JP2004095906A - Device and method for alignment - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製造等に用いられる露光装置またはイオン注入装置に係り、特に、ウェハと露光・イオン注入用マスクとの位置合わせ装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造過程においては、シリコンウェハに複数のチップ領域が設定され、露光やイオン注入などの製造プロセスが各チップ領域に対して順次実行される。
【0003】
ウェハ上の各チップ領域に対してパターン形成するために、露光のためのマスクパターンが形成されたマスクをウェハに近接させて露光するプロキシミティ露光または近接露光という方法が用いられている。
【0004】
この近接露光では、ウェハとマスクとの位置が正しく整合していなければならないため露光工程の前に位置合わせを正確に行う必要がある。位置合わせ方法としては、ウェハ上に設けられたウェハマークとマスク上に設けられたマスクマークの双方を撮像手段によって撮像し、双方の位置関係からウェハとマスクとの相対位置を検出する。このような位置合わせ技術として、例えば、特開平9―139333号には斜方検出法を適用した位置合わせ方法が開示されている(特許文献1)。斜方検出法によれば、露光のための露光光の光軸上に位置合わせのための手段を配置しなくて済むため、露光中に位置合わせ手段を待避する必要が無くなり、露光中でもアライメントが可能となり、スループットを向上させることができるという特長があった。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−139333号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、マスクは通常10μm程度と極めて薄いものであるのため、露光やイオン注入の際にマスクが撓み、マスクパターンが正しくウェハのチップ領域と整合しなくなる場合があった。
【0007】
すなわち、露光等の最初に正しくウェハとマスクとの位置合わせをしても、露光プロセスやイオン注入プロセスでは、露光光の放射熱やマスクにイオンが衝突することよりマスクの温度が高温になる。この温度によりマスクが変形し撓みを生ずる。斜方検出法による位置合わせではマスク上に設けられたマスクマークとウェハ上のウェハマークとの位置を斜めから観察することになるため、僅かなマスクの撓みでも正確な位置合わせができなくなる可能性があった。また、マスクとウェハとの間隙は通常数μm〜50μmと極めて狭いものであるため、マスクの変形が大きいとマスクがウェハに接触してしまうおそれもあった。
【0008】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明は、マスク等の位置合わせ対象物の撓みを検出可能な位置合わせ装置及び位置合わせ方法を提供することを目的とする。
【0009】
上記目的を達成するために、本発明の位置合わせ装置は、位置合わせ対象物上に設けられたマークを読み取る読取装置と、所定のタイミングにおいて読取装置によって読み取られたマークの位置を記憶する記憶部と、読取装置によって読み取られたマークの位置と記憶部に記憶されているマークの位置とを比較し、読取装置によって読み取られたマークの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する判定する比較判定部と、を備える。
【0010】
上記構成によれば、読取装置によって読み取られた対象物上のマークの位置が記憶部において記憶され、新たに読み取られたマークの位置と記憶されたマークの位置が比較され、読み取られたマークの位置が記憶されたマークの位置から見て所定の許容範囲に入っているか否かが比較判定される。対象物が変形し読取装置との距離が変化すれば対象物上のマークの位置も変化するため当該構成によって確実に対象物の撓み・変形を検出可能である。
【0011】
なお、対象物の撓み・変形によるマーク位置の変化は、対象物の撓み・変形の方向が読取装置からマーク位置への方向と異なっている場合に、より大きく観察されるため、当該位置合わせはいわゆる斜方検出法に適するが、対象物の撓み・変形の方向と読取装置からマーク位置への方向とが略平行である垂直検出法であってもマークの形状が変化するため、そのマーク形状の変化を検出することで当該位置合わせ技術を適用可能である。
【0012】
なお、本発明において、「位置合わせ対象物」とは、例えば露光装置やイオン注入装置におけるマスク等が考えられるが、変形を検出したい対象であれば特にその名称や用途に限定されることはない。
【0013】
また、本発明において、「読取装置」は、マークの位置の変化を識別可能な形態で電気信号に変換可能であれば充分であり、二次元的に画像を読み取るカメラのような手段であっても一次元的に走査しながら画像を読み取るラインセンサのようなものであってもよい。
【0014】
また、本発明において、「マーク」は、その形状や大きさに特に限定はないが、ウェハとマスクとの位置合わせを要する装置であれば対象物であるマスク上に設けられる開口部が相当する。
【0015】
また、本発明において、「所定のタイミング」に限定はなく、作業の開始時、または作業の中間において定期的に読み取ることが考えられる。当該タイミングからの対象物の撓み・変化を検出することが目的だからである。
【0016】
また、本発明において、「許容範囲」は位置合わせの目的を達成するために必要とされる精度に対応して種々に設定可能である。例えば露光装置やイオン注入装置であれば、パターンやイオンの注入位置のずれが性能に影響を与えない程度の対象物における位置ずれの範囲をいう。このような範囲は例えば予め行われる実験で設定される。
【0017】
ここで、記憶部は、動作の初期のタイミングでマークの位置を記憶する。この記憶部は外部の取り外し可能な記憶装置でも内部のRAMやキャッシュメモリなどの一時的な記憶装置であってもよい。マークの位置はマーク自体の画像として記憶されるものでも、検出した位置に対応する数値として記憶されるものでもよい。読取装置の仕様によって適宜記憶すべき内容を変更可能である。
【0018】
判定部は、許容範囲から逸脱していると判断した場合に、所定の非常時処理を行う。ここで、所定の非常時処理としては、例えば、警告信号を出力したり、例えば、位置合わせ装置が露光装置あるいはイオン注入装置に使用されている場合では露光処理、あるいはイオン注入処理の中断などが挙げられる。許容範囲からはずれているということは対象物の撓み・変形が相対的に大きくなっていることを示すので、警告信号を出すことによりユーザに知らせることが可能になる。例えば警告信号に基づいてランプを点灯(点滅)させたり警告音を発生させたりディスプレイ上に警告表示をしたり等、ユーザに知覚可能な手段で警告することになる。
【0019】
また、本発明は、ウェハと当該ウェハに対して所定の処理を実行するためのマスクとの位置合わせを行うための位置合わせ装置であって、ウェハとマスクとの相対位置を変化させる移動装置と、マスク上に設けられたアライメント用開口部を通してウェハ上に設けられたアライメントマークを読み取る読取装置と、読取装置によって読み取られたアライメント用開口部とアライメントマークとの相対位置に基づいてウェハとマスクとの相対位置を変化させる制御装置と、を備える。そして、制御装置は、所定のタイミングにおけるアライメント用開口のエッジの位置を記憶し、読取装置から新たに読み取られるエッジの位置と記憶されているエッジの位置とを比較し、読取装置によって新た読み取られたエッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する。
【0020】
上記構成によれば、制御装置は、所定のタイミングで読取装置によって読み取られたマスク上のアライメント用開口部のエッジ位置を記憶し、新たに読み取られた開口部のエッジ位置とこの記憶された開口部のエッジ位置とを比較する。そして新たに読み取られた開口部のエッジ位置が記憶された開口部のエッジ位置から見て所定の許容範囲に入っているか否かを比較判定する。マスクが撓み・変形し読取装置との距離が変化すればマスク上の開口部のエッジ位置も変化するため当該構成によって確実にマスクの撓み・変形を検出可能となる。
【0021】
なお、マスクの撓み・変形による開口部のエッジ位置の変化は、マスクの撓み・変形の方向が読取装置から開口部の位置への方向と異なっている場合に、より大きく観察されるため、当該位置合わせはいわゆる斜方検出法に適するが、マスクの撓み・変形の方向と読取装置から開口部のエッジ位置への方向とが略平行である垂直検出法であっても開口部の形状が変化するため、その開口部形状の変化を検出することで当該位置合わせ技術を適用可能である。
【0022】
ここで、例えば、制御装置は、所定のタイミングにおいて読取装置によって読み取られたエッジの位置を記憶する記憶部と、読取装置によって読み取られたエッジの位置と記憶部に記憶されているエッジの位置とを比較し、読み取られたエッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する比較判定部と、を備えていてもよい。
【0023】
また、制御装置は、ウェハに対するプロセス処理の初期のタイミングでエッジの位置を記憶するようにしてもよい。但し、処理中途の任意のタイミングで記憶してもよい。ある基準とされるタイミングからのマスクの撓み・変形を検出することが目的だからである。
【0024】
また、制御装置は、許容範囲から逸脱していると判断した場合に、所定の非常時処理を行うようにしても良い。所定の非常時処理については、例えば、以下がある。まず、警告信号を出力するようにしてもよい。許容範囲からはずれているということはマスクの撓み・変形が相対的に大きくなっていることを示すので、警告信号を出すことによりユーザに知らせることが可能になる。例えば、警告信号に基づいてランプを点灯(点滅)させたり警告音を発生させたりディスプレイ上に警告表示をしたり等、ユーザに知覚可能な手段で警告することになる。これにより、ユーザは、マスクを交換すべきことを認識することができる。
【0025】
また、制御装置は、許容範囲から逸脱していると判断した場合に、以降のウェハに対する処理を中断するように構成してもよい。許容範囲からはずれたということはマスクの撓み・変形が相対的に大きく、そのまま製造を継続すると精度の悪いパターニングやイオン注入しかできないことを意味するため、それ以降のプロセスを続けることは不適当だからである。
【0026】
この場合、中断される処理は、露光処理またはイオン注入処理が考えられるが、他の処理であってもよい。露光装置やイオン注入装置に本発明を適用した場合である。露光装置としては、等倍または縮小投影を行う紫外線露光装置、電子線描画装置、電子線露光装置あるいはX線露光装置等であってもよい。
【0027】
本発明の位置合わせ方法は、所定のタイミングにおいて位置合わせ対象物上に設けられたマークの位置を読み取るステップと、読み取られたマークの位置を記憶するステップと、新たに読み取られたマークの位置と記憶されているマークの位置とを比較するステップと、新たに読み取られたマークの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する判定するステップと、を備える。
【0028】
また、本発明の位置合わせ方法は、ウェハと当該ウェハに対して所定の処理を実行するためのマスクとの位置合わせを行うための位置合わせ方法であって、所定のタイミングにおいて、マスク上に設けられたアライメント用開口部を通してウェハ上に設けられたアライメントマークを読み取るステップと、所定のタイミングにおけるアライメント用開口のエッジの位置を記憶するステップと、を備える。そして、さらにプロセスの実行時に、新たにエッジの位置を読み取るステップと、新たに読み取られたエッジの位置と記憶されているエッジの位置とを比較するステップと、新た読み取られたエッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定するステップと、新たに読み取られたエッジの位置が許容範囲内にある場合に、新たに読み取られたアライメント用開口部とアライメントマークとの相対位置に基づいてウェハとマスクとの相対位置を変化させるステップと、を備えている。
【0029】
本発明の位置合わせ装置及び位置合わせ方法は、例えば、半導体製造等に用いられる製造装置の露光装置やイオン注入装置の一部に組み込んで利用する事が可能である。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態は、本発明の位置合わせ装置及び方法を半導体製造における露光装置に適用したものである。
【0031】
図1に、本発明の第1の実施の形態に係る製造装置の概略図を示す。図1に示すように、当該製造装置1は、プロセス室10、ワーク室12、マスク室13、及びプリアライメント室14とローダ室11とを、ゲートバルブ15、16、17、及び18でそれぞれ連結して構成されている。なお、ローダ室11と共に殆ど常に真空状態に保たれるプリアライメント室14及びプロセス室10との間のゲートバルブ15、18は省略しても良い。
【0032】
図示しない吸引手段により、プロセス室10、ローダ室11、ワーク室12、マスク室13、及びプリアライメント室14を各々半導体製造工程に適する真空度にまで低圧化することが可能になっている。ローダ室11には、アーム部21及びハンド22からなるローダ20が備えられている。
【0033】
ワーク室12には、図示しないカセットに装着された複数のシリコンウェハが格納されている。マスク室13には、このウェハを露光するための露光パターンが記録されているステンシルマスク(図示しない)が露光パターンに対応して格納されている。プリアライメント室14は、ワーク室12から運ばれたウエハ及びマスク室13内から運ばれたステンシルマスクの向きをほぼ一定方向に向けるための向き調整機構を備えている。このプリアライメントにはウエハ及びステンシルマスクに設けられる切り欠き(図4参照)を利用して行うようになっている。なお、切り欠きとしては、V字状等のものでもよい。プロセス室10は、本発明に係る位置合わせ装置が設けられる場所であり、ウェハの露光やイオン注入を行うためのプロセス部10aが設けられている。
【0034】
図2に、プロセス部10aに設けられる露光装置100の構成図を示す。図2に示すように、本露光装置100は、制御装置101、駆動回路102、駆動機構103、ステージ104、静電チャック105、読取装置106A・B・C、及び露光照明装置109を備えている。各読取装置106A/B/Cは、検出照明装置107及びカメラ108をそれぞれ備えている。
【0035】
制御装置101は、コンピュータ装置であって、所定のソフトウェアプログラムに従って本発明における位置合わせ方法を実施可能に構成されている(図10参照)。すなわち、読取装置106による読取結果が示す位置ズレに対応させた駆動信号(デジタル信号)やステップ送りのための駆動信号(デジタル信号)を出力可能に構成されている。具体的には、制御装置101は、図3に示すような機能ブロックとして機能するようになっており、記憶部1011、比較判定部1013、及び制御部1014を備えている。記憶部1011はRAM等の内部メモリであるが、外部メモリ1012に情報を格納するように構成してもよい。外部メモリ1012には、固定ディスク、メモリカード等、着脱自在の如何を問わず種々の記憶媒体を適用可能である。
【0036】
駆動回路102は、駆動信号を入力しステージ104を動かすための駆動パルスに変換可能に構成されている。すなわち駆動回路102は、駆動機構103の仕様に対応させて駆動信号の示す移動量だけステージ104を動かすための駆動パルスを出力するようになっている。
【0037】
駆動機構103は、ステップ送り等の比較的大きな移動量の移動のための機構と、位置ずれ補正のための微動機構とを含む。前者はそれぞれステップモータ等の動力手段とギア・ベルト・スクリューバーなどの機構手段とを含む図面左右方向のX軸方向の駆動機構、図面奥行き方向のY軸方向の駆動機構、及び図面上下方向のZ軸方向の駆動機構を備え、それぞれの方向に駆動パルスに対応する移動量だけステージ104を移動することが可能に構成されている。後者は、例えば圧電素子等を含み、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向及び各軸周りにステージ104を微動可能に構成されている。すなわち、ステージ104と静電チャック105で取り付けられるステンシルマスク110との相対位置を変更可能に構成されている。
【0038】
ステージ104は、ウェハWを着脱自在に載置するために、図示しない吸引チャック等(例えば、静電チャック、大気中であれば真空チャック、あるいは機械的な把持機構)の手段によってウェハWを仮固定することができるようになっている。ウェハWを交換する場合には仮固定を開放し、ローダ20にウェハWを撤去させ、新たにローダ20が搬送してきたウェハWが正しく載置してから、再び仮固定することができるようになっている。
【0039】
静電チャック105は、静電力でステンシルマスク110を一時的に吸着して仮固定することが可能になっている。なお、静電チャック105の代わりに露光装置の種類に応じ、各種吸引チャック(例えば、マグネットチャックや大気中の場合であれば真空チャック)や把持機構、その他公知の仮固定手段を利用してもよい。
【0040】
各読取装置106A・B・Cにおいて、検出照明装置107は、画像撮影に適するスペクトラムを有する検出光を画像撮影に適する光量で射出可能に構成されている。例えば、検出照明装置107として、ハロゲンランプと反射板を重ねたもの、LED、レーザ装置等の構成が適用される。カメラ108は、二次元画像を撮影可能な構成であり、例えば対物レンズによりアライメントマーク等の微少領域を拡大して撮影可能なCCDカメラ等の構成である。これらの構成により、各読取装置106A・B・Cは、それぞれ一時にマスク110上の異なる位置においてアライメントマークを同時に読み取ることが可能に構成されている。
【0041】
なお、各読取装置106A・B・Cの読取位置を変更可能なように、図示しない読取装置の搬送装置を備えていてもよい。もちろん、マスク110におけるパターン領域とアライメントマークとの相対的な位置関係がどのマスクでも同一であるように設定するならば、これら読取装置106A,B,Cの各位置を静電チャック105に対して固定してもよい。このように読取装置の位置を固定すれば、搬送装置が不要になり、マスクマークの読取の度に読取装置を搬送する必要が無くなるためスループットも向上する。
【0042】
照明装置109は、紫外線、X線または電子線をマスク110上のパターン領域に射出可能に構成されている。この照明装置109から射出されたこれら紫外線、X線または電子線は、マスク110のパターン領域により領域制限されウェハに照射され、ウェハ上に塗布されたレジスト材料を露光することが可能になっている。
【0043】
図4に、ステンシルマスク110とウェハWとの相対位置を説明する斜視図を示す。図5にステンシルマスク110の平面図、図6にウェハWの所定のチップ領域を中心とする平面図を示す。
【0044】
本実施の形態で使用するステンシルマスク110は、周辺部114で囲まれたメンブレム部113にパターン領域111が形成されて構成されている。パターン領域111は当該実施の形態では方形に形成されている。そしてパターン領域111の一辺の端部にはマスクマーク(開口部)112A及び112Bが、その辺に対向する辺の一端には他のマスクマーク112Cが形成されている。さらに周辺部114には2つのグローバルアライメントマーク115が形成されている。また、ステンシルマスク110には、切り欠きが設けられており、プリアライメントが可能になっている。
【0045】
当該ステンシルマスク110は、例えばシリコンを主体とするもので、直径4インチ、厚さ0.5mmの周辺部114と厚さ10μm程度のメンブレム部113とからなる。さらに露光パターンに応じたパターン領域111及びマスクマーク112を形成したものである。
【0046】
他に、例えば紫外線、X線等を用いる露光装置の場合、ステンシルマスクとして磁性体を使用することも可能で、例えば、周辺部を鋼で形成し、メンブレン部はそれぞれに適した材質、表面処理などを用いて形成するようにしてもよく、材質等、本実施の形態に限定されない。磁性体を使用の場合、チャックとしてマグネットチャックを使用しても良い。
【0047】
シリコンウェハWは、複数のチップ領域CAが設けられており、そのチップ領域の一方の辺の端部にウェハマークWMA及びWMB、その対向する辺の一端に他のウェハマークWMCが形成されている。露光する際にはチップ領域CAにはレジストが塗布された状態となっている。図4及び図6では、露光対象となっているチップ領域CAのみをハッチングで示してあるが、露光装置がウェハとマスクとの相対位置を変更することで、異なるチップ領域が露光対象となるようになっている。ウェハWには、切り欠きが設けられており、この切り欠きによってプリアライメントが可能になっている。
(動作)
次に、図10に示すフローチャートを参照して、上記製造装置の構成における動作を説明する。
【0048】
まず、ステンシルマスク110を搬送する(S1)。まずゲートバルブ17が開放されローダ20が位置20bまで移動する。ローダ20は、アーム21を作動させて露光に係るステンシルマスク110を選択的にハンド22に載置する。次いでゲートバルブ18が開放され、ステンシルマスク110を載置しているローダ20が位置20cまで動き、ステンシルマスク110のプリアライメントが行われる。すなわち、ステンシルマスク110の周辺部114に設けられている切り欠き(図4、図5参照)を利用してマスクが一定の方向に揃えられる。次いでゲートバルブ15が開放され、プリアライメントされたステンシルマスク110を再度載置したローダ20のハンド22が位置20dまで動き、プロセス部10a内に入る。プロセス部10a内部において、ローダ20はステンシルマスク110を露光装置100の静電チャック105下に位置させる。この位置で静電チャック105を動作させステンシルマスク110を吸着させる。次いでグローバルアライメントマーク115(図4、図5参照)を利用してステンシルマスク110の位置決めを図示しない機構により行う。この動作によりステンシルマスク110が後の本願発明に係る位置合わせ装置によるウエハとの位置合せが可能な位置において仮固定される。
【0049】
次に、本発明に係る位置合わせ方法を実施するためのマークの初期値を取得しておく(S2)。つまりマスク110が仮固定された後にマスクマーク112の位置を記憶する。マスク110には、図4及び図5に示すように、開口部であるマスクマーク112A,B,Cが配置されている。このそれぞれの位置、具体的には開口部のエッジの位置を記憶する。
【0050】
図7において、一つのマスクマーク112について当該マークの真上から見た図を上段に、真横から見た断面図を中断に、カメラ108において撮像される映像を下段に示す。図7下段に示すように、マスクマーク112のエッジを含めた映像がカメラ108によって撮像され記憶部1011に記憶される。このように、マスクマーク112の初期の映像をそのまま記憶して位置を記憶する。さらにエッジ部分を輪郭強調等の公知の画像処理技術で取り出し、そのエッジの輪郭を映像としてまたは基準点からの座標値として記憶してもよい。
【0051】
次に、ウェハWをステージ104上に搬送する(S3)。ゲートバルブ16が開放されてからローダ20が作動しアーム21が延びて位置20aにまで移動する。次いでローダ20は、ワーク室12内に格納されているウェハのうちいずれか一枚をハンド22に載置する。次にゲートバルブ18が開放され、ウェハWを載置しているローダ20が位置20cまで動き、ウェハWのプリアライメントが行われる。すなわち、ウェハWの一端に設けられている切り欠きによりウェハWが一定の方向に揃えられる。次いでゲートバルブ15が開放され、プリアライメントされたウェハWを再度載置したローダ20のハンド22が位置20dまで動き、プロセス部10a内に入る。プロセス部10a内部において、ローダ20はウェハWを露光装置100のステージ104上に載置する。図示しない吸引チャックが作動しウェハWを固定した状態でウェハW上の所定のマークを利用してウェハWの位置決めを行う。これにより、後のステンシルマスク110との位置合せが可能な状態となる。
【0052】
以上の工程によってマスク110及びウェハW共にプリアライメントされた状態で仮固定されるので、露光動作に移行する(S4〜)。
【0053】
まず、制御装置101が露光すべきチップ領域CAの位置までステージ104をステップ送りさせる(S4)。それにより、マスク110とウェハWとはチップ領域同士がほぼ重なった状態になる。
【0054】
この状態において、位置合わせのために各読取装置106A・B・Cはそれぞれに対応するマスクマーク112及びウェハマークWMを含む画像データを読み取る(S5)。
【0055】
図7は、このときのマスク110上のマスクマーク112とウェハW上のウェハマークWMが重なる様子を示している。検出照明装置107からの検出光は、各マスクマーク112に照射されると共にその開口部を抜けてウェハW上にも届く。検出光はマスク面に対し斜めに入射しているためマスクマーク112のエッジによりウェハW上に影SAが生ずる。この影SAによりマスクマーク112のエッジがよりはっきりする。また、上述のようなステップS1及びステップS3での位置決めによりマスクマーク112とウェハマークWMはほぼ位置が合っているためマスクマーク112の開口部からはウェハマークWMが望める。
【0056】
制御装置101は、ステップS5で得られたマスクマーク112、ウェハマークWM及び影SAを含む画像データからマスク110とウェハWとの相対位置のズレ及びステンシルマスク110とウェハWとのギャップを計算し、それを補正する方向にステージ104を駆動する(S6)。すなわち、マスクマーク112の中心軸(一点鎖線で表示)とウェハマークWMの線方向とのずれΔ及び影SAの長さDを演算して求める。図6に示すように、ウェハマークWMはチップ領域CAの周囲に3つ設けられており、そのうち少なくとも一つ(WMC)は線方向が他のマークと異なる方向を向いているため、この3つのウェハマークWMについてマスクマーク112との位置ズレを測定すれば、X軸方向、Y軸方向、および回転角をどれだけ補正すれば正しく総てのウェハマークWMが各マスクマーク112の中心軸と一致するかを計算できる。この計算には、公知の技術を適用可能である。同様に、影SAの長さDに基づき、それぞれの箇所でのステンシルマスク110とウェハWとのギャップdの設定値に対するずれも求められる。計算されたX軸方向、Y軸方向、及び回転角θのズレ及びZ軸方向のずれを補償するように、制御装置101は駆動信号を出力しそれに対応してステージ104が搬送され、マスク110とウェハWとの相対位置が補正される。
【0057】
次に、マスク110とウェハWとの相対位置の補正によりずれが許容範囲内となったかを調べるため、マスクマーク110及びウェハマークWMの再読みとりを行い(S7)、許容範囲内かを制御装置101にてチェックし(S8)、許容範囲外の場合はS6に戻る。
【0058】
S8の工程で許容範囲内ということになったら当該チップ領域CAについての位置合わせ処理が終了するので、露光処理に移行する(S10)。すなわち、露光照明装置109から露光光が照射され、パターン領域111を通して領域制限された露光光がウェハW上のチップ領域CAに塗布されているレジスト材料等を感光する。
【0059】
露光処理が終了したら、制御装置101は次に露光すべきチップ領域CAが当該ウェハWに存在するか否かを判断する(S11)。次に露光すべきチップ領域CAが残っていたら(S11:Y)、制御装置101はステップ送りさせる駆動信号を出力し次のチップ領域CAがマスク110のパターン領域111とほぼ重なる位置までステージ104を搬送させる(S12)。
【0060】
なお、図示省略するが、1枚のウェハWの全てのチップ領域の露光が終了した場合は、ウェハWのチャックを解除し、ローダ20により露光済みのウェハWをワーク室13に戻し、カセットに未露光のウェハWが残っている場合は、次のウェハWの露光を行う。具体的には、後述のステップS13(但し、この場合、マスクのみの画像データとなる。)、S14を行い、S14でYの場合、S3に戻る。
【0061】
さて、露光装置では、露光光の放射熱や輻射熱、電導熱により、マスク110の温度が上昇する。ここでメンブレン部113は約10μmと大変薄いものであるため、このような高温によって徐々に撓み・変形を生ずるようになる。
【0062】
図8はこのように撓み・変形を生じた場合のメンブレン部113の断面図を示している。図8において、本来のメンブレン部113の面を一点鎖線で示してありその面とウェハW面との距離はd0である。しかしマスクに撓み・変形が生じた結果、ウェハW面との距離が大きくなったり(d1)、小さくなったり(d2)している。メンブレン部113の撓み・変形が大きくなると、露光により形成されるパターンの歪みが発生したり、メンブレン部113の一部がウェハWと接触してしまう可能性もある。そこで本実施の形態に係る位置合わせ装置では、以下の方法によってこれを防止する。
【0063】
すなわち、図9に示すように、マスク110が熱で撓んだり変形したりするとマスク上のマスクマークを撮像して得られた画像におけるマスクパターンの見かけの輪郭の位置(または形)が変動する。例えば、基準となる初期位置113―0にメンブレン部113が位置している場合、マスクマーク112を撮像して得られる画像におけるエッジXa、Xb、Ya、Ybの位置がそれぞれXa0、Xb0、Ya0、Yb0で囲まれる方形であったとする。ここで熱により、113―0の位置から113―1の位置へメンブレン部113が変形しウェハWとの距離が大きくなったとすれば、それを撮像して得られるマスクマーク112のエッジXa、Xb、Ya、Ybは、Xa1、Xb1、Ya0、Yb0で囲まれる位置に移動する。一方、113―0の位置から113―2の位置へメンブレン部113が変形しウェハWに接近したとすれば、それを撮像して得られるマスクマーク112のエッジXa、Xb、Ya、Ybは、Xa2、Xb2、Ya0、Yb0で囲まれる位置に移動する。ここで、113―1及び113―2の変動量が正しくパターニングできる限度値であったとすれば、画像上、図9の斜線で囲まれる領域TRにマスクマークのエッジXa及びXbが入っている場合に露光が正しく行えるということになる。
【0064】
そこで本実施の形態では、新たに取り込まれたマスクマークのエッジがこの許容範囲TRに入っているか否かを以下のようにして判定する。まず新たなチップ領域CAがマスク110のパターン領域111と対向するようにステージ104を駆動したら、制御装置101はまず読取装置106A・B・Cを動作させてマスクマーク112及びウェハマークWMを含む画像データを読み取る(S13)。なお、この工程は前記S5と同様の工程で、同時に次の露光のためのマスクとウェハとの位置合せに必要な両者間の位置ズレのデータも取得される。比較判断部1013は、この読み取られたマスクマーク112のエッジXaの位置と、ステップS2において記憶部1011に記憶されているマスクマーク112のエッジの位置Xa0とを比較し、図9の斜線で示されるような許容範囲TRに入っているか否かを判断する(S14)。
【0065】
なお、ステンシルマスク110のメンブレン部113の変形により、厳密にはマスクマーク112(開口部)の形状も変形するが、マスクマーク112の大きさは、0.1mmに満たず、ステンシルマスク110のメンブレン部113全体に比べ十分に小さいため、その変形は無視でき、メンブレン部113の変形によるカメラ視野内でのマスクマーク112の変化は図9で示したような左右方向の位置の変化と考えればよい。従って、本実施の形態では影SAの生じる側のエッジXaの位置の変化を見ることによりステップS14を行っている。
【0066】
また、万が一、メンブレン部113の変形以外の原因でステンシルマスク110が視野内でずれてしまう場合(例えば、ステンシルマスク110が静電チャック105に対して動いてしまった場合等)は、本来続行可能である。このようなメンブレン部113の変形以外によるずれの場合は、112A、112B、112Cの3カ所のエッジの初期位置に対するずれの相互関係から幾何学的に求めることができる。このような影響の分を差し引いて判断するような工程を加えるようにしても良い。
【0067】
エッジの位置の比較には種々の方法を適用可能である。例えば、本実施の形態では二次元画像データを取り込んでいるので、記憶部1011に記憶されている露光前の画像データと新たに取り込まれた画像データとを減算演算する。もしも両者の位置が変わっていないのであれば、減算された画像データ出力中のマスクマークのエッジに対応する部分や影SAに対する部分にはゼロレベルのままである。予め記録された画像データにおけるマスクマークのエッジの位置から新たに取り込まれたマスクマークのエッジの位置が変化していたら、画素のレベルに差が生じている画素にある輝度レベルが出現する。なんらかのレベルが出現した画素成分を抽出することによって、元のマスクマークの位置からのズレが検出できる。
【0068】
マスクマークのエッジの位置が許容範囲TRに入っている場合(S14:Y)、マスク110の撓み・変形の程度は許容できるため、通常の位置合わせ処理及び露光処理に移行する(S6〜S13)。一方マスクマークのエッジの位置が許容範囲を逸脱していた場合(S14:N)、当該マスク110が熱により限度を超えて変形していると判断できるので、以降の露光処理を中断する。
【0069】
ここで、制御装置101は、マスクの変形が限度を超えていると判断した場合に、警告信号を出力する。この警告信号は、所定のランプの点灯や点滅、警告音の発生、またはディスプレイへの警告メッセージの表示としてユーザに伝達される。ユーザはこれら警告が出されたら当該マスク110を新しいマスクに変えるように、当該製造装置1を操作すればよい。
【0070】
マスクの変形が許容範囲TRを超えた場合、制御装置101はそのチップ領域CAの位置を記憶しておき、新たにロードされたマスクによる位置合わせ及び露光を当該位置のチップ領域CAから開始させることが好ましい。
【0071】
なお、警告信号が出た場合に、自動的に当該マスクを破棄し、同じパターンに係るマスクをマスク室13から取りだして露光装置100に再セットするように処理させても良い。
【0072】
また、本実施の形態では斜方検出法を採用しており、露光中においてもマスクマーク112の読み込みが可能なので、露光中もエッジ位置Xaの取り込み及び初期のエッジ位置Xa0との比較を所定時間間隔毎に繰り返し、ステップS10中にエッジ位置が許容範囲かどうかの判断を行っても良い。あるいは、露光終了後にステップS11の前に前記エッジ位置が許容範囲内かどうかの判断を行うようにしても良い。
【0073】
以上、本第1の実施の形態によれば、制御装置が露光処理の度にマスクマークを読み取り当初のマスクマークとのエッジ位置の変化を検出してマスクの変形の程度を判定するので、露光処理における熱によってマスクに撓み・変形が生じたことを的確に判定できる。そのため、マスクの変形が許容範囲を超えた状態で露光されることが防止され、半導体製造における歩留まりを向上させることができる。
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態は、本発明に係る位置合わせ装置及び方法をイオン注入装置に適用したものである。
【0074】
本第2の実施の形態におけるイオン注入装置200は、前記第1の実施の形態における露光装置100と同様に、製造装置1内のプロセス室10内に設けられるものである。前記第1の実施の形態と同様の構成については同一の符号を付すこととしその説明を省略する。
【0075】
製造装置1については、前記第1の実施の形態と同様である。但し、マスク室13に格納されているマスク110は、パターン形成のための露光用マスクではなく、イオン注入の際にイオンを注入する位置を制限するためのマスクである。例えば、薄膜トランジスタにおいて半導体領域におけるソース領域とドレイン領域との不純物を導入する際に、これら領域以外の領域をマスクするようなパターンが形成されているものである。
【0076】
図11に、本第2の実施の形態に係る製造装置の概略図を示す。図11に示すように、本イオン注入装置200は、制御装置101、駆動回路102、駆動機構103、ステージ104、静電チャック105、読取装置106A・B・C、イオン発生源120、質量分離器121、及び加速コイル122を備えている。イオン発生源120、質量分離器121、及び加速コイル122以外の構成については前記第1の実施の形態と同様である。
【0077】
イオン発生源120は、打ち込みに使うイオンを生成し、ビームとして引き出す部分であり、シリコンへの打ち込み用のB+、P+、AS+イオン等を発生するものである。質量分離器121は、複数種類のイオンの中から所望のイオンのみを原子の質量で分離して選択的に射出させるものである。加速コイル122は、選択されたイオンを所定の速度にまで加速するものである。
【0078】
ステンシルマスク110とウェハWとについては、マスク110がイオン注入用のマスクパターンを備えている点を除き前記第1の実施の形態と同様である。
【0079】
次に、図12に示すフローチャートを参照して、第2の実施の形態における動作を説明する。基本的には前記第1の実施の形態と同様である。但し、露光処理の代わりにイオン注入処理をする点で本実施の形態は前記第1の実施の形態と異なる。
【0080】
すなわち、ステンシルマスク110の搬送する(S21)、初期のマスクマーク位置の記憶(S22)、ウェハの搬送(S23)、最初のチップ送り(S24)、3つのウェハマークの読み取り(S25)、位置ズレの補正(S26)までは前記第1の実施の形態と同様である。
【0081】
チップ領域CAとマスク210の位置合わせが終了したら、イオン注入処理を実行する(S30)。すなわち、イオン発生源120を駆動してイオンを射出させ、質量分離器121でイオンを選択し、加速コイル122でイオンを加速し、マスク110に向けてイオンを射出させる。当該イオンはマスクパターンにより領域制限され、チップ領域CA上の所望の領域(例えばソース領域やドレイン領域)にのみイオンが注入される。
【0082】
一つのチップ領域CAについてイオン注入が終了したら、以降の工程、すなわち次チップの有無の判定(S31)、ステップ送り(S32)、マスクマークのエッジ位置の新たな読み取り(S33)及び許容範囲にエッジが入っているか否かの判定(S34)は、前記第1の実施の形態に準じて実施される。
【0083】
すなわち、マスクマークのエッジの位置が許容範囲TRに入っている場合(S34:Y)、マスク110の撓み・変形の程度は許容できるため、通常の位置合わせ処理及びイオン注入処理に移行する(S25〜S33)。一方マスクマークのエッジの位置が許容範囲TRを逸脱していた場合(S34:N)、当該マスク210が熱により限度を超えて変形していると判断できるので、以降のイオン注入処理を中断する。
【0084】
前記第1の実施の形態と同様に、制御装置101は、マスクの変形が限度を超えていると判断した場合に、警告信号を出力したりマスクを取り替えたりする。
【0085】
以上、本第2の実施の形態によれば、制御装置がイオン注入処理の度にマスクマークを読み取り当初のマスクマークとのエッジ位置の変化を検出してマスクの変形の程度を判定するので、イオン注入処理における熱によってマスクに撓み・変形が生じたことを的確に判定できる。そのため、マスクの変形が許容範囲を超えた状態でイオン注入されることが防止され、半導体製造における歩留まりを向上させることができる。
【0086】
特に、イオン注入処理ではマスク面に衝突するイオンによってマスク表面の温度上昇が著しい。このようなイオン注入装置に本発明に係る位置合わせ装置及び方法を適用することによって、マスクの変形を正確に検出することが可能である。
【0087】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、所定のタイミングにおけるマークまたは開口部の位置を記憶しこれと新たに読み取られたマークまたは開口部の位置とを比較し、許容範囲か否かを判定するので、マスク等の位置合わせ対象物の撓みを確実に検出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る製造装置の概略構成図である。
【図2】図2は、本発明の第1の実施の形態に係る露光装置の概略構成図である。
【図3】図3は、第1の実施の形態に係る制御装置の機能ブロック図である。
【図4】図4は、本発明の第1の実施の形態に係るステンシルマスクとウェハとの関係を示す斜視図である。
【図5】図5は、本発明の第1の実施の形態に係るステンシルマスクの平面図である。
【図6】図6は、本発明の第1の実施の形態に係るシリコンウェハの一部平面図である。
【図7】図7は、本発明に係る位置合わせ装置における基本動作を説明する説明図である。
【図8】図8は、熱によるマスクの撓み・変形を説明する図である。
【図9】図9は、熱によるマスクの変形が生じた場合におけるマスクマークの形状の変化を説明する図である。
【図10】図10は、本発明の第1の実施の形態に係る露光装置の動作を説明するフローチャートである。
【図11】図11は、本発明の第2の実施の形態に係るイオン注入装置の概略構成図である。
【図12】図12は、本発明の第2の実施の形態に係るイオン注入装置の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
CA…チップ領域
TR…許容範囲
WMA,WMB,WMC…ウェハマーク
101…制御装置
102…駆動回路
103…駆動機構
104…ステージ
105…静電チャック
106A,B,C…読取装置
107…検出照明装置
108…カメラ
110、210…ステンシルマスク
112A,112B,112C…マスクマーク[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to an exposure apparatus or an ion implantation apparatus used for semiconductor manufacturing or the like, and more particularly, to an improvement in an apparatus for aligning a wafer with an exposure / ion implantation mask.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor device, a plurality of chip regions are set on a silicon wafer, and manufacturing processes such as exposure and ion implantation are sequentially performed on each chip region.
[0003]
In order to form a pattern on each chip region on a wafer, a method called proximity exposure or proximity exposure, in which a mask on which a mask pattern for exposure is formed is exposed close to the wafer, is used.
[0004]
In this proximity exposure, since the position of the wafer and the position of the mask must be correctly aligned, it is necessary to accurately perform the alignment before the exposure step. As an alignment method, both the wafer mark provided on the wafer and the mask mark provided on the mask are imaged by the imaging means, and the relative position between the wafer and the mask is detected from the positional relationship between the two. As such a positioning technique, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-139333 discloses a positioning method to which an oblique detection method is applied (Patent Document 1). According to the oblique detection method, since there is no need to arrange a positioning means on the optical axis of the exposure light for exposure, there is no need to evacuate the positioning means during exposure, and alignment is performed even during exposure. This makes it possible to improve throughput.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-139333
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the mask is extremely thin, typically about 10 μm, the mask may bend during exposure or ion implantation, and the mask pattern may not be correctly aligned with the chip region of the wafer.
[0007]
That is, even if the wafer and the mask are correctly aligned at the beginning of the exposure or the like, in the exposure process or the ion implantation process, the temperature of the mask becomes high due to radiation heat of exposure light or collision of ions with the mask. This temperature causes the mask to deform and bend. In the alignment by the oblique detection method, the position of the mask mark provided on the mask and the wafer mark on the wafer are observed obliquely, so even if the mask is slightly bent, accurate alignment may not be possible. was there. Further, since the gap between the mask and the wafer is usually extremely small, that is, several μm to 50 μm, there is a possibility that the mask may come into contact with the wafer if the deformation of the mask is large.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, an object of the present invention is to provide a positioning device and a positioning method capable of detecting a deflection of a positioning target such as a mask.
[0009]
In order to achieve the above object, a positioning device according to the present invention includes a reading device that reads a mark provided on a positioning target, and a storage unit that stores a position of the mark read by the reading device at a predetermined timing. And comparing the position of the mark read by the reading device with the position of the mark stored in the storage unit to determine whether the position of the mark read by the reading device deviates from a predetermined allowable range. And a comparison / determination unit for performing the determination.
[0010]
According to the above configuration, the position of the mark on the object read by the reading device is stored in the storage unit, the position of the newly read mark is compared with the position of the stored mark, and the position of the read mark is compared. It is determined whether or not the position is within a predetermined allowable range when viewed from the position of the stored mark. If the object is deformed and the distance to the reader changes, the position of the mark on the object also changes, so that the bending and deformation of the object can be reliably detected by this configuration.
[0011]
Note that the change in the mark position due to the bending / deformation of the object is more greatly observed when the direction of the bending / deformation of the object is different from the direction from the reading device to the mark position. Although it is suitable for the so-called oblique detection method, the mark shape changes even in the vertical detection method in which the direction of deflection / deformation of the object and the direction from the reader to the mark position are substantially parallel. By detecting the change in the position, the positioning technique can be applied.
[0012]
In the present invention, the “positioning target object” may be, for example, a mask in an exposure apparatus or an ion implantation apparatus, but is not particularly limited to its name or application as long as it is an object whose deformation is to be detected. .
[0013]
In the present invention, the “reading device” is sufficient if it can convert a change in the position of the mark into an electric signal in a form that can be identified, and is a means such as a camera that reads a two-dimensional image. May be a line sensor that reads an image while scanning one-dimensionally.
[0014]
In the present invention, the “mark” is not particularly limited in its shape and size, but corresponds to an opening provided on a mask as an object in a device that requires alignment between a wafer and a mask. .
[0015]
Further, in the present invention, the “predetermined timing” is not limited, and it is conceivable that the reading is performed at the start of the work or periodically during the middle of the work. This is because the purpose is to detect bending / change of the target object from the timing.
[0016]
In the present invention, the "permissible range" can be variously set in accordance with the accuracy required to achieve the purpose of alignment. For example, in the case of an exposure apparatus or an ion implantation apparatus, the term refers to a range of a positional shift in an object such that a shift in a pattern or an ion implantation position does not affect performance. Such a range is set, for example, in an experiment performed in advance.
[0017]
Here, the storage unit stores the position of the mark at the initial timing of the operation. This storage unit may be an external removable storage device or a temporary storage device such as an internal RAM or cache memory. The position of the mark may be stored as an image of the mark itself, or may be stored as a numerical value corresponding to the detected position. The contents to be stored can be changed as appropriate according to the specifications of the reading device.
[0018]
The determining unit performs a predetermined emergency process when determining that the value deviates from the allowable range. Here, the predetermined emergency processing includes, for example, outputting a warning signal, for example, when the alignment apparatus is used for an exposure apparatus or an ion implantation apparatus, exposure processing, or interruption of the ion implantation processing. No. Since the deviation from the allowable range indicates that the bending and deformation of the object are relatively large, it is possible to notify the user by issuing a warning signal. For example, based on a warning signal, a warning is given by means that can be perceived by the user, such as turning on (flashing) a lamp, generating a warning sound, or displaying a warning on a display.
[0019]
Further, the present invention is an alignment device for performing alignment between a wafer and a mask for performing a predetermined process on the wafer, and a moving device that changes a relative position between the wafer and the mask. A reading device that reads an alignment mark provided on a wafer through an alignment opening provided on a mask, and a wafer and a mask based on a relative position between the alignment opening and the alignment mark read by the reading device. And a control device for changing a relative position of the control signal. Then, the control device stores the position of the edge of the alignment opening at a predetermined timing, compares the position of the edge newly read from the reading device with the position of the stored edge, and reads the position of the edge newly read by the reading device. It is determined whether or not the position of the edge has deviated from a predetermined allowable range.
[0020]
According to the above configuration, the control device stores the edge position of the alignment opening on the mask read by the reading device at a predetermined timing, and stores the edge position of the newly read opening and the stored opening position. Compare with the edge position of the part. Then, it is determined whether the newly read edge position of the opening is within a predetermined allowable range when viewed from the stored edge position of the opening. If the mask bends and deforms and the distance to the reading device changes, the edge position of the opening on the mask also changes, so that the mask can reliably detect the bending and deformation of the mask.
[0021]
The change in the edge position of the opening due to the bending / deformation of the mask is more greatly observed when the direction of the bending / deformation of the mask is different from the direction from the reader to the position of the opening. The alignment is suitable for the so-called oblique detection method, but the shape of the opening changes even in the vertical detection method in which the direction of the bending and deformation of the mask and the direction from the reader to the edge position of the opening are almost parallel. Therefore, the alignment technique can be applied by detecting a change in the shape of the opening.
[0022]
Here, for example, the control unit stores the position of the edge read by the reading device at a predetermined timing, the position of the edge read by the reading device, and the position of the edge stored in the storage unit. And a comparison / determination unit that determines whether the position of the read edge deviates from a predetermined allowable range.
[0023]
Further, the control device may store the position of the edge at an initial timing of the process processing on the wafer. However, it may be stored at any timing during the processing. This is because the purpose is to detect the deflection / deformation of the mask from a certain reference timing.
[0024]
Further, the control device may perform a predetermined emergency process when it is determined that it is out of the allowable range. The predetermined emergency processing includes, for example, the following. First, a warning signal may be output. Since the deviation from the allowable range indicates that the deflection and deformation of the mask are relatively large, it is possible to notify the user by issuing a warning signal. For example, based on a warning signal, a warning is given by means that can be perceived by the user, such as turning on (flashing) a lamp, generating a warning sound, or displaying a warning on a display. Thereby, the user can recognize that the mask should be replaced.
[0025]
Further, the control device may be configured to interrupt the subsequent processing on the wafer when it is determined that the deviation is out of the allowable range. Deviating from the permissible range means that the deflection and deformation of the mask is relatively large, and if the production is continued as it is, only inaccurate patterning and ion implantation can be performed, so it is inappropriate to continue the subsequent process. It is.
[0026]
In this case, the interrupted process may be an exposure process or an ion implantation process, but may be another process. This is a case where the present invention is applied to an exposure apparatus or an ion implantation apparatus. The exposure apparatus may be an ultraviolet exposure apparatus, an electron beam lithography apparatus, an electron beam exposure apparatus, an X-ray exposure apparatus, or the like, which performs 1: 1 or reduced projection.
[0027]
The alignment method of the present invention includes a step of reading a position of a mark provided on an alignment target at a predetermined timing, a step of storing a position of the read mark, and a step of storing a position of a newly read mark. The method includes a step of comparing the stored position of the mark and a step of determining whether the position of the newly read mark deviates from a predetermined allowable range.
[0028]
Further, the alignment method of the present invention is an alignment method for aligning a wafer with a mask for performing a predetermined process on the wafer, and is provided on the mask at a predetermined timing. Reading an alignment mark provided on the wafer through the alignment opening provided, and storing a position of an edge of the alignment opening at a predetermined timing. Then, during the execution of the process, a step of reading a new edge position, a step of comparing the newly read edge position with the stored edge position, and a step of determining the position of the newly read edge Determining whether or not the position is outside the allowable range, and when the position of the newly read edge is within the allowable range, the relative position between the newly read alignment opening and the alignment mark is determined. Changing the relative position between the wafer and the mask on the basis of this.
[0029]
The alignment apparatus and the alignment method of the present invention can be used, for example, by incorporating them into a part of an exposure apparatus or an ion implantation apparatus of a manufacturing apparatus used for semiconductor manufacturing or the like.
[0030]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First embodiment>
In the first embodiment of the present invention, the alignment apparatus and method of the present invention are applied to an exposure apparatus in semiconductor manufacturing.
[0031]
FIG. 1 shows a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the manufacturing apparatus 1, a
[0032]
The pressure of the
[0033]
The
[0034]
FIG. 2 shows a configuration diagram of the exposure apparatus 100 provided in the
[0035]
The
[0036]
The
[0037]
The
[0038]
The
[0039]
The
[0040]
In each of the
[0041]
Note that a transport device of a reading device (not shown) may be provided so that the reading position of each of the
[0042]
The
[0043]
FIG. 4 is a perspective view illustrating a relative position between the
[0044]
The
[0045]
The
[0046]
In addition, in the case of an exposure apparatus using, for example, ultraviolet rays, X-rays, etc., it is also possible to use a magnetic material as a stencil mask. For example, the material may be used, and the material is not limited to this embodiment. When a magnetic material is used, a magnet chuck may be used as the chuck.
[0047]
The silicon wafer W is provided with a plurality of chip areas CA. Wafer marks WMA and WMB are formed at one end of one side of the chip area, and another wafer mark WMC is formed at one end of the opposite side. . When exposure is performed, a resist is applied to the chip area CA. In FIGS. 4 and 6, only the chip area CA to be exposed is shown by hatching. However, the exposure apparatus changes the relative position between the wafer and the mask so that different chip areas become exposure targets. It has become. The wafer W is provided with a notch, and the notch enables pre-alignment.
(motion)
Next, an operation in the configuration of the manufacturing apparatus will be described with reference to a flowchart shown in FIG.
[0048]
First, the
[0049]
Next, an initial value of a mark for performing the alignment method according to the present invention is obtained (S2). That is, the position of the
[0050]
In FIG. 7, an image taken by the
[0051]
Next, the wafer W is transferred onto the stage 104 (S3). After the
[0052]
Since the
[0053]
First, the
[0054]
In this state, each of the
[0055]
FIG. 7 shows how the
[0056]
The
[0057]
Next, the
[0058]
If it is determined that the position is within the allowable range in the step S8, the alignment processing for the chip area CA ends, and the process shifts to the exposure processing (S10). That is, exposure light is emitted from the
[0059]
When the exposure processing is completed, the
[0060]
Although not shown, when the exposure of all the chip areas of one wafer W is completed, the chuck of the wafer W is released, the exposed wafer W is returned to the
[0061]
Now, in the exposure apparatus, the temperature of the
[0062]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the
[0063]
That is, as shown in FIG. 9, when the
[0064]
Therefore, in the present embodiment, it is determined as follows whether or not the edge of the newly captured mask mark falls within the allowable range TR. First, when the
[0065]
Strictly, the shape of the mask mark 112 (opening) is also deformed by the deformation of the
[0066]
If the
[0067]
Various methods can be applied for comparing the positions of the edges. For example, in the present embodiment, since two-dimensional image data is captured, subtraction operation is performed between the image data before exposure stored in the
[0068]
When the position of the edge of the mask mark falls within the allowable range TR (S14: Y), the degree of the bending and deformation of the
[0069]
Here, when the
[0070]
When the deformation of the mask exceeds the allowable range TR, the
[0071]
When a warning signal is output, the mask may be automatically discarded, a mask having the same pattern may be taken out of the
[0072]
Further, in the present embodiment, the oblique detection method is employed, and the
[0073]
As described above, according to the first embodiment, the control device reads the mask mark every time the exposure processing is performed, detects the change in the edge position with respect to the initial mask mark, and determines the degree of deformation of the mask. It is possible to accurately determine that the mask is bent or deformed by the heat in the processing. Therefore, exposure of the mask in a state where the deformation of the mask exceeds the allowable range is prevented, and the yield in semiconductor manufacturing can be improved.
<Second embodiment>
In the second embodiment of the present invention, the positioning apparatus and method according to the present invention are applied to an ion implantation apparatus.
[0074]
The ion implantation apparatus 200 according to the second embodiment is provided in the
[0075]
The manufacturing apparatus 1 is the same as in the first embodiment. However, the
[0076]
FIG. 11 shows a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 11, the ion implantation apparatus 200 includes a
[0077]
The
[0078]
The
[0079]
Next, the operation in the second embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. Basically, it is the same as the first embodiment. However, this embodiment is different from the first embodiment in that an ion implantation process is performed instead of the exposure process.
[0080]
That is, the
[0081]
When the alignment between the chip area CA and the mask 210 is completed, an ion implantation process is performed (S30). That is, the
[0082]
When the ion implantation is completed for one chip area CA, the subsequent steps, that is, determination of the presence / absence of the next chip (S31), step feed (S32), new reading of the edge position of the mask mark (S33), and the edge within the allowable range The determination as to whether or not is included (S34) is performed according to the first embodiment.
[0083]
That is, when the position of the edge of the mask mark falls within the allowable range TR (S34: Y), the degree of the bending and deformation of the
[0084]
As in the first embodiment, when the
[0085]
As described above, according to the second embodiment, the control device reads the mask mark each time the ion implantation process is performed, detects the change in the edge position with respect to the initial mask mark, and determines the degree of deformation of the mask. It can be accurately determined that the mask is bent or deformed by the heat in the ion implantation process. Therefore, ion implantation is performed in a state where the deformation of the mask exceeds the allowable range, and the yield in semiconductor manufacturing can be improved.
[0086]
In particular, in the ion implantation process, the temperature of the mask surface is significantly increased due to ions colliding with the mask surface. By applying the alignment apparatus and method according to the present invention to such an ion implantation apparatus, it is possible to accurately detect the deformation of the mask.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the position of a mark or an opening at a predetermined timing is stored, and this is compared with the position of a newly read mark or an opening to determine whether or not the position is within an allowable range. Therefore, it is possible to reliably detect the deflection of the alignment target such as a mask.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a functional block diagram of a control device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a perspective view showing a relationship between a stencil mask and a wafer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view of the stencil mask according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a partial plan view of the silicon wafer according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a basic operation of the positioning device according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining bending and deformation of a mask due to heat.
FIG. 9 is a diagram illustrating a change in the shape of a mask mark when the mask is deformed by heat.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of an ion implantation apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an operation of the ion implantation apparatus according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
CA: Chip area
TR: allowable range
WMA, WMB, WMC: Wafer mark
101 ... Control device
102 ... Drive circuit
103 ... Drive mechanism
104 ... stage
105 ... Electrostatic chuck
106A, B, C ... reading device
107 ... Detection illumination device
108 ... Camera
110, 210 ... Stencil mask
112A, 112B, 112C ... Mask mark
Claims (10)
所定のタイミングにおいて前記読取装置によって読み取られた前記マークの位置を記憶する記憶部と、
前記読取装置によって読み取られた前記マークの位置と前記記憶部に記憶されている前記マークの位置とを比較し、前記読取装置によって読み取られた前記マークの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する判定する比較判定部と、を備えることを特徴とする位置合わせ装置。A reading device that reads a mark provided on the alignment target;
A storage unit that stores the position of the mark read by the reading device at a predetermined timing;
The position of the mark read by the reading device is compared with the position of the mark stored in the storage unit, and the position of the mark read by the reading device is out of a predetermined allowable range. And a comparison / determination unit that determines whether or not the position is determined.
前記ウェハと前記マスクとの相対位置を変化させる移動装置と、
前記マスク上に設けられたアライメント用開口部を通して前記ウェハ上に設けられたアライメントマークを読み取る読取装置と、
前記読取装置によって読み取られたアライメント用開口部と前記アライメントマークとの相対位置に基づいて前記ウェハと前記マスクとの相対位置を変化させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、所定のタイミングにおける前記アライメント用開口部のエッジの位置を記憶し、前記読取装置から新たに読み取られる前記エッジの位置と記憶されている前記エッジの位置とを比較し、新た読み取られた前記エッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定することを特徴とする位置合わせ装置。An alignment apparatus for performing alignment between a wafer and a mask for performing a predetermined process on the wafer,
A moving device that changes a relative position between the wafer and the mask,
A reading device that reads an alignment mark provided on the wafer through an alignment opening provided on the mask,
A control device that changes a relative position between the wafer and the mask based on a relative position between the alignment opening and the alignment mark read by the reading device,
The control device stores the position of the edge of the alignment opening at a predetermined timing, compares the position of the edge newly read from the reading device with the stored position of the edge, and newly reads the edge. A positioning device that determines whether or not the position of the edge is out of a predetermined allowable range.
所定のタイミングにおいて前記読取装置によって読み取られた前記エッジの位置を記憶する記憶部と、
前記読取装置によって読み取られた前記エッジの位置と前記記憶部に記憶されている前記エッジの位置とを比較し、読み取られた前記エッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する比較判定部と、を備える、請求項4に記載の位置合わせ装置。The control device includes:
A storage unit that stores the position of the edge read by the reading device at a predetermined timing,
The position of the edge read by the reading device is compared with the position of the edge stored in the storage unit, and it is determined whether the position of the read edge deviates from a predetermined allowable range. The positioning apparatus according to claim 4, further comprising:
読み取られた前記マークの位置を記憶するステップと、
新たに読み取られた前記マークの位置と記憶されている前記マークの位置とを比較するステップと、
新たに読み取られた前記マークの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定する判定するステップと、を備えることを特徴とする位置合わせ方法。Reading a mark provided on the alignment target at a predetermined timing;
Storing the read position of the mark;
Comparing the position of the newly read mark with the stored position of the mark;
Determining whether the position of the newly read mark deviates from a predetermined allowable range.
所定のタイミングにおいて、前記マスク上に設けられたアライメント用開口部を通して前記ウェハ上に設けられたアライメントマークを読み取るステップと、前記所定のタイミングにおける前記アライメント用開口部のエッジの位置を記憶するステップと、を備え、
さらに前記処理の実行時に、新たに前記エッジの位置を読み取るステップと、前記新たに読み取られた前記エッジの位置と記憶されている前記エッジの位置とを比較するステップと、
前記新た読み取られた前記エッジの位置が所定の許容範囲より逸脱しているか否かを判定するステップと、
前記新たに読み取られた前記エッジの位置が前記許容範囲内にある場合に、前記新たに読み取られた前記アライメント用開口部と前記アライメントマークとの相対位置に基づいて前記ウェハと前記マスクとの相対位置を変化させるステップと、を備えたことを特徴とする位置合わせ方法。An alignment method for performing alignment between a wafer and a mask for performing a predetermined process on the wafer,
At a predetermined timing, reading an alignment mark provided on the wafer through an alignment opening provided on the mask; and storing an edge position of the alignment opening at the predetermined timing. ,
Furthermore, when the processing is performed, a step of reading the position of the edge newly, and a step of comparing the position of the newly read edge with the stored position of the edge,
Determining whether the position of the newly read edge deviates from a predetermined allowable range;
When the position of the newly read edge is within the allowable range, the relative position between the wafer and the mask is determined based on the relative position between the newly read alignment opening and the alignment mark. Changing the position.
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