JPH06275516A

JPH06275516A - 基板の周縁露光装置

Info

Publication number: JPH06275516A
Application number: JP5060419A
Authority: JP
Inventors: Masao Nakajima; 正夫中島; Masaki Naito; 雅喜内藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1994-09-30
Anticipated expiration: 2017-04-15
Also published as: JP3275430B2

Abstract

(57)【要約】【目的】必要な箇所でのみ露光幅が目標値に維持され
るように露光光束と基板周縁部との相対位置を制御でき
る周縁露光装置を提供する。【構成】基板１の周縁の露光幅が目標値Ｍに維持され
るように基板１０１と露光光束１００との相対回転に対
する半径方向の相対位置を制御する相対位置制御手段１
０２を備えた基板の周縁露光装置において、露光に先立
ち基板１０１の周縁形状に対応した外形情報を検出する
外形情報検出手段１０３と、検出された外形情報に基づ
いて基板１０１の周縁上の露光幅維持不要領域を検出す
る不要領域検出手段１０４と、露光光束１００が露光幅
維持不要領域に位置するとき、露光幅の目標値Ｍからの
ずれ量に対する相対位置の制御量が圧縮されるように相
対位置制御手段１０２の制御特性を変更する制御特性変
更手段１０５とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造用の半
導体ウエハ等の基板の周縁部を露光する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハの製造工程では、基板の周
縁部でのレジストの剥がれを防止するため、基板の周縁
部を所定の露光幅（例えば１〜７mm程度）で露光するこ
とがある。この種の露光に用いる装置としては、例えば
特開平４−７２６１４号公報に記載されているように、
基板の周縁部に向って露光光束を照射する照射部と、露
光光束による基板周縁部の露光幅が目標値に一致するよ
うに、基板の回転位置に応じて照射部を基板の半径方向
に移動させる露光幅制御手段とを備えたものが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した装置では、基
板の全周において照射部を基板の周縁形状に倣って移動
させるので、例えばオリエンテーションフラット（以
下、ＯＦと称する。）と呼ばれる基板の位置合わせ用の
切欠きが形成されているときは、当該ＯＦにも照射部が
追従して露光幅が一定に維持される。ＯＦに代え、ノッ
チと呼ばれる深さ１mm程度の小さな切欠を形成した場
合、あるいは基板の周縁部に欠損が生じているときも上
記と同様で、照射部がノッチや欠損部分に追従する。と
ころが、これらノッチや欠損部分はＯＦに比して小さい
ので照射部を追従させる必要性は少なく、むしろ照射部
を追従させた結果として、基板周縁部の露光領域がノッ
チ等の形状に沿って基板中心側へ突出し、基板の有効面
積（例えばパターン形成可能な領域の面積）が減少する
ことの方が問題となる。

【０００４】本発明の目的は、必要な箇所でのみ露光幅
が目標値に維持されるように露光光束と基板周縁部との
相対位置を制御できる基板の周縁露光装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１に対応付けて説明す
ると、本発明は、露光光束１００と基板１０１とを基板
１０１の周縁に沿って相対回転させて露光する際に、基
板１０１の周縁の露光幅が目標値Ｍに維持されるように
基板１０１と露光光束１００との相対回転に対する半径
方向の相対位置を制御する相対位置制御手段１０２を備
えた基板の周縁露光装置に適用される。そして、上述し
た目的は、露光に先立って基板１０１の周縁形状に対応
した外形情報を検出する外形情報検出手段１０３と、検
出された外形情報に基づいて基板１０１の周縁上の露光
幅維持不要領域を検出する不要領域検出手段１０４と、
露光光束１００が露光幅維持不要領域に位置するとき、
露光幅の目標値Ｍからのずれ量に対する相対位置の制御
量が圧縮されるように相対位置制御手段１０２の制御特
性を変更する制御特性変更手段１０５とを備えることに
より達成される。制御特性変更手段１０５は、露光幅維
持不要領域以外での外形情報に基づいて露光幅維持不要
領域での相対位置の制御量を設定する制御量補完手段１
０５Ａを備えることができる。制御量補完手段１０５Ａ
では、例えば露光幅維持不要領域の前後に隣接する二つ
の位置での外形情報に基づいて露光幅維持不要領域での
相対位置の制御量を設定する。制御特性変更手段１０５
は、露光幅維持不要領域にて相対位置制御手段のゲイン
を低下させて相対位置の制御量を圧縮することもでき
る。不要領域検出手段１０４は、例えば外形情報に基づ
いて得られる基板１０１の周縁形状の変化の程度により
露光幅維持不要領域か否かを判別する。

【０００６】

【作用】基板１０１の外形情報が検出されると、これに
基づいて露光幅維持不要領域が検出される。露光時に、
露光光束１００と基板１０１との相対回転に伴って露光
光束１００が露光幅維持不要領域に達すると、相対位置
制御手段１０２による相対位置の制御特性が変更され、
露光幅の目標値Ｍと現実の露光幅とのずれ量に対する相
対位置の制御量が圧縮される。

【０００７】

【実施例】以下、図２〜図８を参照して本発明の一実施
例を説明する。図２は本実施例に係る露光装置の概略構
成を示す図で、１は露光対象のウエハ、２はウエハ１を
吸着保持するターンテーブル（以下、テーブルと略称す
る。）、３はテーブル２を回転駆動させるモータ、４は
モータ３の回転位置に対応した信号を出力する例えばロ
ータリーエンコーダ等の回転位置検出器、５はテーブル
２を回転自在に支持するベースである。モータ３の回転
軸とほぼ垂直な平面内でウエハ１が回転するように、モ
ータ３はテーブル２を回転駆動する。６は超高圧水銀灯
等を用いた光源で、その照明光は楕円鏡７、ミラー８、
シャッタ９および波長選択フィルタ１０を介してレンズ
１１に入射し、光ファイバー１２の端面に集光されて照
射部１４に導かれる。１３は波長選択フィルタ１０を光
路中に挿入したり、光路から退出させる駆動部で、フィ
ルタ１０が光路中に挿入されると、ウエハ１のレジスト
に対する感応性が高い波長域の照明光がカットされる。
このフィルタ１０でカットされる波長域の光束が露光光
束であり、以下ではフィルタ１０を通過した光束、すな
わち露光光束を含まない光束を非露光光束と呼ぶ。

【０００８】１５は照射部１４から照射される照明光束
１６を所望形状（本実施例では矩形状）に成形する絞
り、１７は照明光束１６を受光して受光状態に応じた信
号を出力する受光部、１８は照射部１４および受光部１
７を一体に保持するホルダである。ホルダ１８は、ベー
ス５に取り付けたリニアガイド２１上をスライダ２２と
ともに移動可能とされ、このホルダ１８をウエハ１側に
接近させたとき照射部１４と受光部１７との間にウエハ
１の周縁部が入り込む。ホルダ１８をウエハ１から最も
離れた領域へ移動させると、照射部１４と受光部１７と
の間にダミーウエハ２０が入り込む。１９はホルダ１８
が図の左端位置から一定範囲にあるときのホルダ１８の
位置を検出する位置検出器である。

【０００９】図３に示すように、受光部１７は、ホルダ
１８の移動方向（矢印Ｓ方向）に延在する一対の長方形
状の受光素子１７ａと、照明光束１６のウエハ１側のエ
ッジから所定距離Ｌだけ離間して配置されたピンホール
状のエッジセンサ１７ｂと、照明光束１６のウエハ１と
反対側のエッジの近傍に配置された受光素子１７ｃとを
有する。受光素子１７ａはホルダ１８の移動に応じてそ
の一部がウエハ１の周縁部またはダミーウエハ２０のエ
ッジ２０ａに覆われ、これらで遮光されることなく受光
部１７へ到達した照明光束１６（図２参照）の光量に応
じた信号Ｓｅを出力する。エッジセンサ１７ｂは照明光
束１６を受光するか否かでレベルが異なる信号Ｂを出力
する。そして、受光素子１７ｃはホルダ１８の位置に関
係なく常にその全面で照明光束１６を受光し、照明光束
１６の強度に応じた信号Ｃを出力する。

【００１０】図２に示すように、スライダ２２の下面に
取り付けられた移動ブロック２３は不図示のばねにより
図中右方へ常時付勢され、回転アーム２４の回転位置に
応じてローラ２５，２６のいずれかと圧接する。これに
より、モータ２７で回転アーム２４を回転させると、そ
の回転方向および回転量に応じて移動ブロック２３がリ
ニアガイド２１上を移動してホルダ１８の位置が変化す
る。モータ２７の回転位置は図４に示すロータリーエン
コーダ等の回転位置検出器２８で検出される。

【００１１】図４は本実施例の露光装置の制御系のブロ
ック図である。制御部３０は駆動回路３１，３２へ駆動
信号を出力してモータ３，２７の回転を制御するととも
に、駆動部１３へ駆動信号を出力してフィルタ１０の動
作を制御する。制御部３０には、制御のための情報とし
て、回転位置検出器４，２８が出力するモータ３，２７
の回転位置に応じた信号と、位置検出器１９が出力する
ホルダ１８の位置に応じた信号と、受光部１７が出力す
る受光状態に応じた信号とが入力され、これらの信号に
基づいて制御部３０は後述する各種の処理を実行する。
３３は制御部３０の外部メモリである。なお、制御部３
０には不図示の指令器によりウエハ１の種類および露光
条件に関する情報が与えられる。この情報には、ウエハ
１の直径やＯＦの有無、ＯＦがあればその形状寸法、ウ
エハ１の露光量、周縁部の目標露光幅に関する情報が含
まれる。

【００１２】次に、制御部３０による処理を図６〜図８
を参照して説明する。なお、以下の説明では、図５に示
すようにＯＦを有するウエハ１の周縁部を一定幅Ｍにて
露光する場合を例とする。ウエハ１の周縁部には、周方
向に長い第１の欠損Ｄ１と、略Ｖ字状の第２の欠損Ｄ２
とが生じているものとする。

【００１３】図６は制御部３０による一連の処理を示す
フローチャートである。露光すべきウエハ１がテーブル
２に吸着され、その種類および露光条件に関する情報が
入力されると図示の処理が開始される。まず、ステップ
Ｓ１では、受光部１７の受光素子１７ｃからの信号Ｃに
基づいて、ウエハ１のレジストに適した露光量にて露光
が行なわれるようにモータ３の回転速度を演算し、演算
結果を速度情報として記憶する。

【００１４】ステップＳ２では目標露光幅Ｍに対応する
受光部１７の出力信号を測定するキャリブレーション処
理を行なう。すなわち、ダミーウエハ２０のエッジ２０
ａに向けて徐々にホルダ１８を移動させ、エッジ２０ａ
がエッジセンサ１７ｂに達して信号Ｂのレベルが変化し
た位置を位置検出器１９で検出する。そして、目標露光
幅Ｍと距離Ｌ（図３参照）との差分だけホルダ１８をウ
エハ１側またはその反対側へ移動させ、そのときの受光
素子１７ａの信号Ｓｅを受光素子１７ｃの信号Ｃで除し
た値Ｓｅ／Ｃを基準信号Ｓｂとして記憶する。信号Ｓｅ
を受光素子１７ｃの信号Ｃで除した値を用いるのは、照
明光束１６の強度変化による信号Ｓｅの変化の影響を排
除するためである。以下では便宜上、Ｓｅ／Ｃを受光部
１７からの出力信号と呼ぶ。

【００１５】ステップＳ３ではウエハ１の周縁形状に対
応する第１の外形情報を検出する。この第１の外形情報
は、照明光束１６の一部がウエハ１の周縁部と重なる位
置にホルダ１８を固定し、かつフィルタ１０を照明光の
光路中に挿入して照明光束１６を非露光光束とした状態
で、ウエハ１を一定速度で回転させて受光部１７からの
信号Ｓｅ／Ｃの変化を検出することで得られる。このと
き、受光部１７からの信号Ｓｅ／Ｃは、テーブル２の回
転中心に対するウエハ１の偏心状態とウエハ１の周縁形
状に応じて変化する。例えば、図５のウエハ１では、図
７（ａ）に示すようにウエハ１の偏心状態に応じて信号
Ｓｅ／Ｃが緩やかに変化するとともに、ＯＦおよび欠損
Ｄ１，Ｄ２に対応する領域Ａ１〜Ａ３で受光素子１７ａ
の受光量が急変して信号Ｓｅ／Ｃが乱れる。検出した第
１の外形情報はメモリ３３に記憶する。

【００１６】ステップＳ４では、ステップＳ３で検出し
た第１の外形情報に基づいてウエハ１の周縁部の露光幅
維持不要領域の検出処理を行なう。この処理を図７およ
び図８を参照して説明する。図８に示すように、制御部
３０はステップＳ４０１でメモリ３３に記憶した第１の
外形情報を読み出し、ステップＳ４０２で第１の外形情
報を微分処理する。図７（ａ）の波形を微分処理した例
を同図（ｂ）に示す。続くステップＳ４０３では、微分
処理で得られた波形に基づいてウエハ１の外形変化位置
を検出する。テーブル２に対するウエハ１の偏心は一般
に僅かなため、外形情報を微分して得られる波形はウエ
ハ１の周縁形状の変化部分で正または負方向へ大きく変
化する。したがって、信号Ｓｅ／Ｃの微分値の絶対値が
所定の閾値以上か否かを判断し、閾値を越えた位置を外
形変化位置と判断する。

【００１７】ステップＳ４０４では、先に検出した外形
変化位置に基づいて外形変化領域Ａｎを識別し、領域Ａ
ｎ毎に中心角θｎ、微分値のピーク高さｄｎを求める。
次のステップＳ４０５では、ウエハ１に関する情報とし
て予め与えられたＯＦの中心角θ_OF（図５参照）、微分
値のピーク高さｄ_OFを演算し、演算結果とステップＳ４
０４で求めた外形変化領域毎のθｎ、ｄｎとを比較して
ＯＦの位置を特定する。図７（ｂ）の例では測定開始位
置から２番目の領域Ａ２がＯＦであると特定される。な
お、中心角θ_OF、ピーク高さｄ_OFは、ＯＦの形状寸法
と、第１の外形情報検出処理時（図６のステップＳ３）
でのテーブル２の回転速度とに基づいて予め求めること
ができる。

【００１８】続くステップＳ４０６では、ＯＦとして特
定された領域Ａ２を除く領域Ａｎを露光幅維持不要領域
として特定し、それぞれの位置を記憶する。位置の定義
方法としては、例えばＯＦとされた領域Ａ２での微分値
が反転する位置をＯＦの中心位置とし、この位置から反
時計方向へ図った角度で露光幅維持不要領域Ａ１，Ａ３
を表すことができる。なお、図７（ｂ）の例では、領域
Ａ１が第１の欠損Ｄ１に対応し、領域Ａ３が第２の欠損
Ｄ２に対応する。この後、露光幅維持不要領域検出処理
を終了して図６の処理へ戻る。

【００１９】なお、図８では省略したが、露光装置のウ
エハ把持用の爪との接触に備えて当該爪との当接部４５
ａ〜４５ｃの露光幅を目標露光幅Ｍよりも大きく設定す
るときは、当接部４５ａ〜４５ｃのＯＦの中心位置から
の角度α１〜α３を予めウエハ１に関する情報として与
え、この情報と検出したＯＦの位置とに基づいて当接部
４５ａ〜４５ｃの位置を割出せばよい。

【００２０】露光幅維持不要領域検出処理を終了した後
は、ステップＳ５にてダミートラッキング処理を行な
う。この処理では、フィルタ１０を照明光の光路中に挿
入したままウエハ１を少なくとも一回転させ、ステップ
Ｓ２のキャリブレーション処理で検出した基準信号Ｓｂ
（目標露光幅Ｍに対応する信号Ｓｅ／Ｃ）と、現時点で
の受光部１７からの出力信号Ｓｅ／Ｃとの偏差Ｓｄが零
となるように、ウエハ１の回転位置に応じてホルダ１８
の位置を調整する。当接部４５ａ〜４５ｃを設けるとき
は、かかる部分のみ偏差Ｓｄが予め定めた値となるよう
に制御する。ダミートラッキング時には、回転位置検出
器２８の出力信号に基づいてウエハ１の半径方向におけ
るホルダ１８の位置を検出し、検出結果をウエハ１の回
転位置と対応させてメモリ３３に記憶する。ホルダ１８
はウエハ１の外形に倣ってウエハ１の半径方向に移動す
るので、メモリ３３に記憶されたホルダ１８の位置のデ
ータはウエハ１の周縁形状に対応して変化する。以下、
この情報を第２の外形情報と呼ぶ。

【００２１】ダミートラッキング処理を終えた後は、ス
テップＳ６にて外形情報修正処理を行なう。この処理で
は、図７（ｃ）に示すように、ステップＳ４で検出した
露光幅調整領域Ａｎの情報に基づいてメモリ３３に記憶
した波形中の露光幅調整領域Ａｎを求め、これらの領域
の波形を修正する。この修正は、目標露光幅Ｍと現実の
露光幅とのずれ量に対するホルダ１８の位置の制御量が
圧縮されるように行なう。図７（ｃ）の例では、ウエハ
１の周方向に占める長さが比較的短い領域Ａ３について
は、領域Ａ３の前後に隣接する２点Ｐ１，Ｐ２が直線で
結ばれるように第２の外形情報を修正する。ウエハ１の
周方向に占める長さが比較的長い領域Ａ１は、領域Ａ１
〜Ａ３を除いた第２の外形情報の変化に基づいてウエハ
１の偏心状態を演算し、第１の欠損Ｄ１がなかったとし
た場合の第２の外形情報の変化曲線を推定して元のデー
タと置換する。

【００２２】第２の外形情報の修正後はステップＳ７に
進んで露光を行なう。この露光では、フィルタ１０を光
路中から退避させて照明光束１６を露光光束とした上
で、テーブル２をステップＳ１で求めた速度で回転させ
つつ、メモリ３３に記憶した修正後の第２の外形情報
と、回転位置検出器２８が検出するホルダ１８の現在位
置とが一致するようにホルダ１８の位置を制御する。

【００２３】以上の処理によれば、現実の露光幅が目標
露光幅Ｍと一致するようにホルダ１８の位置が第２の外
形情報に倣って調整される。露光幅維持不要領域Ａ１，
Ａ３では、目標露光幅Ｍと現実の露光幅とのずれ量に対
するホルダ１８の位置の制御量が圧縮されるように第２
の外形情報が修正されるので、露光幅維持不要領域Ａ
１，Ａ３とされた第１の欠損Ｄ１および第２の欠損Ｄ２
の部分では、図５に示すようにウエハ１の周縁形状に対
するホルダ１８の追従性が低下して実際の露光幅が目標
露光幅Ｍより狭くなる。これにより、ウエハ１の有効面
積の無駄な減少が抑制される。

【００２４】本実施例では、第１の外形情報に基づいて
露光幅維持不要領域を選別し、その結果に基づいて第２
の外形情報を修正したが、ダミートラッキング処理で得
た第２の外形情報に基づいて露光幅維持不要領域を検出
し、データ修正を行なってもよい。ＯＦに代えてノッチ
が形成されたウエハが露光対象のときは、ノッチか欠損
かを問わず外形情報の微分値の絶対値が所定の閾値を越
える部分をすべて露光幅維持不要領域と認識すればよ
い。露光幅維持不要領域の検出に際しては、外形情報を
必ずしも微分処理する必要はなく、外形情報の波形から
露光幅維持不要領域を特定してもよい。ウエハ１の偏心
量が大きくて１回の微分処理だけでは露光幅維持不要領
域を特定できないときは、２回あるいはそれ以上微分処
理を繰り返してもよい。

【００２５】本実施例ではダミートラッキング処理で得
られた第２の外形情報とホルダ１８の現在位置とを比較
して露光幅を制御する装置を例としたが、本発明はこれ
に限るものではなく、受光部１７からの出力信号が一定
となるようにホルダ１８の位置を制御して露光を行なう
装置にも適用可能である。この場合は、第１の外形情報
から露光幅維持不要領域を求める迄の処理を本実施例と
同様に行なった後、露光幅維持不要領域でのホルダ１８
の位置の制御量をウエハ１の形状寸法に関する情報や第
１の外形情報に基づいて決定し、露光時に露光光束が露
光幅維持不要領域に入ったとき、受光部１７からの信号
に基づくホルダ１８の位置制御を中断して予め定めた制
御量でホルダ１８の位置を調整すればよい。

【００２６】露光幅維持不要領域にて目標露光幅Ｍと現
実の露光幅とのずれ量に対するホルダ１８の位置の制御
量を圧縮させるには、露光幅維持不要領域のみホルダ１
８の位置の制御系のゲインを低下させ、ウエハ１の外形
形状の変化に対するホルダ１８の応答性を鈍くしてもよ
い。

【００２７】以上の実施例と請求項との対応において、
制御部３０が相対位置制御手段、外形情報検出手段、不
要領域検出手段、制御特性変更手段および制御量補完手
段を構成する。露光光束と基板との相対回転は、露光光
束側を基板に沿って回転させても得られる。露光光束と
基板との相対回転に対する半径方向の相対移動は、基板
側を移動させても得られる。基板は円形に限らず多角形
のものでもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では露光に
先立って基板の外形情報を検出して露光幅維持不要領域
を選別し、露光時には、露光幅維持不要領域にて露光幅
の目標値と現実の露光幅とのずれ量に対する露光光束と
基板との相対位置の制御量を圧縮するので、必要な箇所
でのみ露光幅が目標値に維持されるように露光光束と基
板周縁部との相対位置が制御される。このため、基板の
有効面積が無駄に減少せず、例えば半導体ウエハの場合
にはチップ歩留り率が向上するなど、基板をより有効に
利用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図。

【図２】本発明の実施例の露光装置の概略構成を示す
図。

【図３】図２の受光部の詳細を示す図。

【図４】図２の露光装置の制御系のブロック図

【図５】図２の露光装置が露光対象とするウエハの一例
を示す図。

【図６】図４の制御部での処理手順を示すフローチャー
ト。

【図７】図４の制御部での処理を説明するための図で、
（ａ）は第１の外形情報を、（ｂ）は（ａ）の波形を微
分処理したときの波形を、（ｃ）は第２の外形情報を示
す図である。

【図８】図６の露光幅維持不要領域検出処理の手順を示
すフローチャート。

【符号の説明】

１ウエハ６光源１４照射部１６照射光束１７受光部３０制御部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光光束と基板とを当該基板の周縁に沿
って相対回転させて露光する際に、前記基板の周縁の露
光幅が目標値に維持されるように前記基板と前記露光光
束との前記相対回転に対する半径方向の相対位置を制御
する相対位置制御手段を備えた基板の周縁露光装置にお
いて、前記露光に先立って、前記基板の周縁形状に対応した外
形情報を検出する外形情報検出手段と、検出された外形情報に基づいて前記基板の周縁上の露光
幅維持不要領域を検出する不要領域検出手段と、前記露光光束が前記露光幅維持不要領域に位置すると
き、前記露光幅の目標値からのずれ量に対する前記相対
位置の制御量が圧縮されるように前記相対位置制御手段
の制御特性を変更する制御特性変更手段と、を備えるこ
とを特徴とする基板の周縁露光装置。
【請求項２】前記制御特性変更手段は、前記露光幅維
持不要領域以外での前記外形情報に基づいて当該露光幅
維持不要領域での前記相対位置の制御量を設定する制御
量補完手段を備えることを特徴とする請求項１記載の基
板の周縁露光装置。
【請求項３】前記制御量補完手段は、前記露光幅維持
不要領域の前後に隣接する二つの位置での前記外形情報
に基づいて当該露光幅維持不要領域での前記相対位置の
制御量を設定することを特徴とする請求項２記載の基板
の周縁露光装置。
【請求項４】前記制御特性変更手段は、前記露光幅維
持不要領域にて前記相対位置制御手段のゲインを低下さ
せて前記相対位置の制御量を圧縮することを特徴とする
請求項１記載の基板の周縁露光装置。
【請求項５】前記不要領域検出手段は、前記外形情報
に基づいて得られる前記基板の周縁形状の変化の程度に
より前記露光幅維持不要領域か否かを判別することを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の基板の周縁
露光装置。