JPH01238014A - 間隙制御式露光方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、間隙制御露光方法及び装置、特に、マスクに
半導体ウェハ、プリント基板、液晶用ガラス基板等（以
下、基板と称する）を近接させ、両者の間隙を制御した
状態で、マスクのパタンを基板に転写する間隙制御露光
方法及び装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、特公昭５８−７０５５号公報には、ウェハを走
査してウェハ上の各点の高さを測定する測定手段と、ウ
ェハ上の各点の高さの値を記憶する記憶手段と、マスク
の下までウェハを移動させ、記憶手段の記憶しているウ
ェハ上の各点の高さに応じてマスクとウェハのギャップ
（間隙）をコントロールする移動手段とを設けた間隙制
御露光装置が開示されており、この装置を用いることに
よって、ウェハの周辺部でもマスクとウェハのギャップ
設定が可能となり、ウェハ全面についてマスクのパター
ンの正しい転写が行われる旨記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の間隙制御露光装置によって測定されるものは、ウ
ェハまでのギャップであり、マスクとウェハとの相対的
なギャップを測定していない。そのため、マスク自身に
そり、たわみ、あるいは変形が生じた場合にはギャップ
の測定精度が低下する。すなわち、このような場合のギ
ャップ測定精度に対しては配慮がなされていなかった。

本発明は、従来技術の欠点をなくし、マスクのパターン
転写精度を向上するようにした間隙制御式露光方法及び
装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決するためにとられた本発明の間隙制御
式露光方法の主たるものの構成は、マスクに基板を近接
させ、両者の間隙を制御した状態で、前記マスクのパタ
ンを前記基板に転写する間隙制御式露光方法において、
互いに直角をなす三方向を、それぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向と
したとき、前記基板をＸ、Ｙ方向に駆動され、Ｚ方向に
調整可能な基板固定台に固定する工程と、２方向に調整
可能なマスク固定台に固定されている前記基板との間隙
測定用の間隙検出器により前記基板との距離を測定、調
整する工程と、前記基板固定台を前記マスク固定台の下
部に移動させ、該基板固定台に固定されている前記マス
クとの間隙測定用の間隙検出器を用い前記マスクとの距
離を測定、調整する工程とを有し、前記基板と前記マス
クとを平行に保つことを第１の特徴とし、前記マスクが
固定されるＺ方向に調整可能なマスク固定台に、該マス
クと外形寸法、形状のほぼ等しい部材板状体に設けられ
た少なくとも一箇所の凹所内に非接触形の微小変位計を
組み込んである較正用プレートを取り付ける工程と、前
記基板をＸＹ力方向駆動され、Ｚ方向に調整可能な基板
固定台に固定する工程と、該基板固定台を前記マスク固
定台較正用プレートの下部に移動させ前記基板固定台に
固定されている間隙検出器を用いて前記基板と前記較圧
用プレートとの距離を間隙測定用の間隙検出器により測
定、調整する工程とを有し、前記基板と前記マスクとを
所望の間に間隙制御することを第２の特徴とし、さらに
第１の特徴と第２の特徴とを合せ有することを第３の特
徴とするものであり。

本発明の間隙制御式露光装置の主たるものは、マスクに
基板を近接させ、両者の間隙を制御した状態で、前記マ
スクのパタンを前記基板に転写する間隙制御式露光装置
において、互いに直角をなす三方向をそれぞれｘ、ｙ、
’ｚ力方向したとき、Ｘ。

Ｙ方向に移動可能に組み合されたテーブル上にＺ方向駆
動手段が取り付けられている前記ウェハ固定手段と、前
記テーブルに固定されている非接触形の微小変位計と、
Ｚ方向駆動手段が取り付けられている前記マスクの固定
手段と、該マスクの固定手段に固定されている非接触形
の微小変位計とを有していることを特徴とするものであ
る。

〔作用〕

この発明の間隙制御露光方法では、ウェハステージを、
ウェハ測定用のギャップセンサ（間隙検出器）の下で走
査し、ウェハまでのギャップが均一となるように、ウェ
ハの高さ制御を行なう。次に、ウェハステージに固定し
たマスク測定用のギャップセンサで、マスクまでのギャ
ップが均一となるように、マスクの高さ制御を行なうの
で、ウェハとマスクとを平行に保つことができる。

また、マスクとほぼ同一の厚さでかつ、その中央にギャ
ップセンサを組み込んだ較正用プレート全、マスクの替
りにマスクステージに取付け、この較正用プレートまで
のギャップをマスク測定用のギャップセンサで、マスク
までのギャップと同一の値となるように、較正用プレー
トの高さを制御する。この状態で、較正用プレート内に
組み込んだギャップセンサで較正用プレートとウェハと
のギャップをａｌ！Ｉ定し、この値と、ウェハ測定用の
ギャップセンサの値とから、所望のギャップに対するウ
ェハ高さの制＃量が決定され、マスクとウェハとの実際
のギャップを校正することができる。

従って、これらの動作によりギャップの校正が完了すれ
ば、以後はマスクとウェハとを所望の値に間隙制御して
露光することが可能となる。

〔実施例〕

以下、実施例を第１〜第７図を用いて説明する。

これらの図で同一の部には同一の符号が付しである。

第１図は斜視図、第２図は断面図で、１はウェハステー
ジで、レール２上をＹ軸方向に直進移動可能なＹテーブ
ル３と、Ｙテーブル３上をＸ軸方向に直進移動可能なＸ
テーブル４と、Ｘテーブル４上に設けられた３個のウェ
ハ上下駆動装置５Ａ。

５Ｂ及び５Ｃにより上下及び傾斜方向に位置決め制御可
能で、ウェハ６を真空吸着可能なウェハチャック７とよ
りなっている。８は露光光源及びマスク９とウェハ６と
のアライメントの検出を行なう光学系等が設けられてい
る露光チェンバで、露光チェンバー８には下面の露光中
心の位置に設けられた３個のマスク上下駆動装置１０Ａ
、ＩＯＢ及びＩＯＣにより上下方向及び傾斜方向に位置
決め制御可能で、マスク９を真空吸着可能なマスクステ
ージ１１が設けられている。

１２はＸテーブル４上に固定されているマスク測定用ギ
ャップセンサで、マスク９の表面までのギャップを測定
するための非接触形の微小変位計で、Ｘテーブル４とと
もに、平面内を移動できるようになっており、１３はウ
ェハステージ１の上方に、僅かな間隙を隔てた位置に、
露光チェンバ８のセンサホルダ１４に取り付けられてい
るウェハ測定用のギャップセンサであり、１５はマスク
測定用のギャップセンサ１２の検出結果に応じて、ウェ
ハチャック７のウェハ上下駆動装置５Ａ。

５Ｂ、５Ｃを制御し、ウェハ測定用のギャップセンサ１
３の検出結果に応じてマスクステージ１１のマスク上下
駆動装置１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣを制御するコントロー
ラであり、ｇはギャップ寸法を示している。

次に、この装置を用い、ウェハ６とマスク９との間隙制
御を行なう方法について説明する。

ウェハ６は、ウェハチャック７に設けた真空みぞ７ａに
より真空吸着し、この状態で、ウェハ測走用のギャップ
センサ１３の下部において、Ｘテーブル４及びＹテーブ
ル３を平面移動し、ウェハ６上の複数点、例えば３点に
おけるギャップをウェハｔ１す走用のギャップセンサ１
３で測定する。

ウェハ？１１す走用のギャップセンサ１３の各１１ｔｌ
ｌ定点の謂定値が一定値Ｖｗとなるように、ウェハチャ
ック７を３つのウェハ上下駆動装置５Ａ、５Ｂ。

５Ｃで駆動することにより、ウェハ６の表面が、ギャッ
プセンサ１３に対して平行になるように制御する。

次に、ウェハステージ７を、平面移動し、Ｘテーブル４
上に固定したマスク測定用のギャップセンサ１２がマス
クステージ１１に設けた真空みぞＬｌａにより真空吸着
されているマスク９の下になるように移動させ、マスク
測定用のギャップセンサ１２で、マスク９の表面の複数
個所、例えば３点を測定する。そして、この泪す定値（
電圧値）が一定値Ｖ、どなるようにマスク上下駆動装置
１０Ａ、ＩＯＢ、ＩＯＣでマスクステージ１１を制御す
ることにより、マスク９はマスク測定用のギャップセン
サ１２の走行平面に対して平行に制御されたことになる
。

なお、ウェハ測定用のギャップセンサ１３及びマスク測
定用のギャップセンサ１２は、例えば、静電容量形微小
変位計が適当であり、これは、所定のスタンドオフギャ
ップ（例えば、１００μｍ市後）を中心に、±５０μｍ
に対して±ＩＯＶ程度の電圧の変化が得られるものであ
る。なお、ギャップセンサの種類としては、静電容量形
変位計。

エアマイクロメータ、渦電流形変位計、あるいは、反射
光量刑変位計等があげられるが、被測定物の基板の表面
状態、材質、及び変形性等により、目標とする精度を達
成できるものを選択すればよい。

上述の操作により、ウェハ６とマスク９とが平行に保た
れたことになるが、相互の絶対的なギャップ寸法ｇは、
上述の電圧Ｖｗ、及びＶ、により変化する。このため、
このギャップ寸法ｇを正確に設定するための較正が必要
である。次にその較正方法について説明する。

第３図及び第４図はそれぞれ較正に用いるギャップ測定
用の較正用プレート１６の断面図及び平面図で、マスク
９（第２図参照）の厚さＴと等しい厚さで、中央部に厚
さＴより薄形の、例えば非接触形微小変位計よりなる。

ギャップセンサ１７を組み込んだものであるが、非接触
形微小変位計は複数個所に設けるようにしてもよい。こ
の較正用プレート１６はマスク９と同様にマスクステー
ジ１１に吸着固定されるので、外径、形状も同構造にす
るとよい。そして、上面１６ａ、下面１６ｂとも、高精
度、例えば、平面度、平行度とも０．５７１　ｍ以下程
度に、鏡面仕上した金属製が好ましい。

一方、このギャップセンサ１７としては、ウェハｄ１す
走用のギャップセンサ１３、あるいは、マスク測定用の
ギャップセンサ１２と同様の、静電容量形変位計が、精
度上、好ましいが、限定するものではない。

校正用プレート１６に組み込んだギャップセンサ１７の
出力の零調整を行なうには、第５図に示す如く、校正用
プレート１６を、平面度のより鏡面仕上げした金属板１
８の表面１８ａに押しあて、この時のギャップセンサ１
７の出力電圧ｖ、′をｏｖとなるようにする。

以上の準備をあらかじめ行なった較正用プレート１６を
、第６図に示すように、マスク９のがわりにマスクステ
ージ１１に真空吸着により固定する。次にウェハステー
ジ１を較正用プレート１６の下で平面走査し、マスク測
定用のギャップセンサ１２で、較正用プレート１６の下
面１６ｂを複数点、例えば、マスク９を測定したと同一
位置を測定し、この出力電圧が、各測定点で全て第２図
によって示したマスク９の測定電圧Ｖ、どなるように、
マスクの上下駆動機構１０Ａ、ＩＯＢ。

１０Ｃを制御する。すなわち、この動作により。

マスク９の下面（パターン形成面）とこの較正用゛プレ
ート１６の下面１６ｂとを同一面とすることができる。

次に、第７図に示すように、ウェハ６をウェハステージ
１で、較正用プレート１６の下で、走査し、その時のギ
ャップセンサ１７の出力電圧■、′を測定する。

本実施例の露光方法は、ウェハ６にマスク９のパターン
をステップ＆リピート方式で露光するので、この測定は
、ステップ＆リピート毎のウェハ６の位置で行なうこと
により、各露光ショット位置でのマスク９とウェハ６と
のギャップを測定することができる。較正用プレート１
６とウェハ６とのギャップ寸法ｇは、出力電圧Ｖ　、１
　　に相当するギャップであり、各露光位置毎のギャッ
プ寸法ｇの平均値となる出力電圧Ｖ　ｍ　ａ　’　とす
る。

以上の測定により、現在のギャップ寸法ｇと、ウェハ測
定用のギャップセンサ１３の出力電圧Ｖｗとの関係が求
められたことになる。

すなわち、マスク９とウェハ６とのギャップ寸法ｇを所
望の値ｇ′にするには、第２図によって示したウェハ６
の高さ制御時に、ウェハ測定用のギャップセンサ１３の
出力電圧Ｖｗをｇ−ｇ’に相当する電圧だけ増減した電
圧値Ｖ　ｍ　’　　になるように、ウェハ６の高さをウ
ェハ上下駆動装置５Ａ。

５Ｂ、５Ｃで制御すればよいことになる。

なお、以上述べた、ギャップ校正は、原理的には、１度
行なえばよいが、装置の温度変化による各ギャップセン
サの出力ドリフト等により校正精度が低下する可能性が
あるため、定期的に実施することが望ましい。

この実施例の間隙露光式露光方法によれば、マスクに形
成して回路パターンをウェハ等の基板上に近接露光によ
り転写する露光装置において、マスクとウェハとの間隙
を、所望の値に高精度に制御して露光できるため、半導
体ウェハの露光装置のみならず、プリント基板、液晶基
板等の露光装置に応用することにより、パターン転写績
・度が向上し、歩留りを大幅に向上することができ、Ｘ
線を用いる露光装置にも使用することができる。

〔発明の効果〕

本発明は、マスクのパターン転写精度を向上することが
できる間隙制御式露光方法及び装置を提供可能とするも
ので、産業上の効果の大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の間隙制御式露光方法の一実施例を実施
する装置の要部の斜視図、第２図は同じく使用状態の断
面図、第３図は同じく一実施例を実施する際に用いるギ
ャップ測定用の較正用プレートの断面図、第４図は同じ
く平面図、第５図は同じく較正用プレートの調整方法を
説明する断面図、第６図及び第７図は、第３図及び第４
図の較正用プレートを用いる本発明の間隙制御式露光方
法の一実施例のそれぞれ異なる状態の断面図である。 −１・・・ウェハステージ、３・・・Ｙテーブル、４・
・・Ｘテーブル、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ・・・ウェハ上下駆
動装置６・・・ウェハ、７・・・ウェハチャック、８・
・露光チェンバ、９・・・マスク、ＩＯＡ、ＩＯＢ、Ｉ
ＯＣ山マスク上下駆動装−１１１・・・マスクステージ
、１２・・（マスク測定用の）ギャップセンサ、１４・
・・（ウェハ測定用の）ギャップセンサ、１５・・・コ
ントローラ、１６・・・較正用プレート、１７・・・ギ
ャップセンサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マスクに基板を近接させ、両者の間隙を制御した状
   態で、前記マスクのパタンを前記基板に転写する間隙制
   御式露光方法において、互いに直角をなす三方向をそれ
   ぞれ、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向としたとき、前記基板をＸ、Ｙ方
   向に駆動され、Ｚ方向に調整可能な基板固定台に固定す
   る工程と、Ｚ方向に調整可能なマスク固定台に固定され
   ている前記基板との間隙測定用の間隙検出器により前記
   基板との距離を測定、調整する工程と、前記基板固定台
   を前記マスク固定台の下部に移動させ、該基板固定台に
   固定されている前記マスクとの間隙測定用の間隙検出器
   を用い前記マスクとの距離を測定、調整する工程とを有
   することを特徴とする間隙制御式露光方法。 ２、マスクに基板を近接させ、両者の間隙を制御した状
   態で、前記マスクのパタンを前記基板に転写する間隙制
   御露光方法において、互いに直角をなす三方向をそれぞ
   れＸ、Ｙ、Ｚ方向としたとき、前記マスクが固定され、
   Ｚ方向に調整可能なマスク固定台に、該マスクと外形寸
   法、形状のほぼ等しい板状体に設けられた少なくとも一
   箇所の凹所内に非接触形の微小変位計を組み込んである
   較正用プレートを取り付ける工程と、前記基板をＸＹ方
   向に駆動され、Ｚ方向に調整可能な基板固定台に固定す
   る工程と、該基板固定台を前記マスク固定台較正用プレ
   ートの下部に移動させ、前記基板固定台に固定されてい
   る間隙検出器を用いて前記基板と前記較正用プレートと
   の距離を測定、調整する工程とを有することを特徴とす
   る間隙制御式露光方法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の各工程の後に、特許請
   求の範囲第２項記載の各工程を行なうことを特徴とする
   間隙制御式露光方法。 ４、前記間隙制御式露光方法が、Ｘ線を用いる露光方法
   である特許請求の範囲第１項又は第２項又は第３項記載
   の間隙制御式露光方法。 ５、マスクに基板を近接させ、両者の間隙を制御した状
   態で、前記マスクのパタンを前記基板に転写する間隙制
   御式露光装置において、互いに直角をなす三方向をそれ
   ぞれＸ、Ｙ、Ｚ方向としたとき、Ｘ、Ｙ方向に移動可能
   に組み合されたテーブル上にＺ方向駆動手段が取り付け
   られている前記ウェハ固定手段と、前記テーブルに固定
   されている非接触形の微小変位計と、Ｚ方向駆動手段が
   取り付けられている前記マスクの固定手段と、該マスク
   の固定手段に固定されている非接触形の微小変位計とを
   有していることを特徴とする間隙制御式露光装置。 ６、特許請求の範囲第５項の微小変位形の全て又は一部
   が、静電容量形微小変位計である間隙制御式露光装置。 ７、前記マスクと外形寸法、形状のほぼ等しい板状体に
   設けられた少なくとも一箇所の凹所内に非接触形の微小
   変位計を組み込んである特許請求の範囲第５項の間隙制
   御式露光装置で使用する較正用プレート。 ８、特許請求の範囲第７項の微小変位計の全て又は一部
   が、静電容量形微小変位計である較正用プレート。