JPS61289629A - 位置合せ方法およびその方法を用いた自動焦点合せ装置 - Google Patents

位置合せ方法およびその方法を用いた自動焦点合せ装置

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JPS61289629A
JPS61289629A JP60130859A JP13085985A JPS61289629A JP S61289629 A JPS61289629 A JP S61289629A JP 60130859 A JP60130859 A JP 60130859A JP 13085985 A JP13085985 A JP 13085985A JP S61289629 A JPS61289629 A JP S61289629A
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    • 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
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    • G03F9/7003Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
    • G03F9/7023Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
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    • GPHYSICS
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    • G03F9/7049Technique, e.g. interferometric
    • G03F9/7053Non-optical, e.g. mechanical, capacitive, using an electron beam, acoustic or thermal waves
    • G03F9/7057Gas flow, e.g. for focusing, leveling or gap setting

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

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】 [発明の技術分野] 本発明は、IC,LSI、超LSI等の半導体回路素子
製造用の投影焼付装置に適用される自動焦点合せ装置に
関し、特にマスクの一部の像または全体の像をウェハ上
に形成する結像光学系に対し、マスクとウェハを所定の
位置に、精度よく位置合せする自動焦点合せ装置に関す
る。
[従来技術の説明] 半導体回路素子はその算出パターンの最小寸法が微細化
しており、このため投影焼付装置においても高い分解能
が必要とされる。高い分解能を得るためには、マスクお
よびウェハを結像光学系の互に共役な光学基準面位置に
、正確に位置合せしなければならない。
この位置合せのためには、ウェハまでの距離の測定系と
してエアマイクロセンサ(以下、エアセンサという)等
が、また、駆動系としてモータ、ピエゾ(圧電素子)等
が使用される。特に駆動系は、駆動量の大きい粗動系と
駆動量は少ないが駆動精度の高い微動系とを備える場合
がある。
第3図は、従来例であり本発明の適用対象例でもある投
影焼付装置の要部断面図を示す。同図において、1は縮
小投影レンズ、2はエアセンサのノズル、3はパルスモ
ータ、4はパルスモータ3の駆動力を7ステージ6の移
動方向の駆動力に変換伝達する駆動力伝達機構、5はピ
エゾである。
パルスモータ3は粗動系として、ピエゾ5は微動系とし
て用いており、これらを駆動することにより2ステージ
6とウェハ7とを縮小投影レンズ1の光軸方向に移動す
ることができる。エアセンサノズル2はウェハ7の上に
位置し、ウェハ7と縮小投影レンズ1との距離を測定す
る。この測定値を基に、マスクおよびウェハが結像光学
系の互に共役な光学基準面位置となるように、レンズ光
軸方向の駆動量を算出する。その量を粗動系としてのパ
ルスモータ3および微動系としてのピエゾ5に振り分け
てそれぞれを駆動し、2ステージ6を移動する。
従来、上記の測定および駆動は各々1回ずつ行なわれ位
置合せ完了としていた。この1回の駆動において、駆動
量の大きさが微動系の最大ストロークよりも大きい場合
は、粗動系を駆動して微動系のストローク不足を補うこ
とになる。この結果、駆動系全体としての位置合せ精度
は、微動系よりも精度の低い粗動系の駆動精度に依存す
る。従って、粗動系の駆動力伝達機構4の機械的ガタ等
に起因する位置合せ誤差が発生し、駆動系全体として精
度の高い位置合せはできなかった。
また、この欠点を回避しようとすれば、毎回、駆動量に
エアセンサで距離の測定を再度行なう必要がある。エア
センサには数十m3〜数百mSの応答遅れがあることは
周知である。従って、この応答遅れにより投影焼付装置
としてのスループットが著しく低下するという不具合が
あった。
[発明の目的] 本発明は、上述の従来形の問題点に鑑み、前記微動系の
最大駆動ストO−りがどれ程の大きさであるかというこ
とに制約されずに、投影焼付装置としてのスループット
を著しく低下させることなく常に精度の高い位置合せを
可能とする自動焦点合せ装置を提供することを目的とす
る。
[発明の算出] 以下、図面に従って本発明の詳細な説明する。
本発明は、第3図に示したような投影焼付装置に適用が
可能である。
第4図は、縮小投影レンズ1とエアセンサのノズルおよ
びウェハ7の上面図を示す。12〜15は縮小投影レン
ズに取付けられた4ケのエアセンサのノズルであり、ウ
ェハ7の表面までの距離を測定している。ノズル12〜
15で測定した縮小投影レンズの端面からウェハ7の表
面までの距離を各々d1、d2、d3、d4とすると、
その平均距離は (dl  +d2  +d3 +d4  )/4となる
。所定の縮小投影レンズ1の結像面位置と縮小投影レン
ズ1の端面閤の距離をdOとすると、結像面位置にウェ
ハを移動させるのにはΔd−do −(dl +d2 
+d3 +d4 )/4なる最Δdだけウェハ7を移動
させれば良い。この結果、ウェハの平均面が結像面位置
となる。
第5図は、ステップ・アンド・リピートタイプの投影露
光機で焼付ける際のウェハ7上のショットレイアウト並
びに縮小投影レンズ1およびエアセンサノズル12〜1
5の配置を示す。同図において、16はマトリックスで
示されるショットレイアウト、図中斜線で示した部分S
は現在、焼付を行なうショットを示す。
第1図は、本発明の一実施例に係る自動焦点合せ装置の
システムブロック図である。同図において、21は装置
の操作を司どるコンソール、21aはコンソールの制御
を司どるコンソール制mcpu(中央処理装置) 、2
1bはコンソー、ルυ制御CPUの下で情報を一時的に
記憶するためのメモリ、21Cは種々の情報を入力する
ための入カキ−121dは入力した情報を表示するため
のCRTディスプレイ、21eは入力した情報等を記憶
するための外部記憶装置である。22は本体制御系、2
2aは本体制御を司どる本体制御CPU、22bは本体
制御1CPLJの下で情報を一時的に記憶するためのメ
モリである。12〜15はウェハまでの距離を測定する
エアセンサノズル、22dはエアセンサノズルの圧力を
電圧に変換するための電圧変換回路、22cはその電圧
変換回路の出力をデジタル値に変換するためのアナログ
/デジタル変換器(A/Dコンバータ)である。23は
第3図の3〜6に相当する2ユニツト、228はその2
ユニツトを駆動するための2ユニット駆動回路である。
40はエアセンサノズル12〜15や2ユニツト23以
外の本体ユニット、22fはそれらの本体ユニットと本
体II m c p u22aとの仲立ちをするインタ
ーフェースである。
本実施例における装置の操作を司どるのはコンソール2
1である。オペレータはまず、入カキ−21Cからウェ
ハ7のサイズやXY方向のステップ距離あるいは露光時
間等の諸情報をキーインする。
これらの情報はコンソール制m CP U 21aを通
じて−Hメモリ21bに記憶される。コンソール制御C
P Ll 21aは、メモリ21bに記憶された情報を
計算処理し、第5図に示すような各ショットの中心座標
や、エアセンサの有効/無効情報を算出する。
ここで有効/無効情報というのは、エアセンサのノズル
がウェハ面上から外れているか否かを示すものである。
即ち、ショット位置とエアセンサノズルの位置との関係
によりウェハ面上からノズルが外れる場合があるため、
これを予め算出しておき、測定時には有効なエアセンサ
ノズルのみ使用するための情報である。コンソール制w
cpu21aにおけるこれらの算出結果は再びメモリ2
1bに記憶される。また、装置本体に起動をかける場合
も、やはりオペレータは入カキ−2ICから、起動指令
なるコードをキーインする。するとメモリ21bに記憶
された情報が、コンソールall ’IIJ CP t
J21aを通じて本体制御CP U 22aに伝達され
、メモリ22bに記憶されて、本体に起動がかかる。本
体装置の各ユニットに対しては、本体ユニット制御系2
2内の各インターフェースを通じて、駆動あるいは信号
処理が行なわれる。
ウェハ7と縮小投影レンズ1との焦点合せは以下のよう
に行なう。まず、エアセンサノズル12〜15からの応
答圧力を電圧変換回路22dによって、電気的信号に変
換する。この信号は、A/Dコンバータ22Cによりデ
ジタルデータに変換され、本体制御I CP Ll 2
2aに伝達される。CP ’J 22aにおいては、前
もってメモリ22bに記憶されているエアセンサの有効
/無効情報をもとに、有効なエアセンサによる測定値の
みを抽出して、瞬時に設定駆動量を計算する。さらに、
CPU22aはその設定駆動量よりパルスモータ3およ
びピエゾ5の駆動量を計算し、その値を2ユニット駆a
rgJ路22eに入力する。Zユニット23においては
入力値に基づいて、パルスモータ3およびピエゾ5が駆
動され、ウェハの2方向への移動が行なわれる。
次に、第2図のフローチャートを参照して位置合せの処
理の流れについて説明する。位置合せが開始(ステップ
30)されると、まずエアセンサによりウェハ面までの
距離を測定する(ステップ31)。実際に測定している
のは、ウェハ7の表面とエアセンサノズル12〜15の
間の距離である。この測定により得られた値からウェハ
7の駆動量Δdがわかる。この駆動量Δdはパルスモー
タ3の駆動量Cとピエゾ5の駆動量Fに Δd−C+F なる関係を満足するように割当てられる(ステップ32
)。このとき、Fはピエゾの最大ストO−りによって制
約される。即ち、 F<(最大ストローク値) でなければならない。次に、パルスモータ3およびピエ
ゾ5を割当てた駆動量CおよびFで駆動する(ステップ
33)。さらに、前記Cの値即ち粗動系としてのパルス
モータの駆動量がゼロであるか否かを判定しくステップ
34)、駆動mCがゼロでなければステップ31の測距
の処理にもどって再びステップ31〜34の動作を繰り
返す。、即ち、位置合せ動作を反復する。一方、Cがゼ
ロであれば位置合せを終了する(ステップ35)。ここ
で、位置合せ終了に達するのは粗動系としてのパルスモ
ータ3の駆動−がゼOの場合であるから、Zステージ6
の位置合せは最終的には微動系としてのピエゾ5の駆動
精度で実施されていることになる。従って、従来、粗動
系に依存し低い精度で行なわれていた位置合せは、常に
、より精度の高い微動系の駆動精度で実施することがで
きる。また、駆動精度が保証されるので、駆動後エアセ
ンサによりウェハまでの距離を再度測定する必要もなく
、投影焼付装置としてのスループットの低下も回避でき
る。
なお、第3図におけるパルスモータ3の代わりにDCモ
ータやストロークの長いピエゾを、またピエゾの代わり
に駆動精度のより高いパルスモータ等を、それぞれ用い
ても同様な効果が得られることは明白である。また、第
2図のフローチャートのステップ34の判定において、
パルスモータ3の駆動lCとゼロとを比較する代わりに
2ステージの駆動量Δdの大きさを用いて Δd≧(ピエゾの最大ストローク値) 等の条件で判定しても同様な効果が得られることは明白
である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、ウェハ等の平板
状物体までの距離を測定した測定値を基にして、それら
の物体の駆動時に精度の低い粗動系を使用したかそれと
も粗動系は使用せず精度の高い微動系により駆動したか
を判別し、その判別結果に応じて位置合せの動作を反復
するか終了するかを判定しているため、常に駆動位置合
せ精度の^い微動系によってのみ位置合せが終了する。
従って、常に高い位置合せ精度を確保することができる
また、位置合せが終了したときの精度が保証されるため
、駆動した後に平板状物体までの距離を再測定する必要
がなく、投影焼付装置としての著しいスループットの低
下も回避することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例に係る自動焦点合せ装置の
システムブロック図、 第2図は、第1図の装置における処理手順を示すフロー
チャート、 第3図は、従来例であり本発明の適用対象例でもある投
影焼付装置の縮小投影レンズおよびエアセンサ部分の断
面図、 第4図は、縮小投影レンズとエアセンサのノズルおよび
ウェハの上面図、 第5図は、ウェハ上のショットレイアウト並びに縮小投
影レンズおよびエアセンサノズルの配置を示す図である
。 1・・・縮小投影レンズ、 2.12〜15・・・エアセンサノズル、3・・・パル
スモータ、4・・・駆動力伝達機構、5・・・ピエゾ、
6・・・Zステージ、7・・・ウェハ、21・・・コン
ソール、22・・・本体制御系。 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、平板状物体を水平方向にステップ移動させる移動手
    段と、投影光学系の結像面と上記物体面との距離を測定
    する位置検知手段と、該位置検知手段の測定値出力から
    算出される位置情報を設定駆動量として上記物体および
    投影光学系を光軸方向に相対的に駆動する駆動手段とを
    備え、各ステップ移動後、該物体面の各領域を順次投影
    光学系の結像面に一致することを可能とする自動焦点合
    せ装置であって、 上記駆動手段が、上記物体または投影光学系を相対的に
    粗略に駆動する粗動手段と、上記物体または投影光学系
    を相対的に微細に駆動する微動手段と、各ステップ毎に
    、位置合せの動作を反復するか終了するかを上記位置情
    報を基に判定する手段とを具備することを特徴とする自
    動焦点合せ装置。 2、前記位置情報が、前記粗動手段による粗動量と前記
    微動手段による微動量との和として算出されるものであ
    り、前記判定手段は、上記粗動量が零であるか否かに従
    つて位置合せの終了および反復を判定する特許請求の範
    囲第1項記載の自動焦点合せ装置。
JP60130859A 1985-03-25 1985-06-18 位置合せ方法およびその方法を用いた自動焦点合せ装置 Granted JPS61289629A (ja)

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US06/843,392 US4714331A (en) 1985-03-25 1986-03-24 Method and apparatus for automatic focusing

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JPH0149008B2 JPH0149008B2 (ja) 1989-10-23

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