JPS5917247A - 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】 本発明ハ、シリコ／ウェハ、バブルウニへ。

セラミック基板、プリント基板などにマスクに設けた所
定のパターンを例えば、Ｘ線を用いて焼きつける露光方
法及びその装置に関するものである。

近年、半導体の集積化にともない、パターンの微細化が
進み、現在、フォトリソグラフィー技術による各種の露
光方法、゛たとえば、紫外線などを用いた反射投影形、
縮小投影形の露光方法により、１〜２ミクロンのパター
ンが形成できるように／Ｌりた。しかし、さらに高集積
化を図るため、１ミクロン以下のいわゆるサブミクロン
パターンが要求されているが、従来のフォトリソグラフ
ィー技術では、光の１折、多重反射、及び干渉などの問
題により、投影像の鞘度が得られないため、新しい無光
方法として、波長が４〜１４Ａ′程度の軟Ｘ線を利用し
たＸ線露光方法が開発されている。

まずＸ線露光方法の原理を第１囚に従って説明する。

高真空雰囲気（１０−’　ｔｏｒｒ以下）１．に保った
へ空チェンバー２内で、電子銃３から加速１−だ電子ビ
ーム４をター　ゲット５に照射すると、ターゲット５の
材質に応じた特性Ｘ＃Ｊ６が発生するこのＸ線６を、Ｂ
ｅ（ベリリウム）などのＸ線を透過し易いＸ線取出し窓
７かも取り出し、Ｘ線を透過し易い材質（５ｉ０２．　
ＡＩ、０．など）のマスク支持材８に、Ｘ線を吸収する
金などの金属によりパターン９を形成したマスク１０を
通して、ウェハ１１上に塗布したＸＩＩＭ６に反応する
レジスト１２に照射した後、現象処理することにより、
ウェハ１１上にパターン９を転写することができる。こ
の方式は、波長の短い（４〜１４，４）の軟Ｘ線を利用
するため、回折やウェハ１１上のごみによる散乱が少な
いため、高精度の微細パターンの転写が可能である。

Ｘ線露光装置においては、Ｘ線を平行想束として取り出
すことが現実上困難であるため、通常は、ターゲット５
からの発散線束を使用する。

このため、マスク１０上のパターン９は、ウエハ１１上
には、ｂだけずれた位置に転写されることになる。この
パターンずれ量すは、Ｘ線源からマスク１０マでの距離
をり、マスク１０トウエノλ１１とのギャップを８１実
効マスク径（最外）くターる。さらにまた、Ｘ線６は、
電子線４のスポット径ｄに応じてターゲット５から発散
するためマスク１０上のパターン９は、ウニ／′＝１１
上で転写像のぼけ量Ｃを生ずる。このぼけ量Ｃは、機側
Ｘ線露光装置により、サブミクロンの微細ノ（ターンを
高精度に転写するには、このぼけ量Ｃは、０１ミクロン
以下であることが必要である。

また、パターンずれ量すについては、その絶対値は、直
接には、転写精度には影響しないが。

あるリソグラフィーと次のリソグラフィーとの間におけ
るバラツキは±０．１μｍ以内であることが必要である
。

ここで、電子ビーム４のスポット径（１＝　５ｍｍＸ線
源からマスク１０までの距離Ｄ　＝３００ｍｍ　、実効
マスク径Ｆ　＝＝　７５ｍｍとし、パターン９の許容ボ
ケ量Ｃを０，１ミクロンとすると、マスク１０とウニノ
ー１１のギャップＳは、１０ミクロンとなる。またパタ
ーンずれ量すのバラツキを±０．１ミクロンとするには
、ギャップＳのばらつきを±０．８ミクロン（：Ｆ±１
ミクロン）としなくてはならない。

従莱より、試作、研究レベルで発表されているＸｍ露光
装置においては、マスク１０とウエノヘ１１とはｍ２図
に示す様に、薄く弱いマスク１０の変形、たわみにより
、ギャップＳが均一でなく高精度なパターン転写が困難
であった。

すなわち、マスク１０は、Ｘ線６を透過し易い材質、た
とえば、Ｓｉｎ、、　ＡＩ、０．　　、ポリイミドなど
の高分子劇料、などのマスク支持材８を用いたもので、
厚さも数〜数１０ミクロンの薄膜であるため、強度的に
弱く、気圧、温度の変化などにより変形し易い。この傾
向は、マスク１０が大形化することにより顕著になり、
Ｘ線による一括露光装を開発のネックとなっていた。

また、ウェハ１１はマスク１０に比べろと、約２００　
ミクロンと厚いため、変形、たわみ量は少ないが、平担
度は通常でも４ミクロン以上あり中には±１０ミクロン
以上のものがある。しかし現状では、ウェハ製造工程に
おいて、ウェハ１０の平担度を改善することは困難であ
る。

以上のように、従来の方式では、ウェハ１１とマスク１
０とのギャップＳのバラツキが上敷１０ミクロン以上と
なる場合があり、パターンズレ量ｈ、及びパターンぼけ
量Ｃが、露光のたびに変化するため、サブミクロンパタ
ーンの高精度転写ができないという問題点がある。

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくし、マ
スクの形状に合わせて、ウェハなマスクと所定の間隔を
保つように変形させてっマスクのパターンをウェハ上に
転写露光することにより、半導体や磁気バブル、厚膜・
薄膜回路やプリント基板なでの歩留りを向上させるよう
にした露光方法及びその装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために本発明は、パターンの露光
ステーションと、ウェハ高さ測定ステーションを分離し
、露光ステーションでは。

移動ステージ上に設けたマスク高さ測定器で。

マスク表面の複数個所における高さを測定し。

ｔ　タウエバ変形ステーションでは１．ウェハ高さ測定
器でウェハ表面の複数個所におけるウェハ高さを測定し
、各々の測定結果に基づき、ウェハとマスクとを重ねた
場合、そのすき間が所定の寸法となるようにウェハ変形
機構により、ウェハを変形させろようにした。ウェハの
変形機構はウェハを吸着保持するチャックの複数個所で
、各々独立して上下方向に微動させるものである。

マスク高さ測定装置を露光ステーションから待避させ、
かわりに、ウェハ変形機構を含む、ウェハステージを、
／゛露露光ステージノン移動させ、ウェハ上に所定のパ
ターンを露光して焼き付ける。

また本発明は、複数箇所で各々独立して上下方向に微動
させる複数の変位発生手段と、この変位発生手段の上面
にウェハな吸着する吸着手段とを備えたチャックを設け
、マスクの形状に合わせてウェハな変形させ、マスクと
ウェハ間のすきまを所望の値にしてマスクのパターンを
ウェハ上に露光焼付けするように構成したことを特徴と
した露光装置である。

本発明をＸ線露光方法゛及び装置に適用した場合につい
て詳しく説明する。ｘｙｔｓｎ光方法の原理は、ｆｌｃ
１図に示す通りであり、従来の技術の項で既に述べた通
り、マスク１ｏの変形、′そりとウェハ１１の厚さ寸法
精度のばらつきにより、第２図に示す様にｉスフ１０と
・２ウエハ１１との間のギャップＳは一定に保つことが
困難である。そこで、本発明は、第３図に示す様にウェ
ハ１１を、マスク１０の形状にあわせて変形させ、双方
のギャップＳを均一にすることに大きな特徴をもつ。

第４図は、本発明による露光方法及び装置の具体的な一
実施例を示す。露光ステージ璽ン１３には露光源１４の
下に、後述するウェハ１１と・マスク１０との位置合わ
せを行なうための位置検出器（アライメントコープ）１
５と、マスク１０が設けられている。

即ちＸ線発生源として１（］−’　ｔｏｒｒ以下の高真
空１に保たれた真空チェンバー２内に、電子銃３とター
ゲット５を設け、さらにＸ線を大気圧中（ヘリウム雰囲
気５０）に取り出すためのＸ線取出し窓７を真空チェン
バー２のターゲット５近くに設ける。

実用的な装置においては、強力なＸ線を取り出すために
ターゲット５として、水冷回転ターゲットなどが一般的
に用いられている。またターゲット５の材質として、た
とえばＮｏ　ｔ　Ａｙ　ｔＡｌ　、　Ｓｉ　、ｐｄ　、
などの金属がよく用いられ、その場合、発生するＸ線は
８〜４ノである。

Ｘ線取出し窓７は、真壁チェンバー２とへソウムチエン
バー５１間の圧力差７６０ｔｏｒｒ　（＋ｔＯｋｇ／Ｃ
が）を支え、かつＸ線を透過し易い材質である必要があ
る。ＸＩｖｊｌ取出し窓７０寸法は、ターゲット５に近
い場合にはφ２０〜φ３　Ｑｍｍ程度で十分であり、こ
の範囲であれば、２５ミクロン以下のＢｅの薄い膜を用
いて、十分大気圧差による力を支えることができる。

このように薄い膜を用いたことによりＸ線の減衰率を小
さくすることが゛できる。そしてＸ線取出し窓７を通過
したＸ線６はヘリウムガス（Ｈｇ）等を満たし、大気圧
（７６０ｔｏｒｒ　）にほぼ等しい圧力を有する雰囲気
チェンバー５１の下端に直接取りつけたマスク１０のパ
ターン９をウェハ１１上に転写する。マスク１０は変形
しやすい数μｍの厚さを有し、Ｘ線を透過するＳｉｎ、
　、　Ａｔ、０゜などのマスク基材８に金などのＸ線吸
収材質の回路パターン９をもつもので、マスクホルダ５
２にセットされた状態で雰囲気チェンバー５１の下端に
着脱可能に取りつけられている。

ところで１枚のマスク１０で多数のウェハ１１をＸ線転
写してスルーグツトを著しく向上させるために上記雰囲
気チェンバー５１の下端にマスク１０を装着した状態で
マスク１０とウェハ１１ツバターンとを高精度に位置合
わせ（アライメント）することが必要である。そのため
には微小すきまＳ隔ててマスク１０に対し工ウエハ１１
をウェハテーブル２５上にセットする。このようにマス
ク１０とウェハ１１とを微小すきま隔ててもＸ線の減衰
は０．１％以下でほぼ無視することができる。

・一方マスク１０とウェハ１１とをアライメントするた
めには上記雰囲気チェンバー５１内にアライメントスコ
ーグ１５を水平方向に移動可能に設置すればよい。ただ
し観察光学系及び撮像素子（リニアイメージセンザ等）
もしくは撮像装置等を有するアライメントスコーグ１５
を密閉することは可能であるため、このアライメントス
コーグ１５の一部を上記雰囲気チェンバー５１の外に導
びき出すこともできる。

更にウェハ１１は、ウェハ基板上にレジスト１２を塗布
されたものである。このウェハ１１はマスク１０とアラ
イメントするために、Ｘ、Ｙ、θ及びＺ方向に微粗動で
きるように形成されたウェハステージ２５に載置されて
いる。なお、５５はダイヤフラムである。

マスク高さ測定器１６は、露光ステーション１３から待
避位置１７へ移動できるように高精度な直線ガイドレー
ル１８上をスライドするステージ１９に組み込まれてお
り、露光ステージ四ン１３で、マスク１０の高さＩＶ　
ｒπを測定できるようになっている。すた、諸元ステー
ション１５に隣接して。

ウェハ高さ測定ステーション２０があり、ここに設けた
ウェハ高さ測定器゛２１により、ウエノ″−１１の高さ
ＩＶ　ｗを測定する。ウェハ１１は、ウェハ変形チャッ
ク２２に吸着支持されている。マスク高さＷ　ｍ及びウ
ェハ高さ１？７Ｗは咎々複数箇所について測定されコン
トローラ２３、対応する各点でのマスク−ウェハ間のギ
ャップＳを計算し、ドライバ２４にギャップＳが一定と
なるようなウエノ為高さ補正量ΔＩＦｖｕを指示する。

このデータに従って、ドライバ２４は、複数個のウエノ
１変形チャック２２に入力を与え、ウェハ１１を変形さ
せろ。

なお、ウェハ高さ補正量ΔＷＷは、各測定器の基準面高
さの差をり、マスクーウエノ・間ギャップの設定値を５
とすると、ΔＷｗ＝（Ｓ＋ん）−（ｉＶｍ　−１−ＴＶ
ｗ　）で与えられろ。しかし、との演典方法は、測定方
法、及び測定基準の設定により異なるため、上記の演算
式に従う必要は必ずしもない。

ウェハ変形チャック２２はウェハ移動ステージ２５に設
けられており、直進ガイドレール１８上を露光ステーシ
ヨン１５に、移動される。前述のように、マスク高さ測
定器１６は、ステージ１φとともに、マスク高さ測定後
、待避位置１７に移動する。第５図は、露光時の状態を
示したものである。

ウェハ移動ステージ２５は、ウェハ１１を露光位［−１
５に移動させるだけではなく、ウェハ１１とマスク１０
のパターン位置合わせ（アライメント）をするためのウ
ェハ位置調整機構としてのＹ、θ、Ｚ、移動機構２５′
を有している。アライメントスコープ１５は、露光前に
マスク１０の上に移動し、ウェハ移動ステージ２５で、
パターン位置合わせを行なった後、Ｗ光線束を妨げない
ように待避する。

なお、ウェハ１１の変形は、ウェハ高さ測定ステージ璽
ン２０において、マスク１０の高さとウェハの高さを測
定しながら行なう場合と、各高さを記憶させておき、露
光ステーション１６で変形させる場合と２通り考えられ
るが、制御上都合のよい方を選べばよい。

次に、ウェハ変形方法及びウェハ変形チャック２２の構
造を具体的実施例をもとに説明する。

第６−（α）（ｈ）は、ウェハ変形チャックの変形を各
分割部分を上下することにより可能にして、ウェハ１１
をマスク１０の形状になられぜ１変形さぜる一実施例を
示す図である。第６図（αｌ　、　（ｈｌはウェハ変形
装置を詳細に説明した平面因と断面図である。第６図（
α）のように分割した格子の１つ１つに、＋Ａ＋のよう
にモータ３６．ギヤ３４゜送りネジによる上下コマ３５
で１組の上下変位発生装置６６を構成し、各組が独立な
上下変位発生装置３６．各上下変位発生装置６６に対応
したウェハ高さ測定器２１．上下変位発生装置６６を内
蔵し、かつ、ウェハ１１を吸着保持するだめのチャック
本体３８１本図には記され又いない真空配管に連通し、
チャック本体内を真空にする配管６７、全てのウエノ・
高さ測定値と、マスク高さ測定値とを演算し、各上下変
位発生装置３６の上下量Δｆｗを決定するコントローラ
２６．各モータ３３を駆動するドライバ２４からなる。

ウェハ１１は、真空吸引され、上下変位発生装置５６の
先端にならい１個々の上下変位発生装置３６に対応した
ウェハ面を上下させることができる。

ウェハ高さとマスク高さを測定した後、修正量ΔＪＪ７
ｗＫもとづいて各モータ３３が回転し、減速ギヤ３４に
より減速した回転運動は送りネジで上下コマ３５を上下
させる。モータ３３がＤＣ−１：−タの場合、減速ギヤ
比は１万〜１０万等の十分な減速が必要となるが、パル
スモータの場合は。

０．５ミクロン単位程度にＪ下コマ３５を制御できる程
度ならよく、大きなギヤ比を必要としない。

また、ＤＣモータは、検出器２１を用いてのクローズド
ルーズによる上下量の制御がし易いが、パルスモータで
はオープンループで制御可能である。ただし、パルスモ
ータは、ＤＣモータ訳り太きく停止中も熱をもつ欠点を
有するが、いずれも、バックラッシュ、ガタなどをなく
すか、あるいは、あってもコントロール可能な値に抑え
る必要がある。

すなわち、ウェハ変形チャック２２の上面は、複数個の
上下コマ３５から′成っており、各々のコマ３５は変位
発生装置６６により、各々独立に微小距離上下可能にな
っている。

また、上下変位発生＠置５６としては、上記モータに連
結されたねじの他に、電歪素子、磁歪素子、熱変形素子
、マグネット利用、流体によるもの、テコ等による微小
変位機構、それらの組合せでも良い。半導体ウエノ１の
場合、ストローク３０ミクロン、位置決め精度±１ミク
ロン以下、変形速度がスループットに比べて早く、かつ
露光時に安定していなければならない。

また、第７図に示すように、変位発生装置６６の上に薄
板５６Ｌ：Ｌをはることもできる。この薄板５６ｄの具
体的構成につい℃は後述する。変位発生装置５６として
は例えば薄板５６ｄの下面に接着にて固定された部材３
６αとチャック本体５８に締着され、かつネジ５６ｂで
高さ調整ができるようになっ℃いる。口形の部材５６０
と、該部利ｓ６ｃ上に締着された部材５６ｔｔと、該部
材５６ｄに下端を固着したビエソ素子５６ｇとこの素子
３６ｔの上端と上記部材５６αの下端に挿入されたホー
ルｓｂｆと、上記部材３６αと部材５６ｄを引っ張って
おくスプリング３６！Ｉとから構成されている。また。

チャック本体６８の下面に球３８αを取り付けている。

このチャック３日の球３８αを球面座５６１４で支持す
るステージ５０が送りネジ機構（図示せず）によって上
下方向に移動できるように構Ｘされ着保持された状態で
基板（ウエノ％）１１が薄板５６ｄを介して変形される
ため基板（ウエノ・）１１に極部的に応力が生ずること
なく基板（ウエノ・）１１が破壊されることが防止され
るとともに、基板１１の露光面を所望の形状に合わせる
ことかできる。

その他の変位発生手段として複数室に分割された各室の
真空圧力を調整することにより、薄板５６ｄをダイヤフ
ラム状に変形させることもできろ。なお、５６！Ｉは、
基板（ウエノ１）１１を薄板５６ｄに吸着させるための
穴である。

また、基板（ウエノ・）の高さ測定装置２１には接触式
と非接触長がある゛。接触式にはダイヤルケージなとが
あり、非接触式には空気マイクロメータ、！磁気型測定
器、静電容量型測定器。

光学的測定器などのように様々な手段が考えられる。

基板変形矯正化用の薄板５６ＣＬは可ぎよ５性を有スる
銅、アルミニウム、ステンレス、リン青銅、シリコン等
の０．４〜３騙の金属薄板、またはＱ、７ｍｍ程度のガ
ラス薄板、またはテアｏン等の樹脂薄板で形成され、か
つ５０〜１００μｍ程度の突起部５６ｇを外周に環状に
形成している。なお、突起部５６−の形状は正方形でも
円形でもよい。まｔこ、上記ウェハチャック面５６ｄ−
の周辺を自由支持に近づけるために、輪状の溝５６Ｚを
設けて。

薄肉化を図っている。更に、露光終了したウェハ１１を
エアの噴出力によりて排出するために。

穴５６！１が設けられてこの穴５６！Ｉはチャック本体
３Ｂ内に設けた部屋５６．ｆｆｉに接続されており、フ
レキシブルなパイプ５６Ｗにより、圧力空気源４９に接
続されている。

ウェハ１１及びマスク１０の高さ測定器には、接触式と
非接触式がある。接触式の典形的な例はダイヤルゲージ
があるが、薄くて変形し易いマスク１０の高さ測定には
不向きである。また。

非接触式には、空気マイクロメータ、電磁気型測定器、
靜′に菩量形測定器、光学的測定器、超音波利用の測定
器などのように様々な手段が考えられる。

特にウェハ１１の高さ測定器２１として最も好ましい実
施例を第８図、Ｗ；９図に基づいて説明する。即ちウェ
ハ移動ステージ２５上に設けられたウェハ変形チャック
２２は直進ガイドレール１８上を例えはエア＋７　エア
ベアリング１２８で矢印１２９の方向に摺動自在に支持
されている。そして。

ウェハ高す（Ｉｌｌｉ　定ステーション２０においてウ
ェハ１１の表面の変形量が検出されて記憶される。図９
に示すように、ウェハ１１と平行に、円板１２６が配置
されている。この円板１２３は鋼球１２８を介してベー
ス１５１に乗っている。

この鋼球１２４は、高い精度で製作されたものが使用さ
れ、またこの鋼′球１２４と接触するベース１６１の上
面、及び円板１２３の下面１２３αもきわめて平担に加
工されている。

一方、円板１２６は断面がほぼ台形の円錐形をなしてお
り、その肩部（斜線部）　１２３Ａはベース１６１に取
りつけられた複数個の回転軸承１３２に接触している。

この回転軸承１６２は、円板１２６を下方に平均的に押
圧するとともに、円板１２３に回転中心を与えろための
ものである。従りて少なくとも３個の回転軸承１５２が
使用されそれらは図９に示されているように、傾斜した
状態でベース１６１に取り付けられている。なお、３個
の回転軸承を使用する場合には、それらは１２００間隔
で配置される。

円板１２３の上記肩部１２５ｈの上方にはベルト溝１２
３Ｃが施されている。そして電動機１４０のプーリ１３
９とこのベルト溝１２３Ｃとの間にベルト１３８が架け
られている。従って円板１２３は、上記ベース１３１．
鋼球１２４及び回転軸承１３２によってウェハ１１と平
行関係が正確に保たれながら一定方向に回転運動を続け
る。

円板１２３にはその先端をウェハ１１の表面に向けてそ
の先端とウェハ１１表面との距離を検出する複数個の検
出端６０が取付けである。

複数個の検出端６０は円板１２３の中心より周辺部に向
けて直線又は曲線をなして一列に取りつけられる。

各検出端６０よりの検出信号はケーブル１５３により取
出される。ケーブル１３３はスペーサ１３０に固定され
た保持枠１３７により保時されたスリップリングの回転
側１３４に固定され１円板１２５と同じ運動を行なう。

検出信号は更にスリップリング固定側１３５よりケーブ
ル１３６を通って外部の信号処理手段へ出力される。ケ
ーブル１５６から出力される信号は検出端６ｏが円板１
２３の１回転中に得たアナログ出力であるが、上記信号
処理手段は上記アナログ出力をそのまま使用してウェハ
１１の平担度情報としてもよいし、また円板１２３の所
定の回転角度毎に上記アナログ信号をデジタル信号に、
ルの変換してこの信号なウェハ１１の平担度情報とし・
てもよい。

いずれにしても測定するタイ電ング、言いかえればウェ
ハ１１の測定位置を知るための機能が必要である。すな
わち、図９において円板１２３の肩部１２５ｈの下方に
は全円周に亘って等間隔に複数個のマーク１４２α、　
１４２ｊ５　、１４２ｃ’　、・・・・・・が貼着され
ている。例えば、円板１２５の１７回転毎６ に上記ルの変換を行なう場合には２２．５°の回転角毎
に１６個のマーク１４２ａ　、　１４２ｈ、・・・が貼
着される。そして、このマークの通過を第８図に示した
フォトセンサ１４３で検出し、このフォトセンサ１４３
の出力を上記１６個のマークのうちの１つのマーク１４
２αの長さを長くしておけば、上記円板１２３の回転原
点、言い換えれば上記タイミングの原点となる信号を検
知することができる。

第１０図はウェハ１１の平担度（高さ）を得るために、
７オトセンサ１４３によって得られるタイミングと同期
した検出端６０からの出力信号を処理する制御ブロック
図を示している。図１０は、３つの容量タイグのグロー
ブを検出端６０に使用した例である。

第１０図において１４６は検出端６０からの出力電流を
電流信号に変換する電流−電圧変換増幅器を示しており
、また１４８はフォトセンサ１４３からのタイミング信
号に対応して増幅器１４６からの電圧信号をデジタル信
号に変換するためのルのコンバータを示している。ルΦ
コンバータためのＣｐＵ（図示せず）を含む信号処理回
路に送られる。

以上の様にウェハ１１の高さ測定ステージ１ン２０にお
いてウェハ１１の表面上の多数の個所の平担度（あるい
は変形量）が測定される。なお、検出端６０としては例
えばＵ、Ｓ、ｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＡ　６４２４
０に開示されているような静電容量形検出センサがある
。この静電容量セン〜すでウエノ＼１１の表面の変形量
が測定できるのはウエノ１１１が接地されているからで
ある。

次に、変形し易いマスク１０の変形量をマスク高さ測定
器１６で測定する方法について具体的に説明する。

Ｉ＠１１図はマスク高さ測定器１６の構成を示す図であ
る。すなわち、レーザチ島−プ２０１からの偏光Ｈｅ　
−Ｎｅレーザ光は反射ミラーハウ茜を通り偏光板２０２
０回転で強度が調整されビームエキスパンダ２０３に導
かれマスク１０の直径（例えばφ５Ｑ＋ｎ、ｒｒＬ）の
レーザ光束となる。レーザ光束は反射ミラーＭ、により
プリズム２０４に入射する。

プリズム面とマスク面で生じた等浮子渉縞は結像レンズ
２０５によりＴＶ左カメラ０６のＴＶ撮像面に結像する
。

なお−Ｍ４．Ｍ、、は反射ミラーである。またプリズム
２０４の横に静電容量センサ２０７を設はマスク１００
周辺に部分的に形成された導電性薄膜との間でマスク１
０の周辺の一点における絶対位置を測定する。

プリズム２０４は上下方向に微動できるように板バネ２
０日で支持され、第１２図に示ず如く、ピエゾ素子２０
９によりストローク（例えば２５μｍ位）の上下の微動
が可能になっている。

第１３図では等原子渉縞の基本原塩を示している。同位
相の平行レーザ光２１３がプリズム面反射成分と、マス
ク面反射成分との干渉によりマスク面の変形量が干渉縞
２１４による等高線で表わされる。等高線のピッチに対
応するプリズム面とマスク面との厚さくギャップ）は平
行レーザ光２１５のマスク面への入射角で決まりこれは
０．６μｍから無限大まで可能であるが２μｍ位が使い
易い。第１２図でプリズム２０４を上下微動させると干
渉縞２１４は移動する。そこでコントローラ２１１から
の指令でドライバ２１０を介してピエゾ素子２０９を駆
動し、プリズム２０４を０．１２５μｍ毎に師かし、干
渉縞２１４の像をＴＶ左カメラ０６に人力し、プリズム
２０４の移動位置に対応させて。

この干渉縞２１４の位置をマイクロプロセッサ２１２の
メモリにだくわえておく。この操作を干渉縞２１４のピ
ッチ２μｍに対応する１６回行ないこの１６回分の解析
演算をマイクロプロセッサｉ０２で行なうことによりマ
スク１０の変形量が測定される。

以上述べた等原子渉縞を用いた平担度の測定及び方法は
ｒｓＰＩＥ　　ＶＯｔ　ｔ５ｓ　、　Ｐｔｏ４〜１１０
゜Ｔｈｅ　Ｉｎｔｔｒｆｓｒｏｍａｔｒｉｃ　Ａｎａｌ
ｙｓｉｓ　ｏｆ　ｆｌａｔｒｙａｚｚｂｙ　Ｅｙｅ　ａ
ｒｙＬ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｊに開示されている如く。

周知の技術で行なわれる。

しかし１以上の方法で得られるマスク１０の変形量は相
対的な凹凸量であるが、基準面に対する絶対高さが不明
である。そこで、マスク１０のＬＳＩ回路パターンが形
成されていない周辺部に形成された導電薄膜（たとえば
Ａ　Ｉ＆ＪＩＫ）の部分の絶対値高さＷｍＡを前記静電
容量センサ２０７で測定し、次に、上記干接縞による方
法でマスク１０の全体の変形量Ｆ（”　ｒ　ｙ　）を測
定する。

ここで、絶対的マスク変形量をＦｍとすると、Ｗｍ　＝
Ｆ　（ｘ　、　ｙ）＋Δ　・・・・・・（１）ここでΔ
はＦ（ｘｒ　ｙ　）が相対値であるために必要となる定
数である。なお、上記静電容量センサ２０７で測定され
る点の相対値ｐ　（、ｒｏ、　ｙｏ）が上記干渉縞によ
る方法で測定されているのでΔは次の式で表わされる。

Δ＝　ｌ１７ｎｙ　−Ｆ　（、ｒｏ、　ｙ。）　・（２
１このようにして（１１（２１式よりマスク１ｏ全体の
絶対的変形量（すなわち、静電容量センサ面がらのマス
ク１０の絶対的高さ）Ｗｍが求められる。

以上のようにして、第４図に示したように。

マスク１０の高さＷｍとウェハ１１の高さＷｗが得られ
、これより前述の通り、ウェハ１１とマスク１ｏとのギ
ャップを所望の値Ｓとなるように、ウェハ高さ修正量Δ
ｆｗ、すなわちΔｆｗ＝（ｓ十人）−（ｒｒｍ＋ｒｗ　
）だけウェハ１１を変形させることができる。なお、ｌ
Ａは前述の通り、マスク１０、ウェハ１１各々の高さ測
定器の基準面高さの差である。

ところで、マスク１０とウェハ１１のギャップを所定の
値に均一化する方法には次の方法をとることも可能であ
る。

すなわち、干渉縞を利用したｉスフ高さ測定器１７およ
びウェハ高さ測定器２１によりマスク１０とウエノ゛１
１の各々の変形量を測定した後ウェハ変形チャック１９
によりマスク１０の形状に合わせてウェハ１１を変形さ
せる。これによりマスク１０の形状に一致した形状にウ
エノ・１１は変形されるがマスク１０トウエノ・１１と
のギャップは、これだけでは所望の値に設定できない。

そこでウエノ１１１とマスク１０の各アライメントマー
ク３１４及び３１５を第１４図に示す二重焦点アライメ
ント光学系により各々合焦点に一致させろことによりマ
スク１０トウエバ１１のギャップは所定の値Ｓ（例えば
均一な距離Ｘ一致させることができる。

すなわち、マスク１０のアライメントマーク３１４をマ
スク側の光路、４（対物レンズ３００．ビームスプリッ
タ３０１．直角プリズム５０２．及びビームスグリツタ
６０６）を通してリニアイメージセンサ３１６で検出し
、マスクチルト用ピエゾ素子３０９を用いてマスク１０
の全体をチルトしながらアライメントマーク５１４が合
焦点となるように調整する。一方、ウエノーアライメ／
トマーク６１５がマスクアライメン）−ｒ−り５１４に
対して１０μ扉程度のギャップＳが設けられた時にリニ
アイメージセンサ′５１６上でウエノ１アライメントマ
ーク３１５が合焦点となるように光路長を調整したウェ
ハ側光路Ｂ（対物レンズ３００．ビームスプリッタ３０
１．ビームベンダ３０６．ビームスグリツタ３０５　）
が設けられている。従ってウェハ１１トマスク１０との
ギャップ（アライメントマーク３１４　、３１５の距離
）が、ｓ’＞　ｓ　（設定値）となるようにウエノ・変
形チャツク１９全体なウニＩ・チルト用ピエゾ素子３０
９により設定しておく。

（例えは、ピエゾ素子の入力電圧をＯＶとする）。

次にピエゾドライバ６１０でウエノ）チルト用ピエゾ素
子６０９を徐々に上昇させ、リニアイメージセンサ３１
５から得られる出力が最大となる点をコントローラで判
定し、この検出位置でウエノ）１１とマスク１０がとも
に合焦点に一致したとみなす。これによって、アライメ
ントマーク３１４゜６１５の位−し工いる点でブ°スク
１０とウエノ・１１とのギャップは所定の＠Ｓとなる。

こうすることにより、ウェハ移動ステージ２５をウエノ
）１１をウェハ高さ測定ステーシロン２０から露光位置
へ移動させる際に生ずるウェハ１１の微小なチルト（傾
き）も、修正することができる。なお、各々の７ライメ
ントマーク３１４　、３１５を検出するために必要に応
じて光路′切換用のシャッタ６０７゜６０８を設けても
よい。

なお、前記実施例ではマスク高さ測定器１６をウェハ移
動ステージ２５と同じ直進ガイドレール１８上を摺動自
在に支持したが、ウエノ・チャック２２にウェハ１１を
供給、排出する機構をもたせる上で、マスク高さ測定器
１６を第４図の紙面に垂直な方向に別途設けた直進ガイ
ドレールに溢りて摺動可能に支持するＳ成とするのが望
ましい。

以上説明しｔこように９本発明によれは、ノ（ターン転
写用のマスクに、変形、５ねり、そりなどがあっても、
クエ／′−を、マスクの形状に合わせ１変形することに
より、マスクとウエノ為とのギャップを常に＋：１ミク
ロン程度の精度で均−化又は勇足の値に制御することが
できるため、転写パターンのずれ量、ならひにぼり量を
一定に保ち１例えば、ＸＮ＄露光により、１ミクロン以
下のザブミクロンバターｙを高精度に転写することが可
能である。また、フォトリソグラフィーにおいても、光
の解像度の限界までの微細パターンの転写が可能となり
、ＬＳＩなどの歩留りを太１隅に向上することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線露光方法の原理を示す図、第２図は、従
来方式によるマスクとウエノ・のギャップ関係を示す図
、第３図は１本発明によるマスクとウェハのギャップ関
係を示す図、第４図は、本発明による露光方法および装
置の基本構成の一実施例を示す説明図、第５図は、Ｘ線
露番鹸トー第７＋Ｊ在、ウェハ変形チャックの他の具体
的実施例を示す平面図および断面図、第８図は、本発明
によるウェハ高さ測定器の一実施例を示す平面図、第９
図は、第８図の断面図、第１０図は、ウェハ高さ測定器
の制御システム図。 第１１図は１本発明によるマスク高さ測定器の一実施例
を示す見取り図、第１２図は、マスク高さ測定器のチル
ト制御方法・を示す説明図、第１５図は１等厚干接縞の
基本原理を示す説明図、第１４図は、二重焦点アライメ
ント光学系の一実施例を示す説明図である。 符号の説明 ６・・・Ｘ線　　　　　　１０・・・マスク１１・・・
ウェハ　　　　　　１５・−７ライメントスコープ１９
・・・マスク高さ測定器２１・・・ウェハ高さ測定器２
５・・・ステージ　　　　２２・・・ウェハ変形チャッ
ク第１７ 第２図 糖３７ 第５図 ７１３ 第６０（Ｑ−、） 吃６図　（ｂ） 艷７図（α） 糖６１￥ｌｌ 第９図 第１０区 第１１７ ４ 消／Ｚ必 第１３叉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　ウェハ上にマスクパターンを露光焼付する露光方法
   において、マスク高さ測定器でマスク面の多数個所の高
   さを測定し、ウェハ高さ測定器でウェハ面の多゛数個所
   の高さを測定し。 これらの結果に基づきウェハを吸着保持するチャックの
   多数個所で各々独立してウェハを上下方向に微動させて
   、ウェハを変７形させ、マスクとウェハとの間のギャッ
   プを所望の値にして露光することを特徴とする露光方法
   。 ２　上記露光方法が、Ｘ線露光方法であることを特徴と
   する特許請求範囲第１項記載の露光方法。 ３、　ウェハとマスクを重量させてマスク上の回路パタ
   ンをウェハ上に露光焼付する露光装置において、ウェハ
   を吸着保持し、かつ多数個所で独立にウェハな上下微動
   させる微動手段を備えたチャックと、このチャックを備
   えかつ露光位置とウェハ高さ測定位置との間を、定盤上
   で摺動自在に支持されたステージと。 このステージによってウェハ高さ測定位置に移動せしめ
   られたウェハに対向するように設置されかつウェハ表面
   の多数個所の高さを測定するウェハ高さ測定器と、上記
   露光位置へ定盤上を摺動自在に支持され、かつ露光位置
   に到達せしめて１スクと対向させマスク面の多数個所の
   高さを測定するマスク高さ測定器を備え、上記ウェハ高
   さ測定器で測定されたウェハ高さと、マスク高さ測定器
   で測定されたマスク高さによりウェハとマスクとのギャ
   ップを検出し、この検出されたギャップが所定の値とな
   るように、上記ウェハチャックによりウェハを上下に微
   動させるように構成したことを特徴とする露光装置。 ４、　上記露光装置は、Ｘ線源とＸ線源から出力された
   Ｘ＃ｉ！の減衰を防止してＸ線をマスク上に照射する照
   射手段を有したＸ線露光装置、であることを特徴とする
   特許請求の範囲第３頓記載の露′）シ装置。 ５．上記露光装置において、Ｘ線取出窓を備え。 発生したＸ線を前記Ｘ線取出窓から放出するＸ線発生手
   段と、前記Ｘ線発生手段に接続させる面とその対向面に
   Ｘ線が通過する穴が形成され、かつ内部にＸ線の透過率
   の高い気体を満たした雰囲気チェンバと、前記雰囲気チ
   ェンバのＸ＃ｊｌを放出する側の穴を気密シールするよ
   うに雰囲気チェンバに取りつけられるマスクと、前記チ
   ェンバに取りつけられた前記マスクと対向する位置にウ
   ェハな設置するようにしたステージを含み、アライメン
   ト検出光学系を前記雰囲気チェンバ内に設置しｔこアラ
   イメント手段を設けたことを特徴とする特許請求範囲第
   ４項記載のＸ線露光装置。 ＆　マスク高さ測定器は、光学式マスク高さ測定器を有
   することを特徴とする特許請求範囲第３項記載の露光装
   置。 ２　光学式マスク高さ測定器は、光干渉縞を利用してマ
   スクの高さを測定するように構成し　３たことを特徴と
   する特許ｄ青求範囲第６項記載の露光装置。 ８、　マスク高さ測定器は、マスク上の基準面の絶対位
   置を検出するセンサを有することを特徴とする特許請求
   範囲第７項記載の露光装置。 ？、　ウェハ高さ測定器は、ウェハ表面の形状を静電容
   量式非接触変位針で測定することを特徴とする特許請求
   範囲第３項記載の露光装置。 １０、上記雰囲気チャンバ内に設けられかつマスクとウ
   ェハのアライメントマークの形成された位置およびそれ
   らのギャップを検出する観察又は検出光学系と、この光
   学系および検出されるギャップが所定の値になるように
   上記チャック全体を一ヒ下にチルトされろチャック上下
   微動手段を備えたことを特徴とする特許請求範囲第５項
   記載の露光装置。 １ｔ　　上記アライメント検出器には、２重焦点光学系
   を有することを特徴とする特許請求範囲第１０項記載の
   露光＠置。