JPS62102539A - ウエ−ハセツテイングモニタ方法 - 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】 プ　　技　　術　　分　　野 この発明は、ＩＣ製造装置において、ウェーハをウェー
ハホルダにセットする場合のセツティング状態のモニタ
方法に関する。

イ　従来技術とその問題点 つｘ−ハｆウェーハホルダにセットすル場合、ウェーハ
のオリエンテーションフラン）’ｉミラー１１−−ハホ
ルダ基準に機械的に押しつける方法がとられている。し
かし、実際に、オリエンテーションフラットと基準線と
がびったシと接触しているとは限らない。必ずしも精度
よくセットされているとは限らない。

電子ビーム露光装置など高精度なセット状態を必要とす
る装置においては、ウェーハをウエーハホμタニセット
して、ウェーハホルダを装置の中ニ入れた後、ウェーハ
のマークエツジ検出によシ、精度ヨクウエーハセッティ
ング状態を検出する事ができる。

電子ビーム露光装置では、ウェーハの回転方向誤差の許
容範囲が狭いので、もしもウェーハのセットされた方向
が基準からずれていると、ウェーハホルダを取シ出し、
再度セットしなければならない。

これは極めて煩雑な事である。

従って、ウェーハホルダを装置の中へ入れる前に、ウェ
ーハセット状態をモニタする必要がある。

ｆ！：り　　　　目　　　　　約 手導体ウェーハを、ウェーハホルダにセットする場合の
、簡単で精密なセツティング状態モニタ方法を提供する
事が本発明の目的である。

に）構成と作用 本発明の構成を第１図によって説明する。

ウェーハホルダの基準１に、オリエンテーションフラッ
ト１１が押しつけられるように、ウェーハ２が置かれて
いる。実際には、基準１とオリエンテーションフラット
１１は隙間ナク接触しているが、ここでは隙間があるよ
うに拡大して書いている。

ウェーハの表面には、予めウェーハホルダの基準１と平
行に、或は垂直に距離ｌだけ離隔した地点に、マーク３
を設けである。

マーク３はウェーハホルダの基準１に平行な線分とこれ
に直角な線分よシする十文字形である。

マーク３′ｆ、囲んで円形の観察域４を設定する。

ウェーハホルダ１２に、ウェーハ２を定置した時、ウェ
ーハの観察域４．４に対応する位置の上方に、第１拡大
レンズ系５及び第２拡大レンズ系６を設ける。

拡大レンズ系５．６の中心は、ウェーハホルダの基準に
平行、或は垂直に４だけ離れている。

拡大レンズ系５．６の直上には、ミラー７、ハーフミラ
−８が４５°傾けて設けられている。

光源１０は、直進する光線ａｋ発する。光線ａはハーフ
ミラ−８で半分が透過（ｂ）シ、半分が反射（ｃ）され
る。

透過した光すは、ミラー７によって反射されて、拡大レ
ンズ系５を通シ、ウェーハ２の左側の観察域４に当たる
。

観察域４から反射した光ｅは、拡大レンズ系５を通って
、ミラー７によシ反射され、反射光ｆとなってさらにハ
ーフミラ−８によって反射すされて、観察面９に至る。

一方、ハーフミラ−８で反射され下方に向う光Ｃは、拡
大レンズ系６を通って観察域４に当たる。

反射光りは拡大レンズ系６を逆に通過し、ハーフミラ−
８を通って（ｉ）観察面９に至る。

観察面９には、観察域４の中のマーク３．３の像が同時
に現われる。２本の反射光軸ｅ、ｈはウェハホルダーの
基準線１に対し、平行又は垂直にｌだけ離れている。

つまシ、ウェーハホルダの基準線に平行に、距離βだけ
離れた円形の同一サイズの観察域４．４が観察面９によ
って、ひとつの観察域として合成される事になる。

したがって、ふたつのマーク３．３が、ウェーハホルダ
の基準線１に対して平行にｌだけ離れた、正規の位置に
ある場合は、左右のマーク３．３の像は、観察面９に於
て、全く合致する。これを第４図（ａｌに示す。

逆に、２つのマークが合致して、観察面に於てひとつし
か見えない場合は、ウェーハ２がウェーハホルダの基準
１に対して正規の位置に置かれているという事を意味す
る。

しかしながら、ウェーハ２が、ウェーハホルダの基準１
に対して傾いていることがある。第３図ニコの状態ｋ　
示す。オリエンテーションフラット１１と基準１が平行
でない。つまシ左右に於て、オリエンテーションフラッ
ト１１とｘ準ｉとの距離が相違する。

左右の観察域４．４は、ウェーハに対して固定されたも
のではなく、拡大レンズ系５．６、ミラー７．８など測
定機の光学系によって決まっているのであるから、ウェ
ーハホルダの基準線に対して同−位置関保を常に維持す
る。

ウェーハ２が傾いているから、左右ふたつのマーク３．
３は、観察域４．４に於て、同一の相対位置を取らない
。

一方のマーク３は中心よシ上へ、他方のマークは中心よ
シ下へ偏位する。

これを観察面９に於て合成する。第４図（ｔ）ｌに示す
ような合成画像が得られる。ふたつのマーク３．３は上
下に離隔している。左右にも離れていることもある。さ
らに十文字のマークが傾いている。

マークの傾キ角ハ、ウェーハのウェーハホルダの基準１
に対する傾き角θに等しい。マークはウェーハ面上に付
けられているから、これは当然のことである。

マークの横辺に対して直角な方向の、２点間の距離成分
ｉｄとする。長さｌの棒が角θだけ傾いた事によシ、こ
のような距離ｄが生じたのであるから、 一〇　＝　　ｄｌｌ　　　　　　　　（１）である。

このようにして、２つの観察域に於けるマークの像全合
成して観察する事により、ウェー７１２の傾きの有無を
容易に知る事ができる。

もしも、第４図（ｂ）のようにマークがふたつ見えるよ
うであれば、ウェーハ２の位置が正しくないのである。

この場合、ウェーハ２を正しく直せばよい。これは、観
察面９で合成画像を観察しながら行なう事ができる。

観察面９は、接眼レンズであって、人間の眼で直接観察
するようにしてもよい。またＴＶカメラをここに設置し
てもよい。

第２図は他の構成例を示す。

ウェーハホルダの基準に対し平行に（或は直角に）拡大
レンズ系５．６ｔ−設置する事は−同じである。しかし
、これをひとつの画像に光学系に於て合成するのではな
く、ふたつの２次元イメージセンサ１４．１５によって
、画像を入力する。

２次元イメージセンサ１４．１５は、それぞれ直下の観
察域４．４の画像を入力し、これを二次元の画素に分解
して、画素ごとの明暗の情報とする。情報は電気信号に
なっている。

ふたつの画像を合成すると、第４図に示すようなものが
得られる。合成というのは、各画素について、電気信号
の値を互に加算することによってなされる。

または、適当な二値化処理をした後、１方のイメージセ
ンサの出力から他方のイメージセンサの出力を各画素ご
とに減算するようにしてもよい。

ふたつのマークが一致していれば、減算結果は、すべて
の画素について０である。減算の後、０でない画素が残
るようであれば、マークが不一致であるという事であり
、ウェーハが傾いている、という事を意味する。

この場合、画素のサイズが、ウェーハの傾き角の最小検
出限界を決定する。

本発明に於ては、予めウェーハに、オリエンテーション
フラットに平行或は垂直な方向に距離ｌだけ離隔したふ
たつのマークを付けておかなければならない。

マークする方法は任意である。また、ＩＣチップのヌク
ライプラインをウェーハ上のマークとして代用する事も
できる。

第１図に於ては、光源１０を用いている。しかも、照明
光を反射光と同じ光路を使って、ウェーハ面に当ててい
る。しかし、これは必ずしも必要でハナい。ミラー、ハ
ーフミラ−１光源、観察面は干渉計を構成しているので
はない。

単に距離ｅだけ離れたふたつの観察域４．４を観察でき
ればよいのである。照明光は、ウェーハを側斜方から照
射するようにしてもよい。

結局、本発明に於ては、ウェーハホルダの基準に対して
平行或は垂直でかつ、ふたつのマーク間隔の設計値ｌだ
け離れた位置関係に観察域を有する光学的検出手段を用
い、２つの観察域の合成像を得るようにでき、ればよい
のである。

囲動　果 本発明のウェーハセツティングモニタ方法によッテ、ウ
ェーハをウェーハホルダにセットした後、装置の中へ入
れる前に、ウェーハのセット状態全、簡単にしかも高精
度でモニタする事ができる。セット状態が正しくなけれ
ば、その場で再セットすることができる。

装置の中へ入れてからセット状態をモニタするものに比
べて、時間の節約ができ、極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１　図ハ本発明のウェーハセツティングモニタ方法を
行なうための光学系構成図。 第２　図ハ本発明のウェーハセツティングモニタ方法を
行なうための他の構成図。 第３図はウェーハホルダの基準に対しウェーハが傾いて
いる状態を示す平面図。 第４図は観察域を合成した観察像。Ｋｌはマークが合致
している場合、う）はマークが喰い違っている場合を示
している。 １　・・・・　ウェーハホルダの基準 ２曲ウェーハ ３・・・・マ　−　り ４・・・・観　察　域 ５．６・・拡大レンズ系 ７　　　・・・・　　　ミ　　　　　ラ　　　　　−８
　・・・・ハーフミラ− ９・・・・観　察　面 １０・・・・光　　源 １１・・・・　オリエンテーションフラット１２・・・
・　ウェーハホルダ １４．１５・・　２次元イメージセンサｌ　・・・・　
ふたつの観察域の距離かつふたつのマークの距離 ｄ　・・・・　観察面に於けるふたつのマークの横線に
直角な方向の距離成分

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）オリエンテーションフラットに対し平行にあるい
   は垂直にふたつのマークを付したウエーハを、オリエン
   テーションフラットをウエーハホルダの基準に合致する
   ように、ウエーハホルダにセットする場合のセッティン
   グ状態をモニタする方法であつて、ウエーハホルダの基
   準に対して平行或は垂直でかつふたつのマーク間隔の設
   計値だけ離れた位置関係に観察域を有する光学的検出手
   段を用いて、前記２つの観察域の合成像を観察すること
   を特徴としたウエーハセッティングモニタ方法。
2. （２）光学的検出手段が、１個のミラーを含む拡大レン
   ズ系と、前記拡大レンズ系とハーフミラーを介して光軸
   が一致するようにしたもう１組の拡大レンズ系とからな
   る事を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のウエ
   ーハセッテイングモニタ方法。
3. （３）光学的検出手段が、拡大レンズ系と２次元イメー
   ジセンサからなる２組の光検出器によって構成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載のウエー
   ハセッティングモニタ方法。