JPH09298141A - Semiconductor manufacturing apparatus and method thereof - Google Patents

Semiconductor manufacturing apparatus and method thereof

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JPH09298141A
JPH09298141A JP8109504A JP10950496A JPH09298141A JP H09298141 A JPH09298141 A JP H09298141A JP 8109504 A JP8109504 A JP 8109504A JP 10950496 A JP10950496 A JP 10950496A JP H09298141 A JPH09298141 A JP H09298141A
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JP
Japan
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wafer
semiconductor
reticle
pattern image
stage
Prior art date
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JP8109504A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuyuki Saito
和行 斎藤
Noboru Matsuda
昇 松田
Yoshiaki Baba
嘉朗 馬場
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a semiconductor product having a trench structure with use of an easily available low-cost ordinary wafer, without raising the ON-resistance, using an optical stepper for forming a pattern image of a reticle on the surface of the wafer. SOLUTION: A θ-stage 51d of a wafer stage 51 is rotated by a motor 53 clockwise by 45 deg.. A pattern image of a reticle 30 is projected on the surface of an ordinary wafer 50 rotated to a position shifted 45 deg. from a reference position to be a normal aligning position to the reticle 30 whereby the layout direction of the pattern image to the crystal orientation of the ordinary wafer 50 is optimized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばレチク
ルに形成されたパターン像をウェーハ面上に投影/露光
する半導体製造装置および製造方法に関するもので、特
に、トレンチ構造を有するパターン像のシリコンウェー
ハ面上へのパターニングを行う光露光装置に用いられる
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method for projecting / exposing a pattern image formed on a reticle on a wafer surface, and more particularly to a silicon wafer surface of a pattern image having a trench structure. It is used in an optical exposure apparatus that performs upward patterning.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体製品の製造の分野にお
いては、プロセスの一つとして、縮小投影型の光露光装
置(光ステッパ)を用いて所望のパターン像をウェーハ
面上にパターニングする、いわゆる、リソグラフィ工程
が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in the field of manufacturing semiconductor products, one of the processes is to pattern a desired pattern image on a wafer surface by using a reduction projection type optical exposure apparatus (optical stepper). , Lithographic processes are known.

【0003】図5は、所望のパターン像がパターニング
されたシリコンウェーハの概略を示すものである。通
常、半導体製品の製造に用いられるシリコンウェーハ
(通常ウェーハ)100は、たとえば、面方位が(10
0)で、その結晶方位方向を特定するオリエンテーショ
ンフラット101が<110>方向に形成されている。
FIG. 5 shows an outline of a silicon wafer on which a desired pattern image is patterned. Generally, a silicon wafer (normal wafer) 100 used for manufacturing semiconductor products has a plane orientation of (10
At 0), the orientation flat 101 that specifies the crystal orientation direction is formed in the <110> direction.

【0004】そして、このような仕様の通常ウェーハ1
00の面上に、複数のパターン像102が規則的に配置
されてパターニングされるようになっている。ところ
で、近年では、半導体製品の微細化・高集積化の要求が
高まっており、U−MOSまたはU−IGBTといった
トレンチ構造を有する半導体製品の需要が増えつつあ
る。
Then, a normal wafer 1 having such specifications
00, a plurality of pattern images 102 are regularly arranged and patterned. By the way, in recent years, demands for miniaturization and high integration of semiconductor products are increasing, and demand for semiconductor products having a trench structure such as U-MOS or U-IGBT is increasing.

【0005】図6は、U−MOS製品におけるトレンチ
構造を概略的に示すものである。U−MOS製品の場
合、たとえば、N+ 型の基板201上に、N型のエピタ
キシャル層202、ベース領域203およびソース領域
204が順に形成されている。そして、上記ベース領域
203およびソース領域204を貫通し、上記エピタキ
シャル層202に達する深さで、断面が略U字形状のト
レンチ205が設けられた構成となっている。
FIG. 6 schematically shows a trench structure in a U-MOS product. In the case of a U-MOS product, for example, an N type epitaxial layer 202, a base region 203 and a source region 204 are sequentially formed on an N + type substrate 201. Then, a trench 205 having a substantially U-shaped cross section is provided so as to penetrate the base region 203 and the source region 204 and reach the epitaxial layer 202.

【0006】さて、このようなトレンチ構造を有する半
導体製品を、上記した仕様の通常ウェーハ100を用い
て製造した場合、低電流領域でのオン抵抗が問題とな
る。すなわち、トレンチ構造を有する半導体製品のパタ
ーン像をシリコンウェーハ面上にパターニングする場
合、シリコンウェーハの結晶方位方向によって、製造後
の半導体製品におけるオン抵抗が異なってくる。
When a semiconductor product having such a trench structure is manufactured using the normal wafer 100 having the above-mentioned specifications, the on-resistance in the low current region becomes a problem. That is, when patterning a pattern image of a semiconductor product having a trench structure on the surface of a silicon wafer, the on-resistance of the manufactured semiconductor product varies depending on the crystal orientation direction of the silicon wafer.

【0007】たとえば図5に示すように、トレンチ構造
を有するU−MOS製品のパターン像102を、通常ウ
ェーハ100の面上にパターニングした場合、トレンチ
205の、そのウェーハ100の結晶方位方向に対する
方向(図示矢印)の不適により、U−MOS製品のオン
抵抗RON(上記基板201の抵抗R201 、上記エピタキ
シャル層202の抵抗R202 、および、上記ベース領域
203の抵抗R203 の総和)が上昇する。
For example, as shown in FIG. 5, when a pattern image 102 of a U-MOS product having a trench structure is patterned on the surface of a normal wafer 100, the direction of the trench 205 with respect to the crystal orientation direction of the wafer 100 ( Due to the inadequacy of the arrow shown in the figure, the on-resistance R ON of the U-MOS product (the sum of the resistance R 201 of the substrate 201, the resistance R 202 of the epitaxial layer 202 , and the resistance R 203 of the base region 203) increases. .

【0008】従来、このようなオン抵抗の上昇は、オリ
エンテーションフラット101を<100>方向に形成
してなるシリコンウェーハ(特注ウェーハ)を用いるこ
とで、低減できることが知られている。
It is conventionally known that such an increase in on-resistance can be reduced by using a silicon wafer (custom-made wafer) having an orientation flat 101 formed in the <100> direction.

【0009】図7は、トレンチ構造を有するU−MOS
製品のパターン像がパターニングされた、特注ウェーハ
の概略を示すものである。すなわち、トレンチ構造を有
する半導体製品の製造に用いられる特注ウェーハ300
は、たとえば、面方位が(100)で、その結晶方位方
向を特定するオリエンテーションフラット301が<1
00>方向に形成されている。
FIG. 7 shows a U-MOS having a trench structure.
1 is a schematic view of a custom-made wafer on which a pattern image of a product is patterned. That is, a custom-made wafer 300 used for manufacturing a semiconductor product having a trench structure.
Is, for example, the plane orientation is (100), and the orientation flat 301 that specifies the crystal orientation direction is <1.
00> direction.

【0010】そして、このような仕様の特注ウェーハ3
00に対して、その面上に、複数のパターン像102が
規則的に配置されてパターニングされる。この場合、ト
レンチ205の、そのウェーハ300の結晶方位方向に
対する方向の最適化により、ベース領域203の抵抗R
203 の低減(モビリティアップ)が図れ、オン抵抗RON
の上昇を抑えることができる。
Then, the custom-made wafer 3 having such specifications
00, a plurality of pattern images 102 are regularly arranged and patterned on the surface. In this case, the resistance R of the base region 203 is optimized by optimizing the direction of the trench 205 with respect to the crystal orientation direction of the wafer 300.
Reduction of 203 (improvement of mobility), ON resistance R ON
Can suppress the rise of.

【0011】図8は、U−MOS製品の電気伝導率の変
化の概略を、通常ウェーハの場合と特注ウェーハの場合
とを比較して示すものである。なお、ここでは電気伝導
率Y(s)を、オン抵抗の逆数(1/RON)により示し
ている。
FIG. 8 shows an outline of the change in electric conductivity of the U-MOS product in comparison between the case of a normal wafer and the case of a custom-made wafer. Here, the electric conductivity Y (s) is shown by the reciprocal of the on-resistance (1 / R ON ).

【0012】この図からも明らかなように、特注ウェー
ハ300を用いて製造されたU−MOS製品(図示白丸
印)の方が、通常ウェーハ100を用いて製造されたU
−MOS製品(図示黒丸印)に比べて、全体的にYの値
が高い。Yの値が高いほど低抵抗であり、特性の良化に
とっては優れている。
As is clear from this figure, the U-MOS product (white circle in the figure) manufactured using the custom-made wafer 300 is the U manufactured using the normal wafer 100.
-The Y value is higher than that of the MOS product (black circle in the figure). The higher the value of Y, the lower the resistance, and the more excellent the characteristics are.

【0013】しかしながら、上記した特注ウェーハ30
0は通常ウェーハ100と異なり、その仕様が特殊なた
め、通常ウェーハ100に比べて割高であり、それが半
導体製品の高騰を招くという問題があった。
However, the custom-made wafer 30 described above is used.
0 is different from the normal wafer 100 and has a special specification, so that it is more expensive than the normal wafer 100, and there is a problem in that the price of semiconductor products rises.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
においては、トレンチ構造を有する半導体製品のオン抵
抗の上昇は特注ウェーハを用いることで低減できるが、
特注ウェーハは仕様が特殊なため、通常ウェーハに比べ
て割高であり、半導体製品の高騰を招くという問題があ
った。
As described above, conventionally, the increase of the on-resistance of the semiconductor product having the trench structure can be reduced by using the custom-made wafer.
Since the custom-made wafers have special specifications, they are more expensive than normal wafers, and there is a problem that the price of semiconductor products rises.

【0015】そこで、この発明は、トレンチ構造を有す
る半導体製品のオン抵抗の上昇を特注ウェーハを用いる
ことなく低減でき、半導体製品の高騰を抑えることが可
能な半導体製造装置および製造方法を提供することを目
的としている。
Therefore, the present invention provides a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of reducing the increase in the on-resistance of a semiconductor product having a trench structure without using a custom-made wafer and suppressing the soaring of the semiconductor product. It is an object.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明の半導体製造装置にあっては、半導体ウ
ェーハの露光面にレチクルのパターン像を投影/露光す
るものにおいて、前記半導体ウェーハまたは前記レチク
ルの少なくともいずれか一方を任意の角度で回転させる
回転機構を設け、前記半導体ウェーハの任意の結晶方位
方向に、前記レチクルのパターン像を配置できるように
した構成となっている。
In order to achieve the above-mentioned object, in a semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, in which a pattern image of a reticle is projected / exposed on an exposure surface of a semiconductor wafer, the semiconductor wafer Alternatively, a rotation mechanism for rotating at least one of the reticles at an arbitrary angle is provided so that the pattern image of the reticle can be arranged in an arbitrary crystal orientation direction of the semiconductor wafer.

【0017】また、この発明の半導体製造装置にあって
は、半導体ウェーハが搭載されるウェーハステージと、
このウェーハステージ上に搭載された半導体ウェーハの
露光面に投影される、パターン像が形成されてなるレチ
クルが搭載されるレチクルステージと、前記レチクルに
対し、前記半導体ウェーハを正規の合わせ位置を基準に
45°±0.5°の角度で回転させる回転機構とから構
成されている。
In the semiconductor manufacturing apparatus of the present invention, a wafer stage on which a semiconductor wafer is mounted,
A reticle stage on which a reticle formed with a pattern image is projected, which is projected onto the exposure surface of a semiconductor wafer mounted on this wafer stage, and the semiconductor wafer is relative to the reticle with reference to a regular alignment position. It is composed of a rotating mechanism that rotates at an angle of 45 ° ± 0.5 °.

【0018】また、この発明の半導体製造方法にあって
は、面方位が(100)で、その結晶方位方向を特定す
るオリエンテーションフラットの方向が<110>の半
導体ウェーハを、レチクルとの正規の合わせ位置を基準
にして45°±0.5°の角度で回転させ、その半導体
ウェーハの露光面に、前記レチクルに形成された、トレ
ンチ構造を有する半導体製品のパターン像を投影するよ
うになっている。
Further, in the semiconductor manufacturing method of the present invention, a semiconductor wafer having a plane orientation of (100) and an orientation flat direction <110> for identifying the crystal orientation direction thereof is properly aligned with a reticle. The pattern image of the semiconductor product having the trench structure formed on the reticle is projected on the exposure surface of the semiconductor wafer by rotating the semiconductor wafer at an angle of 45 ° ± 0.5 ° based on the position. .

【0019】さらに、この発明の半導体製造方法にあっ
ては、面方位が(100)で、その結晶方位方向を特定
するオリエンテーションフラットの方向が<110>の
半導体ウェーハの露光面に、前記オリエンテーションフ
ラットの方向より45°±0.5°の角度で回転させ
た、U−MOSまたはU−IGBTのセルパターンを有
する半導体製品のパターン像を投影するようになってい
る。
Further, according to the semiconductor manufacturing method of the present invention, the orientation flat is formed on the exposed surface of the semiconductor wafer whose plane orientation is (100) and whose orientation flat direction is <110>. The pattern image of a semiconductor product having a U-MOS or U-IGBT cell pattern rotated at an angle of 45 ° ± 0.5 ° from the direction is projected.

【0020】この発明の半導体製造装置および製造方法
によれば、半導体ウェーハの結晶方位方向に対するパタ
ーン像の配置の方向を最適化できるようになる。これに
より、トレンチ構造を有する半導体製品の製造に入手が
容易で割安な通常ウェーハを用いることが可能となるも
のである。
According to the semiconductor manufacturing apparatus and the manufacturing method of the present invention, it becomes possible to optimize the arrangement direction of the pattern image with respect to the crystal orientation direction of the semiconductor wafer. As a result, it becomes possible to use an easily available and inexpensive ordinary wafer for manufacturing a semiconductor product having a trench structure.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施の
一形態にかかる、縮小投影型の光露光装置(光ステッ
パ)の概略構成を示すものである。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a reduction projection type optical exposure apparatus (optical stepper) according to an embodiment of the present invention.

【0022】すなわち、光源11からの露光光束11a
は、ミラー21によって反射された後、コンデンサ・レ
ンズ22により投影原版としてのレチクル(マスク)3
0に照射される。そして、レチクル30からの投影像
が、投影レンズ(光学系)41を介してウェーハ50上
に投影される。
That is, the exposure light flux 11a from the light source 11
Is reflected by a mirror 21 and then a reticle (mask) 3 as a projection original plate by a condenser lens 22.
It is irradiated to 0. Then, the projection image from the reticle 30 is projected onto the wafer 50 via the projection lens (optical system) 41.

【0023】このとき、レチクル30の投影レンズ41
側の面、つまり、パターン面上に形成されている全パタ
ーン像が、投影レンズ41により所定の倍率で縮小され
て、ウェーハ50の露光面に投影される。
At this time, the projection lens 41 of the reticle 30
The side surface, that is, the entire pattern image formed on the pattern surface is reduced by the projection lens 41 at a predetermined magnification and projected onto the exposure surface of the wafer 50.

【0024】ウェーハ50の露光面には、500nm厚
程度の熱酸化膜を介して、ポジ型レジスト(たとえば、
OFPR8600AC)が塗られており、このレジスト
が、上記投影レンズ41を介して投影された縮小パター
ン像により露光される。
On the exposed surface of the wafer 50, a positive resist (for example,
OFPR8600AC) is applied, and this resist is exposed by the reduced pattern image projected through the projection lens 41.

【0025】この光ステッパの場合、ウェーハ50を移
動させて、その露光位置を順に変えることにより、ウェ
ーハ50上に複数のパターン像が規則的に配置されてパ
ターニングが行われる(ステップ・アンド・リピー
ト)。
In the case of this optical stepper, by moving the wafer 50 and changing its exposure position in order, a plurality of pattern images are regularly arranged on the wafer 50 to perform patterning (step and repeat). ).

【0026】光源11は、上記ウェーハ50の露光面に
塗られたフォトレジストを感光させるのに有効な光、た
とえば、g線やi線の光を発する超高圧Hgランプによ
り構成されている。
The light source 11 is composed of an ultra-high pressure Hg lamp which emits light effective for exposing the photoresist coated on the exposed surface of the wafer 50, for example, g-line or i-line light.

【0027】レチクル30は、たとえば、そのパターン
面にトレンチ構造を有するU−MOSやU−IGBTな
どの半導体製品のパターン像が形成されており、上記光
束11aの光路上に固定されたレチクルステージ31上
に搭載されるようになっている。
The reticle 30 has, for example, a pattern image of a semiconductor product such as a U-MOS or U-IGBT having a trench structure on its pattern surface, and the reticle stage 31 fixed on the optical path of the light flux 11a. It is supposed to be mounted on top.

【0028】ウェーハ50は、面方位が(100)で、
その結晶方位方向を特定するオリエンテーションフラッ
トが<110>方向に形成されている、もっとも一般的
(たとえば、入手が容易で割安)なシリコンウェーハ
(通常ウェーハ)であり、上記光束11aの光路上を移
動可能に設けられたウェーハステージ51上に搭載され
るようになっている。
The wafer 50 has a plane orientation of (100),
It is the most general (eg, easily available and inexpensive) silicon wafer (normal wafer) in which an orientation flat that specifies the crystal orientation direction is formed in the <110> direction, and moves on the optical path of the light flux 11a. It is designed to be mounted on a wafer stage 51 which is provided as possible.

【0029】ウェーハステージ51は、たとえば、X方
向ステージ51a、Y方向ステージ51b、Z方向ステ
ージ51c、および、θ方向ステージ(回転機構)51
dからなり、上記通常ウェーハ50の各方向への移動が
それぞれ独立して行えるように構成されている。
The wafer stage 51 includes, for example, an X-direction stage 51a, a Y-direction stage 51b, a Z-direction stage 51c, and a θ-direction stage (rotation mechanism) 51.
The normal wafer 50 is configured to be independently movable in each direction.

【0030】すなわち、ウェーハステージ51のZ方向
ステージ51cにより合焦状態を維持しつつ、X方向ス
テージ51aおよびY方向ステージ51bによって通常
ウェーハ50の露光面の位置を変えることで、上記ステ
ップ・アンド・リピートによる、通常ウェーハ50上へ
のパターン像の投影が繰り返し行われる。
That is, while the in-focus state is maintained by the Z-direction stage 51c of the wafer stage 51, the position of the exposure surface of the normal wafer 50 is changed by the X-direction stage 51a and the Y-direction stage 51b. The projection of the pattern image on the normal wafer 50 by the repeat is repeatedly performed.

【0031】また、ウェーハステージ51上に搭載され
た通常ウェーハ50を、θ方向ステージ51dにより任
意の角度、たとえば、レチクル30との正規な合わせ位
置を基準として時計方向(CW方向)に45°(±0.
5°)または30°(±0.5°)の角度で回転させる
ことが可能となっている。
The normal wafer 50 mounted on the wafer stage 51 is rotated by the θ-direction stage 51d at an arbitrary angle, for example, 45 ° (CW direction) in the clockwise direction (CW direction) with reference to the regular alignment position with the reticle 30. ± 0.
It is possible to rotate at an angle of 5 °) or 30 ° (± 0.5 °).

【0032】θ方向ステージ51dは、たとえば、セン
サ52からの角度検出値にもとづいて制御される、モー
タ53によって回転駆動されるように構成されている。
センサ52は、たとえば、通常ウェーハ50のオリエン
テーションフラットの位置(または、θ方向ステージ5
1dの位置)を、機械的あるいは電気的に検出するよう
になっている。
The θ-direction stage 51d is configured to be rotationally driven by a motor 53, which is controlled based on the detected angle value from the sensor 52, for example.
The sensor 52 is, for example, the position of the orientation flat of the normal wafer 50 (or the θ-direction stage 5).
The position 1d) is mechanically or electrically detected.

【0033】図2は、上記した光ステッパによる露光動
作について示すものである。たとえば、通常ウェーハ5
0は、まず、前工程において、80℃程度の温度で、約
30秒間、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)処理が
施される。
FIG. 2 shows the exposure operation by the above-mentioned optical stepper. For example, normal wafer 5
For 0, first, in the previous step, a hexamethyldisilazane (HMDS) treatment is performed at a temperature of about 80 ° C. for about 30 seconds.

【0034】その後、スピンコート法により、約1.5
μmの厚さでポジ型レジストが塗布される。ポジ型レジ
ストが塗布された通常ウェーハ50は、105℃程度の
温度で、約90秒間、ベーク処理が施される。
Then, about 1.5 by spin coating.
A positive resist is applied with a thickness of μm. The normal wafer 50 coated with the positive type resist is baked at a temperature of about 105 ° C. for about 90 seconds.

【0035】ベーク処理された通常ウェーハ50は、待
機位置(図示していない)を経て、光ステッパのプリア
ライメント部61に搬送される。そして、その位置よ
り、ローダ62によって搬送されて、ウェーハステージ
51上に搭載される。
The baked normal wafer 50 is transferred to a pre-alignment section 61 of an optical stepper through a standby position (not shown). Then, from that position, it is carried by the loader 62 and mounted on the wafer stage 51.

【0036】この後、ウェーハステージ51のθ方向ス
テージ51dが正規の位置からCW方向に45°±0.
5°だけずれた位置に回転され、さらに、θ方向ステー
ジ51dの移動による通常ウェーハ50の微細な位置合
わせが行われる。
Thereafter, the θ-direction stage 51d of the wafer stage 51 is rotated from the normal position in the CW direction by 45 ° ± 0.
The wafer is rotated to a position shifted by 5 °, and the fine alignment of the normal wafer 50 is performed by moving the θ-direction stage 51d.

【0037】これにより、通常ウェーハ50は、たとえ
ば、レチクルステージ31上に搭載されたレチクル30
の正規な合わせ位置に対し、45°だけ位置がずらされ
る。この状態で、200〜250msec程度の露光処
理が行われて、通常ウェーハ50の露光面上にレチクル
30のパターン像30´が投影される。そして、ステッ
プ・アンド・リピートにより、通常ウェーハ50上に複
数(ここでは、5つ)のパターン像30´が繰り返しパ
ターニングされる。
As a result, the normal wafer 50 is, for example, the reticle 30 mounted on the reticle stage 31.
The position is shifted by 45 ° with respect to the regular alignment position of. In this state, the exposure process is performed for about 200 to 250 msec, and the pattern image 30 'of the reticle 30 is normally projected onto the exposure surface of the wafer 50. Then, a plurality of (here, five) pattern images 30 'are repeatedly patterned on the normal wafer 50 by step-and-repeat.

【0038】このとき、各パターン像30´は、通常ウ
ェーハ50のオリエンテーションフラット50aに対し
てそれぞれ45°ずつずれて規則的に配置される。パタ
ーン像30´のパターニングされた通常ウェーハ50
は、アンローダ63によって、ウェーハステージ51上
よりプリアライメント部61に搬送される。そして、次
工程において、アリカリ現像液にて、たとえば、25℃
程度の温度で、約30秒間、現像処理が行われる。
At this time, the pattern images 30 ′ are regularly arranged with a deviation of 45 ° with respect to the orientation flat 50 a of the normal wafer 50. Patterned normal wafer 50 of pattern image 30 '
Are transferred from the wafer stage 51 to the pre-alignment unit 61 by the unloader 63. Then, in the next step, with an alkaline developer, for example, 25 ° C.
The development process is performed at a temperature of about 30 seconds.

【0039】図3は、パターン像30´のパターニング
が行われた通常ウェーハ50の概略を示すものである。
すなわち、通常ウェーハ50を正規の位置から45°の
角度で回転させることは、レチクル30に対する正規の
合わせ位置を基準に45°ずれた位置でパターン像30
´をパターニングすることであり、結果的に、通常ウェ
ーハ50上には、<110>方向に設けられたオリエン
テーションフラット50aに対して、それぞれ45°ず
つずれて各パターン像30´が配置される。
FIG. 3 shows an outline of the normal wafer 50 on which the pattern image 30 'is patterned.
That is, rotating the normal wafer 50 at an angle of 45 ° from the regular position means that the pattern image 30 is moved at a position displaced by 45 ° from the regular alignment position with respect to the reticle 30.
′ Is patterned, and as a result, each pattern image 30 ′ is arranged on the wafer 50 with a deviation of 45 ° with respect to the orientation flat 50 a provided in the <110> direction.

【0040】これは、図7に示した、<100>方向に
オリエンテーションフラット301が形成されている特
注ウェーハ300の面上に、複数のパターン像102を
規則的に配置してパターニングしたのと同じである。
This is the same as patterning by arranging a plurality of pattern images 102 regularly on the surface of the custom-made wafer 300 having the orientation flat 301 formed in the <100> direction shown in FIG. Is.

【0041】したがって、通常ウェーハ50の結晶方位
方向に対する各パターン像30´の、配置の方向(トレ
ンチの方向)の最適化が可能となる。図4は、トレンチ
構造を有する半導体製品の電気伝導率の変化の概略を、
従来の特注ウェーハを用いて製造した半導体製品と本発
明の通常ウェーハを用いて製造した半導体製品とを比較
して示すものである。なお、ここでは電気伝導率Y
(s)を、オン抵抗の逆数(1/RON)により示してい
る。
Therefore, the arrangement direction (trench direction) of each pattern image 30 'with respect to the crystal orientation direction of the normal wafer 50 can be optimized. FIG. 4 is a schematic diagram showing changes in electrical conductivity of a semiconductor product having a trench structure.
FIG. 3 shows a comparison between a semiconductor product manufactured using a conventional custom-made wafer and a semiconductor product manufactured using the normal wafer of the present invention. Here, the electric conductivity Y
(S) is shown by the reciprocal of on-resistance (1 / R ON ).

【0042】この図からも明らかなように、通常ウェー
ハ50を用いて製造される半導体製品の場合(図示×
印)、Yが、特注ウェーハを用いて製造される半導体製
品の場合(図示○印)とほぼ同じ値となる。このことか
ら、特注ウェーハを用いなくとも、通常ウェーハ50を
用いて製造される半導体製品においてもベース領域の抵
抗の低減(モビリティアップ)が可能であり、特性の良
化が図れることがわかる。
As is clear from this figure, in the case of a semiconductor product which is usually manufactured by using the wafer 50 (shown by ×
(Marked) and Y have almost the same values as in the case of a semiconductor product manufactured by using a custom-made wafer (marked by ○ in the figure). From this, it is understood that the resistance of the base region can be reduced (the mobility can be increased) even in the semiconductor product manufactured by using the normal wafer 50 without using the custom-made wafer, and the characteristics can be improved.

【0043】上記したように、トレンチ構造を有する半
導体製品を通常ウェーハを用いて製造できるようにして
いる。すなわち、通常ウェーハを45°の角度で回転さ
せた状態で、トレンチ構造を有する半導体製品のパター
ン像をパターニングするようにしている。これにより、
<110>方向に設けられたオリエンテーションフラッ
トに対して、それぞれ45°ずつずれて、各パターン像
が規則的に配置されてパターニングされることになるた
め、通常ウェーハの結晶方位方向に対するパターン像の
配置の方向を最適化できるようになる。したがって、仕
様が特殊なため、通常ウェーハに比べて入手が困難で割
高な特注ウェーハを用いずとも、オン抵抗が低くて、特
性の良化な半導体製品を安価に得ることが可能となるも
のである。
As described above, a semiconductor product having a trench structure can usually be manufactured using a wafer. That is, the pattern image of a semiconductor product having a trench structure is patterned while the wafer is normally rotated at an angle of 45 °. This allows
Since the pattern images are regularly arranged and patterned with respect to the orientation flats provided in the <110> direction by 45 °, the pattern images are usually arranged in the crystal orientation direction of the wafer. Will be able to optimize the direction of. Therefore, because of the special specifications, it is possible to obtain semiconductor products with low on-resistance and improved characteristics at low cost without using a custom-made wafer that is difficult to obtain and expensive compared to normal wafers. is there.

【0044】なお、上記した本発明の実施の一形態にお
いては、オリエンテーションフラットに対して、それぞ
れ45°ずつずれて、各パターン像がパターニングされ
るようにするために、ウェーハステージのθ方向ステー
ジを回転するように構成した場合について説明したが、
これに限らず、たとえばレチクルが搭載されるレチクル
ステージを回転するように構成した場合にも同様に実施
することが可能である。
In the above-described embodiment of the present invention, the θ-direction stage of the wafer stage is moved so that each pattern image is patterned by being shifted by 45 ° with respect to the orientation flat. I explained the case that it is configured to rotate,
The present invention is not limited to this, and can be similarly performed when, for example, the reticle stage on which the reticle is mounted is configured to rotate.

【0045】また、θ方向ステージの回転によりウェー
ハの角度を変える場合に限らず、たとえば、ポジ型レジ
ストを塗布した後にウェーハを回転させ、その角度を維
持したまま搬送して、ウェーハステージ上に搭載させる
ようにしても良いし、ポジ型レジストを塗布した後のウ
ェーハの待機場所、または、プリアライメント部にてウ
ェーハを回転させて搬送するようにしても良い。この場
合、いずれも搬送系の一部を変更するだけで(光ステッ
パを改造することなしに)、比較的容易に実施できる。
Further, it is not limited to the case where the angle of the wafer is changed by rotating the θ-direction stage. For example, the wafer is rotated after the positive resist is applied, and the wafer is conveyed while maintaining the angle and mounted on the wafer stage. Alternatively, the wafer may be transported by rotating it at a standby position of the wafer after applying the positive resist or at a pre-alignment unit. In this case, all of them can be performed relatively easily by only changing a part of the transport system (without modifying the optical stepper).

【0046】また、ウェーハの回転を制御する手段(回
転機構)としては、モータとセンサとの組み合わせに限
らず、たとえば、ロボットでウェーハを持ち上げて回転
させたり、エアーにより回転させたウェーハをストッパ
ピンに押し付けることによって角度を変えるなど、各種
の方法が適用できる。
The means for controlling the rotation of the wafer (rotation mechanism) is not limited to a combination of a motor and a sensor, and, for example, a robot lifts and rotates the wafer, or a wafer rotated by air is used as a stopper pin. Various methods can be applied, such as changing the angle by pressing.

【0047】また、ウェーハまたはレチクルの双方の角
度を、相対的に回転させるように構成することも可能で
ある。さらに、縮小投影型の光露光装置以外の、各種の
露光装置にも同様に適用可能である。その他、この発明
の要旨を変えない範囲において、種々変形実施可能なこ
とは勿論である。
It is also possible to make the angles of both the wafer and the reticle relatively rotate. Further, it is similarly applicable to various exposure apparatuses other than the reduction projection type optical exposure apparatus. Of course, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上、詳述したようにこの発明によれ
ば、トレンチ構造を有する半導体製品のオン抵抗の上昇
を特注ウェーハを用いることなく低減でき、半導体製品
の高騰を抑えることが可能な半導体製造装置および製造
方法を提供できる。
As described above in detail, according to the present invention, the increase in the on-resistance of a semiconductor product having a trench structure can be reduced without using a custom-made wafer, and the semiconductor product can be prevented from rising sharply. A manufacturing apparatus and a manufacturing method can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施の一形態にかかる、縮小投影型
の光露光装置(光ステッパ)の概略を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of a reduction projection type optical exposure apparatus (optical stepper) according to an embodiment of the present invention.

【図2】同じく、光ステッパの露光動作を説明するため
に示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram similarly illustrating an exposure operation of an optical stepper.

【図3】同じく、通常ウェーハに対するパターニングの
一例を示す概略図。
FIG. 3 is a schematic view showing an example of patterning for a normal wafer.

【図4】同じく、通常ウェーハを用いて製造された、ト
レンチ構造を有する半導体製品における電気伝導率の変
化を示す概略図。
FIG. 4 is a schematic view showing a change in electric conductivity of a semiconductor product having a trench structure, which is also manufactured using a normal wafer.

【図5】従来技術とその問題点を説明するために示す、
通常ウェーハの概略図。
FIG. 5 is a view for explaining the conventional technology and its problems,
A schematic view of a normal wafer.

【図6】同じく、U−MOS製品を例に示す、トレンチ
構造を有する半導体製品の要部の概略図。
FIG. 6 is a schematic view of a main part of a semiconductor product having a trench structure, similarly showing a U-MOS product as an example.

【図7】同じく、特注ウェーハの概略図。FIG. 7 is a schematic view of a custom-made wafer.

【図8】同じく、半導体製品における電気伝導率の変化
を示す概略図。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a change in electric conductivity of a semiconductor product.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…光源 21…ミラー 22…コンデンサ・レンズ 30…レチクル 30´…パターン像 31…レチクルステージ 41…投影レンズ 50…ウェーハ 50a…オリエンテーションフラット 51…ウェーハステージ 51a…X方向ステージ 51b…Y方向ステージ 51c…Z方向ステージ 51d…θ方向ステージ 52…センサ 53…モータ 11 ... Light source 21 ... Mirror 22 ... Condenser lens 30 ... Reticle 30 '... Pattern image 31 ... Reticle stage 41 ... Projection lens 50 ... Wafer 50a ... Orientation flat 51 ... Wafer stage 51a ... X direction stage 51b ... Y direction stage 51c ... Z-direction stage 51d ... θ-direction stage 52 ... Sensor 53 ... Motor

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体ウェーハの露光面にレチクルのパ
ターン像を投影/露光する半導体製造装置において、 前記半導体ウェーハまたは前記レチクルの少なくともい
ずれか一方を任意の角度で回転させる回転機構を設け、 前記半導体ウェーハの任意の結晶方位方向に、前記レチ
クルのパターン像を配置できるようにしたことを特徴と
する半導体製造装置。
1. A semiconductor manufacturing apparatus for projecting / exposing a pattern image of a reticle on an exposed surface of a semiconductor wafer, wherein a rotating mechanism for rotating at least one of the semiconductor wafer and the reticle at an arbitrary angle is provided. A semiconductor manufacturing apparatus characterized in that a pattern image of the reticle can be arranged in an arbitrary crystal orientation direction of a wafer.
【請求項2】 前記回転機構は、前記レチクルが搭載さ
れるレチクルステージを回転するものであることを特徴
とする請求項1に記載の半導体製造装置。
2. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the rotating mechanism rotates a reticle stage on which the reticle is mounted.
【請求項3】 前記回転機構は、前記ウェーハが搭載さ
れるウェーハステージを回転するものであることを特徴
とする請求項1に記載の半導体製造装置。
3. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the rotating mechanism rotates a wafer stage on which the wafer is mounted.
【請求項4】 前記回転機構は、前記ウェーハステージ
上に前記半導体ウェーハを搭載するために搬送する搬送
系の一部に設けられることを特徴とする請求項1に記載
の半導体製造装置。
4. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the rotation mechanism is provided in a part of a transfer system that transfers the semiconductor wafer to be mounted on the wafer stage.
【請求項5】 半導体ウェーハが搭載されるウェーハス
テージと、 このウェーハステージ上に搭載された半導体ウェーハの
露光面に投影される、パターン像が形成されてなるレチ
クルが搭載されるレチクルステージと、 前記レチクルに対し、前記半導体ウェーハを正規の合わ
せ位置を基準に45°±0.5°の角度で回転させる回
転機構とを具備したことを特徴とする半導体製造装置。
5. A wafer stage on which a semiconductor wafer is mounted, a reticle stage on which a reticle having a pattern image formed thereon, which is projected onto the exposure surface of the semiconductor wafer mounted on the wafer stage, is mounted, A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a rotating mechanism that rotates the semiconductor wafer with respect to a reticle at an angle of 45 ° ± 0.5 ° with reference to a regular alignment position.
【請求項6】 前記半導体ウェーハは、面方位が(10
0)で、その結晶方位方向を特定するオリエンテーショ
ンフラットの方向が<110>のシリコンウェーハであ
ることを特徴とする請求項5に記載の半導体製造装置。
6. The semiconductor wafer has a plane orientation of (10
The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the orientation flat direction that specifies the crystal orientation direction is a silicon wafer of <110> in 0).
【請求項7】 前記レチクルは、トレンチ構造を有する
半導体製品のパターン像が形成されてなることを特徴と
する請求項5に記載の半導体製造装置。
7. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the reticle is formed with a pattern image of a semiconductor product having a trench structure.
【請求項8】 前記回転機構は、前記ウェーハステージ
を回転させるように構成されてなることを特徴とする請
求項5に記載の半導体製造装置。
8. The semiconductor manufacturing apparatus according to claim 5, wherein the rotating mechanism is configured to rotate the wafer stage.
【請求項9】 面方位が(100)で、その結晶方位方
向を特定するオリエンテーションフラットの方向が<1
10>の半導体ウェーハを、レチクルとの正規の合わせ
位置を基準にして45°±0.5°の角度で回転させ、 その半導体ウェーハの露光面に、前記レチクルに形成さ
れた、トレンチ構造を有する半導体製品のパターン像を
投影するようにしたことを特徴とする半導体製造方法。
9. The plane orientation is (100), and the orientation flat direction that specifies the crystal orientation direction is <1.
The semiconductor wafer of 10> is rotated at an angle of 45 ° ± 0.5 ° with reference to the regular alignment position with the reticle, and the exposed surface of the semiconductor wafer has a trench structure formed in the reticle. A semiconductor manufacturing method characterized in that a pattern image of a semiconductor product is projected.
【請求項10】 面方位が(100)で、その結晶方位
方向を特定するオリエンテーションフラットの方向が<
110>の半導体ウェーハの露光面に、 前記オリエンテーションフラットの方向より45°±
0.5°の角度で回転させた、U−MOSまたはU−I
GBTのセルパターンを有する半導体製品のパターン像
を投影するようにしたことを特徴とする半導体製造方
法。
10. The plane orientation is (100), and the orientation flat direction that specifies the crystal orientation direction is <
On the exposed surface of the semiconductor wafer of 110>, 45 ° ± from the direction of the orientation flat.
U-MOS or U-I rotated by 0.5 °
A semiconductor manufacturing method characterized in that a pattern image of a semiconductor product having a GBT cell pattern is projected.
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