JP2001052995A - 面位置検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ周辺露光領域において、露光領域の一
部がウェハ面外となり面位置の測定点の一部が測定不可
となる露光領域においても、ウェハの面位置を高精度に
検出することができる面位置検出方法を提供する。 【解決手段】 露光領域の一部がウェハ１の面外となる
ウェハ面周辺露光領域２２に対し、ウェハの面内にあっ
て測定が可能な測定点に対応する面位置の平均位置７１
を求める段階と、露光領域の全体がウェハの面内となる
ウェハ面内部露光領域２１に対し、全測定点の面位置の
平均位置７２とウェハ周辺露光領域において測定可能な
測定点に対応する位置の測定点の面位置の平均位置７３
との間の差違を求める段階と、前記差違を補正してウェ
ハ面周辺露光領域の面位置を検出する段階とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は面位置検出方法に関
し、特にステッパーと呼ばれる縮小投影露光工程におい
て、露光領域の一部がウェハの面外となるウェハ面周辺
露光領域に対し、投影光学系の光軸方向の位置や傾きを
検出する面位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路
パターンの微細化が進んでおり、これに伴ってステッパ
ーの縮小投影レンズは高ＮＡ化されて、回路パターンの
転写工程におけるレンズの許容焦点深度は狭くなってい
る。また、露光領域の大きさも大型化され、一回の露光
で複数のＬＳＩチップパターンを焼き付けている。

【０００３】このため、大型化する露光領域全体により
確実に投影光学系の焦点領域内にウェハを位置付けるこ
とが望まれている。

【０００４】このような事情を鑑みると、大型化された
ウェハの露光領域全体に亘って良好な回路パターンの転
写を可能にするためには、縮小投影レンズの許容焦点深
度内に、確実に、ウェハの露光領域全体を位置付ける必
要がある。これを達成するためには、ウェハの露光領域
における投影光学系の光軸方向の位置や傾きを高精度に
検出することが重要である。

【０００５】従来のウェハの露光領域における面位置検
出方法では、各々１つの露光領域内における複数測定点
での高さ方向のウェハ表面位置データを平均することに
より、面位置の検出精度を向上させ、露光領域全体を縮
小投影レンズの許容焦点深度内に収めることにより、レ
チクルパターンの良好な転写を可能としていた（たとえ
ば、特開平１０−２９４２５７号公報、特開平６−２３
６８３７号公報参照）。

【０００６】次に面位置測定方法の概略について、図５
を用いて具体的に説明する。

【０００７】ステッパに付属した光源１１０からの光は
コンデンサレンズ１１１および送光スリット１１２を通
過し、スリットの像が対物レンズ１１３によってウェハ
上１１４の露光領域内の測定点に結像する。測定点から
の反射光は集光レンズ１１５によって収束されて光電検
出器１１６に導かれる。光電検出器１１６からは、光の
強度に対応した電気信号が生成され、焦点位置に比例し
たフォーカス信号が生成される。ベストフォーカスのと
き、たとえば、０になるようにキャリブレーションする
ことによってフォーカス信号より面位置を検出する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の面位置検出方法では、ウェハ面周辺部の露光領域に
おいて、露光領域の一部がウェハ面外にはみ出た場合、
面位置測定の可能な測定点の数が限定されるため、露光
のための理想的な面位置と測定され平均化された面位置
との間に差を生じ、露光領域全体を縮小投影レンズの許
容焦点深度内に収めることができず、レチクルパターン
の正確な転写が行えないという課題がある。

【０００９】また、このようなウェハ面周辺露光領域に
関しては、隣接しウェハ面内部に完全に収まる露光領域
の面位置データを代用する面位置検出方法もあるが、こ
のような面位置検出方法では、ウェハの厚さのばらつき
やそり、ウェハ表面状態等がウェハ面内での位置によっ
て違うので、ウェハ面内部露光領域と露光を行うウェハ
面周辺露光領域との面位置に差違が生じ、露光領域全体
を縮小投影レンズの許容焦点深度内に収めることができ
ず、レチクルパターンを正確に転写することができない
という課題がある。

【００１０】近年の超ＬＳＩの高集積化とステッパで１
回に露光できる露光領域の大面積化により、一つの露光
領域には複数の同一の超ＬＳＩ回路パターンが露光で
き、ウェハ全面を露光する回数を減少させ、露光工程の
時間短縮が図られるようになっている。ウェハ面周辺露
光領域では、このため１つの露光領域内で回路パターン
が欠けるチップと完全な回路パターンができるチップと
ができる。一方上記したようにウェハ面周辺露光領域の
面位置検出精度は悪く、同一露光領域内の完全なパター
ンの正確な転写もできなくなり、良品チップの取れ数を
減少させる結果となる。従って、ウェハ面周辺露光領域
での面位置検出精度の改善は、ますますその重要度を増
している。

【００１１】上記課題について鑑み、本発明の面位置検
出方法の目的は、ウェハ面周辺露光領域において、露光
領域の一部がウェハ面外となり、面位置の測定点の一部
が測定不可となる露光領域においても、ウェハの面位置
を高精度に検出することができる面位置検出方法を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の面位置検出方法は、露光領域の一部がウェ
ハの面外となるウェハ面周辺露光領域に対し、ウェハ面
内にあって測定可能な測定点の平均値を求める段階と、
露光領域の全体がウェハの面内となるウェハ面内部露光
領域に対し、全測定点の平均値とウェハ面周辺露光領域
における測定可能な測定点に対応する位置にある測定点
の平均値との間の差を求める段階と、その差の分だけ補
正して前記ウェハ面周辺露光領域の面位置を検出する段
階とを備えている。

【００１３】本発明によれば、ウェハ面内部露光領域を
用いてウェハ面周辺露光領域で発生する面位置の検出値
の差を事前に求める段階を備えることにより、ウェハ面
周辺露光領域で発生する面位置の差の補正が可能とな
り、ウェハ面周辺部露光領域において露光領域全体を縮
小投影レンズの許容焦点深度内に収めることができ、レ
チクルパターンの正確な転写が行える。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の面位置検出方法に
おける実施の形態について、図面を参照しながら説明す
る。

【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の面位置検
出方法におけるウェハ面内部露光領域とその各測定点お
よびウェハ面周辺露光領域とその各測定点の配置および
ウェハ面内部露光領域の各測定点における面位置および
ウェハ面周辺露光領域の各測定点における面位置の説明
図である。

【００１６】図１において、１はウェハ、２１はウェハ
面内部露光領域、２２はウェハ面周辺露光領域、３１〜
３５はウェハ面内部露光領域における面位置の測定点、
４１〜４５はウェハ面周辺露光領域における面位置の測
定点、５１〜５５はウェハ面内部露光領域における各測
定点３１〜３５にそれぞれ対応した面位置、６１，６２
はウェハ面周辺露光領域における各測定点４１〜４２に
それぞれ対応した面位置、７１はウェハ面内部露光領域
における５１と５２の面位置の平均位置、７２はウェハ
面内部露光領域における全測定点の面位置の平均位置、
７３はウェハ面周辺露光領域における６１と６２の面位
置の平均位置、７４はウェハ面周辺露光領域における理
想的な面位置である。

【００１７】ウェハ面周辺露光領域２２の面位置を検出
する場合、測定点４３，４４，４５はウェハ１の面外と
なり、それらの面位置を測定することができない。そこ
で、測定点４１，４２の面位置を検出して、それらの平
均位置７３を求めた後、近傍のウェハ面内部露光領域２
１の各測定点３１〜３５における面位置を検出し、測定
点３１，３２の面位置の平均位置７１と、全測定点３１
〜３５の面位置の平均位置７２を求める。この平均位置
７１，７２の差８１を補正値として平均位置７３に加算
して、ウェハ面周辺露光領域２２における理想的な面位
置７４を検出する。

【００１８】ここで、ウェハ表面の各露光領域には同様
の回路パターンがすでに形成されているため、各測定点
では、各露光領域毎の回路パターンに応じた同様の面位
置を再現する。平均位置の差８１を補正値として、この
値を平均位置７３に加算することにより、この回路パタ
ーンに応じた各測定点毎の面位置の再現性を利用して、
ウェハ面周辺露光領域のウェハ面外となる測定点４３〜
４５を推定し、高い精度で面位置を検出することができ
る。

【００１９】この場合、１つの露光領域に対し、７３お
よび７４という２つの露光領域の面位置検出を行わなけ
ればならないため、スループットは若干低下するが、ウ
ェハ面内部露光領域は、ウェハ面周辺露光領域に近いほ
ど、ウェハ面内での位置の違いに起因するウェハの厚さ
のばらつきやそり、表面状態等の違いによる差違が少な
くなるので、各測定点毎の面位置の再現性がよくなり、
高精度のウェハ面周辺露光領域の面位置検出が可能とな
る。

【００２０】（実施の形態２）ウェハ内のステッパを用
いた１回の露光領域における測定点について、ウェハ内
を各露光領域毎に順次測定して行く。

【００２１】１つの露光領域の全測定値を記憶できるメ
モリを用意し、露光領域の全測定点が測定できる場合に
は、メモリに全測定点のデータを記憶する、次の露光領
域に移動し、全測定点の測定を行い、全測定点の測定が
可能であった場合には、新しい測定値をメモリに書換え
る。順次測定し、周辺部に到達すると、測定点の一部が
測定できなくなる。この場合には、メモリの値は、１つ
前の露光領域における値を保持し、書換えを行わない。
前記メモリを備えることにより、周辺露光領域に隣接し
たウェハ内露光領域の全測定値を基にして、面位置の補
正を行うことができる。

【００２２】図３を用いて、補正の手順を説明する。図
３の露光領域１０１，１０２，１０３と順次測定し、周
辺から外れると次の列に移動し、露光領域１０４，１０
５と順次測定して行く。露光領域１０１についての測定
が行われ、全測定点が測定されて、全測定点の値がメモ
リに書込まれる、次に露光領域１０２に達すると、測定
点の一部が測定できないため、メモリに記憶された露光
領域１０１の値を基に、露光領域１０２の補正が行われ
る。

【００２３】補正の方法は実施の形態１と同様であるの
で、ここでは省略する。

【００２４】次に、露光領域１０３，１０４について
も、露光領域１０２についてと同様に補正を行う。露光
領域１０５では全測定点が測定可能であるので、露光領
域１０１についてのデータと置換わり、露光領域１０５
における全測定値がメモリに書込まれる。

【００２５】ウェハ内の全露光領域の全測定点について
の測定値を基にして、基準面を計算し、周辺部の補正を
行う方法もあるが、本発明の補正の方法は簡単であり、
周辺近傍の測定点を基にしているため、補正精度もよ
い。

【００２６】（実施の形態３）面位置測定点に関して、
各露光領域内の少なくとも四隅には面位置測定点を配置
する。このことにより、露光領域がウェハの周辺に達
し、全測定点での測定が不可能になった場合において
も、少なくとも１つの測定点は測定可能となる。

【００２７】図４にウェハ面周辺における面位置測定の
例を示す。

【００２８】図４において、２１０，２２０，２３０，
２４０は面位置測定領域がウェハの周辺に位置した場合
の例を示している。２１１，２１２，２１３，２１４は
面位置測定領域２１０の四隅に面位置測定点が配置され
ている例を示している。

【００２９】面位置測定領域２１０はウェハの左上に測
定領域がある場合で、このときには面位置測定点２１４
がウェハ内に位置している。

【００３０】また、面位置測定領域２２０はウェハの右
上に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点
２２２がウェハ内に位置している。

【００３１】また、面位置測定領域２３０はウェハの左
下に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点
２３３がウェハ内に位置している。

【００３２】また、面位置測定領域２４０はウェハの右
下に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点
２４１がウェハ内に位置している。

【００３３】上記説明から、面位置測定領域内の少なく
とも四隅に面位置測定点を配置することにより、ウェハ
周辺部での測定可能な測定点を持つ測定領域の数をより
多くすることができる。このことにより、面位置の補正
が可能となる面位置測定領域をより多くすることがで
き、良品チップの取れ数をより多くすることができる。

【００３４】なお、本発明の実施の形態では、ウェハの
露光領域における投影光学系の光軸方向の上下位置補正
にのみについて説明したが、ウェハの露光領域における
投影光学系の光軸方向の傾き補正についても、同様の効
果が得られることは言うまでもない。

【００３５】また、本発明の実施の形態では、測定点の
数、配置は図１に示された形態についてのみ説明した
が、本発明の効果は、測定点の数、配置については任意
である。たとえば図２のように測定点を対角線上に配置
した場合も、本発明の実施の形態と同様の効果があるこ
とはいうまでもない。

【００３６】また、各測定点の平均値は、各測定点の露
光領域内での配置に応じた重み付けを行った値の平均で
あっても構わない。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウェハ面周辺部で露光領域の一部がウェハ面外となる露
光領域において、面位置が測定点の減少した状態であっ
ても、フォーカスを設定すべき面位置に補正することが
できる。

【００３８】したがって、超ＬＳＩの高集積化に伴い縮
小投影レンズの許容焦点深度が小さくなり、また、露光
領域が大型化してウェハ面外となる露光領域が増えて
も、ウェハ露光領域の一部がウェハ面外となる露光領域
を、縮小投影レンズの許容焦点深度内に、確実に位置付
けることができるので、レチクルパターンの良好な転写
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェハ面内部露光領域と各測定点およびウェハ
面周辺露光領域と各測定点の配置およびウェハ面内部露
光領域の各測定点における面位置およびウェハ面周辺露
光領域の各測定点における面位置の説明図

【図２】本発明の実施の形態１における測定点の配置説
明図

【図３】本発明の実施の形態２における面位置補正の基
になる露光領域の説明図

【図４】露光領域内に四隅に測定点を設けた例を示す図

【図５】面位置測定の例を説明するための図

【符号の説明】

１ ウェハ ２１ ウェハ面内部露光領域 ２２ ウェハ面周辺露光領域 ２３ 露光領域 ３１〜３５ ウェハ面内部露光領域における面位置の測
定点 ４１〜４５ ウェハ面周辺露光領域における面位置の測
定点 ５１〜５５ ウェハ面内部露光領域における各測定点で
の面位置 ６１，６２ ウェハ面周辺露光領域における各測定点で
の面位置 ７１ ウェハ面内部露光領域における５１と５２の面位
置の平均位置 ７２ ウェハ面内部露光領域における全測定点の面位置
の平均位置 ７３ ウェハ面周辺露光領域における６１と６２の面位
置の平均位置 ７４ ウェハ面周辺露光領域における理想的な面位置 ８１ ウェハ面内部露光領域における７１と７２の差 ８２ ウェハ面周辺露光領域における補正後の面位置 ８１〜８５ ウェハ面内部，周辺露光領域における面位
置の測定点 １０１〜１０５ ウェハ内の露光領域 １１０ 光源 １１１ コンデンサレンズ １１２ 送光スリット １１３ 対物レンズ １１４ ウェハ １１５ 集光レンズ １１６ 光電検出器 ２１０ 面位置測定領域 ２２０ 面位置測定領域 ２３０ 面位置測定領域 ２４０ 面位置測定領域 ２１１ 面位置測定点 ２１２ 面位置測定点 ２１３ 面位置測定点 ２１４ 面位置測定点 ２２１ 面位置測定点 ２２２ 面位置測定点 ２２３ 面位置測定点 ２２４ 面位置測定点 ２３１ 面位置測定点 ２３２ 面位置測定点 ２３３ 面位置測定点 ２３４ 面位置測定点 ２４１ 面位置測定点 ２４２ 面位置測定点 ２４３ 面位置測定点 ２４４ 面位置測定点

フロントページの続き (72)発明者 福本 博文 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 青山 俊之 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F046 BA03 DA05 DA14 DB05 DC10

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハの露光領域における投影光学系の
   光軸方向の位置を前記露光領域内の複数の測定点から検
   出する方法であって、前記露光領域の一部が前記ウェハ
   の面外となるウェハ面周辺露光領域に対し、前記ウェハ
   面内にあって測定が可能な測定点の面位置の平均値を求
   める段階と、前記露光領域の全体が前記ウェハの面内と
   なるウェハ面内部露光領域に対し、前記全測定点の面位
   置の平均値と前記ウェハ面周辺露光領域における測定可
   能な測定点に対応する位置にある測定点の平均値との間
   の差を求める段階と、前記差を補正して前記ウェハ面周
   辺露光領域の面位置を検出する段階とを経て面位置を検
   出する面位置検出方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の面位置検出方法におい
   て、前記露光領域の一部が前記ウェハの面外となるウェ
   ハ面周辺露光領域の近傍にあり露光領域がウェハの面内
   にある全測定点の面位置を基にして、ウェハ面周辺露光
   領域の面位置を検出することを特徴とする面位置検出方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の面位置検出方法におい
   て、露光領域内の面位置測定点が、露光領域内の少なく
   とも四隅にあることを特徴とする面位置検出方法。