JPH10303115A - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

露光装置およびデバイス製造方法

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JPH10303115A JP9122788A JP12278897A JPH10303115A JP H10303115 A JPH10303115 A JP H10303115A JP 9122788 A JP9122788 A JP 9122788A JP 12278897 A JP12278897 A JP 12278897A JP H10303115 A JPH10303115 A JP H10303115A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スループットの向上、温度調性手段の排除、
合せ不良の未然防止および後での検証の容易化を図る。 【解決手段】 露光装置において、露光される基板３の
温度を測定するためのセンサ６ａを設け、その測定温度
に応じて、倍率補正手段９，１０により投影光学系８の
投影倍率を補正する。また、測定温度を記憶して、後の
工程で発見される合せ不良の原因の究明に役立てる。ま
た、測定温度が所定の許容範囲内にないときは、その旨
を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置およびこれ
を用いることができるデバイス製造方法に関し、特に、
被露光基板の温度を測定し、さらにはその測定温度に応
じて被露光基板への投影倍率を補正するようにしたもの
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイス、及び特に液晶パネルを
製造する際の露光工程においては、ワークとなるシリコ
ンウエハやガラス基板が外部環境の温度に影響を受けて
伸縮を起こす。温度変化により伸縮したワークはワーク
上に描画されたパターンの倍率変化を引き起こし、露光
機は倍率を計測補正して露光処理を行う。従来、倍率変
化を最小限に抑制するため、ワークの温度を基準温度と
なっている２３℃に制御する方法が採られている。
【０００３】ワーク温度を制御する方法としては熱容量
の大きな金属体（以降クーリングプレートと称する）を
基準温度に設定しておき、このクーリングプレートにワ
ークを接触させる、或いはワーク近傍の空間に温度制御
された空気を流す等の方法が採られている。シリコンウ
エハの場合には熱伝達率も高く、また線形熱膨張率も低
いため、上記の方法にてもウエハの温度は短い時間で所
定の温度に安定させることができる。
【０００４】一方、液晶パネルのワークであるガラスは
熱伝達率が低く、かつ線形熱膨張係数も高い特徴があ
る。即ち小さな温度変化でも大きな倍率変化となり、か
つ一旦温度変化が起きると所定温度に制御するのに時間
を要することになる。加えてガラスの場合は熱処理工程
を経るに従いガラス寸法自体が縮小していく特性もあ
る。露光機にはガラスの縮小傾向と温度変化による倍率
変化に対応して倍率補正を行うことが、しかもスループ
ットを高めることと同時に求められている。そこで露光
機に投入される直前に所定温度に制御する装置が必要と
なるが、露光機のスループットを落とさないようにクー
リングプレートを複数箇所に設ける必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら近年、液
晶パネルのガラスの大型化が著しく、クーリングプレー
トに要するスペースは装置の大型化、ひいてはクリーン
ルームの大型化につながり製品パネルのコスト増大を招
く結果となる。また、温度制御された空気にてワークの
温度を安定させるには時間がかかり装置のスループット
を考慮すると非現実的な方法となってしまう。また合わ
せ不良は後工程に進んでから発覚する場合が多いため、
不良となったパネルがどのような温度、倍率補正条件で
露光されたかを記憶して生産管理することも近年求めら
れている。
【０００６】また、従来の露光機ではワークの温度が一
定であることを前提としており、温度を一定とするため
に他の装置（例えばレジスト塗布機のクーリングプレー
ト）、或いは露光機内にワーク温度を一定にする設備を
設ける必要があるが、温度を一定に維持する設備を設け
たとしても、ワーク温度には多少の誤差が残り、かつ露
光するまでの時間が長くなればなるほどワークごとの温
度ばらつきが大きくなる懸念がある。
【０００７】また、従来の露光機では温度変化により伸
縮したワークにマスク・パターンを合わせるために毎葉
に基板の倍率計測を行い、計測結果に応じた倍率補正を
行う必要がある。また、従来の露光機ではスループット
を高めるために、ロットの最初のワークにて倍率計測を
行い、或いはロットの最初の数枚にて計測した倍率の平
均値を計算し、その後装置に投入されたワークは倍率計
測することなく合わせだけを行い露光していく方式が採
用される場合もあるが、その場合、オーバーレイ精度を
毎葉で倍率測定する方式に比べて、投入されるワークの
温度差により合せ精度が劣化することが懸念されてい
る。
【０００８】また、露光機では倍率補正を行い露光する
が、結果として倍率補正が正しく行われたかを検証する
手段が無く、後工程にて合わせ不良が発覚した場合、露
光機の問題なのか、ワークの問題なのかを分離すること
ができない。また、従来の露光機ではワークの温度測定
手段がなかったため、露光機の倍率補正範囲を超えたワ
ークが投入された場合にも、ワーク単体の問題なのか、
ワークの温度が原因なのかが判定できない。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の露光装置では、露光位置において基板を保持す
るステージおよびこのステージ上に前記基板を搬送する
ためのアームを有し、露光される基板の温度を測定する
ためのセンサが前記ステージ上あるいはアーム上に設け
られていることを特徴とする。また、本発明のデバイス
製造方法では、基板の温度を測定してからその基板の露
光を行うことを特徴とする。基板の測定温度は、露光に
際しての倍率補正等のために用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態におい
ては、前記センサは前記ステージ上あるいはアーム上に
複数設けられ、それらの上に保持される基板の温度を測
定する。
【００１１】また、基板の測定温度に応じて、露光パタ
ーンの基板上への投影倍率を補正し、そして前記基板の
露光を行う。この倍率補正は、基板上の寸法が、基板の
温度が所定の基準温度から測定温度へ変化した場合に変
化する量に対応する量だけ投影倍率を変化させることに
より行うことができる。基準温度として、露光すべき基
板のロット中の最初に露光すべき基板の前記測定温度、
あるいは基板に関する処理の工程における基準温度を採
用することができる。このようにして倍率補正を行うこ
とにより、クーリングプレートで基板を所定の温度に制
御したり、基板への投影倍率の補正値を基板毎に光学的
に計測したりする必要性を排除することができる。
【００１２】また、基板の測定温度を例えば基板毎に記
憶するようにしており、これにより後で合せ不良が発見
された場合でも、その原因を遡って検証することができ
る。また、基板の測定温度が所定範囲内の値でないと
き、その旨を出力することようにしており、これによ
り、合せ不良等が未然に防止される。
【００１３】
【実施例】
［第１の実施例］図１は、本発明の第１の実施例に係る
露光機を示す斜視図である。同図に示すように、ワーク
（被露光基板）は、複数枚を１ロットとして、各カセッ
ト４ａ〜４ｃ内に、ロット単位で収納されている。各カ
セット４ａ〜４ｃに収納されているワークは、毎葉で取
り出され、インターフェース・アーム５によって露光機
内の露光ステージ２へ送り込まれる。
【００１４】図２は、この露光機における温度センサの
配置を示す斜視図である。同図に示すように、ワーク裏
面を直接支持するインターフェース・アーム５あるいは
露光ステージ２に温度センサ６ｂあるいは６ａを配置す
る。
【００１５】図３はこの露光機における倍率補正手段を
示す斜視図である。同図において、７はワーク３上に露
光すべきパターンを有するマスク、８はこのパターンの
像をワーク３上に投影する投影光学系、９はマスク７と
投影光学系８との間に配置したＸ方向の倍率補正機構、
１０は投影光学系８とワーク３との間に位置するＹ方向
の倍率補正機構である。倍率補正機構９、１０は例え
ば、透明な板状部材と、これを彎曲させる手段とを有
し、その曲率を変化させることにより投影倍率を補正す
るものであり、これらにより倍率補正手段を構成してい
る。
【００１６】この構成において、図４に示すように、露
光機は、セカンド・レーヤ以降についての露光を行うた
めに、カセット４ａ〜４ｃのいずれかのロットの最初の
ワークをインターフェース・アーム５により投入すると
（ステップＳ１）、そのワークの温度をセンサ６ａまた
は６ｂで測定し（ステップＳ２）、その測定温度を、基
準温度として露光機に登録しておく（ステップＳ３）。
次に、測定温度が所定の許容範囲内の値か否かを判定し
（ステップＳ４）、許容範囲内でなければ警告を発生す
る（ステップＳ５）。次に、露光シーケンスに従い、ワ
ークとマスク・パターンとの合せを行った後、ワークの
倍率計測を行い（ステップＳ６）、その結果に基づいて
倍率補正を行いながら、露光を行う（ステップＳ８）。
計測したワークの倍率は、基準倍率として露光機に登録
しておく（ステップＳ７）。
【００１７】次に、次のワークをインターフェース・ア
ーム５により露光ステージ２上に搬送すると共に（スッ
プＳ９）、ワークの温度をセンサ６ａまたは６ｂで測定
し（ステップＳ１０）、その温度を記憶する（ステップ
Ｓ１１）。また、測定温度が所定の許容範囲内であるか
否かを判定し（ステップＳ１２）、許容範囲外であれば
その旨の警告を発生する（ステップＳ１３）。
【００１８】次に、ワークとマスクとのパターン合せを
行った後、倍率計測を行うことなく、ステップＳ８で記
憶した基準倍率と、ステップＳ１０における測定温度の
ステップＳ３で登録した基準温度からの温度差とに基づ
いて倍率補正を行い、露光を行う。つまり、基準温度か
らの温度差に応じて変化する分の倍率を計算し（ステッ
プＳ１４）、この倍率を基準倍率に対して増減した倍率
となるような補正データにより倍率補正手段を駆動し、
露光を行う（ステップＳ１５）。この後、ステップＳ９
に戻り、ステップＳ９〜Ｓ１５の処理を繰り返すことに
より、順次、ロット中の残りの各ワークについての露光
を行う。なお、ステップＳ１１において、毎葉で記憶し
たワークの温度は、後の工程で発見された合せ不良等の
問題に対して、各ワークがどのような倍率補正によって
露光されたかの履歴を検証するのに用いられる。
【００１９】［第２の実施例］第１の実施例は、ワーク
とマスクとのパターンを合わせる、いわゆるセカンド・
レーヤ以降の露光処理に関するものであるが、本実施例
は、パターンが未だ形成されていないワーク上へのファ
ースト・レーヤの露光に関するものである。
【００２０】すなわち、露光機を含めた半導体製造装置
およびワークは基準温度として２３℃を採用している。
そこで、ファースト・レーヤの露光においてもこの基準
温度２３℃からの温度変化に応じた倍率補正を行って露
光することにより、最終工程まで処理が進んだワークは
この基準温度においてより正確な寸法精度に保つことが
できる。つまり、１枚目のワークの温度を基準温度とす
る代わりに、基準温度２３℃を用いる以外は、図４を同
様の処理を行えばよい。
【００２１】次に、この露光機を利用することができる
デバイス製造例を説明する。図５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３１（回路設計）では半導体デバイスの回
路設計を行なう。ステップ３２（マスク製作）では設計
した回路パターンを形成したマスクを製作する。一方、
ステップ３３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用
いてウエハを製造する。ステップ３４（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３５（組み立て）は後工程
と呼ばれ、ステップ３４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３６（検査）
では、ステップ３５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、これを出荷（ステ
ップ３７）する。
【００２２】図６は上記ウエハプロセスの詳細なフロー
を示す。ステップ４１（酸化）ではウエハの表面を酸化
させる。ステップ４２（ＣＶＤ）ではウエハ表面に絶縁
膜を形成する。ステップ４３（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４４（イオン
打込み）ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ４５
（レジスト処理）ではウエハに感光剤を塗布する。ステ
ップ４６（露光）では、上記説明した露光装置によって
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４７（現像）では露光したウエハを現像する。ステッ
プ４８（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４９（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を形成する。
【００２３】本実施形態の製造方法を用いれば、従来は
製造が難しかった高集積度の半導体デバイスを低コスト
で製造することができる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板の露光に際して基板の温度を測定し、さらにはその測
定温度に基づいて投影倍率を補正するようにしたため、
基板への投影倍率の補正値を基板毎に計測しなくてもオ
ーバーレイ精度を維持することができ、したがってスル
ープットを向上させることができる。また、基板の露光
前の工程での温度管理を緩めることができる。また、露
光装置内において基板の温度を高精度に一定に維持する
ための手段を設ける必要がなくなり、露光装置が占める
スペースも小さくすることができる。
【００２５】また、基板の露光に際して基板の温度を測
定し、その測定温度を記憶するようにしたため、後の工
程で発見された合せ不良等の問題を検討するに当たり、
各基板がどのような倍率補正によって露光されたかの履
歴を検証することができ、したがって生産管理に寄与す
ることができる。
【００２６】また、基板の露光に際して基板の温度を測
定し、測定温度が所定範囲内の値でないとき、その旨を
出力するようにしたため、合せ不良等の問題を未然に防
止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例に係る露光機を示す斜
視図である。
【図２】 図１の露光機における温度センサの配置を示
す斜視図である。
【図３】 図１の露光機における倍率補正機構を示す斜
視図である。
【図４】 図１の露光機における温度測定と倍率補正を
含む露光手順を示すフローチャートである。
【図５】 図１の装置により製造し得る微小デバイスの
製造の流れを示すフローチャートである。
【図６】 図５におけるウエハプロセスの詳細な流れを
示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：露光機、２：露光ステージ、３：ワーク、４ａ〜４
ｄ：カセット、５：インターフェース・アーム、６ａ，
６ｂ：温度センサ、７：マスク、８：投影光学系、９：
Ｘ方向倍率補正機構、１０：Ｙ方向倍率補正機構。

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 露光位置において基板を保持するステー
    ジおよびこのステージ上に前記基板を搬送するためのア
    ームを有し、露光される基板の温度を測定するためのセ
    ンサが前記ステージ上あるいはアーム上に設けられてい
    ることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
  2. 【請求項２】 前記センサは複数個設けられていること
    を特徴とする請求項１記載の露光装置。
  3. 【請求項３】 露光パターンを前記基板上に投影するた
    めの投影光学系を備え、その倍率を前記基板の測定温度
    に応じて補正する倍率補正手段を有することを特徴とす
    る請求項１または２記載の露光装置。
  4. 【請求項４】 前記倍率補正手段は、前記基板上の寸法
    が、前記基板の温度が所定の基準温度から前記測定温度
    へ変化した場合に変化する量に対応するように前記投影
    光学形の倍率を変化させるものであることを特徴とする
    請求項３記載の露光装置。
  5. 【請求項５】 前記倍率補正手段は、前記基準温度とし
    て、露光すべき基板のロット中の最初に露光すべき基板
    の前記センサによる測定温度を採用するものであること
    を特徴とする請求項４記載の露光装置。
  6. 【請求項６】 前記倍率補正手段は、前記基準温度とし
    て、前記基板に関する処理の工程における基準温度を用
    いるものであることを特徴とする請求項４記載の露光装
    置。
  7. 【請求項７】 前記センサによる測定温度を記憶する手
    段を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１
    つに記載の露光装置。
  8. 【請求項８】 前記基板の測定温度が所定範囲内の値で
    ないとき、その旨を出力する手段を有することを特徴と
    する請求項１〜７のいずれか１つに記載の露光装置。
  9. 【請求項９】 基板の温度を測定してからその基板の露
    光を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記基板の測定温度に応じて、露光パ
    ターンの前記基板上への投影倍率を補正し、そして前記
    基板の露光を行うことを特徴とする請求項９記載のデバ
    イス製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記倍率補正は、前記基板上の寸法
    が、前記基板の温度が所定の基準温度から前記測定温度
    へ変化した場合に変化する量に対応する量だけ前記投影
    倍率を変化させることにより行うことを特徴とする請求
    項１０記載のデバイス製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記基準温度として、露光すべき基板
    のロット中の最初に露光すべき基板の前記測定温度を採
    用することを特徴とする請求項１１記載のデバイス製造
    方法。
  13. 【請求項１３】 前記基準温度として、前記基板に関す
    る処理の工程における基準温度を用いることを特徴とす
    る請求項１１記載のデバイス製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記基板の測定温度を記憶することを
    特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載のデバ
    イス製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記基板の測定温度が所定範囲内の値
    でないとき、その旨を出力することを特徴とする請求項
    ９〜１４のいずれか１つに記載のデバイス製造方法。
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