JP2005109333A - Device for manufacturing semiconductor and method for manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は 半導体を製造するための半導体製造装置およびその装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus for manufacturing a semiconductor and a device manufacturing method for manufacturing a device using the apparatus.
近年、半導体集積回路のパターンが微細化するのに伴い、半導体製造装置に対する解像度、重ね合わせ精度への更なる向上が求められている。こうした要求に答えるため、半導体露光技術について多方面から様々な技術提案がなされてきた。これらの技術進歩により、多様化する回路パターン形状を高解像で形成することが可能となった。 In recent years, with the miniaturization of semiconductor integrated circuit patterns, further improvements in resolution and overlay accuracy for semiconductor manufacturing apparatuses are required. In order to meet these demands, various technical proposals have been made for semiconductor exposure technology from various fields. With these technological advances, it has become possible to form diversified circuit pattern shapes with high resolution.
回路パターンの微細化および解像性能の向上は、一方で、投影光学系による投影像の結像変動量の許容範囲を狭め、また、レチクルを含めた投影光学系の高精度の製造技術と高安定性を求めることとなった。このため、レチクルを含めた投影光学系の製造精度の向上は勿論のこと、製造公差によって生じた投影像の誤差をいかに計測し、補正するかといった問題や、露光環境の変化による影響をいかに計測し、補正するかに多大な努力がなされている。 Miniaturization of circuit patterns and improvement of resolution performance, on the other hand, narrow the allowable range of image formation fluctuation amount of the projected image by the projection optical system, and high precision manufacturing technology and high performance of the projection optical system including the reticle. The stability was sought. For this reason, not only the manufacturing accuracy of the projection optical system including the reticle is improved, but also the problem of how to measure and correct the projection image error caused by the manufacturing tolerances, and how the influence of changes in the exposure environment is measured. However, much effort has been made to correct it.
なお、感光基板に転写されたパターンの歪みを小さくするための先行技術として、特許文献1に記載されたものがある。これはレチクルホルダのレチクル吸着面の面形状を面形状変形手段(フランジおよびピエゾ素子)によって変化させ、転写されるパターンの歪みを制御し、歪みを最小にするものである。
従来例で述べたように、結像変動量の許容範囲の狭さや、製造公差によって生じる投影像の誤差を考慮せざるを得ない状況では、レチクルをレチクルホルダに保持する際に生じる変形量も無視できない誤差要因となりつつある。 As described in the conventional example, the amount of deformation that occurs when holding the reticle on the reticle holder is also limited in situations where the tolerance of the imaging variation amount and the error in the projected image caused by manufacturing tolerances must be taken into account. It is becoming an error factor that cannot be ignored.
レチクルの変形に関して、レチクルやレチクルホルダの面精度、およびレチクルホルダでレチクルを吸着する際の吸着圧力やその接触状態が各吸着箇所、または各装置ごとで異なっている。例えば、図6(a)で示すように、レチクルホルダ21が完全な水平であったとし、レチクル22が曲がっていたとする。この場合、レチクル22とレチクルホルダ21との間には隙間sが発生する。レチクルホルダ21でレチクル22を真空吸着保持すると、レチクル22は吸着圧力に引かれ、図6(b)に示すように、レチクルホルダ21に吸着される。これによって、レチクル22に吸着変形が発生する。
Regarding the deformation of the reticle, the surface accuracy of the reticle and the reticle holder, the suction pressure when the reticle is sucked by the reticle holder, and the contact state thereof are different for each suction location or each device. For example, as shown in FIG. 6A, it is assumed that the
逆に、レチクル22が完全な水平であったとし、レチクルホルダ21の平面度が完全な水平でなかったとする場合も、レチクル22とレチクルホルダ21との間に隙間が発生し、レチクル22を真空吸着保持すると、レチクル22に吸着変形が発生する。レチクル22及びレチクルホルダ21には、製造公差などの問題、あるいは経時、経年変形、あるいはレチクル22を取り巻く環境温度などの変化などにより、その変形量は様々に異なり、すべてのレチクル22すべての装置で同一とはならない。ましてや、レチクル22とレチクルホルダ21の相対関係は様々に異なる。
Conversely, even when the
このため、使用している個々のレチクルごとの変形量、ひいては結像性能の変化量が異なり、すべてのレチクルまたは、すべての装置に対して一律の補正値を使用することは(一律に補正することは)困難である。例えば、半導体製造装置の出荷時の結像変動量は、その半導体製造装置の結像性能の変動特性として認識する事ができ、前記変動に対して補正量を求めることができ、結像性能を追い込むことができるが、他のレチクルを使用すると、レチクルの面形状や、またレチクルの面形状とレチクルホルダの面形状の相対関係により、レチクルの変形量が異なるために正確な補正量を求める事ができなくなる。特に1枚のウエハ上にレチクルを次々に交換して露光を行う場合、それぞれのレチクルにそれぞれのレチクルの変形量を個々に考慮しないと、結像性能の変動量が累積して大きな誤差となり得る。 For this reason, the amount of deformation for each of the reticles used, and hence the amount of change in imaging performance, is different, and it is not possible to use a uniform correction value for all reticles or all devices (correctly correct). It is difficult). For example, the imaging fluctuation amount at the time of shipment of the semiconductor manufacturing apparatus can be recognized as a fluctuation characteristic of the imaging performance of the semiconductor manufacturing apparatus, a correction amount can be obtained for the fluctuation, and the imaging performance can be calculated. However, when using other reticles, the amount of reticle deformation varies depending on the reticle surface shape and the relative relationship between the reticle surface shape and the reticle holder surface shape. Can not be. In particular, when exposure is performed by sequentially exchanging reticles on a single wafer, fluctuation amounts of the imaging performance can be accumulated to cause a large error unless the reticle deformation amount is individually considered for each reticle. .
本発明の目的は、半導体製造装置において、レチクルがレチクルホルダに保持されることによる変形を考慮し、また、その変形量が個々のレチクル、各々の装置による作り込み精度や環境変化によって異なることをも考慮し、投影光学系のディストーションの補正量を求め、前記補正量に従って投影像の補正を行うことにある。 An object of the present invention is to consider deformation caused by a reticle being held by a reticle holder in a semiconductor manufacturing apparatus, and that the amount of deformation varies depending on individual reticles, the accuracy of fabrication by each apparatus, and environmental changes. In view of this, the distortion correction amount of the projection optical system is obtained, and the projection image is corrected according to the correction amount.
上記問題を解決するためには、レチクルをレチクルホルダで吸着保持する前および後のレチクルの変形量が問題となる。また、基準となるレチクルを用いて露光及び計測を行い、投影レンズあるいは半導体製造装置固有のディストーションを抑えるために、あらかじめ調整してあることが望ましい。 In order to solve the above problem, the amount of deformation of the reticle before and after the reticle is sucked and held by the reticle holder becomes a problem. Further, it is desirable that exposure and measurement are performed using a reference reticle, and adjustment is performed in advance in order to suppress distortion inherent to the projection lens or the semiconductor manufacturing apparatus.
本発明の半導体製造装置は、レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置において、前記レチクル上に描写されたマークの位置を計測する計測手段と、該計測手段によって、前記レチクルを前記保持機構にて保持する前および保持した後の前記レチクルのマークの位置を計測し、該計測したデータを処理する手段とを備えたことを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus including a holding mechanism for holding a reticle, a measuring unit that measures a position of a mark drawn on the reticle, and the holding unit that holds the reticle by the measuring unit. And means for measuring the position of the mark on the reticle before and after being held in
また、本発明の半導体製造装置は、レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置において、前記レチクルの平面度を計測する計測手段と、該計測手段によって、前記レチクルを前記保持機構にて保持する前および保持した後の前記レチクルの平面度を計測し、該計測したデータを処理する手段とを備えたことを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, a measuring unit for measuring the flatness of the reticle, and the measuring unit for holding the reticle by the holding mechanism. Means for measuring the flatness of the reticle before and after holding, and processing the measured data.
以上述べたように、半導体製造装置のレチクルステージ上でレチクルホルダによるレチクル保持前およびレチクル保持後のレチクルにパターニングされたマークの位置ズレを計測、演算し、その位置ズレによる影響が最小となるように投影光学系のディストーションを補正しながら露光を行う。これにより露光する個々のレチクル、各々の装置に対して、実際に露光する状態での補正が可能となる。 As described above, the positional deviation of the mark patterned on the reticle before and after the reticle holding by the reticle holder is measured and calculated on the reticle stage of the semiconductor manufacturing apparatus, and the influence of the positional deviation is minimized. Then, exposure is performed while correcting the distortion of the projection optical system. As a result, it is possible to perform correction in the actual exposure state for each reticle to be exposed and each apparatus.
本発明は、以上説明したように構成したので、露光する個々のレチクル、各々の半導体製造装置に対して、実際に露光する状態での補正が可能となり、投影像のディストーションを最小限に抑えることができる。これによって、不良製品、不良素子の製造を未然に防ぐことができる。 Since the present invention is configured as described above, it is possible to perform correction in the actual exposure state for each reticle to be exposed and each semiconductor manufacturing apparatus, and to minimize distortion of the projected image. Can do. As a result, production of defective products and defective elements can be prevented in advance.
以下、本発明の実施態様を列挙する。
[実施態様1]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様2]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、その後、前記保持前後のマーク位置の差分値を計算するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様3]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、その後、前記保持前後のマーク位置の差分値を計算するようにし、さらにその後、前記計算値からレチクル変形によるレチクル上にパターニングされたマークの位置ズレを計算するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様4]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルにパターニングされたマークの位置を測定し、その後、前記保持前後のマーク位置の差分値を計算するようにし、さらにその後、前記計算値からレチクル変形によるレチクル上にパターニングされたマークの位置ズレを計算し、その後、前記位置ズレ量が最小となるように投影光学系のディストーションを補正するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様5]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルの平面度を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルの平面度を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルの平面度を測定するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様6]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルの平面度を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルの平面度を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルの平面度を測定し、その後、前記保持前後の平面度の差分値を計算し、さらにその後、前記計算値からレチクルの変形量を求めるようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様7]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルの平面度を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルの平面度を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルの平面度を測定し、その後、前記保持前後の平面度の差分値を計算し、さらにその後、該計算値からレチクルの変形量を求め、その後、該変形量からレチクルの変形によるレチクル上にパターニングされたマークの位置ズレを計算するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
[実施態様8]
レチクルを保持する保持機構を備えた半導体製造装置を用いて半導体を製造する半導体製造方法において、前記レチクルの平面度を測定する手段を用いて、前記レチクルを前記保持機構で保持する前の前記レチクルの平面度を測定し、しかる後、前記レチクルを前記保持機構で保持した後の前記レチクルの平面度を測定し、その後、前記保持前後の平面度の差分値を計算し、さらにその後、該計算値からレチクルの変形量を求め、その後、該変形量からレチクルの変形によるレチクル上にパターニングされたマークの位置ズレを計算し、しかる後、該位置ズレ量が最小となるように投影光学系のディストーションを補正するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
The embodiments of the present invention are listed below.
[Embodiment 1]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring a position of a mark patterned on the reticle. The position of the mark patterned on the previous reticle is measured, and then the position of the mark patterned on the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured. Production method.
[Embodiment 2]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring a position of a mark patterned on the reticle. The position of the mark patterned on the previous reticle is measured, and then the position of the mark patterned on the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the mark position before and after the holding A semiconductor manufacturing method characterized in that a difference value between the two is calculated.
[Embodiment 3]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring a position of a mark patterned on the reticle. The position of the mark patterned on the previous reticle is measured, and then the position of the mark patterned on the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the mark position before and after the holding A difference value between the two is calculated, and thereafter, the positional deviation of the mark patterned on the reticle due to reticle deformation is calculated from the calculated value.
[Embodiment 4]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring a position of a mark patterned on the reticle. The position of the mark patterned on the previous reticle is measured, and then the position of the mark patterned on the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the mark position before and after the holding Then, the positional deviation of the mark patterned on the reticle due to reticle deformation is calculated from the calculated value, and then the distortion of the projection optical system is minimized so that the positional deviation amount is minimized. A semiconductor manufacturing method characterized by correcting the above.
[Embodiment 5]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle before the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring the flatness of the reticle. A flatness of the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the flatness of the reticle is measured.
[Embodiment 6]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle before the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring the flatness of the reticle. After that, the flatness of the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the difference value of the flatness before and after the holding is calculated. A method of manufacturing a semiconductor, characterized in that a deformation amount of a reticle is obtained from a value.
[Embodiment 7]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle before the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring the flatness of the reticle. After that, the flatness of the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the difference value of the flatness before and after the holding is calculated. A method of manufacturing a semiconductor, comprising: obtaining a deformation amount of a reticle from a value; and thereafter calculating a positional deviation of a mark patterned on the reticle due to the deformation of the reticle from the deformation amount.
[Embodiment 8]
In a semiconductor manufacturing method for manufacturing a semiconductor using a semiconductor manufacturing apparatus having a holding mechanism for holding a reticle, the reticle before the reticle is held by the holding mechanism using means for measuring the flatness of the reticle. After that, the flatness of the reticle after the reticle is held by the holding mechanism is measured, and then the difference value of the flatness before and after the holding is calculated. Then, the amount of deformation of the reticle is obtained from the value, and then the position displacement of the mark patterned on the reticle due to the deformation of the reticle is calculated from the amount of deformation, and then the amount of displacement of the projection optical system is minimized so that the amount of position displacement is minimized. A semiconductor manufacturing method characterized in that distortion is corrected.
以下、本発明の実施例1を図1に基づいて説明する。図1は半導体製造装置のレチクルステージ2の回りを示した概略図である。図1に示すように、半導体製造装置には、半導体パターンの焼き付けを行うためのレチクル1と、レチクル1を吸着保持する、保持機構であるレチクルホルダを備えたレチクルステージ2とが設けられている。レチクルステージ2は、レチクル搬送部(不図示)から送られたレチクル1をレチクルホルダの上部で吸着保持して固定する。このレチクルステージ2には駆動機構が装着されており、これによって前後方向に移動スキャンを行い、レチクル1上の描写パターンを後述のウエハ3上に露光する。本実施例1のスキャナーは、レチクルステージ2の移動に同期して、ウエハーステージ10を移動させ、ある一定スリットを通して露光を行うものである。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing the periphery of a
また、レチクルステージ2の上方部にはレチクル1の上に描写された計測マーク(不図示)の位置測定を行い、かつレチクル1の平面度の計測を行う、計測手段である計測センサー4a,4bが検知部をレチクル1に向けて二個設置されている。計測センサー4a,4bには駆動機構が設けられ移動できるようになっている。この二個の計測センサー4a,4bの中間位置の上方には、エキシマレーザー(不図示)の露光光を均一にするための照明系レンズ6が設けられている。これによりエキシマレーザーにて発射されたエキシマレーザー光は照明系レンズ6に導かれる。
In addition,
また、レチクルステージ2の下方部には、露光を行うための投影光学系である投影レンズ5が設置されている。この投影レンズ5は、ディストーション補正時に駆動する駆動レンズを備えている。投影レンズ5の下方部には搬入するウエハ3を載置固定するウエハステージ10が配置されている。
In addition, a
上記二個の計測センサー4a,4bは信号線を介して計測部7に繋がっており、計測部7と演算処理部8とは電線によって接続されている。また、演算処理部8も、補償部9および制御部11に電線によって接続されている。さらに、制御部11は二個の計測センサー4a,4bおよびレチクルステージ2、ウエハステージ10に電線によって接続され、補償部9は投影レンズ5に電線によって接続されている。
The two
以上の構成において、本実施例1の半導体製造装置の具体的動作を図2に基づいて説明する。この半導体製造装置で実素子を作成する場合、最初に操作者は半導体製造装置にレチクル1を搬入する(ステップ1)。搬入されたレチクル1はレチクルステージ2上に送られ、露光の前準備としてそのマーク位置を測定する。測定時には、レチクルステージ2および計測センサー4a、4bを各々に設けた駆動機構で駆動して、レチクル1上の各計測マークを測定する。
With the above configuration, the specific operation of the semiconductor manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. When creating an actual element with this semiconductor manufacturing apparatus, first, the operator carries the
詳述すると、レチクルステージ2上にレチクル1が送り込まれると、最初にレチクル1を基準の位置に合わせるための位置決め動作が行われる。この位置決め動作によって、レチクル1とレチクルステージ2の相対的位置合わせが行われる。その後、レチクルホルダがレチクル1を吸着した状態で、レチクル1上の計測マークが計測センサー4a、4bの計測エリアに入るようにレチクルステージ2が移動する。移動が終了すると、レチクルホルダはレチクル1の吸着を解除し、レチクル吸着保持前の計測マーク位置の計測を計測センサー4a、4bによって行う(ステップ2)。
More specifically, when the
レチクル吸着保持前の計測マーク位置の計測が終了すると、レチクルホルダはレチクル1を吸着保持し、吸着保持した後の計測マーク位置の計測を計測センサー4a、4bによって行う(ステップ3)。この計測センサー4a、4bを通して送られてきた画像信号を元に計測部7ではレチクル1上に描写された計測マークの位置ズレ量を測定する。
When the measurement of the measurement mark position before holding and holding the reticle is completed, the reticle holder holds and holds the
計測部7は現在のレチクルステージ2及び計測センサー4a、4bの位置を位置データとして、また吸着保持前および後で計測したレチクル1の計測マーク位置をデータとして、これら3つのデータを同期して出力する。この同期して出力された位置データと、レチクル1上の計測マーク位置データは、演算処理部8に送られ、第1の計測マークデータであるレチクル吸着保持前後のデータとして随時蓄えられる。このようにして、各計測マーク位置において、吸着保持前および後の計測マーク位置を計測し終わると、演算処理部8は吸着保持前および後のレチクル全面データとしてこのデータを記憶する。
The measurement unit 7 outputs these three data in synchronization by using the current position of the
この計測により、演算処理部8には吸着保持前のデータ、吸着保持後のデータの2つのデータが蓄えられたことになり、演算処理部8において、前記2つのデータに演算処理を加えてデータ処理を行う。実施例1の場合、レチクル吸着保持前のデータと、レチクル吸着保持後のデータの差分を求め、本差分をレチクル上の各点での位置ズレとして使用する(ステップ4)。前記ステップ2乃至4は各像高において繰り返し行われる。
As a result of this measurement, two data, that is, data before suction holding and data after suction holding, are stored in the arithmetic processing unit 8. In the arithmetic processing unit 8, data is obtained by adding arithmetic processing to the two data. Process. In the case of the first embodiment, the difference between the data before holding the reticle suction and the data after holding the reticle suction is obtained, and this difference is used as a positional shift at each point on the reticle (step 4).
このデータ処理された結果と、半導体製造装置の投影レンズ5を通した投影像のディストーション変化とは密接な関係があり、前述の演算処理結果より投影像のディストーション変化が予想できる。これらのデータ処理結果より、実素子の露光に際してディストーションが発生し、ディストーションにより重ね合わせ精度が劣化すると予想される場合、半導体製造装置は、発生するディストーションを逆補正することを目的とし、半導体製造装置内の投影光学系の一部のレンズを駆動、あるいは、レチクルステージ2、ウエハステージ10を駆動し、ディストーション補正を行う。実施例1の半導体製造装置においては、投影レンズ5の一部の光学素子を移動させ、本補正を行う(ステップ5)。
The result of this data processing and the distortion change of the projection image that has passed through the
前述の演算結果によるディストーション補正を投影レンズ5で行った後、本半導体製造装置は、露光動作を行うために半導体製造装置内のウエハステージ10上にウエハ3を搬入し、露光動作を開始する(ステップ6)。なお、レチクル1の平面度については吸着保持のときにその変形が発生する。つまり、計測マーク位置の計測は、レチクル1を交換するタイミングで行うのみでよく、その後の露光動作中に行う必要はない。
After the distortion correction based on the above calculation result is performed by the
次に、実施例2における半導体製造装置の具体的動作を図3に基づいて説明する。この半導体製造装置で実素子を作成する場合、最初に操作者は半導体製造装置にレチクル1を搬入する(ステップ1)。搬入されたレチクル1はレチクルステージ2上に送られ、露光の前準備としてその平面度(高さ方向位置)を計測する。計測は、レチクル1にパターニングされた計測マークのコントラスト計測によって得られる高さ方向の位置データとして得る。測定時には、レチクルステージ2および計測センサー4a、4bを各々に設けた駆動機構を使用して駆動し、レチクル1の平面度を測定する。
Next, a specific operation of the semiconductor manufacturing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. When creating an actual element with this semiconductor manufacturing apparatus, first, the operator carries the
詳述すると、レチクルステージ2上にレチクル1が送り込まれると、最初にレチクル1を、基準の位置に合わせるための位置決め動作が行なわれる。この位置決め動作によって、レチクル1とレチクルステージ2の相対位置の合わせが行なわれる。その後、レチクルホルダがレチクル1を吸着した状態で、レチクル1上の計測マークが計測センサー4a、4bの計測エリアに入るようにレチクルステージ2が移動する。移動が終了すると、レチクルホルダは吸着を解除し、レチクル吸着保持前の平面度(高さ方向位置)計測を計測センサー4a、4bで行う(ステップ2)。
More specifically, when the
レチクル吸着保持前の平面度(高さ方向位置)計測が終了すると、レチクルホルダはレチクル1を吸着保持し、レチクル吸着保持後の平面度(高さ方向位置)計測を計測センサー4a、4bで行う(ステップ3)。この計測センサー4a、4bを通して送られてきた信号を元に計測部7ではレチクル1上に描写された計測マークの高さ方向の位置ズレ量を測定する。
When the flatness (position in the height direction) measurement before holding and holding the reticle is completed, the reticle holder holds and holds the
計測部7は現在のレチクルステージ2の位置及び計測センサー4a、4bの位置を位置データとして、また吸着保持前および後で計測したレチクル1の高さ方向の位置ズレを平面度データとして、これら3つのデータを同期して出力する。この同期して出力された位置データと、レチクル平面度データは、演算処理部8に送られ、第1の計測マークデータであるレチクル保持前後の平面度データとして随時蓄えられる。このようにして、各計測マーク位置において、吸着保持前後の平面度計測を計測し終わると、演算処理部8は吸着保持前および後のレチクル全面データとして平面度データを記憶する。
The measuring unit 7 uses the current position of the
上記の計測により、演算処理部8には吸着保持前のデータ、吸着保持後のデータの2つのデータが蓄えられたことになり、演算処理部8において、前記2つのデータに演算処理を加えデータ処理を行う。実施例1の場合、吸着保持前のデータと、吸着保持後のデータの差分を求め、本差分をレチクル平面度差として使用する(ステップ4および5)。前記ステップ2乃至4は各像高において繰り返し行われる。
As a result of the above measurement, two data, that is, data before suction holding and data after suction holding, are stored in the arithmetic processing unit 8, and the arithmetic processing unit 8 adds arithmetic processing to the two data to obtain data. Process. In the case of the first embodiment, the difference between the data before suction holding and the data after suction holding is obtained, and this difference is used as the reticle flatness difference (steps 4 and 5).
データ処理された結果と、半導体製造装置の投影レンズ5を通した投影像のディストーション変化とは密接な関係があり、前述の演算処理結果より投影像のディストーション変化が予想できる。これらのデータ処理結果より、実素子の露光に際してディストーションが発生し、ディストーションにより重ね合わせ精度が劣化すると予想される場合、本半導体製造装置は、発生するディストーションを逆補正することを目的とし、半導体製造装置内の投影光学系の一部のレンズを駆動、あるいは、レチクルステージ2、ウエハステージ10を駆動し、ディストーション補正を行う。実施例2の半導体製造装置においては、投影レンズ5の一部の光学素子を移動させ、本補正を行う(ステップ6)。
The result of the data processing and the distortion change of the projected image through the
前述の演算結果によるディストーション補正を投影レンズ5で行った後、半導体製造装置は、露光動作を行うために半導体製造装置内のウエハステージ10上にウエハ3を搬入し、露光動作を開始する(ステップ7)。なお、レチクル1の平面度については吸着保持のときにその変形が発生する。つまり、平面度(高さ方向位置)計測は、レチクル1を交換するタイミングで行うのみでよく、その後の露光動作中に行う必要はない。
After the distortion correction based on the above calculation result is performed by the
次に、実施例3を図7に基づいて説明する。図7は半導体製造装置のレチクルステージ2の回りを示した概略図である。図7に示すように、半導体製造装置には、半導体パターンの焼き付けを行うためのレチクル1と、レチクル1を吸着保持する、保持機構であるレチクルホルダを備えたレチクルステージ2とが設けられている。レチクルステージ2は、レチクル搬送部(不図示)から送られたレチクル1をレチクルホルダの上部で吸着保持して固定する。このレチクルステージ2には駆動機構が装着されており、これによって前後方向に移動スキャンを行い、レチクル1上の描写パターンを後述のウエハ3上に露光する。本実施例3のスキャナーは、レチクルステージ2の移動に同期して、ウエハステージ10を移動させ、ある一定スリットを通して露光を行うものである。
Next, Example 3 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a schematic view showing the periphery of the
実施例3の具体的動作を図3に基づいて詳述する。レチクルステージ2上にレチクル1が送り込まれると(ステップ1)、最初にレチクル1を、基準の位置に合わせるための位置決め動作が行なわれる。この位置決め動作によって、レチクル1とレチクルステージ2の相対位置の合わせが行なわれる。その後、レチクルホルダがレチクル1を吸着した状態で、計測センサー12a、12bの計測エリアに、レチクル1の平坦度計測を行う位置が入るようにレチクルステージ2が移動する。移動が終了すると、レチクルホルダは吸着を解除し、レチクル吸着保持前の平面度(高さ方向位置)計測を計測センサー12a、12bで行う(ステップ2)。計測は、12aよりレチクル1の面に対して斜入射光を当て、その反射光を12bで受光する際の受光高さによって、レチクル平面度(高さ方向位置)を測定する。
The specific operation of the third embodiment will be described in detail with reference to FIG. When
レチクル吸着保持前の平面度(高さ方向位置)計測が終了すると、レチクルホルダはレチクル1を吸着保持し、レチクル吸着保持後の平面度(高さ方向位置)計測を計測センサー12a、12bで行う(ステップ3)。この計測センサー12a、12bを通して送られてきた信号を元に計測部7ではレチクル1上に描写された計測マークの高さ方向の位置ズレ量を測定する。
When the flatness (position in the height direction) measurement before holding and holding the reticle is completed, the reticle holder holds and holds the
計測部7は現在のレチクルステージ2の位置及び計測センサー12a、12bの位置を位置データとして、また吸着保持前および後で計測したレチクル1の高さ方向の位置ズレを平面度データとして、これら3つのデータを同期して出力する。この同期して出力された位置データと、レチクル平面度データは、演算処理部8に送られ、第1の計測マークデータであるレチクル保持前後の平面度データとして随時蓄えられる。このようにして、各計測マーク位置において、吸着保持前後の平面度計測を計測し終わると、演算処理部8は吸着保持前および後のレチクル全面データとして平面度データを記憶する。
The measurement unit 7 uses the current position of the
上記の計測により、演算処理部8には吸着保持前のデータ、吸着保持後のデータの2つのデータが蓄えられたことになり、演算処理部8において、前記2つのデータに演算処理を加えデータ処理を行う。実施例1の場合、吸着保持前のデータと、吸着保持後のデータの差分を求め、本差分をレチクル平面度差として使用する(ステップ4および5)。前記ステップ2乃至4は各像高において繰り返し行われる。
As a result of the above measurement, two data, that is, data before suction holding and data after suction holding, are stored in the arithmetic processing unit 8, and the arithmetic processing unit 8 adds arithmetic processing to the two data to obtain data. Process. In the case of the first embodiment, the difference between the data before suction holding and the data after suction holding is obtained, and this difference is used as the reticle flatness difference (steps 4 and 5).
データ処理された結果と、半導体製造装置の投影レンズ5を通した投影像のディストーション変化とは密接な関係があり、前述の演算処理結果より投影像のディストーション変化が予想できる。これらのデータ処理結果より、実素子の露光に際してディストーションが発生し、ディストーションにより重ね合わせ精度が劣化すると予想される場合、本半導体製造装置は、発生するディストーションを逆補正することを目的とし、半導体製造装置内の投影光学系の一部のレンズを駆動、あるいは、レチクルステージ2、ウエハステージ10を駆動し、ディストーション補正を行う。実施例2の半導体製造装置においては、投影レンズ5の一部の光学素子を移動させ、本補正を行う(ステップ6)。
The result of the data processing and the distortion change of the projected image through the
前述の演算結果によるディストーション補正を投影レンズ5で行った後、半導体製造装置は、露光動作を行うために半導体製造装置内のウエハステージ10上にウエハ3を搬入し、露光動作を開始する(ステップ7)。なお、レチクル1の平面度については吸着保持のときにその変形が発生する。つまり、平面度(高さ方向位置)計測は、レチクル1を交換するタイミングで行うのみでよく、その後の露光動作中に行う必要はない。
After the distortion correction based on the above calculation result is performed by the
次に上記説明した半導体製造装置を利用したデバイスの生産方法の実施例を説明する。
図4は微小デバイス(IC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1(回路設計)ではデバイスのパターン設計を行なう。ステップ2(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3(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。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。
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)では上記説明したデバイス製造装置の1つである半導体製造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。
本実施例の生産方法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度のデバイスを低コストに製造することができる。
Next, an embodiment of a device production method using the semiconductor manufacturing apparatus described above will be described.
FIG. 4 shows a flow of manufacturing a microdevice (a semiconductor chip such as an IC or LSI, a liquid crystal panel, a CCD, a thin film magnetic head, a micromachine, etc.). In step 1 (circuit design), a device pattern is designed. In step 2 (mask production), a mask on which the designed pattern is formed is produced. On the other hand, in step 3 (wafer manufacture), a wafer is manufactured using a material such as silicon or glass. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is referred to as a post-process, and is a process for forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, such as an assembly process (dicing, bonding), a packaging process (chip encapsulation), and the like. including. In step 6 (inspection), inspections such as an operation confirmation test and a durability test of the semiconductor device manufactured in
FIG. 5 shows a detailed flow of the wafer process. In step 11 (oxidation), the wafer surface is oxidized. In step 12 (CVD), an insulating film is formed on the wafer surface. In step 13 (electrode formation), an electrode is formed on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. In step 15 (resist process), a photosensitive agent is applied to the wafer. In step 16 (exposure), the circuit pattern of the mask is printed onto the wafer by a semiconductor manufacturing apparatus which is one of the device manufacturing apparatuses described above. In step 17 (development), the exposed wafer is developed. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer.
By using the production method of this embodiment, a highly integrated device that has been difficult to manufacture can be manufactured at low cost.
1 レチクル
2 レチクルステージ
4a,4b 計測センサー
5 投影レンズ
6 照明系レンズ
7 計測部
8 演算処理部
9 補償部
10 ウエハステージ
11 制御部
12a,12b 計測センサー
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