JP2010129927A - 半導体装置の製造方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハの熱膨張又は熱収縮に面内分布が生じることを抑制する。
【解決手段】この半導体装置の製造方法は、第１吸着工程（ステップＳ３０）、開放工程（ステップＳ４０）、第２吸着工程（ステップＳ５０）、及び露光工程（ステップＳ６０）を有する。第１吸着工程では、半導体ウェハを、ウェハステージが有するウェハチャックに吸着させ、半導体ウェハの温度を調節する。開放工程では、半導体ウェハをウェハチャックから開放する。第２吸着工程では、半導体ウェハを、露光用のウェハステージが有するウェハチャックに吸着させる。露光工程では、半導体ウェハを露光する。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光膜を露光及び現像する工程を有する半導体装置の製造方法及びプログラムに関する。

近年は半導体装置の微細化が進んでいるが、これに伴って、露光装置における位置あわせ精度も高い精度が要求されるようになっている。露光装置の位置あわせ精度が低下する要因の一つに、半導体ウェハの熱膨張がある。

例えば特許文献１には、塗布機と露光機の間に介在するインターフェース部で、半導体ウェハの温度を調整することが開示されている。また特許文献２には、ウェハホルダに半導体ウェハを搬送して吸着保持させる前に、半導体ウェハの搬送中に半導体ウェハとウェハホルダの温度を測定し、これらの温度差が予め設定された許容範囲に入った後に半導体ウェハをウェハホルダに吸着保持させることが開示されている。
特開２００６−３４４９８６号公報 特開平１１−２５１２３６号公報

露光装置において、半導体ウェハを載置するウェハステージは、半導体ウェハを吸着するウェハチャックを有している。ウェハステージに載置される前の半導体ウェハとウェハステージの温度が異なっていた場合、半導体ウェハは、ウェハステージに載置された後に温度変化が生じ、熱膨張又は熱収縮する。この熱膨張又は熱収縮に面内分布が生じる場合、露光装置の位置あわせ精度が部分的に低下してしまう。

本発明によれば、半導体ウェハを、第１ウェハステージが有するウェハチャックに吸着させ、前記半導体ウェハの温度を調節する第１吸着工程と、
前記半導体ウェハを前記ウェハチャックから開放する開放工程と、
前記半導体ウェハを、露光用のウェハステージが有するウェハチャックに吸着させる第２吸着工程と、
前記半導体ウェハを露光する露光工程と、
を備える半導体装置の製造方法が提供される。

第１吸着工程で温度が調節されるときに、半導体ウェハが部分的に第１ウェハステージに押し付けられることにより、半導体ウェハの熱膨張又は熱収縮に面内分布が生じることがある。しかし本発明によれば、半導体ウェハは、第１吸着工程で温度が調節された後、露光工程の前にウェハチャックから一回開放され、これにより第１ウェハステージに押し付けられていた部分が開放される。このため、半導体ウェハの熱膨張又は熱収縮に面内分布が生じても、この面内分布を解消するか、又は小さくすることができる。

本発明によれば、半導体ウェハを吸着するウェハチャックと、前記ウェハチャックを制御する制御部とを有している露光装置の前記制御部にインストールされるプログラムであって、
前記制御部に、露光処理の前に、
前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させて前記半導体ウェハの温度を調節させる第１吸着処理と、
前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを開放させる開放処理と、
前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを再度吸着させる第２吸着処理と、
を行わせるプログラムが提供される。

本発明によれば、半導体ウェハを吸着する第１ウェハチャックを有する第１ウェハステージと、
前記半導体ウェハを吸着する第２ウェハチャックを有しており、露光が行われる第２ウェハステージと、
前記ウェハを移動させるウェハ移動機構と、
前記ウェハ移動機構、前記第１ウェハチャック、及び前記第２ウェハチャックを制御する制御部と、
を有している露光装置の前記制御部にインストールされるプログラムであって、
前記制御部に、露光処理の前に、
前記第１ウェハステージの前記第１ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させることにより前記半導体ウェハの温度を調節する処理と、
前記第１ウェハチャックに前記半導体ウェハを開放させる処理と、
前記ウェハ移動機構に、前記第１ウェハステージ上の前記半導体ウェハを前記第２ウェハステージに移動させる処理と、
前記第２ウェハステージの前記第２ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させる処理と、
を行わせるプログラムが提供される。

本発明によれば、半導体ウェハをウェハステージに載置した後に、半導体ウェハの熱膨張又は熱収縮に面内分布が生じることを抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。この半導体装置の製造方法は、第１吸着工程（ステップＳ３０）、開放工程（ステップＳ４０）、第２吸着工程（ステップＳ５０）、及び露光工程（ステップＳ６０）を有する。第１吸着工程では、半導体ウェハ２００を、ウェハステージ１６０が有するウェハチャック１７０に吸着させ、半導体ウェハ２００の温度を調節する。開放工程では、半導体ウェハ２００をウェハチャック１７０から開放する。第２吸着工程では、半導体ウェハ２００を、露光用のウェハステージが有するウェハチャックに吸着させる。露光工程では、半導体ウェハ２００を露光する。本実施形態において、露光用のウェハステージは、第１吸着工程を行うウェハステージ１６０である。以下、この半導体装置の製造方法について詳細に説明する。

図２は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる露光装置１４０の構成を示す図である。露光装置１４０は、ウェハステージ１６０及び制御部３００を備える。ウェハステージ１６０は、半導体ウェハ２００を吸着するウェハチャック１７０を有している。ウェハステージ１６０は、露光ステージ１５０上に位置しており、半導体ウェハ２００の露光処理は、ウェハステージ１６０で行われる。制御部３００は、ウェハチャック１７０を制御する。制御部３００は、露光処理の前に、ウェハチャック１７０に、上記した第１吸着工程、開放工程、及び第２吸着工程を行わせる。ウェハチャック１７０の温度は所定の温度に保持されている。

露光装置１４０は、半導体ウェハ２００を搬送するためのインターフェース１２５を介して塗布装置１１０及び現像装置１２０に接続している。露光装置１４０は、さらにプリアライメント部１３０、ウェハ移動機構１８０、及び制御部３００を有している。プリアライメント部１３０は、半導体ウェハ２００のノッチの位置（向き）を合わせる。ウェハ移動機構１８０は、半導体ウェハ２００を搬送する。制御部３００は、露光装置１４０（ウェハチャック１７０を含む）、塗布装置１１０、及び現像装置１２０を制御する。

図３は、ウェハチャック１７０の平面図であり、図４は図３のＡ−Ａ´断面図である。ウェハチャック１７０は、支持ピン１７２、リフトピン１７４、及び吸引孔１７６をそれぞれ複数有している。支持ピン１７２は、ウェハチャック１７０の略全面に均等に分布するように設けられている。リフトピン１７４は、ウェハチャック１７０と同心の円周上に等間隔で設けられており、制御部３００からの指示に従って、半導体ウェハ２００を昇降する。吸引孔１７６は、ウェハチャック１７０と同心の円周上に等間隔で設けられている。リフトピン１７４の配置が描く円及び吸引孔１７６が描く円は、半導体ウェハ２００より径が小さい。本図に示す例において、吸引孔１７６の配置が描く円は２つあり、これらの円の径は互いに異なっている。

図５の各図は、ウェハチャック１７０の動作を説明するための断面図であり、図３のＡ−Ａ´断面図に相当している。図５（ａ）に示すように、半導体ウェハ２００をウェハチャック１７０に搬送するとき、リフトピン１７４の上端は支持ピン１７２の上端より上に位置している。この状態において半導体ウェハ２００が搬送されると、半導体ウェハ２００はリフトピン１７４によって支持される。

そして図５（ｂ）に示すように、リフトピン１７４が下降してその上端が支持ピン１７２の上端より低くなると、半導体ウェハ２００は支持ピン１７２に支持される。この状態で吸引孔１７６から雰囲気が吸引されると、半導体ウェハ２００は支持ピン１７２上に支持された状態で、ウェハチャック１７０に吸着する。

その後、吸引孔１７６による吸引が終了し、リフトピン１７４が上昇すると、半導体ウェハ２００はウェハチャック１７０から開放される。

次に、図１を用いて本実施形態に係る半導体装置の製造方法を詳細に説明する。まず制御部３００は、半導体ウェハ２００を塗布装置１１０に搬入し、塗布装置１１０を制御して半導体ウェハ２００にレジスト膜を塗布する（ステップＳ１０）。次いで、制御部３００は、ウェハ移動機構１８０を制御して、インターフェース１２５を介して半導体ウェハ２００を露光装置１４０のプリアライメント部１３０に搬送する。次いで制御部３００は、プリアライメント部１３０を制御して、搬送されてきた半導体ウェハ２００のプリアライメントを行い、ノッチの位置（向き）を基準に合わせる（ステップＳ２０）。

次いで制御部３００は、ウェハ移動機構１８０を用いて、半導体ウェハ２００をプリアライメント部１３０からウェハステージ１６０に搬送する。次いで制御部３００は、ウェハステージ１６０のウェハチャック１７０を制御し、ウェハチャック１７０に半導体ウェハ２００を吸着させる。この状態でしばらく保持しておくと、半導体ウェハ２００の温度はウェハチャック１７０の温度に略等しくなる（ステップＳ３０）。このときの保持時間は、例えば１０秒以上が好ましい。これにより、ウェハチャック１７０に吸着するときに半導体ウェハ２００に生じる温度変化が略収束し、熱膨張又は熱収縮も略収束する。

このとき、ウェハチャック１７０に吸着されてからの温度変化によって、半導体ウェハ２００に熱膨張又は熱収縮が生じることがある。図５（ｂ）に示したように、半導体ウェハ２００はステップＳ３０の状態において、支持ピン１７２上に支持された状態で、ウェハチャック１７０に吸着している。このため、半導体ウェハ２００に熱膨張又は熱収縮が生じても、半導体ウェハ２００のうち支持ピン１７２に支持されている部分は移動しにくい。このため、半導体ウェハ２００の熱膨張又は熱収縮には、面内分布が生じることがある。

次いで制御部３００は、ウェハチャック１７０に半導体ウェハ２００を開放させる（Ｓ４０）。この状態において、ステップＳ２０において半導体ウェハ２００に生じていた熱膨張又は熱収縮の面内分布は解消する。

次いで制御部３００は、ウェハチャック１７０に半導体ウェハ２００を再び吸着させる（ステップＳ５０）。そして制御部３００は、露光装置１４０を制御して、半導体ウェハ２００に形成されているレジスト膜を露光する（ステップＳ６０）。

次いで制御部３００は、ウェハ移動機構１８０を制御して、インターフェース１２５を介して半導体ウェハ２００を現像装置１２０に搬送し、半導体ウェハ２００上のレジスト膜を現像する（ステップＳ７０）。

なお、図１に示した制御部３００の処理は、制御部３００に上記した処理を行わせるためのプログラムをインストールすることにより実現される。制御部３００は、例えばＣＰＵ、メモリ、及び上記したプログラムを格納するハードディスクなどの記憶ユニットによって実現される。またプログラムは、例えばリムーバブルディスクを介して記憶ユニットに格納されるが、通信回線を解してダウンロード形式で記憶ユニットに格納されても良い。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。上記したように、半導体ウェハ２００は、支持ピン１７２上に支持された状態で、ウェハチャック１７０に吸着する。このため、ウェハチャック１７０に吸着された後に半導体ウェハ２００に熱膨張又は熱収縮が生じても、半導体ウェハ２００のうち支持ピン１７２に支持されている部分は移動しにくい。このため、半導体ウェハ２００の熱膨張又は熱収縮には、面内分布が生じることがある。しかし本実施形態では、露光処理（図１のステップＳ６０）を行う前に、ウェハチャック１７０から半導体ウェハ２００を開放している（図１のステップＳ４０）。このため、半導体ウェハ２００に生じていた熱膨張又は熱収縮の面内分布は、露光処理の前に解消する。従って、露光装置の位置あわせ精度が部分的に低下することを抑制できる。

図６は、第２の実施形態に係る露光装置１４０の構成を示す図である。本実施形態において、露光装置１４０は、ウェハステージ１６０を２つ有している点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。ウェハステージ１６０の一つは、第１の実施形態と同様の露光ステージ１５０上に位置しており、別のウェハステージ１６０は、露光ステージ１５０とは別の場所に位置している。

図７は、図６に示した露光装置１４０を用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。本図に示す半導体装置の製造方法は、半導体ウェハ２００の温度調節を行う第１吸着工程と、第２吸着工程及び半導体ウェハ２００の露光処理とを、互いに異なるウェハステージ１６０を用いて行う点を除いて、第１の実施形態に示した半導体装置の製造方法と同様である。各ウェハステージ１６０の温度は、互いに同一の温度に設定されている。

すなわち、ステップＳ３０において、制御部３００は、露光ステージ１５０とは別の場所に位置しているウェハステージ１６０（第１ウェハステージ）に半導体ウェハ２００を吸着させ、半導体ウェハ２００の温度を調節する。このときの保持時間は、例えば１０秒以上が好ましい。これにより、ウェハチャック１７０に吸着するときに半導体ウェハ２００に生じる温度変化が略収束し、熱膨張又は熱収縮も略収束する。そしてステップＳ４０において半導体ウェハ２００を開放した後、半導体ウェハ２００を、露光ステージ１５０上のウェハステージ１６０（第２ウェハステージ）に移動させる（ステップＳ４５）。そして、露光ステージ１５０上のウェハステージ１６０に半導体ウェハ２００を吸着させ（ステップＳ５０）、露光処理を行う（ステップＳ６０）。

また、図７に示した制御部３００の処理は、第１の実施形態と同様に、制御部３００に上記した処理を行わせるためのプログラムをインストールすることにより実現される。このプログラムは、例えばリムーバブルディスクを介して記憶ユニットに格納されるが、通信回線を解してダウンロード形式で記憶ユニットに格納されても良い。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、露光処理を行っている間に、露光ステージ１５０とは別の場所にあるウェハステージ１６０を用いて、次の半導体ウェハ２００の温度を調節することができる。このため、半導体ウェハ２００の処理のスループットが低下することを抑制できる。

図８は、第３の実施形態に係る露光装置１４０の構成を示す図である。本実施形態において、露光装置１４０は、ウェハステージ１６０を複数有している点を除いて、第１の実施形態と同様の構成である。複数のウェハステージ１６０それぞれは、露光ステージ１５０上に交互に移動する。複数のウェハステージ１６０の移動は、図示しない移動機構を用いて行われる。

図９は、図８に示した露光装置１４０を用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。この半導体装置の製造方法は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法と同様である。

まず、制御部３００が、一のウェハステージ１６０を用いて第１の半導体ウェハ２００の露光処理を行っている間（ステップＳ６０）に、他のウェハステージ１６０を用いて第２の半導体ウェハ２００に対して第１吸着工程、開放工程、及び第２吸着工程の少なくとも一つを行う。

具体的には、制御部３００は、一のウェハステージ１６０を用いて第１の半導体ウェハ２００の開放工程（ステップＳ４０）、再吸着工程（ステップＳ５０）、及び露光工程（ステップＳ６０）を行っている間に、他のウェハステージ１６０を用いて第２の半導体ウェハ２００に対してプリアライメント部１３０によるノッチ位置あわせ（ステップＳ２２）、第１吸着工程（ステップＳ３２）、開放工程（ステップＳ４２）、及び第２吸着工程（ステップＳ５２）を行う。そして第１の半導体ウェハ２００の露光が終了し（ステップＳ６０）、第２の半導体ウェハ２００の第２吸着工程が終了する（ステップＳ５２）と、ウェハステージ１６０の移動を行う（ステップＳ６１）

また制御部３００は、第１の半導体ウェハ２００の現像処理を行っている間（ステップＳ７０）に第２の半導体ウェハ２００の露光処理を行う（ステップＳ６２）。

また制御部３００は、一のウェハステージ１６０が次の第１の半導体ウェハ２００ノッチ位置あわせを行っている間（ステップＳ２０）に、第２の半導体ウェハ２００の現像処理を行う（ステップＳ７２）。

なお図９に示した制御部３００の処理は、第１の実施形態と同様に、制御部３００に上記した処理を行わせるためのプログラムをインストールすることにより実現される。このプログラムは、例えばリムーバブルディスクを介して記憶ユニットに格納されるが、通信回線を解してダウンロード形式で記憶ユニットに格納されても良い。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、露光処理や現像処理と、他の処理を並行して行うことができるため、半導体ウェハ２００の処理のスループットが低下することを抑制できる。また第２の実施形態とは異なり、第１吸着工程と露光工程を同一のウェハステージ１６０を用いて行うため、第２吸着工程において半導体ウェハ２００に熱膨張または熱収縮の面内分布が生じる可能性を、第２の実施形態より低くすることができる。なお、本実施形態においても、半導体ウェハ２００の温度を調節するための吸着工程（ステップＳ３０，Ｓ３２）における保持時間は、例えば１０秒以上が好ましい。これにより、ウェハチャック１７０に吸着するときに半導体ウェハ２００に生じる温度変化が略収束し、熱膨張又は熱収縮も略収束する。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる露光装置の構成を示す図である。 ウェハチャックの平面図である。 図３のＡ−Ａ´断面図である。 各図はウェハチャックの動作を説明するための断面図である。 第２の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 図６に示した露光装置を用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。 図８に示した露光装置を用いた半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１１０ 塗布装置
１２０ 現像装置
１２５ インターフェース
１３０ プリアライメント部
１４０ 露光装置
１５０ 露光ステージ
１６０ ウェハステージ
１７０ ウェハチャック
１７２ 支持ピン
１７４ リフトピン
１７６ 吸引孔
１８０ ウェハ移動機構
２００ 半導体ウェハ
３００ 制御部

Claims (7)

1. 半導体ウェハを、第１ウェハステージが有するウェハチャックに吸着させ、前記半導体ウェハの温度を調節する第１吸着工程と、
   前記半導体ウェハを前記ウェハチャックから開放する開放工程と、
   前記半導体ウェハを、露光用のウェハステージが有するウェハチャックに吸着させる第２吸着工程と、
   前記半導体ウェハを露光する露光工程と、
   を備える半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記露光用のウェハステージは、前記第１ウェハステージである半導体装置の製造方法。
3. 請求項２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記第１ウェハステージを複数準備し、一の前記第１ウェハステージを用いて前記露光工程が行われている間に、他の前記第１ウェハステージを用いて前記第１吸着工程、前記開放工程、及び前記第２吸着工程の少なくとも一つを行う半導体装置の製造方法。
4. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記露光用のウェハステージは、前記第１ウェハステージとは異なる第２ウェハステージである半導体装置の製造方法。
5. 半導体ウェハを吸着するウェハチャックと、前記ウェハチャックを制御する制御部とを有している露光装置の前記制御部にインストールされるプログラムであって、
   前記制御部に、露光処理の前に、
   前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させて前記半導体ウェハの温度を調節させる第１吸着処理と、
   前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを開放させる開放処理と、
   前記ウェハチャックに前記半導体ウェハを再度吸着させる第２吸着処理と、
   を行わせるプログラム。
6. 請求項５に記載のプログラムにおいて、
   前記露光装置は、複数の前記ウェハチャックを有しており、
   前記プログラムは、前記制御部に、一の前記ウェハチャックを用いて露光処理を行っている間に、他の前記ウェハチャックを用いて前記第１吸着処理、前記開放処理、及び前記第２吸着処理の少なくとも一つを行う処理を行わせるプログラム。
7. 半導体ウェハを吸着する第１ウェハチャックを有する第１ウェハステージと、
   前記半導体ウェハを吸着する第２ウェハチャックを有しており、露光が行われる第２ウェハステージと、
   前記半導体ウェハを移動させるウェハ移動機構と、
   前記ウェハ移動機構、前記第１ウェハチャック、及び前記第２ウェハチャックを制御する制御部と、
   を有している露光装置の前記制御部にインストールされるプログラムであって、
   前記制御部に、露光処理の前に、
   前記第１ウェハステージの前記第１ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させることにより前記半導体ウェハの温度を調節する処理と、
   前記第１ウェハチャックに前記半導体ウェハを開放させる処理と、
   前記ウェハ移動機構に、前記第１ウェハステージ上の前記半導体ウェハを前記第２ウェハステージに移動させる処理と、
   前記第２ウェハステージの前記第２ウェハチャックに前記半導体ウェハを吸着させる処理と、
   を行わせるプログラム。

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