JPS5875835A - Ｘ線マスクアライナ - 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】 本発明は、例えばＸ１ｉ−ｒスフアライナなどの円錐状
にＸ線を投射する機器において、Ｘ線光束の中心軸の位
置を測定する装置に関する本のである。

第１図Ｆｉ、Ｘ線マスクアライナの５ｔｌｌ的な構造を
示す。

真空室２内に設けられているターゲット５は軸受３に支
承された軸４に取付けられ、モータ１にようで回転され
つつ電子銃６にようて電子ビーム−を投射され、電子ビ
ーム−の投射を受ける点ＡからＸ＠會放射する。

放射されたｘ＊ｈベリリウムの薄膜７を通過して下方に
円錐状の光束として投射される。５社その中心軸である
。

上述のようにターゲット５を回転させるのは電子ビーム
−の投射を受ける点Ａでターゲット５の表面に焼損を生
じさせないようにする為である。上述のＸ線の放射を受
ける位置にウェハ１５とマスタ１１とを微小間ｖｓａｔ
−介して正しくセットし、シャッタ２−を開いて露光上
行う。このとき、室２９内をヘリウムガスで満たし、Ｘ
線の減衰管防止して露光する。

ミラー１０、ランプ１！、〜フィラー２０、対物レンズ
９及びセンサ８はウェハ１９とマスク１１とをアライメ
ントする為の検出光学系であ〕、これｔ用いてウェー上
に設けられたアライメントマータ１４とマスク上に設け
られたアライメントマーク１２と音検出して位置合わせ
を行う。１５はマスク上に設けられた直ｌｌＤφの円形
又は対角長ｔ−Ｄの正方形の回路パターンで、前述した
円錐状のＸ線光束によ）直径Ｄφ＋２Ｐに拡大されてウ
ニ八面上に投影される。

上記の露光操作を高精度で行うには、マスク１１とウニ
／−１５との正確なアライメントが必要であるが、その
他に、Ｘ線の中心軸Ｘと前述の検出光学系の中心とを一
致させることも必要である。

ところが、ターゲット５の損耗によってＸ線光源位置が
変化する場合があシ、また電子銃６を交換したとき電子
ビーム−の経路が変化して点Ａの位置が変化する場合が
あるので、前述のＸ線の中心軸Ｘの位置を測定して光学
系の中心点との位置合わせを行わねばならない。

第２図はウェハ１５に設けられたアライメントマーク１
４、マスク１１上に設けられたアライメントマーク１礼
電子銃６、ターゲット５、並びに、ランプ１！とハーフ
ミラー２０とセンサ８とによりて構成される検出光学系
の立体的配置を示す斜視図であり、ｘはターゲット５か
ら放射されるｘＩｓの中心軸、ｏＨ上記検出光学系の中
心軸、１ｓは回路パターンである。

Ｘ線の光源であるターゲット５のＡ点が点光源であるた
め、Ｘ線は円錐状に放射し、マーク１４位置ではウェハ
１！ｓ上の潜像はマーク１２よりも外側に距離Ｐのシフ
）を生じる。その状態を第３図Ａ、および同図の（ｂ）
部を拡大した第Ｓ図Ｂ、並びに第３図Ａの（Ｃ）部を拡
大した第５図Ｃｔ−参照しつつ次に説明する。

例えばＸ線光源（点Ａ）からマスク１１までの距＄１１
ｉ　Ｌ　＝　３００ｍ５％マスク１１とウェハ１５との
間隙−一１０μへ回路パターンの直径Ｄ−６０φの場合
、簡単な比例計算によ〕Ｐ−１μ襲となる。無光操作の
全期間中、上記の間隙ｇｙ一定に保てば、回路パターン
１！の潜像は外側に一定の割合で拡大されてウェハ１５
の向上に投影されるので不具合を生じないことが多い。

もし、この拡大が問題となる場合には、予めマスク１１
の回路パターン１３？ニ一定の割合で縮小しておけばよ
い。

しかし、電子銃４會交換した場合や、ターゲラ）Ｓが損
傷した場合、Ｘ線源の位ＩＩＡが変化する可能性がある
。このような事情によシ、Ｘ線の中心軸ＸがＸ＃に変化
すると、第墨図Ｂ、第３図Ｃに示すように、左右のマー
ク１４の位置でＰ＋δＰ、Ｐ−ＪＰのシフトとな〕、露
光中における前工程で形成されたウェハ１Ｓ上のパター
ンの位置からａＰの位置ずれｔ生じる結果となる。

例えば、前述の条件（Ｌ　−５００＠罵、＃−１−１０
μ３）において、Ｘと蛇のずれを５講講とするとａｐ−
ａ。

１７μ襲とな）、無視できないアライメント誤差を生じ
る。

又、露光操作中における間隙１の変化本アライメント誤
差の要因となる。この間隙１は、マスク１１とクエ／−
１１５とが接触して損ｗｂｔ−生じること鵞防止するた
めに設けるものであるが、この間ＩＩ−が例えば１０μ
琳から１０ｔｈ１μ寡に変化すると１、前述の条件（Ｌ
　＝　！！００５ｍ　）の場合、マーク１４の位置にお
ける潜像のシフトは七〇、１μ講変化する。

第４図乃至第７図は従来一般に行われているＸ線中６軸
Ｘの位置測定方法を示す。

Ａは前述のＸ線の光源である。この光源Ａは幾何学的な
点ではなく、微小な広がり含有している。

第４図に示すようにＸ線光源Ａの下方にピンホール４０
１設電し、写真乾板４１ｔ−（イ）位置に置。

いて光源の９４２＠感光させる０次いで乾板４１ｔ−（
ロ）位置に移動させ、再度光源の像４５ｔ−感光させる
。第４図の例のようにピンホール４０の位置が中心線Ｘ
上にあれば、上記の乾板４１を現像すると第５図のよう
に１回目の露出のＸ線像４２と２回目の露出のＸ線像４
３とが同心状をなす。

しかし、第６図のようにＸ線の中心軸Ｘとピンホール４
０とが距離ｔだけ偏りている場合は、第７図のように１
回目の露出の像４２と２回目の露出の像４３とが偏心す
る。

上記のピンホールによる露光操作を真空中若しくはヘリ
ウム雰囲気中で行うことは非常に困難なので通常大気中
で行われる。

第８図はアルミニウムをターゲットとしたときのＸ線波
長分布を示す図表で、真空中で測定したものである。と
ころが、とのＸＩＩが空気中管通過した後に測定すると
第９図のようになり、８ｈりも長波長のｘＩＩは空気中
で著しく減衰することがわかる。従うて、前記の写真乾
板４１社８Ａ〜へｕの硬いＸ線に感光するものを用いね
ばならない。

上記の原理を応用してＸ線の中心軸Ｘの位置、を測定す
るには多数の写真乾板を準備し、前記の（イ）位置と（
ロ）位置との間で写真乾板の移動を繰返しつつピンホー
ル４０の位置を水平方向に種々に変えて前述のＬうな無
光を繰返した後、乾板を現偉して前記の第５図の工うに
同心状の画像を探し出し、その画像を得たときのピンホ
、甲 一ル４０の位置がＸ線の中心軸Ｘの通る点でありたと判
断する。

この工うな従来の方法は多数の写真乾板を消費し、長い
時間と多大の労力を必要とし、その上、測定精度が余シ
良くないという不具合かあ・る。

本発明は以上の事情に鎌みて為され、写真乾板などの資
材上消費することなく、迅速、容易。

に、かつ実用上充分な高精度でＸ線光束の中心軸の位置
を測定し得る装置を提供しようとするものである。

上記の目的を達成するため、本発明は、Ｘ線の中心軸と
垂直な平面内で移動し得る架台の上。

に、Ｘ＠の中心軸と平行な線に沿つて１個若−くは１数
個のピンホール及びＸ線センナを設けることを特徴とす
る。

次に、本発明の原理的構成と作動原理と金弟１０図及び
第１１図について説明する。

５は前述のターゲットで、ＡはＸ線の光源である。

点Ａで発生したｘ＠Ｂ矢印−ｔｔ、−ｔｔ　−−ｑのよ
うに円錐状に放射される。そして、これらの内、基準平
面Ｐに対して垂直に投射されるＸ線光束の中心軸への位
ｉｔ’ｉ本発明装置１Ｉｌｔ−用いて測定するものとす
る。

Ｘ線の光源Ａは実用上点光源と見做し得る場合が多いが
、高精度で測定を行うに線光源Ａが微小な径＃含有して
いることを考慮しなければならない。これに関して轢第
１１図について後述する。

上記のように、測定の基本的条件として、Ｘ線の中心軸
への位置は不明であるが、その方向は定まうている。こ
うした条件で前記の中心線らの位ｆｊ１．．ｔ−見出す
ものである。即ち、基準平面Ｐの上に円錐状のＸ線が照
射されている状態において、上記の基準平面Ｐに対して
垂直に入射するＸ線光束の中心位ａｔ−探し出す本ので
ある。

Ｘ線の中心軸へに垂直な面、即ち前記の基準平面Ｐに沿
って直交２軸方向に移動し得る架台４４ｔ−設ける。２
５は上記の移動架台４４ｔ−基準平面Ｐに沿って案内す
るベアリングである。

上記の架台４４上の任意の一定点を通シ基準平面Ｐに垂
直な線Ｈｔ想定する。この垂線Ｈに前記のＸ線中心軸ら
に対して平行になる。移動架台４４ｔ−基準平面Ｐに沿
りて移動させると垂線Ｈもこれに伴りて移動するが、常
に中心軸内と平行を保つ。

上記の垂線Ｈに一致させてピンホール２１，２１を移動
架台４４上に固定する。ピンホール２１の数５は１個で
もよく、複数個でもよい。

上記ピンホール２１の下方に、垂線Ｈに一致させてＸ線
センサ２２を移動架台４４に固定する。詳しくはＸ線セ
ンサの受光窓２２＠ｔ−動線Ｈ上に位置させるようにＸ
線センサ２２′を固定する。

以上のように構成して移動架台４４を図の左右方向に動
かすと、Ｘ線センサ２２の出力は第１１図に示すように
幅Ｉの範囲で大きい値を示す。

これは前述の垂線Ｈに沿って設けたピンホール２１がＸ
線の中心軸−ｑ’を通過したときにＸ＊ｔｌ−検出した
ことを表わしており、Ｘ線センサ出力のピーク幅Ｉは前
述のＸ線光源Ａの径Ｉと一致する。

このような現象を生じるのは、Ｘ線センサ２２に入射し
得るＸ線がピンホール２１．２１の作用によってｆ！［
方向成分のみに限定されているため、矢印ら、同角−同
西方向のＸ＃！はＸ線センサ２２に入射できず、矢印鳴
のＸ線即ち基準面Ｐに垂直に投射されたＸ線のみが検出
されるからである。

第１１図におけるＸ線検出区間−の中央の点をＸ線の中
心軸１の位置と判定する。

上記のＸ線センサ２２の感度範囲か前述の便Ｘ定を大気
中で行うことができる。Ｘ線センサ２２の感度範囲が硬
Ｘ線を含んでいないときは、上述の測定を真空中若しく
はヘリウム雰囲気中で行うことによ）空気中でのＸ線の
減衰を防止しなければならない。

第１２図は本発明の一実施例の具体的構成１示す。真空
室２、電子銃６、声−ゲット５、モータ１、及びベリリ
ウム薄板７は第１図について説明したＸ線発生手段の構
成部材と同様の部材である。

真空室、２の下面にハウジング１６ｔ−気密に固着し、
上記のハウジング１６を真空チ、　−２１７に工つて真
空ポンプ１Ｂに接緒する。

上記ハウジング１６の底面はＸ線の中心軸Ｘと垂直に形
成し、この底面に沿りて移動し得る架台４４ｔｉ？ｉｌ
する。

上記の架台４４の上に、Ｘ線の中心軸Ｘと平行な線を想
定し、この線上にピンホール２１．２１を設け、その下
方に同一線上にＸ線センサ２２？架台４４に固着する。

上記Ｘ線センサ２２の信号出力は信号線２５によりてＶ
コーグ２４に入力させる。

ハウジング１６の側壁にスプリング５２ｆｆ取りつけて
架台４４ｔ−右方に付勢するとともに、上記のスプリン
グ３２に対向するようにマイクロメータヘッド２６ヲハ
ウジング側壁に取りつけ、前記スプリング５２の付勢力
に抗して架台４４ｔ−左方に押動し得るようにする。上
記マイクロメータヘッド２６の回転角はセータリエンコ
ーダ２７で検出してレコーダ２４に入力させる。これに
ニジ、架台４４は一示の左右方向に自在に移動させるこ
とができ、その移動量をレコーダ２４に人力することが
できる０図示を省略したが、架台４４を紙面の奥行方向
に自在に移動させてその移動量郵記録し得るよう、前記
と同様のスプリング、マイクロメータヘッド及びロータ
リエンコーダｔ−設ける。

本実施例は以上のように構成され、これを用いてＸ線の
中心線の位ａｔ測定するには、架台４４ｔ−図の左右方
向に動かし、移動に伴ってＸ線センサ２２の受光Ｘ線量
が変化する状態をレコーダ２４によりて記録する。

第１！１図は、図の奥行方向に距りた６本の平行線に沿
りて架台４４ｔ−左右に動かした場合のレコーダ記録紙
を示す。これにより、図示左右方向の中心線位置らｔ賑
５講簿以内の精度で測定し得る。

同様に、図の左右方向に距りた５本の平行線に沿りて架
台４４ｔ−図の奥行方向に動かすと第１４図のような記
録が得られ、これによシ図示矢行方向の中心−位ｆｉ１
．％＋ｔ−ち５屏譚以内の精度で測定できる。

本実施例のように、ピンホール２１およびＸ線センサ２
２ヲ設けた架台４４をハウジング１６内に収納し、同ハ
ウジング内を真空にするための手段（真空ポンプ１８及
び真空チ、−プ１７）を備えておくと、上述の如き中心
線位置測定操作に先立って予めハウジング１６内を真空
にしておくことにエリＸ線の減衰管防止し得るので、Ｘ
線上を含んでいなくても前述の中心線位置測定に支障を
生じない。またＸ線センサ２２が硬Ｘ線区域を感度範囲
内に含んでいればハウジング１６内を真空とせずに大気
のままでも前述の中心線位置測定が可能である。

本例のようにハウジング１６内を真空にする手段の代り
に、ハウジング１６内をヘリウム雰囲気とする手段を設
けてもよい。以上の例に示したように本発明に係る架台
４鳴ピンホール２１、お工びＸ線センサ２２鴫これを真
空室中、若しくはヘリウム雰囲気室中に設けたものとす
ることにより、Ｘ線センサ２２０ｒＩＩｋ度範囲に−す
る必要条件が緩和されるという効果管生じる。

以上説明したように、本発明は、Ｘ線の中心軸と垂直な
平面に沿りて移動できる架台の上に、Ｘ線の中心軸と平
行な線の上に１個若しくは複数個のピンホール及びＸ線
センサを設けることにＸ）、写真乾板などの消耗性資材
を必要とせずに、迅速、容易に、かつ実用上充分な高精
良でＸ線光束の中心軸の位ａｔ測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来一般に用いられているＸ線マスクアライナ
の概要的な構造を示す立面図、第２図は同じく立体的な
配置１を示す斜視図、第５図は上記のＸ線マスクアライ
ナにおけるＸｋ中心軸の位置ずれに関する説明図、第４
図乃至第９図は従来一般に用いられているＸ線の中心軸
位置測定方法を示し、第４図及び第６図はＸ線の光路を
示す立面図、第５図及び第７図はＸ＠に感光した写真乾
板の平面図、第８図及び第９図はＸ線の峰長と強度との
関係を示す図表、第１０図及び第１１図は本発明に係る
装置の作用原理を示し、第１０図は装置の概要的立面図
、第１１図はＸ線センサの出力の変化を表わす図表、第
１２図は本発明に係るＸ線の中心軸の位置測定装置の一
実施例の１部を断面した立面図、第１Ｓ図及び、第１４
図はそれぞれ上記の実施例におけるレコーダに記録され
たＸ線センサ出力を示す図表である。 ２１．４０−・・ピンホール、　　２２・−Ｘ線センサ
、１６・・・ハウジング、１８・−真空ポンプ、４４・
・・移動架台。 代理人弁理士　薄　１）利７声テ“−ユ第１囚 第２ｒＩＱ オ　、３［ｆｌ （Ａ） 斤４ｍ　　　　　　　　　　　オ６胆 第５ｎ　　　　　　　オフ１！１ オ８困 オ　９　ｍ □液長 オ１０胆 （ オ　■　圓

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １１１　　Ｘ＠の中心軸と垂直な平面に沿って移動し得
   る架台上に、Ｘ線の中心軸と平行な線に沿って１個若し
   く社複数個のピンホール及びＸ線センナを設けたことを
   特徴とするＸ線の中心軸位置測定装置。 （２）　　上記の架台、その上に設けたピンホール、及
   びＸ線センナ社、これを真空室中若しくはヘリウム雰囲
   気室中に設けたものとしたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のＸ線中心軸の位置測定装置。