KR19990045608A

KR19990045608A - 웨이퍼 주변 노광장치

Info

Publication number: KR19990045608A
Application number: KR1019980050998A
Authority: KR
Inventors: 신에츠 미우라; 요시키 미무라
Original assignee: 다나카 아키히로; 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1997-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 1999-06-25
Also published as: US6052173A; JP3356047B2; EP0920053A3; JPH11219894A; EP0920053A2; TW392205B; DE69824372T2; DE69824372D1; EP0920053B1

Abstract

본 발명은 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 장치를 이용하여 웨이퍼 주변부를 환상(環狀)으로 노광할 수 있는 소형이고 값싼 웨이퍼 주변 노광장치를 제공하는 것으로서, 레지스트가 도포된 웨이퍼(W)를 회전 스테이지(RS)상에 재치하여 1회전시켜 웨이퍼(W)의 재치상태와 오리프라(오리엔테이션 플랫)등의 특이점을 검출하고, 이들 정보에 의거하여 웨이퍼(W)를 소정 위치에 위치시킨다. 이어서 노광광 출사부(LO1)에서 노광광을 조사하면서 XY 스테이지(XYS)에 의해 회전 스테이지(RS)를 이동시켜 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광한다. 또한, 상기와 마찬가지로 웨이퍼(W)의 재치상태와 오리프라등의 특이점을 검출하여 웨이퍼(W)를 소정 위치에 위치시킨다. 이어서 노광광 출사부(LO1)로부터 노광광을 조사하고, 회전 스테이지(RS)를 회전시켜, 웨이퍼(W)의 주변부를 환상으로 노광한다. 이 때, 웨이퍼(W)의 중심위치가 변화하지 않도록 XY 스테이지(XYS)를 XY방향으로 동시에 구동하여 회전 스테이지(RS)를 이동시킨다.

Description

웨이퍼 주변 노광장치

본 발명은, 웨이퍼상의 불필요한 레지스트를 현상공정에서 제거하기 위해 이용되는 웨이퍼 주변 노광장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 웨이퍼 주변부를 계단상 및 환상으로 노광할 수 있는 웨이퍼 주변 노광장치에 관한 것이다.

IC, LSI등의 반도체장치의 제조에 관해서는, 실리콘 웨이퍼등의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 한다)의 표면에 포토 레지스트(이하, 레지스트라고 한다)를 도포하여 회로 패턴을 형성하는 것이 행해진다.

그러나, 웨이퍼의 주변부는 패턴 형성 영역으로서 그다지 이용되지 않고, 레지스트가 포지형 레지스트인 경우에는, 주변부가 노광되지 않으므로, 현상후도 주변부에 레지스트가 잔류한다. 이 주변부에 잔류한 레지스트는 웨이퍼의 반송, 지지시에 박리등이 발생하여 주변기기, 웨이퍼 표면을 오염시켜 수율 저하를 초래하는 원인이 된다.

그래서 웨이퍼 주변부의 불필요한 레지스트를 현상공정에서 제거하기 위해, 패턴 형성 영역의 노광공정과는 별도로, 주변부의 불필요한 레지스트를 제거하는 웨이퍼 주변 노광공정이 행해진다.

상기 웨이퍼 주변부를 노광하는 방법으로서 종래부터 다음 방법이 이용되고 있었다.

(1) 노광광을 출사하는 출사단(혹은 웨이퍼)을 웨이퍼면에 대해 평행으로 상호 직교하는 방향으로 이동시키면서 웨이퍼 주변부에 노광광을 조사하여 도15(a)에 도시하는 바와같이 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광한다(이하, 이 노광방법을 계단상 노광이라고 한다).

(2) 레지스트가 도포된 웨이퍼를 회전시키면서 웨이퍼 주변부에 노광광을 조사하여 도15(b) (c)에 도시하는 바와같이 웨이퍼의 전둘레 혹은 일부를 환상으로 노광한다(이하, 이 노광방법을 환상 노광이라고 한다).

상기 (1)의 계단상 노광은 이동형 축소 투영 노광장치(스테퍼)를 이용하여 웨이퍼상에 회로 패턴을 순차 노광한 경우의 주변 노광에 채용되는 것이 많다.

즉, 상기 순차노광에 있어서는, 1칩분의 회로 패턴을 웨이퍼상에 다수 형성하므로, 회로 패턴이 형성되는 노광영역의 주변부분의 형상은 단계상으로 되고, 이 형상은 노광 패턴에 의해 다양하게 변화한다.

이 때문에, 웨이퍼 주변부에는 계단상으로 미노광부분이 발생하고, 불필요한 레지스트 부분의 형상은 계단상으로 된다. 이 불필요한 레지스트는 상기한 바와같이 박리등에 의한 수율저하의 원인이 된다. 그래서, 상기 (1)과 같은 방법으로 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하여, 웨이퍼상에 미노광부분이 발생하지 않도록 한다.

그런데, 최근, 상기 계단상 노광과 환상 노광을 겸용하고, 도15(d)에 도시하는 바와같이, 1매의 웨이퍼 주변부의 일부를 계단상으로 노광하고, 다른 부분을 환상으로 노광하는 웨이퍼 주변 노광이 요망되고 있다.

이와같은 요망에 응답하기 위해, 종래에 있어서는, 예를들면 일본국 특개평4-291938호 공보에 개시되는 것과 같은 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 노광장치와, 예를들면 일본국 특개평2-1114호(미국특허제4,899,195호)공보에 나타나는 것과 같은 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광하는 노광장치의 2대의 노광장치를 이용하여, 한쪽의 장치로 웨이퍼 주변부의 일부를 예를들면 계단상으로 노광한 후, 웨이퍼를 다른쪽의 장치까지 반송하여 웨이퍼 주변부의 나머지 부분을 환상으로 노광하는 2공정으로 주변부 노광을 행했다.

상기 종래기술은 다음과 같은 문제점을 가지고 있었다.

(1) 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 노광장치와 주변부를 환상으로 노광하는 노광장치의 2대의 노광장치를 각각 준비할 필요가 있다. 따라서, 클린 룸의 노광장치의 전유바닥면적이 증대한다.

(2) 웨이퍼를 한쪽의 노광장치에 재치하여, 웨이퍼의 재치상태를 검출하여 위치 조정을 행하여 노광한 후, 다른쪽 노광장치로 웨이퍼를 반송하여 다시 웨이퍼의 재치상태를 검출하여 위치 조정을 행하여 노광할 필요가 있어 작업공정이 늘어난다.

(3) 동일 스테이션에서 상기 노광을 행하기 위해서는, 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 노광장치를 이용하여 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광하는 것을 생각할 수 있다.

그러나, 회로 패턴의 바깥 가장자리를 따라 노광하는 계단상 노광에서는, 고해상도의 노광정밀도가 요구되며, 따라서 고해상도의 대형이고 무거운 투명 렌즈가 사용된다. 이 때문에, 노광광 출사부를 원칙으로 하여 이동시킬 수 없고, 웨이퍼 주변부를 검출하면서 노광광 출사부를 이동시키는 종래의 「관습방식」에 의한 환상 노광이 불가능하다.

한편, 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광할 때, 계단의 폭을 작게하고, 계단의 수를 많게 해 가면, 노광영역을 환상에 가깝게 할 수 있다. 그러나, 이 경우는 다량의 좌표 데이터를 입력할 필요가 있어, 데이터 입력이 번거롭고, 또한, 데이터수가 커져, 대용량의 기록장치가 필요해진다. 또한, 고속 처리 가능한 MPU를 사용하지 않으면 처리시간이 길어진다.

또한, 상기 데이터의 분해능을 낮게 하면, 상기 문제점은 해소되는 방향으로 되지만, 그대신 환상 노광 부분의 경계에 미소한 계단상 형상이 발생하고, 이 경계부분에서 레지스트의 박리가 발생한다.

상기 문제를 해결하기 위해, 본 출원인은 먼저 제1 스테이션에 계단상 노광용의 조사부를 설치함과 동시에, 제2 스테이션에 환상 노광용의 조사부를 설치하고, 회전 스테이지상에 재치된 웨이퍼의 주변부를 제1 스테이션에서 환상으로 노광한 후, 회전 스테이지를 제2 스테이션으로 이동시켜 웨이퍼의 주변부를 환상으로 노광하는 웨이퍼 주변 노광장치를 제안했다(일본국 특원평 8-161443호(EP 0788032A).

그러나, 상기 장치는 계단상 노광용의 조사부와 환상 노광용의 조사부를 설치하고, 제1 스테이션에서 계단상 노광을 행한 후, 회전 스테이지를 제2 스테이션으로 이동시켜 환상 노광을 행하는 것이므로, 장치가 대형화되는 문제가 있었다. 또한, 종래의 주변부의 환상 노광은 웨이퍼의 중심을 조정하고 나서 행하게 되어 있어, 이를위한 중심 조정의 기구가 반드시 설치되어 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 고려하여 행해진 것으로서, 그 목적은 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 장치를 이용하여, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 수 있고, 웨이퍼의 중심과 회전중심을 일치시키는 대용량 메모리를 필요로 하지 않는 소형이고 값싼 웨이퍼 주변 노광장치를 제공하는 것이다.

도1은 본 발명에 따른 실시예의 웨이퍼 주변 노광장치의 개략 구성을 도시하는 도면,

도2는 웨이퍼 주변부의 환상 노광을 설명하는 도면(노광개시 위치에 있는 상태),

도3은 웨이퍼 주변부의 환상 노광을 설명하는 도면(회전 스테이지가 θ°회전한 상태),

도4는 웨이퍼 주변부의 환상 노광을 설명하는 도면(회전 스테이지를 이동시킨 상태),

도5는 식(1) (2)의 산출근거를 설명하는 도면,

도6은 웨이퍼의 노광영역과 얼라이먼트 마크를 도시하는 도면,

도7은 노광광 출사부의 구성의 일예를 도시하는 도면,

도8은 얼라이먼트 유니트의 구성의 일예를 도시하는 도면,

도9는 CCD 라인 센서의 구성의 일예를 도시하는 도면,

도10은 웨이퍼 주변 노광장치의 구체적 구성예를 도시하는 도면,

도11은 제어장치의 구성을 도시하는 도면,

도12는 본 발명의 실시예의 웨이퍼 주변 노광장치의 동작을 설명하는 도면,

도13은 본 발명에 따른 실시예의 웨이퍼 주변 노광장치의 동작을 설명하는 도면,

도14는 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광할 때의 노광순서의 일예를 도시하는 도면,

도15는 웨이퍼 주변부의 노광영역을 설명하는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

LH1 : 노광용 광원 SH1 : 셔터

SC1 : 셔터 구동기구 LF1 : 광 화이버

LO1 : 노광광 출사부 W : 반도체 웨이퍼

WAM : 얼라이먼트·마크 RS : 회전 스테이지

M : 회전 스테이지 구동기구 XYS : XY 스테이지

SD : XY 스테이지 구동기구 WCV : 웨이퍼 반송계

AU : 얼라이먼트 유니트 LS : CCD 라인 센서

Cnt : 제어장치 L1∼L4 : 렌즈

LL1 : 비노광광 조사장치 HM : 하프 미러

IMS : 수상소자 CL : CCD 어레이

LL2 : 광원

웨이퍼를 상호 직교하는 2방향(이하, XY방향이라고 한다)로 이동시켜 웨이퍼(W)를 계단상으로 노광하는 기구를 이용하여, 웨이퍼의 주변부를 환상으로 노광하기 위해서는 웨이퍼를 XY방향으로 이동시키는 XY 스테이지상에 회전 스테이지를 재치하고, XY 스테이지 및 회전 스테이지를 다음과 같이 제어하면 된다.

웨이퍼(W), 회전 스테이지(RS)가 예를들면 도2와 같은 위치관계에 있다고 하고, Oc : 웨이퍼의 중심, r : 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)으로부터 웨이퍼 중심(Oc)까지의 거리, R : 노광광(U)(노광광 조사부에서 출사한 광이 조사되는 위치)에서 웨이퍼 중심(Oc)까지의 거리로 한다.

회전 스테이지(RS)는 XY 스테이지상에 설치되고, 상호 직교하는 2방향으로 이동가능함과 동시에 웨이퍼(W)를 고정하는 부분은 상기 회전중심(Or)을 중심으로 하여 회전 가능하다.

웨이퍼(W)의 노광 개시위치를 A로 하면, 회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 하여 1회전하는 사이에, 노광광(U)이 상대적으로 웨이퍼(W)의 주변상을 1회전하도록 XY 스테이지를 구동 제어하고, 웨이퍼(W)의 위치를 이동시킨다.

이를 위해서는, 회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 하여 θ°회전했을 때, 「웨이퍼의 중심(Oc)에서 노광광(U)까지의 거리(R)가 항상 일정하다.」 라는 조건을 만족하도록 웨이퍼(W)의 위치를 XY 스테이지에 의해 이동시키면 된다. 즉, 회전 스테이지(RS)의 회전 중, 웨이퍼(W)의 중심(Oc)의 위치가 변화하지 않도록 XY 스테이지를 구동 제어한다.

도3은 도2의 상태에서 회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 하여 시계방향으로 θ°회전했을 때의 상태를 도시하는 도면이다. 웨이퍼(W)는 ①에서 ②로 이동하고, 노광 개시시의 웨이퍼(W)의 중심(Oc)은 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)을 중심으로 한 반경(r)의 원주상을 시계방향으로 θ°회전 이동하여 Oc’의 위치로 온다(선분Oc-Or과 선분Oc’-Or이 이루는 각도는 θ).

상기한 「웨이퍼 중심(Oc)에서 노광광(U)까지의 거리(R)가 항상 일정하다」라는 조건을 만족하기 위해서는, 도4에 도시하는 바와같이, XY 스테이지를 구동제어하고, 웨이퍼(W)를 고정한 회전 스테이지(RS)를 이동시켜, 도3에서 이동한 웨이퍼 중심(Oc’)을 노광 개시시의 웨이퍼 중심(Oc)의 위치와 일치시킬 필요가 있다.

이를 위해서는, 웨이퍼(W)를 ②에서 ③(회전 스테이지(RS)는 (a)에서 (b)로 이동)으로 이동시켜, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)을 (Or’)의 위치로 이동시킨다.

도4에서 명백한 바와같이, 선분Oc’-Or과, 선분Oc-Or’은 평행이므로, 선분Or’-Oc와 선분Oc-Or이 이루는 각도, 및 선분Or-Oc와 선분Oc’-Or이 이루는 각도는 모두 θ이고, Or’는 노광개시시의 웨이퍼 중심(Oc)을 중심으로 하여 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)을 시계방향으로 θ°회전 이동시킨 위치로 이동한다.

결국, 회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 θ°회전할 때, 노광 개시시의 웨이퍼 중심(Oc)을 중심으로 하여 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)을 θ°회전시키도록 XY 스테이지에 의해 회전 스테이지(RS)를 이동·제어하면 된다.

구체적으로는 다음과 같이 하여 회전 스테이지(RS)를 제어한다.

(1) 노광 개시시의 웨이퍼 중심(Oc)의 좌표를 원점(0, 0)으로 하여 XY 스테이지의 X방향을 X축, Y방향을 Y축으로 하는 웨이퍼 좌표계를 정의한다.

(2) 노광 개시시의 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표를 (Xo, Yo)로 한다.

(3) 회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 θ°회전한 경우의 웨이퍼 좌표계의 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)가 다음 식(1) (2)을 만족하도록 XY 스테이지를 XY 방향 동시에 제어·이동시킨다.

Xθ = Xo ·cosθ + Yo ·sinθ …(1)

Yθ = Yo ·cosθ - Xo ·sinθ …(2)

즉, 도5에 도시하는 바와같이, 웨이퍼 중심(Oc)을 원점(0, 0)으로 한 XY 좌표계에 있어서, 웨이퍼 중심(Oc)에서 거리(r) 떨어져, 회전중심(Or)과 웨이퍼 중심(Oc)을 연결하는 직선과 X축이 이루는 각도가 A일 때의 회전중심(Or)의 좌표를 (Xo, Yo)로 하면, Xo, Yo은 다음식으로 표시된다.

Xo = r cos A

Yo = r sin A

이 상태에서 시계방향으로 각도θ회전했을 때의 회전중심(Or)의 좌표를 (Xθ, Yθ)로 하면, Xθ, Yθ는 다음식으로 표시된다.

Xθ = r cos(A - θ)

Yθ = r sin(A - θ)

여기서, 상기 Xθ, Yθ는 다음과 같이 전개할 수 있다.

Xθ = r cos(A - θ)

= r(cos A·cos θ+ sin A· sin θ)

= r cos A·cos θ+ r sin A· sin θ

Yθ = r sin(A - θ)

= r(sin A·cos θ- cos A· sin θ)

= r sin A·cos θ- r cos A· sin θ

상기한 바와같이 Xo = r cos A, Yo = r sin A이므로, Xθ, Yθ는 상기 (1) (2)식으로 된다.

상기와 같이 제어함으로써, 회전 스테이지(RS)가 1회전 하는 사이에 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)은 웨이퍼 중심(Oc)을 중심으로 한 반경(r)의 원(C)상을 1회전한다.

이상과 같이 제어하면, 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 장치를 이용하여, 노광광 조사부를 이동시키지 않고, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 중심과 회전 스테이지의 중심을 조정하지 않고, 웨이퍼 주변부의 환상 노광이 가능하므로, 이를 위한 중심 조정의 기구를 설치할 필요도, 중심 조정 작업도 없앨 수 있어, 기구조작을 간소화할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기와 같이 주변부에 형상상의 특이점을 가지고, 표면에 포토 레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하는 웨이퍼 주변 노광장치를 다음과 같이 구성한다.

웨이퍼가 재치되어 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 스테이지와, 상기 회전 스테이지를 웨이퍼면에 대해 평행으로, 또한 상호 직교하는 2방향으로 이동시키는 XY 스테이지와, 조사영역의 형상이 웨이퍼에 대한 노광광의 직교하는 주사방향에 대해 경사45°의 방향으로 연장되고, 조사영역의 적어도 일단측의 윤곽은 직각인 꼭대기부를 가지고, 직각으로 교차하는 2변이 상기 주사방향에 대해 각각 평행인 노광광을 상기 웨이퍼에 조사하는 노광광 조사수단과, 회전하는 회전 스테이지상의 웨이퍼 주위 가장자리의 위치를 검출하는 웨이퍼 주위 가장자리 위치 검출수단과, 웨이퍼상에 표시된 얼라이먼트·마크의 위치를 검출하는 얼라이먼트 유니트와, 상기 웨이퍼 주위 가장자리 위치검출수단의 출력 및 얼라이먼트 유니트의 출력에 의거하여, 상기 XY 스테이지를 구동함과 동시에, 회전 스테이지를 회전시키는 제어수단을 설치한다.

또한, 상기 제어수단에, 상기 웨이퍼 주위 가장자리 위치 검출수단의 출력에 의거하여, 회전 스테이지의 회전 중심과 웨이퍼 중심의 위치 편의량과, 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와, 웨이퍼 주변부에 형성되어 있는 특이점의 위치를 구하는 제1 연산수단과, 상기 얼라이먼트 유니트에 의해 검출된 얼라이먼트·마크의 위치좌표와, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 특이점의 위치에 의거하여, 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광할 때의 XY 스테이지의 위치와 회전 스테이지의 회전각을 계산하는 제2 연산수단과, 미리 설정된 웨이퍼의 에지로부터의 노광폭과, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 특이점의 위치에 의거하여, 상기 식에 의해 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 때의, 회전 스테이지의 회전중심의 위치좌표를 산출하는 제3 연산수단을 설치한다.

그리고, 상기 제2, 제3 연산수단의 출력에 의거하여, 상기 회전 스테이지의 위치와 회전각을 소정치로 제어하고, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사하여, 웨이퍼 주변부를 계단상 또는 환상으로 노광한다.

(발명의 실시형태)

도1은 본 발명의 실시예의 웨이퍼 주변 노광장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.

동 도면에 있어서, RS는 회전 스테이지이고, 회전 스테이지(RS)상에는 웨이퍼 반송계(WCV)에 의해 반송되는 웨이퍼(W)가 재치되며, 진공 쳐크등에 의해 고정된다. 이 때, 웨이퍼의 중심과 회전 스테이지의 중심의 중심 조정은 행하지 않는다.

도6은 상기 웨이퍼(W)의 노광영역과 얼라이먼트·마크를 도시하는 도면이고, 웨이퍼(W)는 동 도면(a) (b)에 도시하는 바와같이 웨이퍼(W)의 결정방향을 표시하는 오리엔테이션 플랫(OF)(이하 오리프라라고 한다)이나 노치(N)라고 칭하는 주변 형상을 가지고 있고, 회로 패턴은 상기 오리프라(OF)나 노치(N)를 기준으로 하여 형성된다. 이때문에, 웨이퍼(W)의 주변부를 계단상으로 노광할 때는, 상기 오리프라(OF)나 노치(N)를 기준으로 하여 대략 위치 조정을 행한 후, 웨이퍼상에 표시된 얼라이먼트·마크(WAM1, WAM2)를 기준으로 하여 정밀한 위치 조정을 행하여 노광한다.

도1로 되돌아가서, M은 상기 회전 스테이지(RS)를 회전시키는 회전 구동기구이고, 회전 구동기구(M)는 XY방향(X는 예를들면 동 도면의 좌우방향, Y는 예를들면 동 도면의 전후방향)으로 이동하는 XY 스테이지(XYS)상에 부착되어 있고, XY 스테이지(XYS)가 XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 구동되면, 상기 회전 스테이지(RS)는, 상기 회전 구동기구(M)와 함께 XY방향으로 이동한다. 또한, XY 스테이지(XYS)와 XY 스테이지 구동기구(SD)는 일체로 되어 있어도 된다.

LH1은 노광용 광원이고, 자외선을 조사하는 램프, 집광 미러, 인터그레이터 렌즈, 콘덴서 렌즈, 필터, 및 셔터 구동기구(SC1)에 의해 구동되는 셔터(SH1)등으로 구성되며, 노광용 광원(LH1)에서 방출되는 노광광은, 셔터(SH1)가 열려 있을 때, 광 화이버(LF1)를 통하여 노광광 출사부(LO1)에 주어진다. 그리고, 노광광 출사부(LO1)에서 방사되는 노광광에 의해 웨이퍼(W)는 후술하는 바와같이, 그 주변부가 계단상 및 환상으로 노광된다.

도7은 상기 노광광 출사부(LO1)의 구성의 일예를 도시하는 도면이고, 노광광 출사부(LO1)는 동 도면(a)에 도시하는 바와같이 렌즈(L1, L2)를 구비하고 있고, 광 화이버(LF1)에서 방사되는 광을 렌즈(L1, L2)에 의해 집광하여 웨이퍼(W)상에 조사한다. 또한, 노광광 조사부는 렌즈대신에 미러로 구성해도 된다.

여기서, 노광광 조사부(LO1)의 조사영역의 형상은, 광 화이버(LF1)의 단면형상과 서로 닮은형이 된다.

도7(b)은 상기 노광광 출사부(LO1)에 노광광을 공급하는 광 화이버(LF1)의 단면형상을 도시하는 도면이고, 광 화이버(LF1)는 동 도면에 도시하는 바와같이, 경사 45°의 방향으로 배치되어 있다. 이 때문에, 노광광 출사부(LO1)의 조사영역도 동 도면(b)에 도시하는 형상으로 된다.

노광광 출사부(LO1)의 조사영역을 상기 형상으로 함으로써, 노광량이 균일한 계단상 노광처리를 행할 수 있음과 동시에, 1회의 주사에 의해 처리할 수 있는 범위를 넓게 할 수 있어 조사시간을 단축할 수 있다(상세한 것에 대해서는 먼저 출원한 일본국 특개평8-102439호 참조).

도1로 되돌아가서, AU는 얼라이먼트 유니트이고, 얼라이먼트 유니트(AU)에 의해 후술하는 바와같이 웨이퍼(W)의 조사영역의 위치 조정을 행한다.

도8은 얼라이먼트 유니트(AU) 구성의 일예를 도시하는 도면이고, 얼라이먼트 유니트(AU)는 동 도면에 도시하는 바와같이, 비노광광을 조사하는 비노광광 조사장치(LL1), 하프 미러(HM), 렌즈(L3, L4) 및 CCD등의 수상소자(IMS)로 구성된다. 그리고, 비노광광 조사장치(LL1)에서 조사되는 비노광광을 하프 미러(HM)를 통하여 웨이퍼(W)상에 조사하고, 그 반사광을 하프 미러(HM)→렌즈(L4)→렌즈(L3)를 통하여 수상소자(IMS)에서 수상한다.

도1로 되돌아가서, LS는 CCD 라인 센서이고, CCD 라인 센서(LS)는 예를들면 도9에 도시하는 바와같이, 평행인 비노광광을 방사하는 광원(LL2)과, 상기 광원(LL2)에서 방사되는 광을 수광하는 CCD 어레이(CL)로 구성된다. 그리고 상기 광원(LL2)에서 방사되는 광은 웨이퍼(W)의 주위 가장자리에서 일부 차광되며, 주위 가장자리의 외측을 통과하는 광이 CCD 어레이(CL)에 의해 수광된다. 즉, CCD 어레이(CL)의 어느 픽 셀이 광을 검출했는가에 따라 웨이퍼(W)의 주위 가장자리의 위치를 검출할 수 있다. 또한, LS는 CCD 라인 센서에 한정되지 않고, 수광되는 광량의 변화에 따라 웨이퍼(W)의 주위 가장자리를 검출할 수 있는 것이면 어떤 것이라도 된다.

따라서, 웨이퍼(W)를 1회전시켰을 때의 CCD 어레이의 출력변화를 관측함으로써, 웨이퍼(W)의 오리프라(OF)의 위치(혹은 노치(N)의 위치) 및 웨이퍼(W)의 중심과 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)과의 편의량을 검출할 수 있다. 또한, 상기 편의량의 산출은 예를들면 일본국 특개평3-108315호(미국특허 제5,168,021호) 공보에 개시된 방법을 사용할 수 있다.

도10은 상기한 웨이퍼 주변 노광장치의 구성을 도시하는 도면이고, 동 도면은 웨이퍼(W)의 주변부를 노광할 때의 회전 스테이지(RS)와 노광광 출사부(LO1)등의 위치관계를 도시하고 있고, 도1에 도시한 것과 동일한 것에는 동일 부호가 사용되어 있다.

도10에서 LO1은 노광광 출사부, AU는 얼라이먼트 유니트, LS는 CCD 라인 센서이고, 노광광 출사부(LO1), 얼라이먼트 유니트(AU), CCD 라인 센서(LS)는 도시하지 않은 틀체에 위치조정 가능하게 부착되어, 동 도면에 도시하는 바와같이 배치된다.

RS는 회전 스테이지, M은 회전 스테이지를 구동하는 회전 구동기구, XYS는 XY 스테이지이고, 회전 구동기구(M)는 XY 스테이지(XYS)상에 부착되어 있어 동 도면의 화살표방향으로 이동한다.

웨이퍼의 주변부를 계단상으로 노광할 때에는, 회전 스테이지(RS)의 회전을 정지하고, XY 스테이지(XYS)에 의해 웨이퍼(W)를 XY방향으로 이동시키면서 노광광 출사부(LO1)로부터 노광광을 웨이퍼(W)의 주변부로 조사한다.

또한, 웨이퍼의 주변부를 환상으로 노광할 경우에는, 상기한 바와같이 웨이퍼(W)의 중심에서 출사광까지의 거리가 항상 일정하게 되도록, XY 스테이지(XYS)의 위치를 제어하면서 회전 스테이지(RS)를 회전시킨다.

도11은 제어장치(Cnt)의 연산수단의 구성을 도시하는 도면이고, 제어장치(Cnt)는 제1, 제2, 제3 연산수단(B1, B2, B3)과 메모리(Mem)를 구비하고 있다. 메모리(Mem)에는 미리 XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대한 직교 좌표계와 노광광 출사부(LO1), 얼라이먼트 유니트(AU), CCD 라인 센서(LS)의 좌표가 설정 기억되어 있다.

제1 연산수단(B1)은 CCD 어레이(CL)의 출력에 의거하여, 웨이퍼 주위 가장자리의 위치와 웨이퍼 주변부에 형성되어 있는 특이점(오리프라(OF) 혹은 노치(N))의 위치와, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)과 웨이퍼 중심(Oc)과의 위치 편의량(r)을 계산한다.

제2 연산수단(B2)은 얼라이먼트 유니트(AU)에 의해 검출된 얼라이먼트·마크의 위치좌표와, 상기 제1 연산수단(B2)에 의해 구한 편의량(r)과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 오리프라(OF)(혹은 노치(N))의 위치에 의거하여, 웨이퍼(W)의 주변부를 계단상으로 노광할 때의 XY 스테이지(XYS)의 위치와 회전 스테이지(RS)의 회전각을 계산한다.

제3 연산수단은 미리 설정된 웨이퍼(W)의 주위 가장자리에서의 노광폭(k)과, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량(r)과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 오리프라(OF)(혹은 노치(N))의 위치정보에 의거하여, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 때의 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 위치좌표를 산출한다.

또한, 메모리(Mem)에는, CCD 어레이(CL)에 의해 검출된 주위 가장자리 위치정보, 제1 연산수단(B1)에 의해 구한 웨이퍼의 중심(Oc)의 위치 편의량(r)과, 웨이퍼 주변부에 형성되어 있는 특이점(오리프라(OF) 혹은 노치(N))의 위치, 미리 설정되는 노광폭(k), 제3 연산수단에 의해 구한 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 위치좌표등이 기억된다.

그리고, 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하기 위해서는, 제어장치(Cnt)는 상기 제2 연산수단(B2)의 출력에 의거하여 XY 스테이지(XYS)의 위치와, 상기 회전 스테이지(RS)의 회전각을 소정값으로 제어하고, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사한다. 또한, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광하기 위해서는, 상기 제3 연산수단(B3)에 의해 구한 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 위치좌표를 메모리(Mem)에 기억하고, 회전 스테이지 구동기구(M)에 설치된 엔코더(도시하지 않음)가 출력하는 회전 스테이지(RS)의 회전각(θ)을 판독하고, 상기 회전각(θ)에 대응한 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 위치좌표를 메모리(Mem)에서 판독하고, XY 스테이지(XYS)의 위치와, 상기 회전 스테이지(RS)의 회전각을 소정치로 제어하여, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사한다.

이하, 본 실시예에 의한 웨이퍼 주변부의 노광에 대해 설명한다.

도12, 도13은 웨이퍼 주변부를 노광할 경우의 본 실시예의 웨이퍼 주변 노광 장치의 동작을 설명하는 도면이고, 동 도면을 참조하면서 본 실시예의 웨이퍼 주변노광에 대해 설명한다.

A. 웨이퍼 주변부의 계단상 노광

상기 도15(a)에 도시한 바와같이 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광할 경우는, 오리프라(OF)나 노치(N)를 기준으로 하여 대략 위치조정을 행한 후, 웨이퍼상에 표시된 얼라이먼트·마크(WAM1, WAM2)를 기준으로 하여, 정밀한 위치 조정을 행하여 노광이 행해진다. 이하 설명에서는 주로 오리프라 부착 웨이퍼 주변부의 노광에 대해 설명하는데, 노치 부착 웨이퍼도 마찬가지로 실시할 수 있다. 또한, 후술하는 웨이퍼 주변부의 환상 노광과 조합하여, 일부분을 계단상으로 노광하고, 다른 부분을 환상으로 노광해도 된다.

(1)주위 가장자리 검출

XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 XY 스테이지(XYS)를 구동하여, 회전 스테이지(RS)를 도12(a)에 도시하는 위치로 이동시켜, 상기 도1에 도시한 웨이퍼 반송계(WCV)에 의해 반송된 웨이퍼(W)를 수취한다.

웨이퍼(W)는 회전 스테이지(RS)의 소정위치에 재치되며, 진공 쳐크등에 의해 고정된다. 또한, 상기 반송시의 웨이퍼(W)의 위치에는 약간의 편차가 있고, 이 편차에 의해 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)은 반드시 일치하지는 않고, 약간의 편의가 발생하지만 중심 조정을 행하지는 않는다.

XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 XY 스테이지(XYS)를 구동하고, 회전 스테이지(RS)를 도12(b)에 도시하는 위치로 이동시켜, 웨이퍼(W)를 1회전시킨다. 웨이퍼(W)의 회전 중, 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치가 CCD 라인 센서(LS)에 의해 검출된다.

CCD 라인 센서(LS)에 의해 구해진 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치정보는 도1에 도시한 제어장치(Cnt)로 보내져, 제어장치(Cnt)에 설치된 메모리(Mem)에 기억된다.

제어장치(Cnt)는 상기 메모리(Mem)에 기억된 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보에서 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 편의량(r)을 구함과 동시에, 웨이퍼(W)의 오리프라(OF)(혹은 노치(N))의 위치를 구하여 기억한다. 상기 편의량(r)이란, 웨이퍼(W)의 중심(Oc)의 좌표정보, 및 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Oc)과의 거리정보이다.

(2)노광위치에의 이동

상기 산출 데이터를 기초로, 오리프라(OF)가 도12에 도시하는 XY 좌표계의 X축과 평행으로 되기까지, 회전 구동기구(M)를 구동하여 회전 스테이지(RS)를 회전시킨다. 또한, 웨이퍼(W)에 노치가 설치되어 있는 경우에는, 노치(N)와 웨이퍼(W)의 중심을 연결하는 직선이 Y축과 평행으로 되기까지 회전 스테이지(RS)를 회전시킨다.

앞에서 기술한 바와같이, 웨이퍼(W)의 주변부를 노광할 때에는, 노광영역의 위치 조정을 2단계로 행한다. 첫번째는 오리프라(OF)나 노치(N)를 기준으로 한 위치 조정이고, 두번째는 얼라이먼트·마크를 기준으로 한 위치 조정이다.

회로 패턴은 오리프라(OF)나 노치(N)에 대해 소정 위치로 형성되어 있는데, 웨이퍼 주변 노광공정의 전공정인 패턴 형성 공정의 정밀도에 따라서는, 상기 패턴의 형성위치의 오리프라(OF)나 노치(N)에 대한 위치관계에 오차가 발생하므로, 정밀도 좋게 계단상 노광을 실현하기 위해서는, 얼라이먼트·마크를 기준으로 노광영역의 위치 조정이 필요하기 때문이다.

제어장치(Cnt)는 상기 편의량(r)과, 미리 제어장치(Cnt)내에 기억되어 있는 웨이퍼(W)상의 얼라이먼트·마크(WAM1)(상기 도6 참조)의 위치정보에 의거하여, 회전 스테이지(RS)의 이동량을 구하고, XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 회전 스테이지(RS)를 이동시켜, 도12(c)의 실선으로 표시하는 바와같이, 웨이퍼(W)상에 표시된 얼라이먼트·마크(WAM1)(상기 도6 참조)가 얼라이먼트 유니트(AU)의 시야내에 들어가도록 한다. 또한, 먼저 기술한 패턴 형성위치의 오차는 얼라이먼트·마크가 상기 시야에서 벗어날 정도로 크지는 않으므로, 얼라이먼트·마크(WAM1)를 얼라이먼트 유니트(AU)의 시야내에 넣기위한 각도방향의 보정은 이미 행해져 있게된다.

다음에, 얼라이먼트 유니트(AU)의 비노광광 조사장치(LL1)(상기 도8 참조)로부터 비노광광을 방사하고, 수상소자(IMS)로 얼라이먼트 마크(WAM1)의 위치좌표를 검출하여 기억한다.

제어장치(Cnt)는 XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 회전 스테이지(RS)를 얼라이먼트·마크(WAM1)와 (WAM2)의 거리에 상당하는 양만큼 X방향으로 이동시키고, 도12(c)의 2점 쇄선으로 표시하는 바와같이, 웨이퍼(W)상에 표시된 얼라이먼트·마크(WAM2)가 얼라이먼트 유니트(AU)의 시야내에 들어가게 한다.

이어서, 얼라이먼트 유니트(AU)의 비노광광 조사장치(LL1)(상기 도8 참조)로부터 비노광광을 방사하고, 수상소자(IMS)로 얼라이먼트·마크(WAM2)의 위치좌표를 검출하여 기억한다.

상기 검출된 얼라이먼트·마크(WAM1, WAM2)의 위치좌표로 기억되어 있는 양 얼라이먼트·마크의 위치 정보에 의거하여, 제어장치(Cnt)는 회전 스테이지(RS)의 회전량과 이동량을 산출하고, 웨이퍼(W)상의 얼라이먼트·마크(WA1, WA2)가 미리 설정된 위치에 위치하도록 회전 스테이지(RS)를 회전시킴과 동시에, XY 스테이지(XYS)를 구동하여 회전 스테이지(RS)를 이동시킨다.

상기 조작을 웨이퍼(W)상의 얼라이먼트·마크(WAM1, WAM2)의 실제위치와, 설정위치의 차가 소정치 이내로 되기까지 반복하여, 차가 소정치 이내로 되면 상기 비노광광 조사장치(LL1)로부터의 비노광광의 방사를 정지한다. 또한, 얼라이먼트· 마크(WAM1, WAM2)는 패턴과 소정 위치관계에 있으면 되므로, 패턴의 주위에 있는 스크라이브 라인의 교차점과 같은 형상에 특징을 가지는 소정의 2점을 얼라이먼트·마크로 해도 된다.

상기 얼라이먼트의 수법으로서는, 먼저 출원한 일본국 특개평9-162120호(EP0767409A)에 나타나는 수법을 이용할 수 있고, 예를들면 상기 얼라이먼트·마크(WAM1, WAM2)를 연결하는 선분과 X축방향의 경사(θ)를 구하고, 상기 경사(θ)가 소정치 이내로 되도록 회전 스테이지(RS)를 회전시켜, 이동시키고 있다.

제어장치(Cnt)는 상기한 편의량(r)에 의거하여 회전 스테이지(RS)의 이동량을 산출하고, 도13(d)에 도시하는 바와같이 노광광 출사부(LO1)로부터의 출사광이 웨이퍼(W)의 계단상 노광 개시위치를 조사하도록, 회전 스테이지(RS)를 이동시킨다.

(3) 노광

노광용 광원(LH1)의 셔터(SH1)(상기 도1 참조)를 열고, 노광광 출사부(LO1)에서 노광광을 웨이퍼(W)의 주변부로 조사하여 계단상 노광을 개시한다.

도14는 웨이퍼(W)의 주변부를 계단상으로 노광할 때의 노광수단의 일예를 도시하는 도면이다. 도14에 도시하는 바와같이, XY 스테이지(XYS)에 의해 웨이퍼(W)를 XY방향으로 순차 이동시키고, 우선, 동 도면(a)에 도시하는 부분을 노광한다. 이어서, 웨이퍼(W)를 90도 회전시켜, 마찬가지로, 동 도면(b)에 도시하는 부분을 노광한다.

제어장치(Cnt)는 상기 도14에 도시하는 바와같이, 미리 기억되어 있는 계단상 노광영역에 따라 회전 스테이지(RS)를 XY방향으로 이동시켜, 웨이퍼(W)의 주변부를 계단상으로 노광한다. 도13(e)은 상기 계단상 노광을 행하는 상태를 도시하고 있다.

또한, XY 스테이지(XYS)의 이동영역이 넓은 경우, 혹은 계단상 노광영역이 좁은 경우라도, 웨이퍼(W)를 회전시키지 않고 노광할 수 있는 경우에는 반드시 상기한 바와같이 웨이퍼(W)를 90도마다 회전시킨 후 노광하지 않아도 된다.

B. 웨이퍼 주변부의 환상 노광

[1] 노치부착 웨이퍼의 환상 노광

노치 부착 웨이퍼의 환상 노광을 행할 경우는, 노치(N)를 무시하고 웨이퍼(W)를 원판으로 간주하여 일정 폭으로 노광한다. 노광 개시 위치는 어디라도 상관없다.

(1) 주위 가장자리 검출

상기A. (1)과 마찬가지로, 회전 스테이지(RS)를 도12(a)에 도시하는 위치로 이동시켜, 상기 도1에 도시한 웨이퍼 반송계(WCV)에 의해 반송된 웨이퍼(W)를 수취하여, 웨이퍼(W)를 회전 스테이지(RS)의 고정위치에 재치하고, 진공 쳐크등에 의해 고정한다. 또한, 웨이퍼의 중심과 회전 스테이지의 회전 중심이 편의되어 있어도, 중심 조정을 행하지 않는다.

이어서, XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 XY 스테이지(XYS)를 구동하고, 회전 스테이지(RS)를 도12(b)에 도시하는 위치로 이동시켜, 웨이퍼(W)를 1회전시키고, CCD 라인 센서(LS)에 의해 구해진 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보를 제어장치(Cnt)에 설치된 메모리(Mem)에 기억한다.

제어장치(Cnt)는 상기 메모리(Mem)에 기억된 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보로부터 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)과의 편의량(r)을 구함과 동시에, 노치(N)의 위치를 특이점으로서 검출하여 기억한다.

상기 편의량(r)은 웨이퍼(W)의 중심(Oc)의 좌표정보, 및 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 거리정보이다.

또한, 상기한 바와같이 제어장치(Cnt)에는, XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대한 직교좌표계가 설정되어 있고, 또한, 웨이퍼(W)의 환상으로 노광하는 노광폭(k)이 미리 설정되어 기억되어 있다.

(2)노광위치로의 이동

상기 산출 데이터를 기초로 노광광 출사부(LO1)로부터 노광광이 출사되는 위치에 웨이퍼(W)의 주변부가 위치하도록, XY스테이지(XYS)를 구동하고, 회전 스테이지(RS)에 재치된 웨이퍼(W)를 이동시킨다. 이 이동제어는 상기한 직교좌표계(XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대응하는 직교좌표계)의 노광광조사 위치와 노광폭(k)의 정보에 의거하여 행해진다. 웨이퍼를 노광광 출사위치에 대해 접근 또는 멀어지게 함으로써, 웨이퍼의 환상 노광폭(k)은 변경된다.

또한, 상기 좌표계에 있어서, 산출한 상기 편의량(r)에 의거하여 웨이퍼 중심(Oc)을 좌표계의 원점으로 한다.

(3) 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표 계산

웨이퍼 중심(Oc)을 원점으로 하는 웨이퍼 좌표계에 있어서, 상기 편의량(r)에 의거하여 광 개시시의 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표(Xo, Yo)를 기억한다.

회전 스테이지(RS)가 회전 중심(Or)을 중심으로 θ°회전한 경우의, 상기 좌표계의 회전 중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)를 상기한 하기 식(1) (2)에 의해 계산한다.

Xθ = Xo· cosθ + Yo· sinθ … (1)

Yθ = Yo· cosθ - Xo· sinθ … (2)

제어장치(Cnt)에 있어서 행해지는 상기 계산식에 의한 연산결과인 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 좌표 데이터를 제어장치(Cnt)의 메모리(Mem)에 기억한다.

(4) 노광

노광광 출사부(LO1)로부터 노광광(도2의 노광광(U))을 웨이퍼(W)에 조사하고, 회전 스테이지(RS)를 회전시켜 노광 개시위치(A)(도2)에서 노광을 개시한다.

노광중, 회전 스테이지(RS)의 회전각도(θ)를 회전 구동기구(M)의 엔코더(도시하지 않음)에 의해 검출하고, 상기 각도(θ)에 대응하여 기억해 둔 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)데이터의 위치까지 XY 스테이지(XYS)를 XY방향 동시에 이동시킴으로써, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 위치를 이동제어한다.

또한, 웨이퍼(W)의 회전수는 1회에 한정되지 않고, 웨이퍼(W)를 다수회 회전시켜 웨이퍼 주변부를 다수회 노광해도 된다.

[2] 오리프라 부착 웨이퍼의 환상노광

상기 도15(b)에 도시하는 바와같이 오리프라(OF)가 설치된 웨이퍼의 주변부를 환상 노광할 경우는, 웨이퍼(W)의 원주부만을 이하와 같이 하여 노광한다. 또한, 직선부분인 오리프라(OF) 부분에 대해서는, 계단상 노광으로 설명한 바와같이, XY 스테이지(XYS)를 얼라이먼트·마크를 기준으로 하여 직선적으로 이동시켜 노광한다.

(1) 주위 가장자리 검출

상기 A. (1)과 마찬가지로 웨이퍼(W)를 회전 스테이지(RS)의 소정위치에 재치하고, 진공 쳐크등에 의해 고정한다.

이어서, XY 스테이지 구동기구(SD)에 의해 XY 스테이지(XYS)를 구동하고, 회전 스테이지(RS)를 도12(b)에 도시하는 위치로 이동시키고, 웨이퍼(W)를 1회전시켜, CCD 라인 센서(LS)에 의해 구해진 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보를 제어장치(Cnt)에 설치된 메모리(Mem)에 기억한다.

제어장치(Cnt)는 상기 메모리(Mem)에 기억된 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보로부터 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 편의량(r)을 구함과 동시에, 오리프라(OF)의 위치를 특이점으로서 검출하여 기억한다. 상기 편의량(r)은 웨이퍼(W)의 중심(Oc)의 좌표정보 및 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 거리정보이다.

또한, 상기한 바와같이 제어장치(Cnt)에는 XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대한 직교좌표계가 설정되어 있고, 또한 웨이퍼(W)의 환상으로 노광하는 노광폭(k)이 미리 설정되어 기억되어 있다.

(2) 노광위치에의 이동

상기 산출 데이터를 기초로, 노광광 출사부(LO1)로부터 노광광이 출사되는 위치에, 회전 스테이지(RS)에 재치된 웨이퍼(W)를 이동시킴과 동시에 회전시킨다. 상기 노광개시위치란 오리프라(OF)의 양단부 어느 한쪽의 단부인 것이 바람직하다.

이 이동제어는 상기한 직교좌표계(XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대응하는 직교좌표계)의 노광광 조사위치와 노광폭(k)의 정보와, 노광 개시위치의 상기 특이점에서의 각도정보(특이점에서의 각도정보의 산출에 대해서는, 예를들면 일본국 특개평2-114628호 공보(미국특허 제 5,168,021호) 참조)에 의거하여 행해진다. 상기 좌표계에 있어서, 산출한 상기 편의량(r)에 의거하여 웨이퍼 중심(Oc)을 좌표계의 원점으로 한다.

(3) 회전 스테이지(RS)의 중심(Or)의 좌표 계산

웨이퍼 중심(Oc)을 원점으로 하는 웨이퍼 좌표계에 있어서, 상기 편의량(r)에 의거하여, 광 개시시의 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 좌표(Xo, Yo)를 기억한다.

회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 θ°회전한 경우의, 상기 좌표계의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)를 상기한 하기 식(1) (2)에 의해 계산한다.

Xθ = Xo· cosθ + Yo· sinθ … (1)

Yθ = Yo· cosθ - Xo· sinθ … (2)

제어장치(Cnt)에서 행해지는 상기 계산식에 의한 산출결과인 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 좌표 데이터를 제어장치(Cnt)의 메모리(Mem)에 기억한다.

(4) 노광

노광광 출사부(LO1)로부터 노광광(도2의 노광광(U))을 웨이퍼(W)에 조사하고, 회전 스테이지(RS)를 회전시켜, 노광 개시위치(오리프라 양단부중 어느 한쪽단부)에서 노광을 개시한다.

회전 스테이지(RS)는 웨이퍼(W)의 노광 종료 위치가 노광되기까지 회전하고, 이동한다. 또한, 웨이퍼(W)의 주변부의 노광회수는 1회에 한정되지 않고, 웨이퍼 주변부를 다수회 노광해도 된다.

직선부인 오리프라(OF)부의 노광은, 상기한 계단상 노광의 수법에 의해 직선상으로 노광된다.

[3] 오리프라(OF)(혹은 노치(N))가 설치된 웨이퍼(W)의 부분노광.

상기 도15(c)에 도시한 바와같이 오리프라(OF)(혹은 노치(N))가 설치된 웨이퍼(W) 주변부의 일부를 환상 노광할 경우는 이하와 같이 행한다.

(1) 주위 가장자리 검출

제어장치(Cnt)는 상기 메모리(Mem)에 기억된 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 위치 정보에서 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 편의량(r)을 구함과 동시에, 오리프라(OF) 혹은 노치(N)의 위치를 특이점으로서 검출하여 기억한다. 상기 편의량(r)이란 웨이퍼(W)의 중심(Oc)의 좌표정보 및 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)과의 거리정보이다.

또한, 상기한 바와같이 제어장치(Cnt)에는 XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대한 직교좌표계가 설정되어 있고, 또한 웨이퍼(W)의 환상으로 노광하는 노광폭(k)과 특이점(오리프라)(OF) 혹은 노치(N))을 기준으로 한 부분 노광부의 각도 정보가 미리 설정되어 기억되어 있다.

(2) 노광위치에의 이동

상기 산출 데이터를 기초로, 노광광 출사부(LO1)로부터 노광광이 출사되는 위치에 웨이퍼(W) 주변부의 부분 노광 개시위치가 위치하도록, XY 스테이지(XYS)를 구동하고, 회전 스테이지(RS)에 재치된 웨이퍼(W)를 이동시킴과 동시에 회전시킨다. 상기 부분 노광 개시위치란 각도정보에 의해 설정된 부분 노광영역의 양단부인 것이 바람직하다.

이 이동제어는 상기한 직교좌표계(XY 스테이지(XYS)의 이동방향에 대응하는 직교좌표계)의 노광광 조사위치와 노광폭(k)의 정보와, 노광 개시위치의 상기 특이점에서의 각도정보(특이점에서의 각도정보의 산출에 대해서는 예를들면 일본국 특개평2-114628호 공보(미국특허 제5,168,021호)등 참조)에 의거하여 행해진다. 또한, 상기 좌표계에 있어서, 산출한 상기 편의량(r)에 의거하여 웨이퍼 중심(Oc)을 좌표계의 원점으로 한다.

(3) 회전 스테이지(RS)의 중심(Or)의 좌표 계산

회전 스테이지(RS)가 회전중심(Or)을 중심으로 θ°회전한 경우의 상기 좌표계의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)를 상기한 하기 식(1) (2)에 의해 계산한다.

Xθ = Xo· cosθ + Yo· sinθ (1)

Yθ = Yo· cosθ - Xo· sinθ (2)

(4) 노광

노광광 출사부(LO1)로부터 노광광(도2의 노광광(U))을 웨이퍼(W)에 조사하고, 회전 스테이지(RS)를 회전시켜 부분 노광 개시위치(부분 노광영역의 양단중 어느 한쪽단)에서 노광을 개시한다.

노광중, 회전 스테이지(RS)의 회전각도(θ)를 회전 구동기구(M)의 엔코더(도시하지 않음)에 의해 검출하고, 상기 각도(θ)에 대응하여 기억해 둔 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ) 데이터의 위치까지 XY 스테이지(XYS)를 XY방향으로 동시에 이동시킴으로써, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 위치를 이동제어한다.

회전 스테이지(RS)는 웨이퍼(W)의 부분 노광 종료 위치(부분노광영역의 다른쪽 단부)가 노광되기까지 회전하여 이동한다. 또한, 웨이퍼(W)의 부분 노광영역의 노광회수는 1회에 한정되지 않고, 다수회 노광해도 된다. 또한, 다수회 노광할 경우는, 부분노광 영역의 대략 중앙에서 노광을 개시하여 양단부까지 왕복하도록 웨이퍼(W)를 회전 이동시켜도 된다. 또한, 미리 다수의 노광폭(k)을 설정해 두고, 특정구역의 노광폭을 부분적으로 바꾸어 노광해도 된다.

직선부인 오리프라(OF)부의 노광은 상기한 계단상 노광의 수법에 의해 직선상으로 노광한다.

C. 웨이퍼 주변부의 일부를 계단상으로 노광하고, 다른 부분을 환상으로 노광

상기 도15(d)에 도시하는 바와같이, 웨이퍼 주변부의 일부를 계단상으로 노광하고, 다른 부분을 환상으로 노광할 경우는, 상기한 A에서 설명한 바와같이 웨이퍼(W)의 주변부를 계단상으로 노광함과 동시에, B에서 설명한 바와같이 웨이퍼(W)의 주변부를 환상으로 노광한다.

이 경우, 계단상 노광 혹은 환상 노광할 때에 웨이퍼(W)의 주위 가장자리 검출이 행해지고, 오리프라(OF), 노치(N)등의 위치가 특이점으로서 검출되어 웨이퍼(W)의 중심(Oc)과 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Oc)의 편의량(r)과 함께 제어위치(Cnt)에 기억되어 있으므로, 환상 노광 혹은 계단상 노광할 때에는, 상기 데이터를 그대로 이용할 수 있다.

이상의 실시예에서, 회전 스테이지(RS)의 회전각도(θ)에 대응하는 회전중심(Or)의 좌표를 미리 계산하여 좌표 데이터로서 제어장치(Cnt)에 기억해두고, 노광시, 회전 스테이지(RS)의 회전각도(θ)를 검출하여 그 각도에 대응하는 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)좌표를 판독하고, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 위치의 이동·제어를 행할 경우에 대해 설명했는데, 순차, 회전 스테이지(RS)의 회전 중심(Or)의 위치좌표를 계산하도록 구성해도 된다.

즉, 노광시, 회전 스테이지(RS)를 회전시키면서 회전 스테이지(RS)의 회전각도(θ)를 회전 구동기구(M)의 엔코더에 의해 검출하고, 순차 좌표(Or)(Xθ, Yθ)를 계산하며, 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)이 그 위치좌표에 오도록 XY 스테이지(XYS)의 이동을 제어한다. 또한, 이 방법을 실시하기 위해서는 고속의 연산처리장치가 필요해진다.

또한, 실제로는 θ = 0∼360°사이에서, 몇개의 회전 스테이지(RS)의 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)를 계산하여 회전 스테이지(RS)를 이동시키게 되므로, 엄밀한 의미에서는 환상이 아니고, 다각형상으로 노광하게 되는데, 실제상 환상에 근사할 때까지 좌표(Or)(Xθ, Yθ)를 좁게 취하면(예를들면, θ = 0.1°로서 3600각형으로 원에 근사)문제는 없다.

또한, 상기 회전중심(Or)의 좌표(Xθ, Yθ)의 산출은 웨이퍼(W)를 노광위치로 이동시키는 시간을 이용하여 행하면, 계산시간이 스루 풋에 영향을 주지않는다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명에서 있어서는 이하의 효과를 얻을 수 있다.

(1) 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 노광장치와 주변부를 환상으로 노광하는 노광장치의 2대의 노광장치를 준비하지 않고, 1대의 장치로 웨이퍼 주변부를 계단상 및 환상으로 노광할 수 있다. 이 때문에, 장치의 전유면적을 작게할 수 있음과 동시에, 장치의 저렴화를 도모할 수 있다.

(2) 웨이퍼 주변부의 일부를 계단상으로 노광하고, 다른 일부를 환상으로 노광할 경우, 웨이퍼를 이송할 필요가 없고, 또한, 웨이퍼의 주위 가장자리 검출을 1도 행하면 되므로, 스루 풋을 향상시킬 수 있다.

(3) 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광하는 노광장치를 이용하여, 대용량의 메모리를 사용하지 않고, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 수 있다.

(4) 웨이퍼의 중심과 회전 스테이지의 중심을 조정하지 않고 웨이퍼의 주변부의 환상 노광이 가능하므로, 이를 위한 중심 조정의 기구를 설치할 필요도, 중심 조정 작업도 없앨 수 있어, 기구, 조작을 간소화할 수 있다.

Claims

웨이퍼가 재치되어 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 스테이지와, 상기 회전 스테이지를 웨이퍼면에 대해 평행으로, 또한 상호 직교하는 2방향으로 이동시키는 XY 스테이지와, 조사영역의 형상이 웨이퍼에 대한 노광광의 직교하는 주사방향에 대해 경사 45°의 방향으로 연장되고, 조사영역의 적어도 일단측의 윤곽은 직각의 꼭대기부를 가지고, 직각으로 교차하는 2변이 상기 주사방향에 대해 각각 평행인 노광광을 상기 웨이퍼에 조사하는 노광광 조사수단과, 회전하는 회전 스테이지상의 웨이퍼 주위 가장자리의 위치를 검출하는 웨이퍼 주위 가장자리 위치검출수단과, 웨이퍼상에 표시된 얼라이먼트·마크의 위치를 검출하는 얼라이먼트 유니트와, 상기 웨이퍼 주위 가장자리 위치 검출수단의 출력 및 얼라이먼트 유니트의 출력에 의거하여, 상기 XY 스테이지를 구동함과 동시에, 회전 스테이지를 회전시키는 제어수단을 구비하고, 주변부에 형상상의 특이점을 가지고, 표면에 포토 레지스트가 도포된 반도체 웨이퍼의 주변부를 노광하는 웨이퍼 주변 노광장치로써, 상기 제어수단은 상기 웨이퍼 주위 가장자리 위치검출수단의 출력에 의거하여, 회전 스테이지의 회전중심과 웨이퍼 중심과의 편의량과, 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와, 웨이퍼 주변부에 형성되어 있는 특이점의 위치를 구하는 제1 연산수단과, 상기 얼라이먼트 유니트에 의해 검출된 얼라이먼트·마크의 위치좌표와, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 특이점의 위치에 의거하여 웨이퍼 주변부를 계단상으로 노광할 때의 XY 스테이지의 위치와 회전 스테이지의 회전각을 계산하는 제2 연산수단과, 미리 설정된 웨이퍼의 주위 가장자리로 부터의 노광폭과, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 특이점의 위치에 의거하여, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 때에, 웨이퍼의 중심에서 노광광까지의 거리를 항상 일정하게 하기 위해 필요한 회전 스테이지의 회전중심의 위치좌표를 산출하는 제3 연산수단을 구비하고, 상기 제2, 제3 연산수단의 출력에 의거하여, 상기 회전 스테이지의 위치와 회전각을 소정치로 제어하고, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사하여 웨이퍼 주변부를 계단상 또는 환상으로 노광하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광장치.
제1항에 있어서, 상기 제3 연산수단은 미리 설정된 웨이퍼의 주위 가장자리에서의 노광폭과, 상기 제1 연산수단에 의해 구한 편의량과 웨이퍼 주위 가장자리의 위치정보와 특이점의 위치에 의거하여, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광할 때의, 웨이퍼의 중심을 원점으로 하는 웨이퍼 좌표계의 노광개시시의 회전 스테이지의 회전중심의 위치좌표(Xo, Yo)를 구함과 동시에, 웨이퍼가 θ°회전했을 때의 상기 좌표계의 상기 회전 스테이지의 중심의 좌표(Xθ, Yθ)를 다음식으로 산출하는 것으로써,

Xθ = Xo· cosθ + Yo· sinθ

Yθ = Yo· cosθ - Xo· sinθ

상기 제2 연산수단의 출력에 의거하여, 상기 회전 스테이지의 위치와 회전각을 소정치로 제어하고, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사하여 웨이퍼 주변부를 계단상 노광하고, 회전 스테이지가 θ°회전할 때, XY 스테이지를 구동하여 회전 스테이지의 중심을 상기 제3 연산수단에 의한 결과의 좌표위치로 이동하면서, 상기 웨이퍼에 상기 노광광 조사수단에서의 노광광을 조사하고, 웨이퍼 주변부를 환상으로 노광하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 주변 노광장치.