JPS62149128A - 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】 （発明の利用分野） 本発明は対峙して配設されるマスクおよびウェハ間の平
行度を非接触で高精度に調整するに好適な露光装置に関
するものである。

（発明の背景） 半導体製品、液晶製品等の高精度のホ）　ＩＪングラフ
ィが必要な露光装置１例えばコンタクトアライナ（プロ
キシミティアライナを含む）、Ｘ線アライナ等において
はマスクパターンを紫外線露光によりウェハに焼付ける
手段が採用される。この露光の前工程としてマスクとウ
ェハの平行度を高精度に調整保持せしめることが必要と
される。この手段としてマスクおよびウェハを密着せし
めて精度出しを行うものや（例えば特開昭５４−８３３
８０号）、非接触状態にて平行度を出すもの（例えば特
開昭５６−９８８２９号）等採用されているが精度の面
および信頬性等の面で問題点があった。すなわち、特開
昭５４−８３３８０に開示するものはベース上に支持さ
れたマスクに球面支持部を有するチャック上に載置され
るウェハを接触せしめ、上記チャックに空気圧を付加し
、マスクとウェハとを均一に接触せんとしたものである
。この手段では上記の如くマスクとウェハとを直接接触
させるためその間にレジスト、異物等が混入し、マスク
にこれ等が付着すると共に傷が生じ歩留りを低下せしめ
る欠点があった。またマスクとウェハを直接接触せしめ
る代りにその間にスペーサを介在せしめる手段もあるが
、スペーサ自身の寸法平行精度が問題となる他、スペー
サ自体にレジスト、異均等が付着し、スペーサの厚さが
一定せず、マスクおよびウェハ間の間隙を一定のものに
高精度に保持できない欠点が生ずる。

また特開昭５６−９８８２９号はマスクとウェハとを間
隙を隔てて対峙せしめ、振動子によりマスクを振動させ
、両者間の空気の波動干渉の状態から上記間隙を検出し
両者間の平行度を調整するものである。この従来技術は
非接触のため上記した如き欠点がないが圧縮性流体たる
空気を利用することから、温度、湿度等の環境的要素の
影響を受けやすく、信頼性に劣る欠点があった。

（発明の目的） 本発明は上記欠点を解決すべく創案されたものであり、
その目的はマスクとウェハとの高精度間隙設定が可能と
なり、高精度の露光ができると共に製品の歩留り、信頼
性を向上し得る露光装置を提供することにある。

（発明の（既要） 本発明は上記目的を達成するためにマスクとウェハの一
方又は双方をＸ、Ｙ、Ｚ方向およびチル１一方向に移動
し得るアライメント調整装置に上記マスクおよびウェハ
を係合せしめると共に、上記マスクおよびウェハに表示
されるマーク又はパターンを結像し、これを光電変換す
る検出光学系と、該検出光学系の上記結像のコントラス
ト量を演算すると共に該コントラスト量に基づき上記ア
ライメント調整装置を動作制御する演算制御装置とから
構成される装置 （発明の実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

まず第１図により本実施例の概要を説明する。

アライメント調整装置はウェハ２を真空吸着するチャン
ク３を支持する圧電素子４　（以下ピエゾ４という）と
、ピエゾ４を載置するステージ５　（Ｘ。

Ｙ，Ｚ方向の移動およびＸ，　Ｙ，平面上の回動（θ）
可能に形成）と、マスク１を載置するべ一ス（図示しな
いが固定又はステージ５により移動および回動可能に形
成される）等とから構成される。

検出光学系は対物レンズ６、ランプハウス（図示せず）
からの光を導くライトガイド１ｏ、ハーフミラー８，９
、マスク１およびウェハ２に表示されるターゲットマー
ク１１（以下、マーク１１という）を結像すると共に結
像される光の強弱に比例する出力信号を制御系に送るリ
ニアイメージセンサ７（以下ＣＣＤ７という）等とから
構成される。演算制御装置はＣＣＤ７の結像のコントラ
スト量を演算するリニアイメージセンサ駆動回路１２（
以下、ＣＣＤ駆動回路１２）、インターフェース回路１
３、計算機１４、演算結果に基づきピエゾ４を制御する
ピエゾ駆動回路１５およびステージ５を制御するステー
ジ駆動回路１６等とから構成される。

以上の構成により、マスク１およびウェハ２のマーク１
１の結像のコントラストｌを求め、この最大値を求め、
両者間の間隙が所定値にあることを確認し高精度の平行
度を確保するようにしたちのである。

次に、本実施例を更に詳細に説明する。

まずアライメント調整装置を説明する。

第２図に示す如く、マスク１には一本ラインからなる間
隙設定用のターゲソトマーク１１−１　（以下、マーク
１ｌ−１という）が１２０度分割で３箇所接線方向に表
示される。またウェハ２にはマーク１１−１と対峙する
位置にこれと直交するターゲソトマーク１１−２　（以
下マーク１１−２という）が表示される。後に説明する
リニアイメージセンサ７−１．７−２　　（以下ＣＣＤ
７４．７−２という）はマーク１１−１．１１−２と対
峙してそれぞれ配置され、マーク１１−１およびマーク
１１−２の配置方向にそれぞれ直交して配設される。

ステージ５は第１図に示す如く、モータ５ａ，５ｂ。

５ｃによりＸ．Ｙ．Ｚ方向に移動すべく形成され、ピエ
ゾ４はチャンク３に相当するウエハ吸着ブロノク１９に
第３図（ａ）　、　（ｂ）に示す如く係合する。すなわ
ちピエゾ４は１２０度分割で３箇所配置され、この先端
と対峙する位置にはウエハ吸着ブロソク１９に固定する
受け１８があり、受け１８とピエゾ４の先端間には拙球
１７が介設される。

また隣接するピエゾ４の中間にはウェハ吸！ブロック１
９を弾性支持板ばね２０が架設される。ピエゾ４の変位
はウェハ吸着ブロック１９をチルトさせるべく作用する
。

検出光学系を第４図（ａ）　、　（ｂ）により説明する
。

対物レンズ６は無限筒長型のものを用い、結像レンズ２
１はライトガイド１０からハーフミラ−９により反射さ
れた束をマスク１およびウェハ２のマーク１１−１．１
１−２に照射し反射してこれをＣ０Ｄ７−１．７−２に
結像すべく配置される。

なお対物レンズ６は位置移動可能に形成される（図示せ
ず）。ＣＣＤ７−１の結像点（イ）とＣＣＤ７−２の結
像点（ロ）は対物レンズ６の倍率をＡとし、マスク１と
ウェハ２との間隙をｄとするとＡ２×゛ｄだけ離れて配
置される。すなわちＣＯＤ７−１とＣＣＤ７−’２はＡ
２×ｄだけ離れて配設される。詳しくにはＣＣＩ）７−
１への光はハーフミラ−８により９０度曲げられ第４図
（ａ）の点線に示す位置に配設されるが、ＣＣＤ７−１
とＣＯＤ７−２の位置関係は上記の如くＡ２×ｄだけ離
隔して配設される。

またＣ　ＣＤ７−１．７−２の前方には光束の１方向の
みを集□光するシリンドリ力ルレンス２１．２２が配置
される。従って第４図（ｂ）に示す如く、横軸に画素、
縦軸にＣＣＤ出力をとるとＣＣＤ７−１にはマーク１１
−１に相当する光のみが結像１、Ｃ０Ｄ７−２にはマー
ク１１−２に相当する光のみが結像される。なおコント
ラスト量の最大値の画素の番地が横軸により確認され記
憶される。

演算制御手段は上記した如き構成から形成されるがＣＣ
Ｄ７−Ｃ７−２に結像する光と下地とのコントラスト差
をコントラスト量として演算し、光の焦点がマスク１お
よびウェハ２のそれぞれのマーク１１−１．１１−２に
一致した場合に最大のコントラスト量を示すことを基本
としてマスクｌとウェハ２この間隙の調整量を計算すべ
く形成される。

次に本実施例の作用を第５図、第６図により説明する。

第５図は横軸に焦点位置、縦軸にコントラスト量を示し
たものであり、第６図（ａ）ないしくｂ）は対物レンズ
６からの光の焦点とマーク１１−Ｌ　１１−２との合致
状態を表示するものである。

まずマスク１およびウェハ２のマーク１１−１．１１−
２の３本の内の１本に対物レンズ６からの光を照射する
（ステージ５により行う）。第６図（ａ）に示す如くマ
スク１のマーク１１−１の上方に焦点がある場合には第
５図の曲線の（ａ）位置に示すコントラスト量が求めら
れる。また第６図（ｃ）に示す如く下方にある場合には
（ｃ）位置で示すコントラスト量が求められる。第６図
（ｂ）は焦点が一致した場合を示し、この場合には曲線
の（ｂ）位置に示す最大のコントラスト量が求められる
。

上記の焦点合せは対物レンズ６を移動して行う。

父上記はＣＣＤ７−１を用いて行うコントラスト量が最
大となったらこの位置で対物レンズ６を固定し、次にＣ
ＣＤ７−２を用い、ウェハ２のマーク１１−２の最大の
コントラスト量を求める。すなわち対”ｌ　”’！−’
７１ビエヅ４を移動し、第６図（ｅ）に示す如く光の焦
点がマーク１１−２に一致する位置を見出す。

第５図の（ｅ）位置がこれに相当する。第５図の（ｄ）
位置、（ｆ）位置は第６図（ｄ）　、　（ｆ）に対応し
、焦点がウェハ２の上方又は下方にあった場合のコント
ラスト量を示すものである。以上の如くしてコントラス
ト量の最大値を求めれば、マスク１とウェハ２とが所定
の間隙を有する位置に配設されたことになる。同様のこ
とを３本の残りのマーク１１−１．１１−２についても
行なうことによりマスク１とウェハ２との位置合せが完
了する。

第７図（ａ）は上記の如くして求めたマーク１１（１１
−１，１ｌ−２）のＣＯＤ　７　（７−１，７−２）に
おける画素２５の位置を示す。今マスクｌの１つのマー
ク１１−１の画素番地をＰＨ１とし、ウェハ２の１つの
マーク１１−２の画素番地をＰｗ＋：とじ、これを求め
て記憶する。同様に残りの２つのマーク１１−１．１１
−２について同様に画素番地Ｐ　Ｍ２　、Ｐ　Ｍ：Ｉ　
、Ｐ　Ｗ−２＋　　Ｐ　Ｗ−３を求めて記憶する。１組
のマスク１とウェハ２との位置合せが上記の如く、完了
した後、新にアライメントを要するマスク１′とウェハ
２′との位置合わせを行うには、これ等について上記と
同様にコントラスト量の最大値となる画素番地ＰＭＰい
　を求め（第７図（ｃ）に示す）、これ等を記憶されて
いる画素番地ＰＭＩ〜３　＋　　Ｐ　Ｗ　ｌ””：ｌの
位置にステージ５により移動することにより相対位置合
せが完了される。本実施例は上記の如くマスク１とウェ
ハ２とが非接触で位置合わせができ、異物の付着等の不
具合が生ずることなく歩留りが向上すると共に、極めて
高精度の間隙合せができ、高精度の露光が行われ信頼性
を向上することができる。

第８図は、本発明の他の実施例を示すもである。

本実施例はクーゲットマーク１１を用いる替りに縞状パ
ターン２３　（２３−１，２３−２）をライトガイド１
ｏとハーフミラ−９間に配置し、これをマスク１とウェ
ハ２上に照射して行うものである。マスク１に対応する
縞状パターン２３−１とウェハ２に対応する縞状パター
ン２３−２とは上記実施例の場合と同様にＡ２×ｄだけ
離れて配置され、ＣＣＤ７−１．７−２もＡ２Ｘｄだけ
離れて配置される。なおこの場合マスク１には縞状パタ
ーン２３−１を反射させる反対面２４を形成する。上記
実施例と同様にＣＣＤ７−１．７−２の結像が最大のコ
ントラスト量を示すようにマスク１およびウェハ２を移
動せしめ、縞状パターン２３−１　。

２３−２の照射位置に光の焦点を合わせ両者の間隙位置
合せを行う。本実施例はマスク１およびウェハ２にマー
ク１１４．１１−２を配置しなくともよい利点があると
共に上記実施例と同様の効果が上げられる。

第９図は第８図の応用例であり、縞状パターン２３−１
　、２３−２は上記実施例と同様に配置されるが、ＣＣ
Ｄ７は１個しか使用しない点が相異する。この場合対物
レンズ６による光の焦点をマスク１とウェハ２の間隙の
中間位置に来るようにＣＣＤ　７の位置を設定する。縞
状パターン２３−１　、２３−２はマスク１上およびウ
ェハ２上に照射するようにする。

本実施例ではＣＣＤ７が１個のため、コントラスト量の
最大値を求めることにはならないが、マスク１およびウ
ェハ２からの結像のコントラスト量が同一になるように
マスク１およびウェハ２を移動位置合わせすることによ
り両者の間隙を所定値に調整することができる。

（発明の効果） 以上の説明によって明らかな如く、本発明によれば高精
度の間隙設定が可能となり高精度露光ができると共に、
非接触により製品の歩留り、信頼性を向上し得る効果が
上げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構成を示す斜視図、第２
図はマスクとウェハのマーク位置とリニアイメージセン
サとの保合状態を示す平面図、第３図（ａ）はウェハに
係合する圧電素子まわりの構造を示す第３図（ｂ）のｍ
−（ａ）　−ｍ−（ｂ）線断面図、第４図（ａ）は検出
光学系の基本光路図およびリニアイメージセンサ出力の
概念図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）における結像の出
力と画素位置を示す説明図、第５図は検出光学系の焦点
位置とコントラスｌ−１との関係を示す線図、第６図（
ａ）ないしくｆ）は光束の焦点合わせ位置とコントラス
ト量との関係を説明するための説明図、第７図（ａ）は
マークの画素位置を示す平面図、第７図（ｂ）は第７図
（ａ）における画素位置とリニアイメージセンサ出力と
の関係を示す線図、第７図（ｃ）は新しいアライメント
時の画素合せを説明するための線図、第８図は本発明の
他の実施例の検出光学系の基本光路図とリニアイメージ
センサの概念図、第９図は第８図の応用例の基本光路図
とリニアイメージセンサの概念図である。 ｌ・・・マスク、２・・・ウェハ、３・・・チャック、
４・・・圧電素子（ピエゾ）、５・・・ステージ、５ａ
　、５ｂ　、５ｃ・・・モータ、６・・・対物レンズ、
７・・・リニアイメージセンサ（ＣＣＤ）　、８．９・
・・ハーフミラ−１１０・・・ライトガイド、１１　（
１１−Ｌ　１ｌ−２）・・・ターゲットマーク、１２・
・・リニアイメージセンサ駆動回路（ＣＣＤ駆動回路）
、１３・・・インターフェース回路、１４・・・計算機
、１５・・・ピエゾ駆動回路、１６・・・ステージ駆動
回路、１７・・・鋼球、１８・・・受け、１９・・・ウ
ェハ吸着ブロック、２０・・・仮バネ、２１２２・・・
シリンドリカルレンズ、２３　（２３−１、２３−２）
・・・縞状パターン、２４・・・反射面、２５・・・画
素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ベース上に載置されるマスクとこれに対峙して配設され
   チャックに保持されるウェハとの一方又は双方を移動お
   よび回動させるアライメント調整装置と、上記マスクお
   よびウェハに表示されるマーク又はパターンを結像し、
   これを光電変換する検出光学系と、該検出光学系の上記
   結像のコントラスト量を演算すると共に、該コントラス
   ト量に基づき上記アライメント調整装置を動作制御する
   演算制御装置とを有することを特徴とする露光装置。