(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの露光領域における投影光学系の光軸方向の位置を前記露光領域内の複数の測定点から検出する方法であって、前記露光領域の一部が前記ウェハの面外となるウェハ面周辺露光領域に対し、前記ウェハ面内にあって測定が可能な測定点の面位置の平均値を求める段階と、前記露光領域の全体が前記ウェハの面内となるウェハ面内部露光領域に対し、前記全測定点の面位置の平均値と前記ウェハ面周辺露光領域における測定可能な測定点に対応する位置にある測定点の平均値との間の差を求める段階と、前記差を補正して前記ウェハ面周辺露光領域の面位置を検出する段階とを経て面位置を検出する面位置検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の面位置検出方法において、前記露光領域の一部が前記ウェハの面外となるウェハ面周辺露光領域の近傍にあり露光領域がウェハの面内にある全測定点の面位置を基にして、ウェハ面周辺露光領域の面位置を検出することを特徴とする面位置検出方法。
【請求項３】
請求項１に記載の面位置検出方法において、露光領域内の面位置測定点が、露光領域内の少なくとも四隅にあることを特徴とする面位置検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は面位置検出方法に関し、特にステッパーと呼ばれる縮小投影露光工程において、露光領域の一部がウェハの面外となるウェハ面周辺露光領域に対し、投影光学系の光軸方向の位置や傾きを検出する面位置検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超ＬＳＩの高集積化に応じて回路パターンの微細化が進んでおり、これに伴ってステッパーの縮小投影レンズは高ＮＡ化されて、回路パターンの転写工程におけるレンズの許容焦点深度は狭くなっている。また、露光領域の大きさも大型化され、一回の露光で複数のＬＳＩチップパターンを焼き付けている。
【０００３】
このため、大型化する露光領域全体により確実に投影光学系の焦点領域内にウェハを位置付けることが望まれている。
【０００４】
このような事情を鑑みると、大型化されたウェハの露光領域全体に亘って良好な回路パターンの転写を可能にするためには、縮小投影レンズの許容焦点深度内に、確実に、ウェハの露光領域全体を位置付ける必要がある。これを達成するためには、ウェハの露光領域における投影光学系の光軸方向の位置や傾きを高精度に検出することが重要である。
【０００５】
従来のウェハの露光領域における面位置検出方法では、各々１つの露光領域内における複数測定点での高さ方向のウェハ表面位置データを平均することにより、面位置の検出精度を向上させ、露光領域全体を縮小投影レンズの許容焦点深度内に収めることにより、レチクルパターンの良好な転写を可能としていた（たとえば、特開平１０−２９４２５７号公報、特開平６−２３６８３７号公報参照）。
【０００６】
次に面位置測定方法の概略について、図５を用いて具体的に説明する。
【０００７】
ステッパに付属した光源１１０からの光はコンデンサレンズ１１１および送光スリット１１２を通過し、スリットの像が対物レンズ１１３によってウェハ上１１４の露光領域内の測定点に結像する。測定点からの反射光は集光レンズ１１５によって収束されて光電検出器１１６に導かれる。光電検出器１１６からは、光の強度に対応した電気信号が生成され、焦点位置に比例したフォーカス信号が生成される。ベストフォーカスのとき、たとえば、０になるようにキャリブレーションすることによってフォーカス信号より面位置を検出する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の面位置検出方法では、ウェハ面周辺部の露光領域において、露光領域の一部がウェハ面外にはみ出た場合、面位置測定の可能な測定点の数が限定されるため、露光のための理想的な面位置と測定され平均化された面位置との間に差を生じ、露光領域全体を縮小投影レンズの許容焦点深度内に収めることができず、レチクルパターンの正確な転写が行えないという課題がある。
【０００９】
また、このようなウェハ面周辺露光領域に関しては、隣接しウェハ面内部に完全に収まる露光領域の面位置データを代用する面位置検出方法もあるが、このような面位置検出方法では、ウェハの厚さのばらつきやそり、ウェハ表面状態等がウェハ面内での位置によって違うので、ウェハ面内部露光領域と露光を行うウェハ面周辺露光領域との面位置に差違が生じ、露光領域全体を縮小投影レンズの許容焦点深度内に収めることができず、レチクルパターンを正確に転写することができないという課題がある。
【００１０】
近年の超ＬＳＩの高集積化とステッパで１回に露光できる露光領域の大面積化により、一つの露光領域には複数の同一の超ＬＳＩ回路パターンが露光でき、ウェハ全面を露光する回数を減少させ、露光工程の時間短縮が図られるようになっている。ウェハ面周辺露光領域では、このため１つの露光領域内で回路パターンが欠けるチップと完全な回路パターンができるチップとができる。一方上記したようにウェハ面周辺露光領域の面位置検出精度は悪く、同一露光領域内の完全なパターンの正確な転写もできなくなり、良品チップの取れ数を減少させる結果となる。従って、ウェハ面周辺露光領域での面位置検出精度の改善は、ますますその重要度を増している。
【００１１】
上記課題について鑑み、本発明の面位置検出方法の目的は、ウェハ面周辺露光領域において、露光領域の一部がウェハ面外となり、面位置の測定点の一部が測定不可となる露光領域においても、ウェハの面位置を高精度に検出することができる面位置検出方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の面位置検出方法は、露光領域の一部がウェハの面外となるウェハ面周辺露光領域に対し、ウェハ面内にあって測定可能な測定点の平均値を求める段階と、露光領域の全体がウェハの面内となるウェハ面内部露光領域に対し、全測定点の平均値とウェハ面周辺露光領域における測定可能な測定点に対応する位置にある測定点の平均値との間の差を求める段階と、その差の分だけ補正して前記ウェハ面周辺露光領域の面位置を検出する段階とを備えている。
【００１３】
本発明によれば、ウェハ面内部露光領域を用いてウェハ面周辺露光領域で発生する面位置の検出値の差を事前に求める段階を備えることにより、ウェハ面周辺露光領域で発生する面位置の差の補正が可能となり、ウェハ面周辺部露光領域において露光領域全体を縮小投影レンズの許容焦点深度内に収めることができ、レチクルパターンの正確な転写が行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の面位置検出方法における実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は本発明の面位置検出方法におけるウェハ面内部露光領域とその各測定点およびウェハ面周辺露光領域とその各測定点の配置およびウェハ面内部露光領域の各測定点における面位置およびウェハ面周辺露光領域の各測定点における面位置の説明図である。
【００１６】
図１において、１はウェハ、２１はウェハ面内部露光領域、２２はウェハ面周辺露光領域、３１〜３５はウェハ面内部露光領域における面位置の測定点、４１〜４５はウェハ面周辺露光領域における面位置の測定点、５１〜５５はウェハ面内部露光領域における各測定点３１〜３５にそれぞれ対応した面位置、６１，６２はウェハ面周辺露光領域における各測定点４１〜４２にそれぞれ対応した面位置、７１はウェハ面内部露光領域における５１と５２の面位置の平均位置、７２はウェハ面内部露光領域における全測定点の面位置の平均位置、７３はウェハ面周辺露光領域における６１と６２の面位置の平均位置、７４はウェハ面周辺露光領域における理想的な面位置である。
【００１７】
ウェハ面周辺露光領域２２の面位置を検出する場合、測定点４３，４４，４５はウェハ１の面外となり、それらの面位置を測定することができない。そこで、測定点４１，４２の面位置を検出して、それらの平均位置７３を求めた後、近傍のウェハ面内部露光領域２１の各測定点３１〜３５における面位置を検出し、測定点３１，３２の面位置の平均位置７１と、全測定点３１〜３５の面位置の平均位置７２を求める。この平均位置７１，７２の差８１を補正値として平均位置７３に加算して、ウェハ面周辺露光領域２２における理想的な面位置７４を検出する。
【００１８】
ここで、ウェハ表面の各露光領域には同様の回路パターンがすでに形成されているため、各測定点では、各露光領域毎の回路パターンに応じた同様の面位置を再現する。平均位置の差８１を補正値として、この値を平均位置７３に加算することにより、この回路パターンに応じた各測定点毎の面位置の再現性を利用して、ウェハ面周辺露光領域のウェハ面外となる測定点４３〜４５を推定し、高い精度で面位置を検出することができる。
【００１９】
この場合、１つの露光領域に対し、７３および７４という２つの露光領域の面位置検出を行わなければならないため、スループットは若干低下するが、ウェハ面内部露光領域は、ウェハ面周辺露光領域に近いほど、ウェハ面内での位置の違いに起因するウェハの厚さのばらつきやそり、表面状態等の違いによる差違が少なくなるので、各測定点毎の面位置の再現性がよくなり、高精度のウェハ面周辺露光領域の面位置検出が可能となる。
【００２０】
（実施の形態２）
ウェハ内のステッパを用いた１回の露光領域における測定点について、ウェハ内を各露光領域毎に順次測定して行く。
【００２１】
１つの露光領域の全測定値を記憶できるメモリを用意し、露光領域の全測定点が測定できる場合には、メモリに全測定点のデータを記憶する、次の露光領域に移動し、全測定点の測定を行い、全測定点の測定が可能であった場合には、新しい測定値をメモリに書換える。順次測定し、周辺部に到達すると、測定点の一部が測定できなくなる。この場合には、メモリの値は、１つ前の露光領域における値を保持し、書換えを行わない。前記メモリを備えることにより、周辺露光領域に隣接したウェハ内露光領域の全測定値を基にして、面位置の補正を行うことができる。
【００２２】
図３を用いて、補正の手順を説明する。図３の露光領域１０１，１０２，１０３と順次測定し、周辺から外れると次の列に移動し、露光領域１０４，１０５と順次測定して行く。露光領域１０１についての測定が行われ、全測定点が測定されて、全測定点の値がメモリに書込まれる、次に露光領域１０２に達すると、測定点の一部が測定できないため、メモリに記憶された露光領域１０１の値を基に、露光領域１０２の補正が行われる。
【００２３】
補正の方法は実施の形態１と同様であるので、ここでは省略する。
【００２４】
次に、露光領域１０３，１０４についても、露光領域１０２についてと同様に補正を行う。露光領域１０５では全測定点が測定可能であるので、露光領域１０１についてのデータと置換わり、露光領域１０５における全測定値がメモリに書込まれる。
【００２５】
ウェハ内の全露光領域の全測定点についての測定値を基にして、基準面を計算し、周辺部の補正を行う方法もあるが、本発明の補正の方法は簡単であり、周辺近傍の測定点を基にしているため、補正精度もよい。
【００２６】
（実施の形態３）
面位置測定点に関して、各露光領域内の少なくとも四隅には面位置測定点を配置する。このことにより、露光領域がウェハの周辺に達し、全測定点での測定が不可能になった場合においても、少なくとも１つの測定点は測定可能となる。
【００２７】
図４にウェハ面周辺における面位置測定の例を示す。
【００２８】
図４において、２１０，２２０，２３０，２４０は面位置測定領域がウェハの周辺に位置した場合の例を示している。２１１，２１２，２１３，２１４は面位置測定領域２１０の四隅に面位置測定点が配置されている例を示している。
【００２９】
面位置測定領域２１０はウェハの左上に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点２１４がウェハ内に位置している。
【００３０】
また、面位置測定領域２２０はウェハの右上に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点２２２がウェハ内に位置している。
【００３１】
また、面位置測定領域２３０はウェハの左下に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点２３３がウェハ内に位置している。
【００３２】
また、面位置測定領域２４０はウェハの右下に測定領域がある場合で、このときには面位置測定点２４１がウェハ内に位置している。
【００３３】
上記説明から、面位置測定領域内の少なくとも四隅に面位置測定点を配置することにより、ウェハ周辺部での測定可能な測定点を持つ測定領域の数をより多くすることができる。このことにより、面位置の補正が可能となる面位置測定領域をより多くすることができ、良品チップの取れ数をより多くすることができる。
【００３４】
なお、本発明の実施の形態では、ウェハの露光領域における投影光学系の光軸方向の上下位置補正にのみについて説明したが、ウェハの露光領域における投影光学系の光軸方向の傾き補正についても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００３５】
また、本発明の実施の形態では、測定点の数、配置は図１に示された形態についてのみ説明したが、本発明の効果は、測定点の数、配置については任意である。たとえば図２のように測定点を対角線上に配置した場合も、本発明の実施の形態と同様の効果があることはいうまでもない。
【００３６】
また、各測定点の平均値は、各測定点の露光領域内での配置に応じた重み付けを行った値の平均であっても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ウェハ面周辺部で露光領域の一部がウェハ面外となる露光領域において、面位置が測定点の減少した状態であっても、フォーカスを設定すべき面位置に補正することができる。
【００３８】
したがって、超ＬＳＩの高集積化に伴い縮小投影レンズの許容焦点深度が小さくなり、また、露光領域が大型化してウェハ面外となる露光領域が増えても、ウェハ露光領域の一部がウェハ面外となる露光領域を、縮小投影レンズの許容焦点深度内に、確実に位置付けることができるので、レチクルパターンの良好な転写が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ウェハ面内部露光領域と各測定点およびウェハ面周辺露光領域と各測定点の配置およびウェハ面内部露光領域の各測定点における面位置およびウェハ面周辺露光領域の各測定点における面位置の説明図
【図２】本発明の実施の形態１における測定点の配置説明図
【図３】本発明の実施の形態２における面位置補正の基になる露光領域の説明図
【図４】露光領域内に四隅に測定点を設けた例を示す図
【図５】面位置測定の例を説明するための図
【符号の説明】
１  ウェハ
２１  ウェハ面内部露光領域
２２  ウェハ面周辺露光領域
２３  露光領域
３１〜３５  ウェハ面内部露光領域における面位置の測定点
４１〜４５  ウェハ面周辺露光領域における面位置の測定点
５１〜５５  ウェハ面内部露光領域における各測定点での面位置
６１，６２  ウェハ面周辺露光領域における各測定点での面位置
７１  ウェハ面内部露光領域における５１と５２の面位置の平均位置
７２  ウェハ面内部露光領域における全測定点の面位置の平均位置
７３  ウェハ面周辺露光領域における６１と６２の面位置の平均位置
７４  ウェハ面周辺露光領域における理想的な面位置
８１  ウェハ面内部露光領域における７１と７２の差
８２  ウェハ面周辺露光領域における補正後の面位置
８１〜８５  ウェハ面内部，周辺露光領域における面位置の測定点
１０１〜１０５  ウェハ内の露光領域
１１０  光源
１１１  コンデンサレンズ
１１２  送光スリット
１１３  対物レンズ
１１４  ウェハ
１１５  集光レンズ
１１６  光電検出器
２１０    面位置測定領域
２２０    面位置測定領域
２３０    面位置測定領域
２４０    面位置測定領域
２１１    面位置測定点
２１２    面位置測定点
２１３    面位置測定点
２１４    面位置測定点
２２１    面位置測定点
２２２    面位置測定点
２２３    面位置測定点
２２４    面位置測定点
２３１    面位置測定点
２３２    面位置測定点
２３３    面位置測定点
２３４    面位置測定点
２４１    面位置測定点
２４２    面位置測定点
２４３    面位置測定点
２４４    面位置測定点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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