JPS60100004A - Regulating device of space - Google Patents

Regulating device of space

Info

Publication number
JPS60100004A
JPS60100004A JP58207766A JP20776683A JPS60100004A JP S60100004 A JPS60100004 A JP S60100004A JP 58207766 A JP58207766 A JP 58207766A JP 20776683 A JP20776683 A JP 20776683A JP S60100004 A JPS60100004 A JP S60100004A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mask
space
wafer
spacing
distance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58207766A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Kuwayama
桑山 哲郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP58207766A priority Critical patent/JPS60100004A/en
Publication of JPS60100004A publication Critical patent/JPS60100004A/en
Priority to US07/080,209 priority patent/US4932781A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures

Abstract

PURPOSE:To enable the maintenance of a space between a wafer and a mask at a fixed value in any process by a construction wherein a rotary and non-symmetrical means of altering a luminous flux width is provided in optical paths through which luminous fluxes from two substances spaced from each other reach an interference fringe forming means. CONSTITUTION:A space between a central peak Fc and a side peak Fs detected by a photodetector 30 such as a photodiode is compared with a reference value in a signal processing circuit 36, and based on the result of this comparison, an actuator control circuit 37 drives actuator rods 35, 35' and 35'' vertically. Transferring the relative positions of a mask and a measuring optical system, or measuring a space between a plurality of points, the result of the measurement and a reference value are compared with each other in a signal processing circuit 30. Based on the result of this comparison, the rods 35, 35' and 35'' are controlled vertically through the intermediary of the actuator control circuit 37, and thereby a space between a mask and a wafer can be controlled at a value tobe prescribed.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくともある程度光を反射可能な透明な物体
と、同じく少なくともある程度光を反射可能な透明また
は不透明な物体の間隔を所望の間隔に調節する装置に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to a device for adjusting the spacing between a transparent object capable of reflecting at least some light and a transparent or opaque object also capable of reflecting light to a desired extent.

たとえば、パターン焼付けの一方式であるX線露光装置
や、紫外線を用いたグロキシミライ焼付装置では、マス
クとウェハ≠の間の微小な間隔を前もって定められた値
に正確に14整し、かつ両者を十分に平行に保持する必
要がある。
For example, in an X-ray exposure device, which is a type of pattern printing method, or in a gloximiry printing device that uses ultraviolet rays, the minute distance between the mask and the wafer is precisely adjusted to a predetermined value, and the distance between the two is Must be kept fully parallel.

この調整の方法として、従来必要な距離間隔蓋だけ突出
したダミー・マスクを実際のマスクの代りに使用し、こ
れとウェハ。上のフォトレジスト面を直接接触させた状
態でウエノ・漣固定させるという機械的手法が行なわれ
てきたが、このためフォトレジスト面に傷がつく事によ
り半導体素子の歩留りを低下させるのみならず、ダミー
面に付着するフォトレジストにより平行出しと間隔設定
に誤差を生じるなどの問題があった。
As a method for this adjustment, a dummy mask that protrudes by the required distance apart is used in place of the actual mask, and this and the wafer are connected. Mechanical methods have been used in which the upper photoresist surface is directly contacted with Ueno/Ren, but this not only damages the photoresist surface and lowers the yield of semiconductor devices. There were problems such as errors in parallel alignment and spacing due to photoresist adhering to the dummy surface.

これらの問題を避けるためにはマスクとウエノΣのフォ
トレジスト面とを非接触の状態で対向させ、これから直
接アライメントを実行すれば良い0 本出願人は、このマスクとウエノ・−の間隔調整方法と
して、複数個の白色干渉針を用いる方法を昭和50年1
0月27日出願した。(公開特許公報昭52−5257
9号)本発明の内容説明に先立ち、この先願特許の内容
を説明する0第1図は、同一出願人の別の先願特許(昭
和50年6月28日出願公開特許公報11852−42
60号)に示された、ウオラストン・プリズムを用いた
、本発明で用いられる白色干渉針の実施例である。
In order to avoid these problems, the mask and the photoresist surface of the Ueno Σ should face each other in a non-contact state, and then alignment can be performed directly. In 1975, a method using multiple white interference needles was introduced.
I applied on October 27th. (Public Patent Publication No. 52-5257
No. 9) Prior to explaining the contents of the present invention, the contents of this earlier patent will be explained. 0 Figure 1 is based on another earlier patent filed by the same applicant (Published Patent Publication No. 11852-42, filed on June 28, 1975).
This is an example of a white interference needle used in the present invention using a Wollaston prism, as shown in No. 60).

図中、1はタングステンランプ等の波長幅を有する光源
であり、この光源からの光束2は、屈折率がnで厚さが
dの被測定物(たとえば、プラスチックフィルム、マス
クとウエノ蔦−)間の空気間隔等)3を照明する。光束
2の一部は、被測定物3の第1の面31で反射されて光
束5となり、別の一部は被測定物3の第1の面31で屈
折し、第2の面で反射されて光束4となり、その後面3
1で屈折して光束6となる。ここで記述の便のため、光
束5を単一の波面51で、また光束6を単一の波面52
で代表させる。波面51と波面52とは、光源lから等
しい光路長の位置にあるように選ぶと、両者の間の光路
長差は、2 ndcosφとなる。ここで、角度φは被
測定物3の第2の而32に対する入射角である。図中、
50は干渉縞形成部で、波面51゜52を受けるように
配置されていて、偏光子53゜つ第2ストン・プリズム
60および検光子56を順次配列して構成されている。
In the figure, 1 is a light source having a wavelength width such as a tungsten lamp, and a light beam 2 from this light source is transmitted to an object to be measured (for example, a plastic film, a mask, and a Ueno ivy) with a refractive index of n and a thickness of d. (air spacing, etc.) 3. A part of the light beam 2 is reflected by the first surface 31 of the object to be measured 3 and becomes a light beam 5, and another part is refracted by the first surface 31 of the object to be measured 3 and reflected by the second surface. The light flux becomes 4, and the rear surface 3
1 and becomes a light beam 6. Here, for convenience of description, the light beam 5 is a single wavefront 51, and the light beam 6 is a single wavefront 52.
Let it be represented by If the wavefront 51 and the wavefront 52 are selected to be at positions with equal optical path lengths from the light source l, the optical path length difference between them will be 2 ndcosφ. Here, the angle φ is the angle of incidence of the object 3 to the second object 32. In the figure,
Reference numeral 50 denotes an interference fringe forming section, which is arranged to receive wavefronts 51.degree.

ウオラストン・プリズム60は、水晶おるいは方解石等
の複屈折性結晶物質を、その光学軸が紙面に垂直となる
よう切出したプリズム54゜および紙面の上下方向にな
るように切出したプリズム55を組1合せたものである
。偏光子53は、結晶54.55の光学軸と、その光学
軸が45′になる様装置されていて、検光子56は、こ
の偏光子53に対して平行あるいは直交ニコルになる様
置かれている。
The Wollaston prism 60 consists of a prism 54 which is cut out of a birefringent crystal material such as quartz or calcite so that its optical axis is perpendicular to the plane of the paper, and a prism 55 which is cut out so that its optical axis is vertical to the plane of the paper. 1 combined. The polarizer 53 is arranged so that the optical axis of the crystal 54, 55 and its optical axis are 45', and the analyzer 56 is arranged so that it is parallel or perpendicular to the polarizer 53. There is.

以上の構成で偏光子53によって紙面に45′方向に振
動する直線偏光となった光束は、プリズム54に入射し
て常光線と異常光線に分かれて進み、両光束はプリズム
55に入射して、それまでの常光線は異常光線として、
また異常光線は常光線として進行する。複屈折性結晶の
常光線と異常光線に対する屈折率差から、プリズムから
射出される光束は相互に傾いた波面とな9、この結果波
面51.52はそれぞれ波面5r。
With the above configuration, the light beam that has become linearly polarized light vibrating in the 45' direction on the plane of the paper by the polarizer 53 enters the prism 54 and is divided into an ordinary ray and an extraordinary ray, and both light beams enter the prism 55, Until then, the ordinary rays became extraordinary rays,
Moreover, the extraordinary ray travels as an ordinary ray. Due to the difference in refractive index between the ordinary ray and the extraordinary ray of the birefringent crystal, the light beams emitted from the prism have mutually inclined wavefronts 9, and as a result, the wavefronts 51 and 52 are respectively wavefronts 5r.

5rおよび52’ 、 52’となり、検光子56の働
きによって強度分布を有する干渉縞となる。これらの波
面に与えられる光路差は、複屈折性物質の常光線に対す
る屈折率をn。、異常光線に対する屈折率を06とする
と、2(rla −no ) ・Y拳tanθで与えら
れる。ここでYの値は、2つのプリズムの厚さの等しい
点を原点として、光軸に直交した方向に測定した座標値
であり、θはプリズムの頂角である。
5r, 52', and 52', and the action of the analyzer 56 results in interference fringes having an intensity distribution. The optical path difference imparted to these wavefronts makes the refractive index of the birefringent material for the ordinary ray n. , when the refractive index for the extraordinary ray is 06, it is given by 2(rla −no ) ·Y tan θ. Here, the value of Y is a coordinate value measured in a direction perpendicular to the optical axis with the point where the two prisms have the same thickness as the origin, and θ is the apex angle of the prism.

波面s fト波r15r 、 [Uki52’ト波Ef
fi52’(!:が干渉して干渉縞を形成する点は、図
中の点58付近でY=0近傍であり、ここには白色干渉
縞のピークが生じる。
Wave surface s f To wave r15r, [Uki52'To wave Ef
The point where fi52'(!: interferes to form interference fringes is near point 58 in the figure, near Y=0, and the peak of white interference fringes occurs here.

一方、波面51′と波面5!とが干渉するのは図中で点
57近傍、波面5zと波面5rとが干ら 渉するのは図中で点59近傍であシ、これ、悼それぞれ
サイドのピークとなる。これらのピークの生じる点は、
2ndcosφと2(n、 no) ’Y−tanθの
等しくなる点であり、これらの点で被測定物3により生
じた光路長差をちょうど打消す量だけ、ウオラストン・
プリズムPで光路長差が作り出されることとなる。上記
の関係より、Y=±ndcosφ/ 1(na po)
 tanθ)付近にサイドのピークは生じる。この生じ
た白色干渉縞をレンズ69を介して光検出器30に投影
した様子を模式的にわられすと、図2のようになる0図
中、Fcは中央の干渉ピークをあられし、Fa 。
On the other hand, wavefront 51' and wavefront 5! Interference occurs near point 57 in the figure, and wavefront 5z and wavefront 5r interfere near point 59 in the figure. The points where these peaks occur are
This is the point where 2ndcosφ and 2(n, no) 'Y-tanθ are equal, and at these points, Wollaston
The prism P creates an optical path length difference. From the above relationship, Y=±ndcosφ/1(na po)
A side peak appears near tanθ). When the resulting white interference fringes are projected onto the photodetector 30 through the lens 69, as shown in FIG. .

Fa’はサイドのピークをあられしている。いま、ウオ
ラストン・プリズムとして一定の頂角θのものを用い、
被測定物の屈折率が一定の場合には、FcとF8の間隔
、あるいはFcとFs’の間隔は被測定物の厚さく間隔
)に比例するため、この間隔測定を被測定物の厚さある
いは間隔測定に換えることができる。
Fa' is raining on the side peaks. Now, using a Wollaston prism with a constant apex angle θ,
When the refractive index of the object to be measured is constant, the interval between Fc and F8 or the interval between Fc and Fs' is proportional to the thickness of the object to be measured. Alternatively, it can be replaced with interval measurement.

第3図は、公開特許公@昭52−52579号に示され
たマスクとウエノ・−の間隔調整に白色干渉縞を用いた
例である。白色光源lから出た光束ハコンテンサーレン
ズ23.24で集光され半透鏡26で反射された後、対
物レンズ27により平行光束となりマスク11およびウ
ニノル−12上のフォトレジスト140表1fi201
を照明する。25は、このとき使用されているフォトレ
ジスト14の感光を防ぐために、照明光束の光路中に挿
入した色フィルターで、通常波長500nm以下の光束
を吸収する黄色フィルターが用いられる。いま、光学系
がマスク11の透明部分を照明する位置にセットされて
いるとすルト、マスク面11とフォトレジスト面201
により反射された光束は再び対物レンズ27により集光
された後、半透鏡26を透過しコリメーターレンズ27
′により平行光束となる。なおここで、マスク11の透
明部を用いると表現したが、本方法は非可視光であるX
線を用いたパターン焼付けでも適用可能である。なぜな
らば、X線露光に用いるマスクは、非常に薄いために、
実質的には、可視域の長波長側および赤外域に関しては
近似的に透明と考えられるためである。
FIG. 3 is an example in which white interference fringes are used to adjust the distance between the mask and the mask, as shown in Japanese Patent Publication No. 52-52579. The light flux emitted from the white light source 1 is condensed by the condenser lens 23, 24, reflected by the semi-transparent mirror 26, and then becomes a parallel light flux by the objective lens 27. The photoresist 140 on the mask 11 and Uninor-12 is
to illuminate. Reference numeral 25 denotes a color filter inserted into the optical path of the illumination light flux in order to prevent the photoresist 14 used at this time from being exposed to light, and is usually a yellow filter that absorbs light flux with a wavelength of 500 nm or less. Now, when the optical system is set to a position where it illuminates the transparent part of the mask 11, the mask surface 11 and the photoresist surface 201 are exposed.
The light flux reflected by
′ makes it a parallel beam of light. Although the transparent part of the mask 11 is used here, this method uses invisible light
It is also applicable to pattern printing using lines. This is because the masks used for X-ray exposure are very thin.
This is because it is considered to be approximately transparent in the long wavelength side of the visible region and in the infrared region.

平行光束中に、偏光子53.つ第2ストン・プリズム6
0.検光子56からなる干渉縞形成部50を配置するこ
とにより、現在照明されているフォト・マスクの位置に
おけるマスクとウェハ、の間隔に関する情報を持つ白色
干渉縞がウオラストン・プリズム60上に形成される。
A polarizer 53. 2nd stone prism 6
0. By arranging the interference fringe forming section 50 consisting of the analyzer 56, white interference fringes having information regarding the spacing between the mask and the wafer at the currently illuminated photomask position are formed on the Wollaston prism 60. .

この干渉縞の形状は、投影レンズ69を介して、フォト
ダイオード・アレイあるいは撮像管30上に結像され、
また同時にノ・−フミラー28で反射され、アイピース
レンズ32.31を介して観察者14により観察される
The shape of this interference fringe is imaged onto the photodiode array or image pickup tube 30 via the projection lens 69,
At the same time, the light is reflected by the nof mirror 28 and observed by the observer 14 through the eyepiece lenses 32 and 31.

自動的に間隔を一定の寸法に調節するには、以下のよう
にして行なわれる。フォトダイオードアレイ等の光検出
器30により検出された、中央ピークFcとサイドピー
クF8の間隔は、信号処理回路36中で基準値と比較さ
れ、この結果に従いアクチュエーター制御回路37はア
クチュエーター35 、35’ 、 35’を上下に駆
動する0 マスクと測定光学系との相対位置の移動を行なうか、あ
るいは、複数個の測定光学系を配置して複数個の点の間
隔を測定し、その測定結果と基準値とを信号処理回路3
6中で比較する。
To automatically adjust the spacing to a constant size, proceed as follows. The interval between the center peak Fc and the side peak F8 detected by the photodetector 30 such as a photodiode array is compared with a reference value in the signal processing circuit 36, and the actuator control circuit 37 controls the actuators 35 and 35' according to this result. , 35' up and down to move the relative position of the mask and the measurement optical system, or alternatively, measure the distance between multiple points by arranging multiple measurement optical systems and compare the measurement results with the The reference value and the signal processing circuit 3
Compare in 6.

この結果より、アクチュエーター制御回路37を介して
、アクチュエーターロッド35.35’。
From this result, via the actuator control circuit 37, the actuator rod 35.35'.

3ダを上下に駆動することにより、マスクとウェー・−
の間隔を一定に制御することが可能となる0 なおここで、第3図に示すように、空気間隔ヅ の外にフオトレ♂ト14の薄い層が存在していると色に
も、特別な困難無しに間隔測定が行なえる原理を、第4
図181 fblを用いて説明する。第4図181は、
厚さatt屈折率n、の被測定物を測定した場合の白色
干渉縞を、横軸に空間座標を、縦軸に光の強度をとって
あられしたものである。
By driving the 3D vertically, the mask and wafer can be moved up and down.
As shown in Figure 3, if there is a thin layer of photoret 14 outside the air gap, the color will also have a special effect. The principle that allows distance measurement to be performed without difficulty is explained in the fourth section.
This will be explained using FIG. 181 fbl. FIG. 4 181 is
The white interference fringes obtained when measuring an object having a thickness att and a refractive index n are plotted with the horizontal axis representing the spatial coordinates and the vertical axis representing the light intensity.

第4図1blは、厚さdlj屈折率n、の被測定物と厚
さaZ+屈折率n2の被測定物が同時に存在している場
合の干渉縞の形状で、口z×atの値は0.5μm以下
と、n1Xdlの値と比較して小さくなっている。通常
、半導体等のパターニングに用いられるフォトレジスト
の厚さは0.2μm以下であり、一方X?fa露光やプ
ロキシミテイ焼付けに使用される空気間隔は5μmから
10μmと、フォトレジストの厚さに比較して20倍以
上となっている。
FIG. 4 1bl shows the shape of interference fringes when a measured object with thickness dlj refractive index n and a measured object with thickness aZ + refractive index n2 exist at the same time, and the value of z×at is 0. It is less than .5 μm, which is smaller than the value of n1Xdl. Usually, the thickness of photoresist used for patterning semiconductors etc. is 0.2 μm or less, and on the other hand, X? The air spacing used for fa exposure and proximity baking is 5 μm to 10 μm, which is more than 20 times the thickness of the photoresist.

この場合には、第4図1b+に示すようにセンタービー
クの形自体を、少々複雑で広がった形と見なすことによ
り、所定の空気間隔の測定が不都合なく行なえることと
なる。
In this case, by regarding the shape of the center beak itself as a slightly complicated and wide shape as shown in FIG. 4, 1b+, the predetermined air spacing can be measured without any inconvenience.

以上に示した間隔調整方法は、ウニ・・−およびマスク
の寸法が比較的小さく、両者の平面度が十分に良い場合
には、非常に優れた方法であるが、ウェハーの寸法が大
型化すると問題が生じてくる。
The spacing adjustment method described above is an excellent method when the dimensions of the sea urchin and the mask are relatively small and the flatness of both is sufficiently good, but when the dimensions of the wafer become larger, Problems arise.

たとえば、ウェハーの直径が従来の3インチ程度から、
6インチ、フインチと大型してくると、そのとき用いら
れるウェハーは、外部から特別な補正手段を用いない限
り、平面を保持することは困難となってくる。たとえば
、X線焼付けにおいては、マスクとウェハーの全面にわ
たり、lOμm±1μmの空気間隔に保たれる必要があ
る。しかし、ウェハーサイズが6インチ以上となり、し
かも半導体プロセス中で種々の加工がなされた場合には
、ウェハーは複雑な凹凸形状となるために、′743図
に示すアクチュエーター35 、35’ 、 35″だ
けでは不十分となる。
For example, the diameter of the wafer has changed from the conventional 3 inches,
When the size of the wafer increases to 6 inches or finches, it becomes difficult to maintain the flatness of the wafer used at that time unless special correction means is used from the outside. For example, in X-ray printing, it is necessary to maintain an air gap of 10 μm±1 μm over the entire surface of the mask and wafer. However, when the wafer size is 6 inches or more and various processing is performed during the semiconductor process, the wafer has a complicated uneven shape, so only the actuators 35, 35', and 35'' shown in Fig. '743 are used. This is insufficient.

この複雑な凹凸を補正し、実用上十分な半面を達成する
ために、ウエノ・−を真空吸着する保持具を複数の部分
に分割し、夫々のアクチュエーターに荷重を加えて平向
補正を行なう方法が用いられている。この方法を有効に
用いる前提条件としては、ウニ・・−上の多数の点にお
ける間隔が、同時に測定されることが望ましい。これを
達成する最も容易な方法としては、第3図に示す間隔測
定装置の元型系を大型化し、ウェハー全面を一度に観察
できるようにすることがすぐに考えられる。しかし、こ
の構造は、以下に示す欠点を有している。
In order to correct this complicated unevenness and achieve a practically sufficient half-plane, we divided the holder that vacuum-adsorbs Ueno into multiple parts, and applied a load to each actuator to correct the flatness. is used. As a prerequisite for effectively using this method, it is desirable that the distances at many points on the sea urchin be measured simultaneously. The easiest way to achieve this is to enlarge the prototype system of the spacing measuring device shown in FIG. 3 so that the entire surface of the wafer can be observed at once. However, this structure has the following drawbacks.

まず、第1の欠点は、第3図に示す光学系をそのまま拡
大したのでは、光学系が大きくなり過ぎ、重量が大きく
なり過ぎ、また、価格的にも高価になってしまうことで
ある。
First, the first drawback is that if the optical system shown in FIG. 3 were expanded as it is, the optical system would become too large, too heavy, and also expensive.

たとえば、ウェハーとウオラストン・プリズムとを等倍
結像となるように、間隔測定光学系を構成した場合には
、ウェハー直径を5インチにすれば、水晶板の直径も5
インチに、フインチにすればフインチと、非常に大型な
ものとなってしまう。
For example, if the distance measuring optical system is configured so that the wafer and Wollaston prism are imaged at the same magnification, if the wafer diameter is 5 inches, the diameter of the crystal plate will also be 5 inches.
If you make it into inches or finches, it becomes a very large one.

大型化の第2の欠点としては、測定点に必要な面積が大
きくなることである。たとえば、第2図に示す白色干渉
縞の視野が6インチウエノ・−面全体であるとすると、
実際に間隔が測定されるのはサイドのビークFiおよび
Fs’に沿った部分だけである。このため、部分的に大
きな凹凸の存在するウェハーでは、サイドのビークの形
状が複雑になってしまう。また、サイドのビークFs 
、 F、/以外の領域の凹凸は検知されないこととする
A second drawback of increasing the size is that the area required for the measurement point increases. For example, if the field of view of the white interference fringes shown in Fig. 2 is the entire 6-inch Ueno surface, then
The spacing is actually measured only along the side beaks Fi and Fs'. For this reason, in a wafer that has large unevenness in some parts, the shape of the side beak becomes complicated. Also, the side beak Fs
It is assumed that irregularities in areas other than , F, / are not detected.

本発明の目的は、小型の結晶を用いて、大面積のウェハ
ーとマスクの間隔を測定することのできる測定装置を提
供することであり、同時に、マスクとウェハーの間隔を
、大面積全体にわたって制御することのできる間隔調節
装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a measuring device that can measure the distance between a wafer and a mask over a large area using a small crystal, and at the same time control the distance between the mask and the wafer over the entire large area. It is an object of the present invention to provide an interval adjustment device that can perform the following steps.

第4図および第5図に示した本発明の第1の実施例を用
いて本発明の詳細な説明する。これは、プロキシミライ
方式の光学焼付は装置に対し、本発明を適用したもので
ある。タングステンランプ等の白色光源から射出された
光束は、黄色フィルター25を透過したのち、コリメー
ションレンズ37により平行光束となり、マスク11お
よびウェハー13に垂直に入射する。
The present invention will be explained in detail using a first embodiment of the present invention shown in FIGS. 4 and 5. This is an application of the present invention to a proxy-mirror type optical printing apparatus. A light beam emitted from a white light source such as a tungsten lamp passes through a yellow filter 25, becomes a parallel light beam by a collimation lens 37, and enters the mask 11 and the wafer 13 at right angles.

ここで、レンズ37は、それ根性能が問題とならないた
め、焼付は用レンズと兼用することも可能である。ウェ
ハー13は、多数の部分に分割された真空吸着保持具4
1,4f、・・によって保持されている。夫々の保持具
41 、41’・・は、球面軸受により、アクチュエー
ターロッド35 、35’・・と連結されている。
Here, since the performance of the lens 37 is not a problem, it can also be used as a lens for printing. The wafer 13 is held in a vacuum suction holder 4 divided into many parts.
It is held by 1, 4f, . The respective holders 41, 41', etc. are connected to the actuator rods 35, 35', etc. by spherical bearings.

白色光源からの光束は、ハーフミラ−26を通過した後
、その一部はマスク11の面101によシ反射される。
After the light beam from the white light source passes through the half mirror 26, a part of it is reflected by the surface 101 of the mask 11.

また、光束の他の一部は、ウェハー13の表面201に
より反射される。
Further, another part of the luminous flux is reflected by the surface 201 of the wafer 13.

これらの三光束の光路長差すなわち、マスクとウェハー
の空気間隔が、白色干渉計50によつて測定される。マ
スク、ウェハーから干渉計■に至る光路中には、母線を
紙面に垂直に置かれたシリンドリカルレンズ38.40
と、母線を紙面に一致させて置かれたシリンドリカルレ
ンズ39が配置されている。これらのシリンドリカルレ
ンズの働きにより、マスク11とウェハー13の像は、
ウオラストン・プリズム60上に、縦横異った倍率で結
像される。ウオラストン・プリズム60上に生じた干渉
縞は、リレーレンズ69により、光検出器30上に結像
される。ここで用いられる光検出器は、TV用の撮像管
や、CCD、MOS等の二次元光検出器プレイであり、
一本の走査線信号からサイドビークの位置、すなわちマ
スクとウニ・・−の空気間隔が検出さろ れRまた、異った走査線からは、マスク11上の異った
測定点の空気間隔が検出される。
The optical path length difference between these three beams, that is, the air gap between the mask and the wafer, is measured by a white interferometer 50. In the optical path from the mask and wafer to the interferometer, there is a cylindrical lens 38.40 whose generatrix is perpendicular to the plane of the paper.
A cylindrical lens 39 is placed with its generatrix aligned with the plane of the paper. Due to the function of these cylindrical lenses, the images of the mask 11 and wafer 13 are
Images are formed on the Wollaston prism 60 at different magnifications in the vertical and horizontal directions. The interference fringes generated on the Wollaston prism 60 are imaged onto the photodetector 30 by a relay lens 69. The photodetector used here is a two-dimensional photodetector such as a TV image pickup tube, CCD, or MOS.
From one scanning line signal, the position of the side beak, that is, the air gap between the mask and the sea urchin... Detected.

いま、第5図に示す、シリンドリカルレンズ38および
40で形成されている結像光学系は、縮小光学系となっ
ているため、異る走査線より得られる数値は、マスクお
よびウエノ・−上の大きく離れた点に対応することとな
る。
Now, since the imaging optical system formed by the cylindrical lenses 38 and 40 shown in FIG. 5 is a reduction optical system, the numerical values obtained from different scanning lines are This corresponds to points that are far apart.

光検出器30より得られた信号は、走査線ごとに信号処
理回路36により処理されて間隔の数値となる。この数
値と基準値とは比較され、その結果に応じて制御回路3
7はアクテユエーターロンド35 、35’・・・を駆
動する。この結果、最終的には光検出器30から得られ
る、夫々の走査線からの信号はすべて、基準の空気間隔
に対応した信号となる。
The signal obtained from the photodetector 30 is processed by the signal processing circuit 36 for each scanning line, and becomes a numerical value of the interval. This numerical value and the reference value are compared, and the control circuit 3
7 drives actuator rondos 35, 35', . . . As a result, all the signals from the respective scanning lines finally obtained from the photodetector 30 become signals corresponding to the reference air spacing.

第6図は、第5図の光学系を、光軸に対して90°回転
した方向から観察した図で、間隔を測定する光学系を3
系統並列に配置した図を示している。図より明らかなよ
うに、この紙面内方向、すなわちウオラストン・プリズ
ム中でサイドのピークの生じる方向に対しては結像倍率
が高く、この結果マスクおよびウエノ・−上の測定面積
は小さくなる。
Figure 6 is a diagram of the optical system in Figure 5 observed from a direction rotated by 90 degrees with respect to the optical axis, and the optical system for measuring the distance is
The diagram shows the system arranged in parallel. As is clear from the figure, the imaging magnification is high in the in-plane direction of the paper, that is, in the direction in which the side peaks occur in the Wollaston prism, and as a result, the measurement area on the mask and the wafer becomes small.

以上に示したように、測定領域をスリット状の領域にし
たことにより、以下に示す利点が生じる。第7図は、半
導体のウエノ・−上のノくターンの一例を示した図であ
る。通常、半導体素子は、同一の寸法の長方形のパター
ンが縦横に規則正しく配列されている。図中、実線で示
したのは最終切断時に、ダイシングンーにより切除され
る部分であるが、この部分には通常、特別な半導体の加
工は行なわれない。本発明で用いるスリット状の測定領
域をたとえば図中の102゜103.104に一致させ
て置くことにより、半導体のパターンにかかわりなく、
製造工程のどの段階においても安定した間隔測定が行な
われることとなる。
As described above, by forming the measurement region into a slit-shaped region, the following advantages arise. FIG. 7 is a diagram showing an example of a notch on a semiconductor substrate. Typically, a semiconductor element has rectangular patterns of the same size arranged regularly in the vertical and horizontal directions. In the figure, the solid line indicates the portion to be cut out by dicing during the final cutting, but normally no special semiconductor processing is performed on this portion. By aligning the slit-shaped measurement area used in the present invention with, for example, 102°103.104 in the figure, regardless of the semiconductor pattern,
Stable spacing measurements can be made at any stage of the manufacturing process.

本発明の第2の実施例を第8図に示す。これは、X線露
光装置に本発明を適用した例を示したものである。真空
容器70中のターゲット71は、電子鏡72からの電子
ビームでたたかれ、X線を発生する。発生したX線はべ
IJ IJウムの窓73を透過した後、マスク11を透
過してウェハー13に入射し、露光を行なう。Xl5t
/IF光においては、図示のように発散光(X線)によ
り、一定のマスクとウエノ1−の間隔を保って露光が行
なわれるため、その間隔は高精度で一定の値に保たれる
必要がある。この間隔の必要な精度は、10μm±1μ
m程度であるが、間隔が不正確な場合はウニ・・−上の
パターンの寸法誤差を生じてしまう。
A second embodiment of the invention is shown in FIG. This shows an example in which the present invention is applied to an X-ray exposure apparatus. A target 71 in a vacuum container 70 is struck by an electron beam from an electron mirror 72 and generates X-rays. The generated X-rays pass through the window 73 of the beam, then pass through the mask 11 and enter the wafer 13 for exposure. Xl5t
/ With IF light, as shown in the figure, exposure is performed using diverging light (X-rays) while maintaining a constant distance between the mask and the wafer, so the distance must be maintained at a constant value with high precision. There is. The required accuracy of this spacing is 10μm ± 1μ
However, if the spacing is inaccurate, a dimensional error will occur in the pattern on the sea urchin.

白色光源lからの光束は集光レンズ23により集光され
、マスク74の開口部を通過し、ビームスプリッタ−2
6で反射される。この光束は、コリメーションレンズ3
8を通って平行光束となり、反射@26で反射されてマ
スク11゜ウェハー13に垂直に入射する。反射光束は
同一の光路を逆進し、ビームスプリッタ−26を通過し
た後、シリンドリカルレンズ40に入射する。シリンド
リカルレンズ40は、レンズ38により形成された像を
一方向に拡大する働きを持っている。厳密には、このよ
うな構成をとると非点収差が生じるが光源広がりが小さ
いので、必要十分な深度内に入る。
The light beam from the white light source 1 is condensed by the condenser lens 23, passes through the opening of the mask 74, and is transmitted to the beam splitter 2.
It is reflected at 6. This luminous flux is transmitted through the collimation lens 3
The light beam passes through 8 and becomes a parallel beam of light, is reflected by reflection @26, and enters the mask 11° and the wafer 13 perpendicularly. The reflected light flux travels backward along the same optical path, passes through the beam splitter 26, and then enters the cylindrical lens 40. The cylindrical lens 40 has the function of enlarging the image formed by the lens 38 in one direction. Strictly speaking, if such a configuration is adopted, astigmatism will occur, but since the light source spread is small, the depth will be within the necessary and sufficient depth.

ウオラストン、プリズム上に形成された干渉縞は、レン
ズ69によって光検出器30上に結−され、間隔の測定
が行なわれる。X線露光時には、反射鏡26だけが党略
中から外れる。第5図に示した信号処理回路(図示省略
)を用いて前述の実施例と同様に間隔調節が行なわれる
The interference fringes formed on the Wollaston prism are focused on the photodetector 30 by a lens 69, and the distance is measured. At the time of X-ray exposure, only the reflecting mirror 26 is removed from the center. The interval adjustment is performed in the same manner as in the previous embodiment using the signal processing circuit (not shown) shown in FIG.

が、本発明を用いることによってウエノ1−とマスクの
間隔を半導体プロセス中のどの工程においても一定の値
に保つことが可能となった。また、小ない数の間隔測定
装置を用いて多数の点の間隔を調節することができ、そ
の利益は大きいO なお、本発明において用いられる白色干渉計とし7ては
、本文中に示したウオラストン・プリズムの外ニ、ロツ
7ヨンプリズム、セナルモンプリズム等は使用できるこ
とは当然として、マイケルソン干渉針において干渉針の
一方の鏡を傾けて固定したものも使用可能であることは
明らかであろう。またその配置も、本文中では3系統子
行、あるいは交叉しt配列した例を示したが、より多数
の光学系の使用や、2次元的な配列が本発明に含まれる
ことは明らかであろう。
However, by using the present invention, it has become possible to maintain the distance between the wafer 1 and the mask at a constant value in every step of the semiconductor process. In addition, the spacing between many points can be adjusted using a small number of spacing measuring devices, and the benefits are large.・It goes without saying that outside prisms, rotisserie prisms, Senarmont prisms, etc. can be used, but it is also clear that a Michelson interference needle in which one mirror of the interference needle is tilted and fixed can also be used. . Regarding the arrangement, in this text we have shown examples of three-system child rows or a crossed T-array, but it is clear that the present invention includes the use of a larger number of optical systems and two-dimensional arrangement. Dew.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に用いられる白色干渉計を用いて物体の
厚さが測定可能となる原理を説明した図、第2図は本発
明で用いられる白色干渉縞の2次元的な構造全アられし
た図、第3図は本発明の先願特許で間隔調節が可能とな
る原理を説明する図、第4図はフォトレジスト等の薄い
層が存在している場合でも正確に空気間隔の測定できる
ようすをあられした図、第5図および46図は本発明の
第1の実施例をあられした図、WJ7図はシリコンウェ
ハーと本発明において用いられる測定点の関係をあられ
した図、第8図は本発明の第2の実施例をあられした図
である。 図中、1は白色光源、53は検光子、60はウオラスト
ン・プリズム、56は検光子、50は干渉計部、30は
光検出部、11はマスク、13はウェハー、26はノ\
−フミラー、ax、+f、・・はウェハーの保持部、3
5.35’・・・はアクチュエーターロッド、36は信
号処理回路、37はアクチュエーターの制御回路をあら
れす。 出願人 キャノン株式会社
Figure 1 is a diagram explaining the principle by which the thickness of an object can be measured using the white interferometer used in the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the entire two-dimensional structure of the white interference fringes used in the present invention. Figure 3 is a diagram illustrating the principle by which the gap can be adjusted according to the prior patent application of the present invention, and Figure 4 shows how to accurately measure the air gap even in the presence of a thin layer such as photoresist. Figures 5 and 46 are diagrams depicting the first embodiment of the present invention, Figure WJ7 is a diagram depicting the relationship between the silicon wafer and the measurement points used in the present invention, and Figure 8 FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a white light source, 53 is an analyzer, 60 is a Wollaston prism, 56 is an analyzer, 50 is an interferometer, 30 is a photodetector, 11 is a mask, 13 is a wafer, and 26 is a
-fmirror, ax, +f,... are wafer holding parts, 3
5. 35'... is an actuator rod, 36 is a signal processing circuit, and 37 is an actuator control circuit. Applicant Canon Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)2つの、間隔を有する物体を波長幅を有する光束
で照明し、該物体からの光束のうち前記間隔に対応した
光路差を有する2つの光束を用いて干渉縞を形成し、該
干渉縞を用いて前記2つの物体の間隔を調整する方法に
おいて、前記物体からの光束が前記干渉縞形成手段に至
る光路中に回転非対称な光束幅変更手段を設けたことを
特徴とする間隔調整装置。 (2、特許請求の範囲第i11項に記載の間隔調整装置
に於いて、前記干渉縞形成手段は前記物体からの光束を
分割し、相互に傾けて重ね合わ(3) 特許請求の範囲
第(2)項記載の間隔調整装置において、前記光束幅変
更手段は、前記相互類きの生じない方向に対して、それ
と直交する方向に対する変更倍率と比較して相対的に小
さな変更倍率を有することを特徴とする間隔調整装置。 (4) 特許請求の範囲第(1)項記載の間隔調整装置
において、前記干渉縞形成手段は、単独で複数の点の間
隔を測定する機能を有し、前記複数の点に対応した間隔
調整手段を用いて複数の点における間隔を所望の値に有
することを特徴とする間隔調整装置。
Scope of Claims: (1) Two objects with a distance between them are illuminated with light beams having a wavelength width, and two light beams from the objects having an optical path difference corresponding to the distance are used to form an interference pattern. and adjusting the distance between the two objects using the interference fringes, further comprising providing a rotationally asymmetrical beam width changing means in the optical path of the light beam from the object to the interference fringe forming means. Features a spacing adjustment device. (2. In the spacing adjustment device according to claim i11, the interference fringe forming means splits the light beam from the object and overlaps each other by tilting each other. (3) Claim 2 In the interval adjusting device according to item 2, the beam width changing means has a relatively small change magnification in the direction in which no similarity occurs compared to a change magnification in a direction orthogonal thereto. (4) In the spacing adjustment device according to claim (1), the interference fringe forming means has a function of independently measuring the spacing between a plurality of points, and A space adjustment device characterized in that the space between a plurality of points is set to a desired value using space adjustment means corresponding to the points.
JP58207766A 1983-11-04 1983-11-04 Regulating device of space Pending JPS60100004A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58207766A JPS60100004A (en) 1983-11-04 1983-11-04 Regulating device of space
US07/080,209 US4932781A (en) 1983-11-04 1987-07-31 Gap measuring apparatus using interference fringes of reflected light

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58207766A JPS60100004A (en) 1983-11-04 1983-11-04 Regulating device of space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60100004A true JPS60100004A (en) 1985-06-03

Family

ID=16545179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58207766A Pending JPS60100004A (en) 1983-11-04 1983-11-04 Regulating device of space

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60100004A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63261727A (en) * 1987-04-20 1988-10-28 Tokyo Electron Ltd Correcting method of surface distortion of plate

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS524260A (en) * 1975-06-28 1977-01-13 Canon Inc Physical factor measuring system
JPS5252579A (en) * 1975-10-27 1977-04-27 Canon Inc Clearance adjusng method

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS524260A (en) * 1975-06-28 1977-01-13 Canon Inc Physical factor measuring system
JPS5252579A (en) * 1975-10-27 1977-04-27 Canon Inc Clearance adjusng method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63261727A (en) * 1987-04-20 1988-10-28 Tokyo Electron Ltd Correcting method of surface distortion of plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3081289B2 (en) Apparatus for projecting a mask pattern on a substrate
TWI416272B (en) Surface shape measuring apparatus, exposure apparatus, and device manufacturing method
KR100471524B1 (en) Exposure method
US6376329B1 (en) Semiconductor wafer alignment using backside illumination
JP5816231B2 (en) Strain measurement imaging system
JP4476195B2 (en) Polarization beam splitter apparatus, interferometer module, lithographic apparatus, and device manufacturing method
JPH04273008A (en) Surface condition inspection device
KR20090113895A (en) Apparatus for Measuring Defects in a Glass Sheet
JPH04232951A (en) Face state inspecting device
TWI427433B (en) Measurement apparatus, exposure apparatus, and device fabrication method
JPS5925212B2 (en) Method for automatically positioning an object surface and/or image surface in an optical reproduction machine
US4932781A (en) Gap measuring apparatus using interference fringes of reflected light
US5327338A (en) Scanning laser lithography system alignment apparatus
TW522287B (en) Lithographic projection apparatus, method of calibrating a lithographic projection apparatus, method of manufacturing a device using a lithographic projection apparatus, and device manufactured thereby
JPH10507581A (en) On-axis mask and wafer alignment system
JPH0574684A (en) Positioning device
JPH02206706A (en) Position detector
JPS60100004A (en) Regulating device of space
JP2506725B2 (en) Pattern defect inspection system
TW202016647A (en) A lightorapy system and method to perform lithography for making accurate grating patterns using multiple writing columns each making multiple scans
JPH09171954A (en) Position measuring equipment
JP3305058B2 (en) Exposure method and apparatus
JPS60100005A (en) Regulating device of space
JPS632324B2 (en)
JP6061912B2 (en) Measuring method, exposure method and apparatus