マスク１に対向させ、かつマスクとの間に微小間隔をもって接近して配置される基板であるウエハ３は、ウエハチャック５に保持される。ウエハチャック５は、マスク１とウエハ３の位置合わせに用いられるＺチルトステージ１３に搭載されている。更に、ウエハチャック５およびＺチルトステージ１３は、ウエハ３の複数の露光画角を順次Ｘ線の照射領域へステップ移動させるために各ショット間の移動に用いられるＸＹステージ１２に搭載されている。ＸＹステージ１２はステージ定盤７により案内される。アライメントスコープ８は、マスク１とウエハ３との位置決めにおいて、それらの間のずれ量を測定するものであり、アライメントステージ９に搭載されている。アライメントステージ９は、アライメントスコープ８から出たアライメント光がマスクメンブレン２上に描かれた不図示のアライメントマークに入射するようにアライメントスコープ８を位置調整するものであり、マスクステージベース６上に搭載されている。なお、図３では、アライメントスコープ８とアライメントステージ９とは１組しか図示しなかったが、半導体露光装置はこれらを２組以上搭載してもよい。一般的には、半導体露光装置はこれらを３組以上搭載する。ウエハ高さセンサ１０は、ウエハの高さ方向の位置を計測し、制御部３０４へウエハの高さ情報を伝えるものであり、マスクステージベース６上に搭載されている。マスク高さセンサ１１は、マスクの高さ方向の位置を計測するものであり、ＸＹステージ１２上に搭載されている。
【００３４】
図３では、ウエハ高さセンサ１０は１個だけを図示したが、これに限るものではなく、複数個設置されることが好ましい。処理部３０１は、ウエハごとに過去のレイヤ（露光工程）についての露光時のウエハの高さ情報を管理する機能を持つ。例えば、処理部３０１は、ウエハを識別するための識別情報と、そのウエハの高さ情報と、を関連付けて不図示のメモリに記憶させ、この識別情報に基づいて、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報をメモリから読み出す機能を持つことによって、ウエハの高さ情報を管理することができる。制御部３０４は、処理部３０１が不図示のメモリ内で管理している過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と、ウエハ高さセンサ１０によって測定された現在のウエハの高さ情報、とに基づいて、調整器（例えばＺチルトステージ１３）を制御するための指令値（例えばＺチルトステージ１３へのＺチルト補正量）を出力する。処理部３０１または制御部３０４の機能は、不図示のコンソールに持たせることもできる。
【００３５】
以上の装置構成において、グローバルアライメント方式で露光を行う手順を以下に説明する。図４は、図３に示す半導体露光装置によるグローバルアライメント方式の露光動作のフローチャートである。このときの現在のレイヤ（露光工程）の番号をｎ番とし、前回のレイヤ（露光工程）の番号をｎ−１番とする。ここでは、初期状態はマスク１およびウエハ３がマスクチャック４ならびにウエハチャック５に保持されていないものとする。
【００３６】
ステップＳ４０１では、マスク１が所定の位置にセットされる。具体的には、まず、マスクチャック４へ搬送され、マスクチャック４によって保持される。次に、マスク高さセンサ１１が、マスク１の高さ方向の位置を計測し、その結果に基づいて、マスクステージ４が、所定の基準位置（装置基準）に対して所定の位置へマスク１を位置決めする。なお、装置基準は、仮想的ものであるため、図３では不図示としている。次に、ＸＹステージ１２が、当該ＸＹステージ１２上に搭載された不図示の基準マーク台がマスクメンブレン２の下に位置するよう駆動される。アライメントステージ９は、アライメントスコープ８から照射されるアライメント光が、マスクメンブレン２上のアライメントマークを透過して、前記基準マーク台上で反射され、アライメントスコープ８へ戻るようにその位置を調整する。
【００３７】
ステップＳ４０２では、ウエハ高さセンサ１０が、ウエハの高さ情報をマッピングする。具体的には、まず、ウエハチャック５は、搬送されたウエハ３を保持する。次に、ウエハ高さセンサ１０は、ウエハ３の高さ方向の位置を計測し、装置基準からの高さをマッピングする。この段階で、装置基準に対するマスク１とウエハ３の位置関係が分かり、ギャップ計測が完了したことになる。ただし、マッピングは、以下の工程を含む。すなわち、制御部３０４は、ウエハ高さセンサ１０が得たｎ番目のウエハの高さ情報と、処理部３０１がすでに得ている例えば同一ウエハのｎ−１番目までの過去のウエハの高さ情報とに基づいて、ギャップ設定におけるＺチルトステージ１３のＺチルト補正量を決定する。この決定方法は、例えば、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報とを、それぞれ所定の比率で足し合わせる方法であってもよい。また、制御部３０４は、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差（平面度の変化）を求め、その差が所定値以上の場合には、装置の運転を停止させることが好ましい。この場合には、ウエハ３の裏面に異物などが混入している可能性があるため、ユーザは、ウエハチャック５の清掃等のメンテナンスを行うことが好ましい。
【００３８】
ステップＳ４０３では、ＸＹステージ１２が、ウエハ３のグローバルアライメント計測の所定のショットがマスクメンブレン２の下に位置するようウエハ３を駆動する。更に、このときに、Ｚチルトステージ１３は、ギャップがアライメントギャップ（例えば２５μｍ）となるようウエハ３の高さ方向の位置を調整することが好ましい。
【００３９】
ステップＳ４０４では、ＸＹステージ１２が、アライメントギャップを保ったまま、ウエハ３をグローバルアライメント計測の各ショット位置へ位置決めし、この状態でグローバルアライメント計測が行われる。
【００４０】
ステップＳ４０５では、Ｚチルトステージ１３が、グローバルアライメント計測の終了後、ギャップが露光ギャップ（例えば１０μｍ）になるようウエハ３の高さ方向の位置を調整する。
【００４１】
ステップＳ４０６では、ＸＹステージ１２が、露光ギャップを保ったまま、グローバルアライメント計測の計測結果に基づいて、ウエハ３を所定のショット位置へ位置決めする。
【００４２】
ステップＳ４０７では、半導体露光装置が露光を行う。
【００４３】
ステップＳ４０８では、半導体露光装置の制御部３０４が、所定のショット数の露光が終了したか否かを判定し、所定のショット数の露光が終了した場合には（ステップＳ４０８でＹＥＳ）ステップＳ４０９へ進み、所定のショット数の露光が終了していない場合には（ステップＳ４０８でＮＯ）ステップＳ４０６へ戻り次のショットの露光処理を行う。
【００４４】
ステップＳ４０９では、半導体露光装置の制御部３０４が、現在の露光工程において、所定のウエハ数の露光が終了したか否かを判定し、所定のウエハ数の露光が終了した場合には（ステップＳ４０９でＹＥＳ）露光処理を終了し、所定のウエハ数の露光が終了していない場合には（ステップＳ４０９でＮＯ）ステップＳ４０２へ戻り次のウエハの露光処理を行う。
【００４５】
上記において、制御部３０４がＺチルト補正量を決定する方法は、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報とをそれぞれ所定の比率で足し合わせるとしたが、本発明はこれに限定されない。制御器３０４は、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記比率を露光工程によって変更するための評価関数を持ってもよい。例えば、Ｚチルト補正量を決定する方法では、評価関数を用意し、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報の前記比率をレイヤ（露光工程）によって変更する方法であってもよい。さらに、ｎ−１番目までのウエハの高さ情報は、１番目からｎ−１番目までの情報のうちのいずれのウエハの高さ情報を使ってもよい。ただし、ｎ−１番目のウエハの高さ情報は、これから露光しようとするｎ番目のウエハの高さ情報に一番近いｎ−１番目のウエハの高さ情報を用いることが好ましい。しかしながら、ｎ番目に至るまでのレイヤの厚みやレジストの厚み等を把握していれば、１番目からｎ−１番目までのうちのいずれのウエハの高さ情報を用いてもよい。この場合には、把握しているレイヤやレジストの厚み情報を、ウエハの高さ情報に付加して処理部３０１で不図示のメモリ内に管理することが好ましい。
【００４６】
また、ウエハの高さ情報は、装置基準の高さ情報に限定されない。例えば、ウエハの高さ情報は、Ｚチルトステージ１３での補正量に代表させて管理されてもよい。この場合は、制御部３０４は、ｎ番目のウエハの高さ情報をすぐにＺチルト補正量に換算してから、ｎ−１番目までのＺチルト補正量と所定の比率で足し合わせてもよい。
【００４７】
更に、ウエハ高さセンサ１０は、ウエハ３の高さを計測した後、装置基準との高さをマッピングすると説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本実施形態は、ダイバイダイ方式でＡＦ計測を行う場合にも適用可能である。この場合、ギャップ設定のたびにＡＦ計測をするので、必ずしもウエハ高さセンサ１０を使用する必要はない。例えば、アライメントスコープ８が直接ＡＦ計測を行うことが好ましい。
【００４８】
本実施形態では、処理部３０１あるいは制御部３０４の機能は、不図示のコンソールが持つこともできると述べたが、これに限定されない。コンソールとは別のコンピュータがこれらの機能を持ってもよい。更に、図３におけるウエハの高さ情報とＺチルト補正量情報の処理の流れの中で、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差が所定値以上であるか否かを判断するのは制御部３０４の後であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部３０４の中でこの判断の機能を持たせてもよい。また、制御部３０４は、この判断の後にＺチルト補正量を決定してもよいし、この判断でｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差が所定値以下になった場合のみＺチルト補正量を決定してもよい。
【００４９】
本実施形態では、ウエハの高さ情報をマッピング方式、あるいはダイバイダイ方式によるＡＦ計測を想定して説明したが、これに限定されない。例えば、図５に示すように、リアルタイムにＡＦ計測しながらフォーカスの位置決めする場合でも適用可能である。
【００５０】
図５は一般的な縮小投影露光方式のＡＦ計測に本発明の特徴を付加したものである。図５において、基板であるウエハ３はウエハチャック５に保持されている。ウエハチャック５はウエハ３の位置合わせに用いられるＺチルトステージ１３に搭載されている。更に、ウエハチャック５およびＺチルトステージ１３は、ウエハ３の複数の露光画角を順次露光光の照射領域へステップ移動あるいはスキャン移動させるように各ショット間の移動に用いられるＸＹステージ１２に搭載されている。ＸＹステージ１２はステージ定盤７により案内される。また、ウエハ高さ情報を得るため、投光部１４はウエハ面に対して、斜入射で光を投光し、受光部１５はウエハ３からの反射光を受光する。受光部１５の内部には例えばＣＣＤが搭載されており、反射光の重心位置からウエハ３の高さを求める構成となっている。受光部１５の内部に搭載されるのはＣＣＤに限定されるものではなく、例えば、ＰＳＤが搭載されてもよい。更に、投光部１４はＬＤやＬＥＤを用いて光を投光するのが好ましい。処理部３０１は、ウエハごとに過去のレイヤ（露光プロセス）について露光したときのウエハ高さ情報を管理する。例えば、処理部３０１は、ウエハを識別するための識別情報と、そのウエハの高さ情報と、を関連付けて不図示のメモリに記憶させ、この識別情報に基づいて、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報をメモリから読み出す機能を持つことにより、ウエハの高さ情報を管理する。図５において、投光部１４及び受光部１５は一組しか示さなかったが、半導体露光装置はこれらを複数備えてもよい。制御部３０４は、処理部３０１が管理している過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と受光部１５によって測定された現在のウエハの高さ情報とに基づいて、調整器（例えばＺチルトステージ１３）を制御するための指令値（例えばＺチルトステージ１３へのＺチルト補正量）を出力する。処理部３０１あるいは制御部３０４の機能は不図示のコンソールに持たせることもできる。
【００５１】
次に、図５を用いて、リアルタイムでＡＦ計測しながらフォーカスの位置決めをして、ｎ番目のレイヤ（露光工程）の露光を行う場合の実施の形態を説明する。
【００５２】
まず、ウエハ３の第一ショット近傍又は第一ショットの高さを投光部１４及び受光部１５で測定する。ここで、制御部３０４は、測定したウエハの高さ情報と処理部３０１がすでに得ている例えば同一ウエハのｎ−１番目までのウエハの高さ情報とに基づいて、Ｚチルトステージ１３のＺチルト補正量を決定する。
【００５３】
制御部３０４がＺチルト補正量を決定する方法は、前述のように、ｎ番目のウエハの高さ情報と例えば同一ウエハのｎ−１番目までのウエハの高さ情報とをそれぞれ所定の比率で足し合わせるとしたが、本発明はこれに限定されない。制御器３０４は、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記比率を露光工程によって変更するための評価関数を持ってもよい。例えば、Ｚチルト補正量を決定する方法では、評価関数を用意し、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報の前記比率をレイヤ（露光工程）によって変更する方法であってもよい。
【００５４】
更に、ｎ−１番目までのウエハの高さ情報は、１番目からｎ−１番目までの情報のうちのどのウエハの高さ情報を使ってもよいし、ウエハの高さ情報をＺチルトステージ１３での補正量に代表させて管理する方法であってもよい。
【００５５】
また、制御部３０４は、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差（平面度の変化）を求め、その差が所定値以上の場合、装置の運転を停止させることが好ましい。このとき、ウエハ３の裏面に異物などが混入した可能性があるため、ユーザは、ウエハチャック５の清掃をはじめとするメンテナンスを行うことが好ましい。
【００５６】
本実施形態では、処理部３０１あるいは制御部３０４の機能は、不図示のコンソールに持たせることができると述べたが、これに限定されない。例えば、コンソールとは別のコンピュータがこれらの機能を持ってもよい。更に。図５におけるウエハの高さ情報とＺチルト補正量情報の流れの中で、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差が所定値以上であるか否かを判断するのは制御部３０４の後としたが、制御部３０４の中でこの判断の機能を持たせてもよい。また、制御部３０４は、この判断の後にＺチルト補正量を決定してもよいし、この判断でｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報との差が所定値以下になった場合のみＺチルト補正量を決定してもよい。
【００５７】
［第二の実施の形態］
第一の実施の形態では、全レイヤ（露光工程）を１台の露光装置で露光する場合について説明した。それに対して、本実施形態ではミックスアンドマッチ（Ｍｉｘ　＆　Ｍａｔｃｈ）に対応した実施の形態について図６を用いて説明する。なお、ここでは図５を応用し、第一の実施の形態で説明したリアルタイムでＡＦ計測しながらフォーカスの位置決めする場合について説明するが、本実施形態は、図３で説明したマッピング方式の露光装置にも適用できる。更に、本実施形態は、マッピング方式やダイバイダイ方式、リアルタイム方式を組み合わせたＭｉｘ　＆　Ｍａｔｃｈにも適用できる。なお、第一の実施の形態と同様に、ここでも今回に露光するレイヤ（露光工程）の番号をｎ番とし、前回に露光したレイヤ（露光工程）の番号をｎ−１番とする。
【００５８】
図６において、基板であるウエハ３はウエハチャック５に保持される。ウエハチャック５はウエハ３の位置合わせに用いられるＺチルトステージ１３に搭載される。更に、ウエハチャック５およびＺチルトステージ１３は、ウエハ３の複数の露光画角を順次露光光の照射領域へステップ移動あるいはスキャン移動させるように各ショット間の移動に用いられるＸＹステージ１２に搭載されている。ＸＹステージ１２はステージ定盤７により案内される。また、ウエハ高さ情報を得るため、投光部１４はウエハ面に対して、斜入射で光を投光し、受光部１５はウエハ３からの反射光を受光する。受光部１５の内部には例えばＣＣＤが搭載されており、反射光の重心位置からウエハ３の高さを求める構成となっている。受光部１５の内部に搭載されるのはＣＣＤに限定されるものではなく、例えば、ＰＳＤが搭載されてもよい。更に、投光部１４はＬＤやＬＥＤを用いて光を投光するのが好ましい。図５において、投光部１４と受光部１５は一組しか示さなかったが、半導体露光装置はこれらを複数備えてもよい。第一の処理部３０２は、ウエハごとにｎ−１番目のレイヤを露光したときのウエハの高さ情報を管理する機能を持つ。例えば、第一の処理部３０２は、ウエハを識別するための識別情報と、そのウエハの高さ情報と、を関連付けて不図示のメモリに記憶させ、この識別情報に基づいて、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報をメモリから読み出す機能を持つことにより、ウエハの高さ情報を管理する。なお、第一の処理部３０２は、ｎ−１番目のレイヤを露光した露光装置に備えられている。第二の処理部３０３は、これからｎ番目のレイヤを露光しようとする露光装置に備えられ、第一の処理部３０２からｎ−１番目のウエハの高さ情報を取得して、露光処理を行う。第二の処理部３０３も第一の処理部３０２と同様に、例えば、ウエハを識別するための識別情報と、そのウエハの高さ情報と、を関連付けて不図示のメモリに記憶させ、この識別情報に基づいて、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報をメモリから読み出す機能を持つことにより、ウエハの高さ情報を管理する。更に、制御部３０４は、受光部１５からのウエハの高さ情報と、第二の処理部３０３が管理している過去のレイヤ（露光工程）で露光したときのウエハの高さ情報を取得し、Ｚチルトステージ１３へのＺチルト補正量を決定する。処理部あるいは制御部３０４の機能は不図示のコンソールが持つこともできる。
【００５９】
ここで注意を要するのが、第二の処理部３０３の取り扱いである。第二の処理部３０３は、第一の処理部３０２から取得したｎ−１番目のレイヤ（露光工程）で露光したときのウエハの高さ情報をそのまま制御部３０４に渡すと、ウエハ高さ計測情報とＺチルトステージ１３の補正量との関係は装置ごとに機差があるため、高精度にＡＦ設定あるいはギャップ設定ができなくなる。これは、同じウエハ３でもウエハの高さ情報が異なるためである。代表的な要因としては、例えば、ステージ定盤７の平面度があげられる。ＸＹステージ１２は、ステージ定盤７に案内されて移動するため、ウエハ３の平面度が仮に零だとしても、ウエハの高さ情報はステージ定盤７の平面度とほぼ等価になる。更に、ステージ定盤７の平面度は露光装置ごとに異なるために、装置ごとに異なるウエハ高さ計測情報と補正量との関係の機差情報をあらかじめ管理しなければならない。
【００６０】
そのためには、例えば、一回だけ先行ウエハで試し露光を行い、露光転写精度から機差情報をオフセットとして第二の処理部３０３に持たせる方法が有効である。ベアウエハにレジストを塗布しただけのウエハからは、プロセスによって生じる計測誤差が最も小さい状態でウエハの高さ情報が得られる。したがって、ベアウエハにレジスト塗布したウエハを先行ウエハとして、ウエハの高さ情報とレジスト像との関係を求めておけば、露光装置ごとにレジスト像を基準としたウエハの高さ情報とＺチルト補正量との関係が得られる。第二の処理部３０３は、ここで得たウエハの高さ情報とＺチルト補正量との関係を装置間の機差情報として管理すればよい。その他、第二の処理部３０３がオフセットを持つ代わりに、露光装置全ての受光部１５からの計測結果を同上の方法でキャリブレーションしてもよい。
【００６１】
また、ｎ−１番目のレイヤを露光した露光装置は、ｎ＋１番目のレイヤを露光する露光装置になりうる。すなわち、第一の処理部３０２は第二の処理部３０３と同じ機能を持つのが好ましい。したがって、全露光装置の処理部は、各露光装置間のウエハ高さ計測情報とＺチルト補正量との機差情報を管理しておくのが好ましい。デバイスを製作する過程で、所定のレイヤ（露光工程）で露光する露光装置があらかじめ決定されている場合には、デバイス製作の流れに沿ってこれらの露光装置の機差を処理部で管理すればよい。
【００６２】
以上の方法によって、第二の処理部３０３では装置ごとに異なるウエハ高さ計測情報と補正量との関係の機差情報を管理できる。
【００６３】
次に、図６を用いて、本実施形態においてｎ番目のレイヤを露光する場合について説明する。
【００６４】
まず、投光部１４と受光部１５は、ウエハ３の第一ショット近傍あるいは第一ショットの高さを計測する。次に、第二の処理部３０３は、投光部１４と受光部１５で計測したウエハの高さ情報と、第一の処理部３０２から得たｎ−１番目までのウエハの高さ情報とに基づいて、前述の機差を修正するようにｎ番目のウエハの高さ情報に換算する。制御部３０４は、第二の処理部３０３が換算したウエハの高さ情報に基づいて、Ｚチルトステージ１３のＺチルト補正量を決定する。
【００６５】
ここでの決定方法は、第一の実施の形態と同様に、ｎ番目のウエハの高さ情報と同一ウエハのｎ−１番目までのウエハの高さ情報とをそれぞれ所定の比率で足し合わせるとしたが、本発明はこれに限定されない。制御器３０４は、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記比率を露光工程によって変更するための評価関数を持ってもよい。例えば、Ｚチルト補正量を決定する方法では、評価関数を用意し、ｎ番目のウエハの高さ情報と同一ウエハのｎ−１番目までのウエハの高さ情報の重み付け（比率）とをレイヤ（露光工程）によって変更する方法であってもよい。
【００６６】
更に、ｎ−１番目までのウエハの高さ情報は、１番目からｎ−１番目までの情報のうちのどのウエハの高さ情報を使ってもよい。ウエハの高さ情報をＺチルトステージ１３での補正量に代表させて管理する方法であってもよい。
【００６７】
また、処理部３０４は、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報の差（平面度の変化）を求め、その差が所定値以上の場合、装置の運転を停止させることが好ましい。このとき、ウエハ３の裏面に異物などが混入した可能性があるため、ユーザは、ウエハチャック５の清掃をはじめとするメンテナンスを行うことが好ましい。
【００６８】
本実施の形態では処理部あるいは制御部３０４の機能は、不図示のコンソールが持つことができると述べたが、これに限定されず、コンソールとは別のコンピュータがこれらの機能を持ってもよい。更に。図６におけるウエハの高さ情報とＺチルト補正量情報の処理の流れの中で、ｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報の差が所定値以上であるか否かを判断するのは制御部３０４の後であるとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部３０４の中でこの判断の機能を持たせてもよい、また、制御部３０４は、この判断の後にＺチルト補正量を決定してもよいし、この判断でｎ番目のウエハの高さ情報とｎ−１番目までのウエハの高さ情報の差が所定値以下になった場合のみＺチルト補正量を決定してもよい。
【００６９】
本実施形態では、それぞれの露光装置が第一の処理手段及び／又は第二の処理手段を持っていたが、これに限定されない。例えば、複数台の露光装置が共有し、一括して管理する処理部があれば、それぞれの露光装置は必ずしも処理手段を持つ必要はない。この場合、各々の装置は、過去のレイヤを露光したときの基板高さ情報をこの処理部にアクセスして取得することができる。
【００７０】
以上から、本発明によれば、ギャップ位置またはフォーカス位置へ位置決めするときに、現在の露光工程におけるウエハの高さ情報だけでなく、過去の露光工程におけるウエハの高さ情報に基づいて位置決めすることにより、プロセスに起因する位置決め誤差を小さくすることができる。その結果、デバイスの生産性を向上させることができる。また、ＡＦ・ギャップ計測等の精度を向上させることができるために、露光転写精度が向上し、デバイスの生産性を向上させることができる。
【００７１】
また、第一の基板の高さ情報と第二の基板の高さ情報との差が所定値よりも大きい場合には、装置の運転を停止させ、基板の保持装置などへの異物混入を早期に発見することができるため、デバイスの歩留まりをはじめとした生産性が向上する。
【００７２】
さらに、全レイヤを一台の露光装置で露光する場合だけでなく、レイヤ（露光工程）によって複数台の露光装置で露光するＭｉｘ　＆　Ｍａｔｃｈにも対応させることができる。
【００７３】
［他の実施形態］
次に上記の半導体露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。図７は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。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（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。ステップ４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記の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５（組み立て）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）等の組立て工程を含む。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、これを出荷（ステップ７）する。
【００７４】
図８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成膜する。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）では上記の半導体露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。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を形成する。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、例えば、デバイスの生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＸ線露光装置の一般的な構成を示す概略図である。
【図２】本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置を示す概略図である。
【図３】本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置におけるグローバルアライメント方式の露光動作を説明するための図である。
【図４】本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置におけるグローバルアライメント方式の露光動作のフローチャートである。
【図５】本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置におけるＡＦ計測の露光動作を示す構成図である。
【図６】本発明の好適な実施の形態に係る半導体露光装置におけるＭｉｘ　＆　Ｍａｔｃｈの露光動作を示す構成図である。
【図７】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図８】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
１：マスク、２：マスクメンブレン、３：ウエハ、４：マスクチャックならびにマスクステージ、５：ウエハチャック、６：マスクステージベース、７：ステージ定盤、８：アライメントスコープ、９：アライメントステージ、１０：ウエハ高さセンサ、１１：マスク高さセンサ、１２：ＸＹステージ、１３：Ｚチルトステージ、１４：投光部、１５：受光部

Claims (13)

1. 原版のパターンをウエハに露光する半導体露光装置であって、
   ウエハの高さ情報を測定する測定器と、
   過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と、現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整する調整器と、
   を備えることを特徴とする半導体露光装置。
2. 前記ウエハの高さ情報をメモリに格納する処理部を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の半導体露光装置。
3. 前記処理部は、前記ウエハを識別するための識別情報と、前記ウエハの高さ情報と、を関連付けて前記メモリに記憶させることを特徴とする請求項２に記載の半導体露光装置。
4. 前記処理部は、前記識別情報に基づいて、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報を前記メモリから読み出すことを特徴とする請求項３に記載の半導体露光装置。
5. 前記処理部は、前記ウエハの高さ情報として、所定の基準位置からのウエハの高さ及び前記調整器による調整量の少なくとも１つを、前記メモリに記憶させることを特徴とする請求項４に記載の半導体露光装置。
6. 前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記調整器を制御するための指令値を出力する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体露光装置。
7. 前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報との差が所定値以上であるときに、当該半導体露光装置の運転を停止させる機能を有する制御部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体露光装置。
8. 前記制御器は、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とをそれぞれ所定の比率で足し合わせる演算を行い、前記調整器は、前記制御器の演算結果に基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の半導体露光装置。
9. 前記制御器は、前記過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と前記現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記比率を露光工程によって変更するための評価関数を有することを特徴とする請求項８に記載の半導体露光装置。
10. 前記調整器は、前記原版と前記ウエハとの間隔が所定の微小間隔となるよう前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体露光装置。
11. 前記調整器は、前記ウエハの高さ方向の位置が露光光のフォーカス位置となるよう前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体露光装置。
12. 原版のパターンをウエハに露光する半導体露光装置の制御方法であって、
    ウエハの高さ情報を測定する測定工程と、
    過去の露光工程におけるウエハの高さ情報と現在の露光工程におけるウエハの高さ情報とに基づいて、前記原版及び／又は前記ウエハの高さ方向の位置を調整する調整工程と、
    を含むことを特徴とする半導体露光装置の制御方法。
13. 半導体デバイスの製造方法であって、
    ウエハに感光材を塗布する塗布工程と、
    前記塗布工程で前記感光材が塗布された前記ウエハに請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の半導体露光装置を利用してパターンを転写する露光工程と、
    前記露光工程で前記パターンが転写された前記ウエハの前記感光材を現像する現像工程と、
    を有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。

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