JPS611019A - 露光方法 - 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】 本発明は露光方法に関する。ここでは特にプロジェクシ
ョンアライナにおいてウェハ表面をマスク面に対して平
行度を保って焦点面に設定する方法について説明する。

ノンコンタクト露光方式によるマスク合せ装置として、
ウニへ面にマスクパターンを投影結像し位置合せと露光
を行なうプロジェクションアライナがある。このプロジ
ェクションアライナにおいては、ウェハの焦点深度内で
の位置決めが重要であるが、提案されているレベリング
法によれば、第１図に示すように、例えば平行出し部３
上の３点のレベリングパッドＬＡ、ＩＢ、ＩＣで構成し
た基準面Ｘ−Ｘに対してウェハチャック２に支持された
ウェハ５を下から押付けて平行出しを行なった後、焦点
位置まで下げて露光を行なう方法が採られる。上記ウェ
ハチャックは球面座４に取付けてありウェハを基準面に
押付けることでウェハの基準面への平行出しを図るよう
だなっているが。

この機構のみでは実際忙は第２図に示すようにウェハが
△ｔ＝±１０μｍ程度傾いてもそのまま露光されてしま
い、ウェハの周辺部分で解像度が劣化してしまう欠点が
ある。このアライナではレベリングを繰り返丁うちにウ
ェハ表面のレジストがレベリングパッドに堆積し、±１
０μｍ程度の傾き力１発生することがあった。又、ウェ
ハ自体に凹凸やわん曲があった場合にはレベリングパッ
ドへの接触によってもウェハ表面の基準面との平行が保
たれず、ウェハ表面の一部は焦点深度外忙出てしまいこ
こでは十分な解像度が得られないという問題を生じてい
た。

尚、エアマイクロを用いて基準面とウエノ・どの間の距
離を測定し、露光する露光装置につい″Ｃは。

特開昭５２−１４３７７５に記載されている。

本発明は上記した技術の欠点を取除くためになされたも
のである。したがってその目的は、プロジェクションア
ライナにおいて、ウエノ・表面すなわち被露光物表面を
基準面との平行を保９で焦点面に設定することＫよりウ
エノ・周辺での解像度を良くし歩留りを向上させるウエ
ノ・位置設定技術を提供することなどにある。

上記目的を達成するため本発明の一実施例では、プロジ
ェクションアライナにおいてウェハ表面を焦点面に設定
するにあたって、基準面を構成する［？のレベリングパ
ッドに対してウエノ＼を接触させて平行出しを行なった
後に基準面からウエノ・を下降させた位置で基準面に設
けた複数のエアマイクロメータによりウェハの平行度を
測定し、この平行出し、平行度測定を反覆して行ない平
行度が所定基準値内に入ったウエノ・の状態でウエノ１
を焦点面に設定することを！Ｖｆｇ、とするもので、か
かる状態で露光に移行することによりウエノ・周辺でガ
良い解像度などを得ようとするものである。

以下本発明を実施例にそって詳述する。

第３図及び第４図は本発明の一実施例であるウェハ位置
設定法の原理を説明するためのもので、第３区において
大円６はウエノ・の位置を示し、３個の一重丸ＩＡ、Ｉ
Ｂ　、ＩＣはレベリングノ＜ソド。

４個の二重丸７Ａ、７Ｂ・・・・はエアマイクロメータ
の各ノズルの位置を示す。これらノズルのうち３個（７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ）はレベリングパッドの近傍に開口し、
他の一個（７Ｄ）はほぼ中心の位置に開口する。

ウェハ５はウエノ・チャック２上に低真空吸着した゛状
態で上昇（レベリング）させていったんレベリングパッ
ドに接触させることにより平行出しなした後、約５０μ
ｍ程度下降させ、第４図に示すようにその位置で上記エ
アマイクロメータの３個の７Ａ〜７Ｃノズルによりエア
を噴出させ、各ノズルの背圧を測定することにより各ノ
ズルからウェハ表面までの距離ｄ＋　　、ｄｔ・・・−
・・を算出してウェハの平行度（傾き）を求める。この
ウェハの傾きが例えば２μｍ以内に入らないときは再び
レベリングを行なうこととする。ウエノ・の傾きにあら
かじめ基準を設け（例えば±２μｍ）、その基準内に入
るまで数回レベリングを繰り返え丁。基準内に入ればウ
ェハが焦点面Ｆ−Ｆに平行に設定されたとし、露光を行
わせる。なお、規定のレベリング回路（例えば５回程度
）以上繰り返した場合はゴミ等の影響があると考えられ
るのでアラームを出す。

前記マイクロメータによる測定を４個のノズルを用いて
行なえばウニへの極端なわん曲や凹凸の状態を測定でき
る。すなわち３個のノズルを用いてウニへの平行出しを
行なった後、又は同時に中心のノズル７Ｄを加えた４個
のノズルによりウニへの凹凸状態を測定する。次にウェ
ハのどの高さに焦点面があったとしたら最も有効に全表
面が焦点深度内に入るかを計算する。このウエノ・にと
って理想的な焦点面が光学系の焦点面ＦＦに一致するよ
うにウェハをチャックに来せたまま移動して焦点面に設
定し、しかるのち露光する。

以上のような方法でウェハ表面を光学系の焦点に合致さ
せておけば、焦点深度はレジンで２０゛μｍあるので＋
１５μｍの凸ウェハも一１５μｍの凹ウェハも完全な焦
点深度内にその表面が含まれるので全面にわたって良好
なプロジェクション焼付けができる。

第５図は本発明によるプロジェクションアライナの一つ
の実施例の全体構成を示し％　１０は、アライナを設置
するグラニット（みかげ石）よりなる定盤で、エアクッ
ション１１を有する脚部を介して基台１３上に水平に支
持される。１４はスキャンテーブル（可動基板）でエア
ベアリング１５を介して定盤１０上に水平方向摺動可能
に支持される。スキャンテーブルの一部に設けたマスク
ホルダ１６にマスク１７が設置され、定盤下の光源１８
（水銀ランプ）よりの光をコンデンサレンズ１９、スリ
ット２０を経てマスク１７のパターンを光学ヘッド２１
内の複数の曲面、平面反射鏡からなる光学系を経てウエ
ノ・５表面に結像する。ウェハはスキャンテーブル１４
の他部に設けた上下駆動部２２を有するウエノ・チャッ
ク２上、に密着支持される。定盤の一側には平行出し部
３が連設され、第８図、第９図、第１０図に示すように
下面に３個のレベリングパッドＩＡ、ＩＢ、ＩＣを配置
するとともに、パッド近傍を含めて４個のエアマイクロ
メータのノズル７に、７Ｂ・・・・・・７］１”−開口
する。なお第９図はＯ調整用のプレート５．第１０図は
倍率調整用のプレート５を示す。尚、この０調整用プレ
ートは平面度をたとえば±１μ以内に仕上げたプレート
で、ウェハのかわりにこの０調プレートをバッド圧押し
つけて基準面を作り、各エアマイクの読みカー０μｍに
なるようにエアマイクの０調つまみを調整するだめのも
のである。

この調整によりエアマイクロを基準面にセットできる。

次に、倍率調整用のプレートはたとえばｈ＝８０μｍの
段差をつけた。上下両面の平行度がたとえば±１μｍ以
内のプレートであり、これをウェハのかわりにパッドに
押しつけた時各エアマイクロの読みが８０μｍになるよ
うにエアマイクロの倍率調整を行なうためのものである
。上記スキャンユングテーブル°１４は同図の破線で示
しである位置でウェハの平行出しとエアマイク四測定に
よる焦点面への設定を行ないその後定盤上を水平移動し
、実線で示す位置で露光を行なうようＫなっている。

第６図は本発明によるグロジエクションアライナにおけ
るウェハ位置設定のための装置な示す。

２３はパルスモータであり、ベルト等の伝達機構２４を
介してシリンダーガイド（エアベアリング）２５内のマ
イクロメータヘッド２６に繋がり、その回転によって感
圧素子２７に圧力変化を与えるようになっている。４は
平行出しのための球面座で受け２８により自由な角度で
ウェハチャック２を支持固定する。ウェハチャックの表
面には真空　　　　　　　：。

吸着用の溝２９’＆有し、その上に載置したウエノ・５
を真空吸引して固着させる。３は平行出し部であり、第
８図に示すようにレベリングバッドＩＡ。

ＩＢ、ＩＣとともにエアマイクロメータのノズル７Ａ、
７Ｂ、７Ｃ，７Ｄを配置てる。第６図において各ノズル
はＡ／Ｅコンバータ３０を介してディジタルコンパレー
タ３１に電気的に接続されている。３２はディジタルス
イッチ、３３はシーケンスコントローラでモータ駆動部
３４を動作させてパルスモータ２３の回転又は停止を行
なう。

はじめにパルスモータ２３の回転によりマイクロメータ
ヘッド２６を動作させてウニ）Ｓ５を上昇させ、ウェハ
が平行出し部のレベリングバッドに接触すると球面座の
作用圧より平行出しがなされる。このとき球面座には低
真空が作用している。

さらにマイクロメータヘッドのわずかな上昇により感圧
素子が変形して設定圧力を検出する。このとき同時に真
空を低真空から高真空に切り替えて球面座を真空で固定
する。その後パルスモータ２３を逆転してウェハな例え
ば５０μｍ下降させる。ここでエアマイクロメータの３
個のノズルよりエア（Ｎ、）を噴出し３点でウェハ面と
基準面Ｘ−Ｘとの間隔を測定し、ディジタルコンパレー
タによりウェハの伸きを測定する。この傾きが２μｍ以
上あるときはモータ駆動部によりパルスモータな正回転
させてウェハを再びレベリングし、同様の動作を行なう
。ウェハの傾きが基準値（例えば±２μｍ）以内になっ
たときウェハの平行出しがなされたものとし、平行出し
部の中心のノズル７Ｄを加えたウェハの凹凸度測定を行
なう。すなわち、４個のエアマイクロのノズルでウェハ
表面が基準面Ｘ−Ｘに対してどれだけ各部が変位してい
るかを測定し、それらの変位量のたとえば平均を取ると
する。この平均位［Ｋ光学系の基準面があればウェハ全
面は十分露光範囲内に入るであろう。

ここで平均を考えたが、エアマイクロメータの設置場所
やウェハ面の曲がり方などにより変位量に対してどのよ
うな計算を行なうと最も有効な焦点位置が決定できるか
は種々に考えられる。

さて光学系の焦点面Ｆ−Ｆは基準面Ｘ−Ｘに対して平行
に例えば８０１１ｍ下げた所に設置してあり、前述の変
位量の平均値が８０μｍになるまでエアマイクロメータ
ーで測定しながらパルスモータ−を駆動してウェハを下
げてやる。このようにすると、ウェハの凹凸の平均的な
高さに光学系の焦点面が設定できてウェハ全面を焦点深
度内に入れることができる。

第７図はこの発明によるウェハ位置設定装置を用いて２
回レベリングな行なった場合のレベリングシーケンスを
横軸に時間（Ｔ）、縦軸にウェハ高さくｈ）で示したも
のである。

この発明の一実施例によれば、ウェハの平行出しが自動
化でき、ウェハ周辺での解像度が向上し。

焼付歩留りが１〜５％程度に向上した。又１本発明の一
実施例により±１５μｍ程度の平面度である現状のウェ
ハの表面全域が±１０μの光学系の焦点範囲内に入るこ
とになり、３μｍプロセスなどの微細なプロセスにおい
てパターンの解像度不良が発住しなくなり、ＬＳＩチッ
プの歩留りが大幅に向上することになった。

本発明は前記実施例に限定されるものでなく。

これ以外に下記のように種々な変形例が考えられる。

（１）ウェハの平行度検出手段として、エアマイクロメ
ータ以外に静電容量型マイクロメータのごとき非接触型
測定手段を使用できる。又わずかな力で接触する電気マ
イクロメーターも利用することができる。

（２）実施例では、ウェハをレベリングパッドから５０
μでいと離して無負荷の状態で測定しているが、レベリ
ングパッドにおしつけた状態で測定して、傾き及び凹凸
を判断した後で同様なウエノ・の焦点面への設定を行な
うこともできる。ただし。

ウェハに負荷のかかっていない実施例の状態の方が精度
は高い。

（３）実施例では４本のエアマイクロメーターを用いて
いるが、中央部に一本測定手段を有した状態で、ウェハ
をパッドに接触させたまま測定してウェハの傾き凹凸の
判断を行うこともできる。即ちウェハなパッドに圧しつ
けた状態ではＯＡｍ程度の読みになるのが普通であるが
一１０μ程の読みのときは傾きが大と判断されもう一度
レベリングをくり返させ、又＋１０μの場合にはウェハ
が１０μ凸型であると判断して焦点設定を行なえる。

ただし、この方法ではウェハの凹凸が小さいときにはき
わめて実用的であるが、ウェハが凹型であったり凸型で
あったりし、しかも±１０μ程度もある場合には実用性
に乏しくなる。

（４）　　レベリングパッドを固定することなく可動と
する。すなわち、ウェハをレベリングパッドにおしつけ
てエアマイクロメータにより平行出しの状態をモニター
しながらそれが完全忙なるまでパッドを突出又は後退さ
せて修正する。各パッドはパルスモータ駆動等により突
出、後退動作できるようにする。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はレベリング装置の正面図。 第３図及び第４図は本発明の一実施例によるウェハ位置
設定法の原理を説明するための装置の平面図及び正面図
である。第５図は本発明の一実施例に用いるプロジェク
ションアライナの全体構成を示す正面（一部断面）図、
第６図は本発明の一実施例に用いるウェハ位置設定装置
の要部断面図及び電気系のブロック線図、第７図は本発
明の一実施例であるウェハ位置設定プロセスを示す曲線
図、第８図乃至第１０図は本発明の一実施例に用いるウ
ェハ位置設定装置の要部な示し、第８図は平面図、第９
．第１０図は正面図である。 ＩＡ、ＩＢ・・・レベリングパッド、２・・・ウェハチ
ャック、３・・・平行出し部、４・・・球面座、５・・
・ウェハ、６・・・ウエロの位置を示す大円、７Ａ、７
Ｂ・・・エアマイクロメータのノズル、１０・・・定盤
、１１・・・エアクッション、１２・・・脚部、１３・
・・基台、１４・・・スキャンテーブル、１５・・・エ
アベアリング、１６・・・マスクホルダ、１７・・・マ
スク、１８・・・水銀ランプ、１９・・・コンデンサレ
ンズ、２０・・・スリット、２１・・・光学ヘッド、２
２・・・上下駆動部、２３・・・パルスモータ、２４・
・・ベルト、２５・・・シリンダー。 イド％２６・・・マイクロメータヘッド％２７・・・感
圧素子、２８・・・球面座受け、２９・・・溝、３０・
・・Ａ／Ｅコンバータ、３１・・・ディジタルコンパレ
ータ、３２・・・ディジタルスイッチ、３３・・・シー
ケンスコントローラ、３４・・・モータ駆動部。 第　　１　　図 第　　２　　図 第　　３　　図 第　　４　　図 第　　５　　図 ／Ａ、／ｊ °ト 第　　６　　図 第　　７　　図 岬ヤに劉 第　　８　　図 第　　９　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パターンを被露光物に転写する露光方法において （ａ）上記被露光物表面の凹凸を測定する工程と （ｂ）上記測定した結果を用いて、上記被露光体にとっ
   て理想的な焦点面を計算する工程と （ｃ）上記被露光体にとって理想的な焦点面を光学系の
   焦点面に一致するように設定する工程とからなることを
   特徴とする露光方法。