JP5037421B2 - 位置合わせ装置、位置合わせ方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明では、ロット間での出来ばえ値のばらつき(直前ロットの直前工程までの工程の出来ばえ値の足し合わせ((M(i−1)1+…+M(i−1)(j−1)))、現行ロットの現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせ(Mi1+…+Mi(j−1)))を考慮しているので、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について、より適切な補正値を得ることが出来る。それにより、直接合わせ工程及び間接合わせ工程のいずれにおいてもより高精度に位置合わせを行うことが可能となる。
本発明では、ロット間での出来ばえ値のばらつきを考慮しているので、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について、より適切な補正値を得ることが出来る。それにより、直接合わせ工程及び間接合わせ工程のいずれにおいてもより高精度に位置合わせを行うことが可能となる。
本発明では、より適切な補正値を得ることが可能な位置合わせ方法を用いているので、より精密なパターンを半導体ウェハ上に形成することが可能となる。
本発明では、ロット間での出来ばえ値のばらつきを考慮しているので、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について、より適切な補正値を得ることが出来る。それにより、直接合わせ工程及び間接合わせ工程のいずれにおいてもより高精度に位置合わせを行うことが可能となる。
まず、位置合わせに用いる露光補正値の計算方法について説明する。以下では、位置合わせ方法として、直接合わせ工程の場合と、間接合わせ工程の場合とに分けて説明する。
(a)C(ShiftX)、C(ShiftY)、C(WaferScaleX)、C(WaferScaleY)、C(WaferRotationX)、C(WaferRotationY)
補正値計算部B12は、複数のチップ領域53全体に関する位置ずれ(図5)に対する直接合わせ工程での露光補正値Cを以下の式(1)で計算する。
Cij=C(i−1)j+M(i−1)j (1)
ただし、
現行ロット:第i番目
直前ロット:第(i−1)番目
現在工程:第j番目の露光工程
Cij:現行の第i番目のロットでの第j工程の露光補正値
C(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の露光補正値
M(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の出来ばえ値
また、i=1の場合には、上記式には当てはまらないため、例えば、予め設定された値(例示:過去の実績に基づいて計算された値)を使用する。その予め設定された値は、例えば、データベース14に格納しておく。
C33=C23+M23
現行ロット:第3ロット
直前ロット:第2ロット
現在工程:第3番目の露光工程
C33:現行の第3ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
C23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
M23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の出来ばえ値
補正値計算部A11は、各チップ領域53に関する位置ずれ(図6)に対する直接合わせ工程での露光補正値Cを以下の式(2)で計算する。
Cij=C(i−1)j+M(i−1)j
−(M(i−1)1+…+M(i−1)(j−1))+(Mi1+…+Mi(j−1)) (2)
ただし、
現行ロット:第i番目
直前ロット:第(i−1)番目
現在工程:第j番目の露光工程
Cij:現行の第i番目のロットでの第j工程の露光補正値
C(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の露光補正値
M(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の出来ばえ値
M(i−1)1+…+M(i−1)(j−1):直前の第(i−1)番目のロットでの第1番目から第(j−1)番目の露光工程の出来ばえ値の総和
Mi1+…+Mi(j−1):現行の第i番目のロットでの第1番目から第(j−1)番目の露光工程の出来はえ値の総和
現行ロット:第3ロット
直前ロット:第2ロット
現在工程:第3番目の露光工程
C33:現行の第3ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
C23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
M23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の出来ばえ値
M21+M22:直前の第2ロットでの第1から2番目の露光工程の出来ばえ値の総和
M31+M32:現行の第3ロットでの第1から2番目の露光工程の出来ばえ値の総和
(a)C(ShiftX)、C(ShiftY)、C(WaferScaleX)、C(WaferScaleY)、C(WaferRotationX)、C(WaferRotationY)
補正値計算部B12は、複数のチップ領域53全体に関する位置ずれ(図5)に対する間接合わせ工程での露光補正値Cを以下の式(3)で計算する。
Cij=C(i−1)j+M(i−1)j−M(i−1)(j−1)+Mi(j−1) (3)
現行ロット:第i番目
直前ロット:第(i−1)番目
現在工程:第j番目の露光工程
Cij:現行の第i番目のロットでの第j工程の露光補正値
C(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の露光補正値
M(i−1)j:直前の第(i−1)番目のロットでの第j番目の露光工程の出来ばえ値
M(i−1)(j−1):直前の第(i−1)番目のロットでの第(j−1)番目の露光工程の出来ばえ値
Mi(j−1):現行の第i番目のロットでの第(j−1)番目の露光工程の出来ばえ値
C33=C23+M23−(M22)+(M32)
現行ロット:第3ロット
直前ロット:第2ロット
現在工程:第3番目の露光工程
C33:現行の第3ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
C23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の露光補正値
M23:直前の第2ロットでの第3番目の露光工程の出来ばえ値
M22:直前の第2ロットでの第2番目の露光工程の出来ばえ値
M32:現行の第3ロットでの第3番目の露光工程の出来ばえ値
補正値計算部A11は、各チップ領域53に関する位置ずれ(図6)に対する間接合わせ工程での露光補正値Cは、直接合わせ工程と同様の上記の式(2)で計算する。その詳細は、直接合わせ工程と同様であるのでその説明を省略する。
図8は、本実施の形態に係る位置合わせ方法(位置合わせ装置の動作)を示すフロー図である。
図9〜図11は、本実施の形態に係る露光システムの動作を示す概念図である。
図9は、直接合わせ工程のうち、上記(A)(a)に示すC(ShiftX)、C(ShiftY)、C(WaferScaleX)、C(WaferScaleY)、C(WaferRotationX)、C(WaferRotationY)に関するフローを示している。なお、図示しないが、各検査装置4で検査後、次の露光装置3へ行くまでに、必要に応じて成膜やエッチング等のプロセスが行われている。
図11は、直接合わせ工程の上記(A)(a)と、間接合わせ工程の上記(B)(a)との各々に示されるC(ShiftX)、C(ShiftY)、C(WaferScaleX)、C(WaferScaleY)、C(WaferRotationX)、C(WaferRotationY)に関するフローを示している。なお、図示しないが、各検査装置4で検査後、次の露光装置3へ行くまでに、必要に応じて成膜やエッチング等のプロセスが行われている。
一方、補正値計算部B12は、間接合わせ工程を行う露光装置3−2、3−4、…へ、それぞれ露光補正値C22、C24、…を出力する。露光補正値C22、C24、…は、上記式(3):Cij=C(i−1)j+M(i−1)j−M(i−1)(j−1)+Mi(j−1)を用いて算出する。i=2であり、j=2、4、…であるから、具体的には、C22=C12+M12−(M11)+(M21)、C24=C14+M14−(M13)+(M23)、…となる。
ただし、式中の各値はデータベース14から補正値計算部B12により読み出される。露光装置3−1、3−2、3−3、3−4、…は、それぞれ露光補正値C21、C22、C23、C24、…を用いて位置ずれを補正した後、露光を実行する。検査装置4−1、4−2、4−3、4−4、…、は、露光後のチェックにより、それぞれ出来ばえ値M21、M22、M23、M24、…を計算する。データベース14 は、露光補正値C(C21、C22、C23、C24、…)及び出来ばえ値M(M21、M22、M23、M24、…)を、露光工程(第1番目、第2番目、第3番目、…)と、ロット番号(第2番目)とに関連付けて格納する。
一方、補正値計算部B12は、間接合わせ工程を行う露光装置3−2、3−4、…へ、それぞれ露光補正値C32、C34、…を出力する。露光補正値C32、C34、…は、上記式(3):Cij=C(i−1)j+M(i−1)j−M(i−1)(j−1)+Mi(j−1)を用いて算出する。i=3であり、j=2、4、…であるから、具体的には、C32=C22+M22−(M21)+(M31)、C34=C24+M24−(M23)+(M33)、…となる。
ただし、式中の各値はデータベース14から補正値計算部B12により読み出される。露光装置3−1、3−2、3−3、3−4…は、それぞれ露光補正値C31、C32、C33、C34、…を用いて位置ずれを補正した後、露光を実行する。検査装置4−1、4−2、4−3、4−4、…、は、露光後のチェックにより、それぞれ出来ばえ値M31、M32、M33、M34、…を計算する。データベース14 は、露光補正値C(C31、C32、C33、C34、…)及び出来ばえ値M(M31、M32、M33、M34、…)を、露光工程(第1番目、第2番目、第3番目、…)と、ロット番号(第3番目)とに関連付けて格納する。
2 位置合わせ装置
3、3−1〜3−n(nは自然数) 露光装置
4、4−1〜4−n 検査装置
11 補正値計算部A
12 補正値計算部B
13 補正制御部
14 データベース
50 半導体ウェハ
51、52 領域
53 チップ領域
54 スクライブ領域
61、61−1〜61−6 位置合わせマーク
62、62−1〜62−6、63、63−1〜63−6 位置合わせチェックマーク
70、70−1〜70−6 層
Claims (11)
- パターンの露光工程における現行工程のパターンの位置合わせを前記現行工程よりも前に形成されたパターンを用いて位置合わせを行う位置合わせ装置であって、
前記現行工程において、直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値と、前記直前ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせと、前記現行ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせとに基づいて、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの補正値を算出する補正計算部と、
前記補正値を用いて、前記チップ内パターンの前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御する補正制御部と
を具備する
位置合わせ装置。 - 請求項1に記載の位置合わせ装置において、
前記現行工程のパターンの位置合わせは、前記現行工程の直前の工程に形成されたパターンを用いて行われる
位置合わせ装置。 - 請求項2に記載の位置合わせ装置において、
前記現行工程において、前記直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値とに基づいて、ウェハ内パターンの並進ずれ、倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの他の補正値を算出する他の補正計算部を更に具備し、
前記補正制御部は、更に、前記他の補正値を用いて、前記ウェハ内パターンの並進ずれ、前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御する
位置合わせ装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の位置合わせ装置において、
前記露光工程内の各工程の補正値及び出来ばえ値を、当該工程又は当該工程の露光装置と、当該工程のロット番号とに関連付けて格納するデータベースを更に具備する
位置合わせ装置。 - パターンの露光工程における現行工程のパターンの位置合わせを前記現行工程よりも前に形成されたパターンを用いて行う位置合わせ方法であって、
前記現行工程において、直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値と、前記直前ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせと、前記現行ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせとに基づいて、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの補正値を算出するステップと、
前記補正値を、前記チップ内パターンの前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御するステップと
を具備する
位置合わせ方法。 - 請求項5に記載の位置合わせ方法において、
前記現行工程のパターンの位置合わせは、前記現行工程の直前の工程に形成されたパターンを用いて行われ、
前記現行工程において、前記直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値とに基づいて、ウェハ内パターンの並進ずれ、倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの他の補正値を算出する算出するステップと、
前記他の補正値を用いて、前記ウェハ内パターンの並進ずれ、前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御するステップと
を更に具備する
位置合わせ方法。 - 請求項5又は6に記載の位置合わせ方法において、
前記露光工程内の各工程の補正値及び出来ばえ値を、当該工程又は当該工程の露光装置と、当該工程のロット番号とに関連付けてデータベースに格納するステップを更に具備する
位置合わせ方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一項に記載の位置合わせ方法を用いて、半導体ウェハの露光工程での位置合わせを行うステップと、
前記位置合わせ後に、前記半導体ウェハに露光を行うステップと
を具備する
半導体装置の製造方法。 - パターンの露光工程における現行工程のパターンの位置合わせを前記現行工程よりも前に形成されたパターンを用いて行う位置合わせ方法をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記現行工程において、直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値と、前記直前ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせと、前記現行ロットの前記現行工程の直前までの工程の出来ばえ値の足し合わせとに基づいて、チップ内パターンの倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの補正値を算出するステップと、
前記補正値を、前記チップ内パターンの前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御するステップと
を具備する位置合わせ方法をコンピュータに実行させるプログラム。 - 請求項9に記載のプログラムにおいて、
前記現行工程のパターンの位置合わせは、前記現行工程の直前の工程に形成されたパターンを用いて行われ、
前記現行工程において、前記直前ロットの前記現行工程の補正値と、前記直前ロットの前記現行工程の出来ばえ値とに基づいて、ウェハ内パターンの並進ずれ、倍率ずれ及び回転ずれの各々について前記現行ロットの他の補正値を算出する算出するステップと、
前記他の補正値を用いて、前記ウェハ内パターンの並進ずれ、前記倍率ずれ及び前記回転ずれの補正を制御するステップと
を更に具備する位置合わせ方法をコンピュータに実行させるプログラム。 - 請求項9又は10に記載のプログラムにおいて、
前記露光工程内の各工程の補正値及び出来ばえ値を、当該工程又は当該工程の露光装置と、当該工程のロット番号とに関連付けてデータベースに格納するステップを更に具備する位置合わせ方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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