JPH01293518A - 基板の高さ変化検出装置を有する露光装置 - 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】 〔概　要〕 基板あ高さ変化検出装置を有する露光装置に関し、 露光面における基板の高さ変化を精度良く検出でき、露
光ビームの真下においても確実に検出できる基板の高さ
変化検出装置を有する露光装置を提供することを目的と
し、 ホルダで保持された基板表面の高さ変化を検出する基板
の高さ変化検出装置において、前記基板を保持する前記
ホルダ内に距離を検出するセンサを少なくとも１個以上
設置し、前記センサにより前記基板と前記ホルダ間の距
離を検出し、該距離に基づいて露光面における基板の高
さ変化を検出するように構成する。

（産業上の利用分野） 本発明は、基板の高さ変化検出装置を有する露光装置に
係り、詳しくは、特に基板の表面の高さ変化を精度よく
検出することができる基板の高さ変化検出装置を有する
露光装置に関するものである。

近年、高密度実装のＬＳＩを実現するためにはＬＳＩを
製作する際、基板の平坦化が要求されている０例えば直
径が４φの基板を用いる場合、通常、基板の高さ変動は
１０〜５０μｍくらいあり、露光パターン位置に０．２
〜０．３μｍ程度の誤差が生じ易い、このため、基板を
平坦に保つことが必要であり、更に露光面（特に基板が
露光される面）における基板の高さ変化を高精度（１μ
ｍ程度の精度が要求されている）に検出する必要がある
。

〔従来の技術〕

従来より、基板への露光を精度良く行う場合には、露光
面における基板の高さ変化を検出してから行っている。

以下、図面を用いて具体的に説明する。

第６図は従来の基板の高さ変化検出装置を有する露光装
置の一例の構成を示す装置概略図である。

この図において、１は例えばレチクル、マスク。

ウェハ等の基板、２は例えば発光ダイオード（レーザダ
イオードでもよい）からなる発光部、３は受光部、４は
増幅器、５はホルダ、６はステージで、移動できるよう
に駆動手段が設けられている。

７ａはレーザ光（レーザ光以外の他のものでもよい）、
７ｂは反射光、θは角度で、発光部２からのレーザ光７
ａと基板１表面との角度である。Ｘはステージ６を移動
させた際の基板１表面の高さ方向の変動量で、露光面に
おける基板１の高さ変化を示すものである。ｙは基板１
表面からの反射光７ｂの受光部３に対す・るずれである
。

次に、その動作原理について説明する。

第６図に示すように、発光部２からレーザ光７ａを基板
１に入射し、基板１から反射してくる反射光７ｂを受光
部３で受光する。この時、角度θ、基板１表面の高さ方
向の変動量Ｘ、反射光７ｂの受光部３に対するずれｙと
の関係は以下のように（１）式で表される。

ｘ　＝　−ｙ　ｔａｎ　θ　　−−−−−−（１）受光
部３では反射光７ｂの当たる位置により、受光部３から
出る電流量が適宜変わり、この電流量の変化により増幅
器４の出力Ｖｏｕｔが適宜変わる。通常、ずれｙと増幅
器４の出力Ｖｏｕｔは比例関係になるように設定してい
る。増幅器４の出力Ｖｏｕｔは、出力Ｖ　ｏｕｔ　（Ｘ
：２　Ｘ　／　ｔａｎ　θというように比例関係があり
、出力Ｖｏｕｔに基づいて露光面における基板１の高さ
方向の変動量Ｘを適宜検出することができる。

実際の露光においては、この基板１の高さ方向の変動量
Ｘに基づいて、機械的に基板１とホルダ５を移動させる
か、あるいは基板１上に入射するビームや光の焦点等を
適宜合わせてから露光を行う。

この従来方法では、ＩＦｉ１表面の反射率が場所によら
ず一定の場合は効果が大きく、受光量をほぼ正確に受光
部３で検出することができ、露光面における基板１の高
さ方向の変動量Ｘをほぼ正確に検出することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来の基板の高さ変化検出装
置を有する露光装置にあっては、プロセスを経ているた
め基板１表面の高さ変化があり、特にＬＳＩパターンの
分布により光の反射率が場所により変化する場合は受光
部３への受光量が変わり易く、露光面における基板１の
高さ方向の変動量Ｘの検出精度が低下してしまうという
問題点があった。

具体的には、ＬＳＩを形成する際、基板１上にはレジス
ト等を塗布するため（例えば絶縁膜やポリＳｔ膜等を形
成して凹凸が生じている場合も同様）基板１表面にムラ
が生じ、このムラの影響により受光部３への受光量が変
化（正確に光が帰ってこない）し易いのである。

また、上記問題を解決する手段としては第７図に示すよ
うに、静電容量式の距離を検出するセンサ１１を使用し
て配置すればＬＳＩを形成する際でも精度よく検出でき
るが、この場合、露光用のビーム１２（光も同様）のく
る領域では使えないといった問題も生じていた。

具体的には、距離センサ１１を用いればほとんど平均化
された距離を求めることができるうえ、１μｍ以内の誤
差範囲で検出できるが、センサ１１が基板１真上にある
ため、例えば露光したいＭ部にビーム１２を照射する場
合、静電容量弐七ンサ１１が邪魔になってしまうのであ
る。

そこで本発明は、露光面における基板の高さ変化を精度
良く検出でき、露光ビームの真下においても確実に検出
できる基板の高さ変化検出装置を有する露光装置を提供
することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による基板の高さ変化検出装置を有する露光装置
は上記目的達成のため、ホルダで保持された基板の高さ
変化を検出する基板の高さ変化検出装置において、前記
基板を保持する前記ホルダ内に距離を検出するセンサを
少なくとも１個以上設置し、前記センサにより前記基板
と前記ホルダ間の距離を検出し、該距離に基づいて露光
面における基板の高さ変化を検出している。

〔作　用〕

本発明では、基板を保持するホルダ内に距離を検出する
センサが少なくとも１個以上設置され、そのセンサによ
り基板とホルダ間の距離が検出され、その距離に基づい
て露光面における基板の高さ変化が検出される。

したがって、露光面における基板の高さ変化が精度よく
検出できるようになる。

（実施例〕 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る基板の高さ変化検
出装置を有する露光装置の一実施例の構成を示す装置概
略図であり、第１図（ａ）は上面図、第１図（ｂ）は側
断面図である。第２図（ａ）、（ｂ）はセンサの詳細を
示す図であり、第２図（ａ）は上面図、第２図（ｂ）は
側断面図である。第３図は一実施例の原理を説明する図
である。

これらの図において、２１は基板（本発明に係る基板に
該当する）、２２はホルダ（本発明に係るホルダに該当
する）、２３．２３ａ、２３ｂはセンサ（本発明に係る
センサに該当する）で、例えば静電流容量式の距離を検
出できるセンサで構成されており、ホルダ２２内に設置
されている。２５は容量測定器、２６ａ、２６ｂは電極
、２７は絶縁体である。２８は露光ビーム、２９は仮想
的な基準レベルである。

なお、センサ２３は電極２６ａ、２６ｂ及び絶縁体２７
とから構成されている。

次に、その動作原理について説明する。

第３図（ａ）に示すように、基板２１の厚み（測定精度
の範囲内で均一であることが必要である）をｔとしてほ
ぼ一定とし、センサ２３ａ、２３ｂと基板２１との距離
をそれ゛ぞれＸ１１Ｘｔとし、センサ２３ａ、２３ｂの
面積（等価的な面積を意味し、具体的には第３図（ｂ）
に示すセンサの電極２６ａ、２６ｂ構成の部分の面積よ
り計算される。）をＳとすると、各々の静電容量は以下
のように（２）式で表わされる。

但し、εは基板２１と各センサ間の誘電率を示しており
、上記（２）式よりＸｒ、Ｘｚは以下のように（３）式
で表わされる。

したがって、容量測定器２５により各静電容量Ｃ１，０
８等を測定することにより、これに基づいてセンサ２３
ａ、２３ｂと基板２１との距離が判るので基板２１とホ
ルダ２２間の距離を求めることができる。

そして、各々の距離Ｘ、、Ｘ、を測定することにより基
準レベル２９からの基板２１の高さｄ、　、ｄ。

等が測定できるようになる。ここで、基板２１の厚さｔ
はウェハ内でのバラツキが小さいものとして無視してい
る。距離ｄ２の時、露光ビーム２８の焦点が合っている
とすると、基準レベル２９からホルダ２２までの距離を
一定とし、ｄ、＋Ｘ、＝ｄ、＋Ｘ２→ｄｚ　　　ｄｔ　
−Ｘｔ　　　Ｘｔとなるから、基板２１裏面の高さ変動
から基板２１表面の高さ変動分を知ることができる。即
ち、露光面における基板２１の高さ変化を検出できるよ
うになり、基板２１のそりの分布を測定できるのである
。これにより、ホルダ２２を上下するか、露光ビーム２
８の焦点、ゲイン等の調整を行って、基板２１上にピン
トの合った正しい形状の電子ビームを露光することがで
きる。

すなわち、上記実施例では、基板２１を保持するホルダ
２２内にセンサ２３を適宜設置し、各センサ２３により
基板２１とホルダ２２間の距離を検出し、この距離に基
づいて露光面における基板２１の高さ変化を検出するよ
・うにしたので、ステージを移動させないで露光面にお
ける基板２１の高さ変化を精度良く検出でき、露光ビー
ムの真下においても確実に検出できる。また、基板２１
裏面にて検出を行うため、基板２１あるいは基板２１上
のレジスト等に悪影響をほとんど与えることはなくなる
。

なお、上記第１実施例では、第１図（ｂ）に示すように
、基板２１をホールド部２２ａを有するホルダ２２で保
持して固定する場合について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、第４図（ａ）、（ｂ）に示
すように、基板２１を静電気吸着によりホルダ２２ｂ　
（ホールド部２２ａがない）に密着させて固定する場合
であってもよ（、この場合、上記第１実施例の効果に加
えて、基板２１の平面度が向上するという点で優れてい
る。第４図において、３１は金属のパターン（金属のパ
ターン３１の上は通常１００〜５００μｍの絶縁物があ
る）である。

ま、た、第５図に示すように、基板２１がセンサ２３を
有するホルダ２２ｃに対して移動することができるよう
に駆動手段を設けたホルダ２２ｄに固定される場合であ
ってもよ（、この場合、上記第１実施例の効果に加えて
、センサ２３を有するホルダ２２ｃをコンパクトにでき
るという利点がある。

上記各実施例ではセンサ２３を静電容量式の（距離を検
出できる）センサで構成した場合について説明したが、
本発明はこれに限定されるものではなく、距離を検出で
きるセンサであればよい。

上記各実施例は、ホルダ２２内に複数個のセンサ２３を
適宜設置して構成する場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、ホルダ２２内に少な
くとも１個以上のセンサを設置する場合であればよく、
１個のセンサを設置する場合であってもよい。

〔効　果〕

本発明によれば、露光面における基板の高さ変化を精度
よく検出でき、露光ビームの真下においても確実に検出
できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る基板の高さ変化検出装置を有する
露光装置の一実施例の構成を示す装置概略図、 第２図は一実施例のセンサの詳細を示す図、第３図は一
実施例の原理を説明する図、第４図及び第５図は本発明
に係る基板の高さ変化検出装置を存する露光装置の他の
実施例の構成を示す装置概略図、 第６図は従来の基板の高さ変化検出装置を有する露光装
置の一例の構成を示す装置概略図、第７図は従来例の課
題を説明する図である。 ２１・・・・・・基板、 ２２・・・・・・ホルダ、 ２２ａ・・・・・・ホールド部、 ２３．２３　ａ　、　２３　ｂ　・−−−−−センサ、
２４・・・・・・リード線、 ２５・・・・・・容量測定器、 ２６ａ、２６ｂ・・・・・・電掻、 ２８・・・・・・露光ビーム、 ２９・・・・・・基準レベル。 −鑓イクｊのフシプの富手＃λ示す田 第２図 一定犯俸Ｊ■宗理Σ悦明ブゆ面 第３図 第４図 ｔコ ｉｒ：ｓｔ＞’１ｍ（￥Ｊｔｌ）ｊｆｈＲＳ　：ＴＮＩ
イｌｔｌ！Ｋｉｆｌ第５図 ね浦Ｉ゛１の一イ列の構瓜゛Σ氷ｐ、、ｘｎ見嚇第６図 イムｆ９’Ｊｆ）Ｊ更巳と寡先口月７る已ａ第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ホルダで保持された基板の高さ変化を検出する基板の
   高さ変化検出装置において、前記基板を保持する前記ホ
   ルダ内に距離を検出するセンサを少なくとも１個以上設
   置し、前記センサにより前記基板と前記ホルダ間の距離
   を検出し、該距離に基づいて露光面における基板の高さ
   変化を検出するように構成したことを特徴とする基板の
   高さ変化検出装置を有する露光装置。