JPH01180405A - 傾き検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） ゛　本発明は、露光によりマスクパターンをウェハ上に
形成する際のウェハの傾きを検出する傾き検出方法に関
する。

（従来の技術） ＬＳＩ（大規模集積回路）の製造工程にはウェハの対向
位置にマスクを配置して露光を行ってマスクに形成され
たマスクパターンをウェハ上に転写することが行なわれ
ているが、近年の超ＬＳＩ製造に伴ってその集積度をよ
り高くするために露光に紫外光が使用されている。

ところで、このようなマスクパターンの転写を行う際、
マスクとウェハとの位置合わせが正ｉに行なわれること
が必要であり、この位置合わせには露光用の紫外光の波
長とは異なる波長の可視光線が使用されている。これは
位置合わせ用の光でウェハが露光されないようにするた
めである。第５図はかかる位置合わせ装置の構成図であ
って、テーブル１上にはウェハ２が載置されるとともに
このウェハ２の上方には紫外光を照射する照明光学系３
が配置されている。そして、この照明光学系３から照射
された紫外光４はコンデンサレンズ５、レチクル（マス
ク）６及び投影レンズ７を通してウェハ２上に照射され
てマスクパターン転写が行なわれるようになっている。

ここに、レチクル６にはレチクル位置合わせ光学系８が
設けられ、レチクル６に設けられた発光素子からの各光
９がＩＴＶ（工業用テレビジョン）カメラ１０に入射さ
れるようになっている。又、ウェハ位置合わせ光学系１
１が設けられ、このウェハ位置合わせ光学系１１はＨｅ
　−Ｎ　ｅレーザ発振器１２から発振されるレーザ光を
ウェハ２上にそれぞれ配置した顕微鏡１３．１４．１５
を通してウェハ２に照射し、この反射光を各顕微鏡１３
，１４．１５を通してＩＴＶカメラ１６に送るようにし
ている。

従って、以上のような装置によってマスク６とウェハ２
との位置合わせが行なわれるが、この場合、ウェハ２が
傾いていたり又ウェハ２自身が反ってしたりすると正確
に位置合わせを行ったとしても露光時に正確にパターン
を転写することができなくなる。このため、ウェハ２の
傾きの検出も位置合わせとともに行なわれている。この
ような傾きの検出は第６図に示すように照明装置１７及
び光センサ１８を使用して例えばウェハ２上の各３ポイ
ント１９，２０．２１における高さを計測して行ってい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような傾きの検出方法では、ウェハ
２の傾きを求めたとしてもその傾き角度はウェハ２の平
均的な傾きとなっているため、ウェハ２に反り等があっ
た場合、ウェハ２上の各チップ部分に照射される露光が
傾いているかは検出できない。又、精度高く傾きを求め
るには１チツプごとにその１チツプ内の３点の高さから
傾きを求め補正することになるが、ウェハ内の各チップ
全てに行うことになるのでウェハ１枚当りの処理時間が
長くなる。！ そこで本発明は、ウェハの傾きをインプロセスで短時間
に高精度に検出できる傾き検出方法を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） 本発明は、投影用の第１光線を発光する光源を有しかつ
ウェハ上に形成した回折格子に照射する第１光線の波長
とは異なる波長の位置検出用の第２光線を発光する光源
を有した投影露光装置におけるウェハの第１光線の照射
方向に対する傾きを検出する傾き検出方法において、回
折格子からの少なくとも０次回折光を２次元受光面を有
する２次元位置検出器で受光し、この２次元位置検出器
で検出された２次元位置からウェハの傾きを求めて上記
目的を達成しようとする傾き検出方法である。

（実施例） 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は傾き検出方法を適用した傾き検出装置の全体構
成図である。ウェハ３０は６軸で移動制御するウェハテ
ーブル３１上に載置されている。

一方、このウェハテーブル３１の上方には露光光源３２
が配置されるとともにこの露光光源３２の光路上にコン
デンサレンズ３３が配置されている。

そして、同露光光源３２の光路上に回路パターンが形成
されたマスク３４が配置され、さらに同光路上に空間フ
ィルタ３５、投影レンズ３６が配置されている。従って
、露光光源３２から照射された第１光線としての露光Ｅ
はコンデンサレンズ３３、マスク３４及び投影レンズ３
６を通ってウェハ３０上に照射されるようになっている
。

さて、前記ウェハ３０の表面には位置合わせ用の第１回
折格子３７が形成され、又マスク３４にも位置合わせ用
の第２回折格子３８が形成されている。一方、３９は照
射光学系を構成する位置決め用光源であって、この位置
決め用光源３９は露光Ｅの波長と異なる波長の第２光線
例えばＨｅ　−Ｎｅレーザ光Ｑを出力するものである。

そして、このレーザ光Ｑはハーフミラ−４０で分岐され
その一方が空間フィルタ３５、投影レンズ３６を通って
ウェハ３０に形成された第１回折格子３７上に照射され
るよう導かれている。ところで、第１回折格子３７から
はレーザ光Ｑの照射によって±ｎ次の回折光が生じ、そ
のうち±１次回折光がマスク３４の第２回折格子３８上
に照射される。

しかして、マスク３４の±１次回折光の照射される位置
付近にはフォトセンサ４１が配置されている。このフォ
トセンサ４１は第２回折格子３８で現われるモアレ縞の
光強度に応じた電圧信号を出力するものである。又、第
１回折格子３７からの０次回先光の光路上には全反射ミ
ラー４２が配置され、０次回先光を反射させて２次元位
置検出器４３に導くようにしている。この２次元位置検
出器４３は第２図に示すように２次元受光面４４を有し
、基準位置Ｍからの距離りっまり第３図に示すようにそ
の照射位置（Ｐｘ、Ｐｙ）に応じたＸ軸方向及びｙ軸方
向の各電圧信号ＶＸ、　ＶＦを出力する機能を持ったも
のである。従って、この２次元位置検出器４３の各電圧
信号ＶＸ、　ＶＦをそれぞれウェハ３０のＸ軸方向及び
ｙ軸方向を各軸とする回転信号としてフィードバックし
てウェハ３０の傾きを補正させることができる。

演算回路４４はフォトセンサ４１からの電圧信号及び２
次元位置検出器４３からの電圧信号を取り込んでウェハ
３０の平面方向つまりマスク３４の平面方向と同一方向
の位置ずれ及び傾き角度を求め、これら位置ずれ及び傾
き角度に応じたテーブル制御信号をテーブルドライバ４
５へ送出する機能を有するものである。具体的には位置
ずれ算出機能と傾き算出機能とを有し、位置ずれ算出機
能はフォトセンサ４１からの電圧信号のレベルから第１
回折格子３７と第２回折格子３８とのずれつまりウェハ
３０とマスク３４との位置ずれを算出するものであり、
又傾き算出機能は０次回先光の照射された位置に応じた
電圧レベルとウェハ３０の傾き角度との関係を示すデー
タを有し、このデータに従って２次元位置検出器４３か
らの電圧信号レベルからウェハ３０の傾き角度を算出す
る機能を有するものである。

次に上記の如く構成された装置での位置ずれ及び傾きの
検出作用について説明する。

位置決め用光源３９からレーザ光Ｑが出力されると、こ
のレーザ光Ｑはハーフミラ−４０で反射し、空間フィル
タ３５及び投影レンズ３６を通ってウェハ３０の第１回
折格子３７上に照射される。

このようにレーザ光Ｑが照射されると第１回折格子３７
から±ｎｎ次回先光生じ、このうち０次回先光が投影レ
ンズ３６、空間フィルタ３５及びハーフミラ−４０を通
って全反射ミラー４２に到達し、さらにこの全反射ミラ
ー４２で反射して２次元位置検出器４３に照射される。

又、±ｎｎ次回先光うち±１次回折光が投影レンズ３６
がら空間フィルタ３５を通って第２回折格子３８に照射
される。ここで、第１回折格子３７と第２回折格子３８
とは互いにレーザ光Ｑに対して投影レンズ３６の共役位
置にあるので、各±１次回折光は第２回折格子３８上で
重なり合って干渉縞を生じる。これと同時にこの干渉縞
と第２回折格子３８との作用によりモアレ縞が現われる
。従って、このモアレ縞の光強度がフォトセンサ４１で
検出されてその光強度に応じた電圧レベルの信号が出力
される。つまり、第１と第２回折格子３７．３８がずれ
るとそのずれ量に応じてモ、　　　　７　Ｌ［（７）ａ
ｉ”＜＃ｓｔ６°７゛′”ゞ′ｔ４゛の出力信号は第４
図に示すようにウェハ３０とマスク３４とのずれ量に応
じて変化する。しかして、この電圧信号は演算回路４４
に送られ、この演算回路４４の位置ずれ算出機能は電圧
信号のレベルからウェハ３０の位置ずれを算出する。

さて、０次回先光は全反射ミラー４２で反射して２次元
位置検出器４３に照射されるが、このときウェハ３０が
角度θで蝦いていたとすると、０次回先光は第１図に示
す如く傾きの無い状態の光路からずれた点線の光路を通
って全反射ミラー４２に達し、この全反射ミラー４２で
反射して２次元位置検出器４３に到達する。従って、２
次元位置検出器４３の２次元受光面４４の基準位置Ｍか
ら例えば距離りだけずれた位置に照射される。

これにより２次元位置検出器４３からは距離りだけずれ
た位置（Ｐｘ、Ｐｙ）に対応した電圧レベルの各Ｘ軸方
向及びｙ軸方向の各信号が出力される。しかして、演算
回路４４の傾き角度算出機能は２次元位置検出器４３か
ら出力される電圧信号を受けてウェハ３０の傾き角度θ
を求める。従って、演算回路４４は位置ずれ及び傾き角
度θからウェハ３０のマスク３４に対する位置ずれ及び
傾き角度θを無くすようなテーブル制御信号を作成して
テーブルドライバ４５へ送出する。この結果、ウェハ３
０はマスク３４に対して正確に位置決めされる。そして
、この後、露光光源３２から露光光３２が放射されてマ
スク３４に形成された回路パターンがウェハ３０に転写
される。

このように上記一実施例においては、位置合わせ用の第
１回折格子３７に露光Ｅの波長とは異なる波長のレーザ
光Ｑを第１回折格子３７上に照射し、この回折格子３７
からの０次回先光を２次元位置検出器４３で受光してそ
の受光位置からウェハ３０の傾きを求めるようにしたの
で、ウェハ３０の傾き角度を容易に検出することができ
、しかもその検出時間は１点のみにレーザ光Ｑを照射し
てその回折光を受光するだけで短時間で行なえる。又、
各チップの形成される部位ごとにレーザ光Ｑを照射すれ
ば、各チップ部位における反り等も検出できて各チップ
部位に対して露光を正確な方向でできる。

なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、レ
ーザ光Ｑのウェハ３０への照射はマスク３４と空間フィ
ルター３５との間から行ったが、これに限らずマスク３
４を透過させてウェハ３０上に照射するようにしてもよ
い。又、傾き角度を検出す４際に０次回先光を使用して
が、±ｎｎ次回先光検出して傾き角度を検出するように
してもよい。

［発明の効果］ 以上詳記したように本発明によれば、ウェハの傾きをイ
ンプロセスで短時間に高精度に検出できる傾き検出方法
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の傾き検出方法を適用した傾
き検出装置の一実施例を説明するための図であって、第
１図は全体構成図、第２図は２次元位置検出器の外観図
、第３図は同検出器の動作を示す図、第４図はフォトセ
ンサの出力変化を示す図、第５図及び第６図は従来技術
を説明するための図である。 ３０・・・ウェハ、３１・・・ウェハテーブル、３２・
・・露光光源、３３・・・コンデンサレンズ、３４・・
・マスク、３５・・・空間フィルター、３６・・・投影
レンズ、３７・・・第１回折格子、３８・・・第２回折
格子、３９・・・位置決め用光源、４０・・・ハーフミ
ラ−１４１・・・フォトセンサ、４２・・・全反射ミラ
ー、４３・・・２次元位置検出器、４４・・・演算回路
、４５・・・テーブルドライバ。、 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 ｌ３図 ウニへとイ嘆りに４イ札重 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　投影用の第１光線を発光する光源を有しかつウェハ上
   に形成した回折格子に照射する前記第１光線の波長とは
   異なる波長の位置検出用の第２光線を発光する光源を有
   した投影露光装置における前記ウェハの前記第１光線の
   照射方向に対する傾きを検出する傾き検出方法において
   、前記回折格子からの少なくとも０次回折光を２次元受
   光面を有する２次元位置検出器で受光し、この２次元位
   置検出器で検出された２次元位置から前記ウェハの傾き
   を求めることを特徴とする傾き検出方法。