JPS6251219A - 間隙設定装置 - 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〕 本発明はマスクとウェハの間隙を高精度で出す間隙設定
装置に係り、特に密着式マスタブラ。。

イナのマスクとウェハの間隙設定に好適なもの。

である。

〔発明の背景〕

密着式マスク了う、イナに於けるマスクとウニ。

ハの間隙を出す方法として１例えば特開昭５４−・８３
３８０号公報に配さ第１ている通り１球面座を使・弔す
る方法が一般的である。この方法は１球面〜座に対して
下方から微小圧を加え８球と座の部・分を自在にし、あ
らかじめマスクにウニノ・ヲ当・てて、平行出しを行い
、その後６球と座の部分＋＋１を真空状態にして密着固
定する方法を取ってい。

た。この方法ではマスクとウニノ・を接触させる。

ため、マスクに傷、異物が付着しやすく歩留り。

の低下を招く恐れがあった。この問題点を解消。

１させる方法として、マスクとウニノーの間にスペー、
。

すを入れ、ウニ・・のパターン配置個所以外の部。

分をスペーサに当て、マスクとウニノ・の平行出。

しを行うという方法を取っている。しかしなか。

ら、この方法ではマスクとウニノ１はスペーサと。

、いう介在物が存在するため、　　１／１０００ｍｍオ
ーダー２ｉ１の高精度の間隙設定は期待できない。　　
　　。

一方、マスクとウェハを非接触で間隙を設定。

する方法としては、特開昭５６−９８Ｆ１２９号に記さ
。

れている方法があるが１本方法は振動子により・マスク
を振動させるとマスクとウェハ間で空気がダンパとなり
、ウェハから反射されマスクを再び振動させる。この空
気の波動の干渉から間・隙を検出する方法である。この
方法ではマスク・を振動させる。空気という（圧縮）流
体を使用・するということから１機械的誤差、温度変化
婢１，１の環境の変化が問題となる可能性がある。

〔発明の目的１ 本発明の目的は、前記従来技術の欠点をなく。

し、相対する薄板の間隙を非接触で検出し１間。

隙を一定あるいは任意の値に設定できる間隙設定装置を
提供するにある。

〔発明の概要〕

本発明は、相対する薄板を保持する手段と。

保持手段の一方あるいは双方に接続し、保持手段をチル
ト移動が可能な変位手段と、剤種薄板に対し垂直方向に
結像系をなし、結偉位置付近。

の共役位置にパターンと光電変換手段とを具備。

した検出光学系と、パターンのコントラストな。

演算し、その演算結果から相対する薄板の間隙。

を算出する演算手段と、その間隙検出結果から・前記変
位手段を駆動する制御手段を具備側−てい・るものであ
り、さらに前記薄板の少なくとも２・個所に光の反射面
と透過面を配設した間隙設定・装置であることから９例
えば、検出光学系のパ・ターンを薄板の反射面と透過面
に投影し、透過１゜したパターンは相対する薄板に投影
するものであり、各々の薄板に投影したパターンの反射
光。

を光電変換手段に投影し、そのコントラスト量。

を演算し、あらかじめコントラスト量と焦点ズ。

し量とを算出したデータと比較すると各々の薄１６゜板
の間隙を算出することができる。また、検出光学系及び
変位手段を薄板に対しで少なくとも３個所配設するごと
により、各々の薄板の間隙３個所を算出することができ
、互いに面を構成することがでλることから、変位手段
を移動す２．。

・３　・ ることにより、各々の薄板の間隙を一定に、マ。

たは任意の値にすることが可能となる。　　　。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図により説明する。。

第２図に従来の間隙設定装置の一実施例を示す。・本装
置は密着式マスクアライナの一ユニットであり、マスク
１はマスクペース２に真空吸着で固定されている。ウェ
ハ３はウニノ＼チャック４・に真空吸着で固定されてい
る。ウニノ１チャック・４は球面部５と受け６との間に
回転自在で向き１．１を変えることが可能である。マス
ク１とウニノ・。

３の間隙を一様にするには、Ｚステージ７を下。

降させマスクｌとウェハ３の間隔を空け、ここ。

で、受け６から球面部５に対して微小空気圧を。

かけ球面部５から上部を薄い空気層で浮かした１゜状態
とする。次にＺステージ７を上昇させマス。

りｌにウェハ３を押し付けると球面部５と受け。

６が摺動しウェハ３の面がマスクｌの面になら。

う様になる。ここで球面部５に加えている微小空気圧を
止め、真空引きをすると球面部５と受２１１・　４　・ け６が固定されることになり、マスクｌとウニ。

ハ３の平行出しが完了したことになる。実験の゛装置に
おいてはＺステージ７を下降させ、マス。

りｌとウェハ３のアライメントを行い再びＺス゛チーシ
フを上昇させて露光というステップを踏・む。

第１図に本発明による一実施例を示す。氷見・明では１
球面座の変わりにＺステージ７の上に・３個の圧電素子
（以下ピエゾ８と称す）を配置・し、その上にウェハチ
ャック４を載置する。−１，ｉ方、マスクｌの上方、ピ
エゾ８を配置した上方。

位置に対物レンズ９を使用した検出光学系を３゜ユニッ
ト設ける。対物レンズ９の物体側（焦点。

位置側）にマスクｌとウニノ・３が来る様にし、。

結偉側にリニアイメージセンサ（以下Ｃ，Ｃ，Ｄ　ｔｏ
、。

と称す）を配置し、また結像光路の途中にノー−。

フミラー１１を挿入し照明系（図は略す）からの光をラ
イトガイド１２で導き、落射照明が出来る様な構成とし
ている。

Ｃ，Ｃ，Ｄｌｏはマスク１とウェハ３の了ライメント用
のターゲットマーク１３検出用に左右にそれ。

ぞれ２個ずつ、もう１個所はマスクｌ、ウニツバ３面検
出用であるので、　Ｃ，Ｃ，ＤＩＯは１個設置し。

た。

Ｃ，Ｃ，Ｄｌｏの出力はＣ’、　Ｃ，Ｄ駆動回路１４と
インター・フェース回路１５を介して計算機１６で演算
する。・また、インターフェース回路１５からピエゾ８
駆・動用の制御回路１７に接続し１間隙計算結果なピ・
ニジ８にフィードバック可能な構成とした。　。

第３図（ａｔ　、　（ｂｌにウニノ・チャック４の移動
機構１゜を示す。チャックベース１８にピエゾ８を３個
設。

定し、ピエゾ８先端の鋼球受け１９は円錐Ｉ　Ｖ　ミ。

ゾ、フラットの形状とし、ピエゾ８の移動量は。

鋼球受け１９部を電気マイクロメータ２０で測定す。

る構成としている。またウニノ・チャック４とチ、３ヤ
ツクベースとは抜バネ２１により可動自在に固。

定している。

第４図に本発明のマスク１に反射面２２を設け。

反射面２２と透過面２３の双方に縞パターン２４を投。

影した図を示す。マスクｌに対して反射面２２を２゜３
個所設け、そこに対物レンズ９を用いた検出。

光学系を移動したものであり、縞パターン２４を・対物
レンズ９を通してマスク１の反射面２２とマ。

スフ１の透過面２３を透過し、ウェハ３上に投影・した
ものである。

第５図及び第６図に縞パターン２４を用いた位・置検出
方法の概念を示す。検出光学系は対物し。

ンズ９と結像レンズ２５．そしてハーフミラ−１１・で
２つに分岐した結像位置にはＣ，Ｃ，Ｄｌｏとガラ。

ス２６の両面に交互に配設した縞パターン２４を配置。

置した。ここで１例えばウニノＳ３が対物レンズ。

９の焦点位置にあった場合、結像位置にある縞。

パターン２４をウェハ３上に投影すると、ウニノ１゜３
から反射した縞パターン２４は、Ｃ，Ｃ，Ｄｌｏ上に。

る。従ってＣ，Ｃ，Ｄｌｏの出力も第５図（ｄｌに示す
様。

に規則正しく明暗を示す。ここで０例えば第６図に示す
様にウェハ３が対物レンズ９の焦点位置に対して下側に
ある時は、縞パターン２４は交２，１・　７　・ 互に明暗を繰り返す。即ち結像位置に近い縞ツク。

ターン２４の方がコントラストが高くなる。一方Ｊ第７
因に示す様にウニノ・３が対物レンズ９の焦。

点位置に対して上側にある時は、第６図と反対。

の縞パターン２４のコントラストが高くなる。　′の画
素２７の出力がコントラストであり、ガラス−２６の両
面に縞パターン２４を配設しているため、・４画素のう
ち２画素ずつのコントラストを比較＋０することにより
、焦点位置を求めることができ。

る。コントラストを表す式を式（１）に示す。ここ。

で、対物レンズ９を移動した時のコントラスト。

量を演算すると、第８図（し）に示す様な値となる。。

即ちコントラスト量がＯになった時が合焦点で１゜あり
、焦点からずれることにより、コントラス。

ト量は＋あるいは−の値となり、ガラス２６のど。

ちらかの縞パターンに焦点が合った時に、コン。

トラスト量は＋側あるいは一側で最大となり、。

さらにどちらかに移動すると完全に縞パターン２゜・　
８　・ ２４がボケて検出不可能となりコントラスト量が。

０になる。

次にマスク１とウェハ３の間隙を検出し、−定あるいは
任意の、値にする手段を説明する。　。

第９図に検出の概念図を示す。マスク１には一′反射面
２２と透過面２３を設けている。ここで０例・えげ対物
レンズ９の焦点位置がマスク１の上方にある時、Ｃ，Ｃ
，ＤＩＯの出力は第９図（ｂ）に示す様・にマスクｌ側
は出力差は大きいがアンバランス・に、一方マスク１を
通してウェハ３側の出力差、＋＋ルベルともに小さく、
焦点位置から遠いことを。

示している。その時のコントラスト１は第９図。

（Ａｌに示す様になり、マスクｌの方に対物レンズ。

の焦点位置が遠いことがわかる。

次に第１０図ｊａ）に示す様に対物レンズ９を下降Ｉ−
１させて、マスクｌの反射面に焦点位置が来た時。

Ｃ，Ｃ，ＤＩＯの出力は第１θ図（ｂ）に示す様に、マ
スク。

１側の出力差は等しくなる。一方つエバ３側の。

出力差は、第９図より多少大きくなる。同様の。

方法により、３軸の対物レンズ９の焦点位置とマスクｌ
の反射面２２が一致する様に対物レンズ。

９を移動させ合わせる。

マスクｌと対物レンズ９の相対位置関係が出゛たならば
、ウェハ３をピエゾ８に電圧を加えてＪマスク１とウェ
ハ３を接近させる。第１１図（ａ）に・示す様にウェハ
３を上昇させると、第１１図（ｂｌに・示す様にウニノ
・３に□対応するＣ、Ｃ，Ｄ１０出力差はアンバランス
になるが大きくなる。さらにこの・ま〜ウェハ３を上昇
させると、Ｃ，Ｃ，Ｄｔｏの出力・差はなくなり、マス
クｌ側の出力差と同様なバ］１゜ランスとなる。この前
に、あらかじめコントラ。

スト量と焦点位置の関係を演算し、記憶してお。

けば８例えばあるコントラスト量に対して焦点。

位置からウニノ・３がとのぐらい離れているか分。

る。従って、マスク１とウニノ・３の間隙を所定１、の
値に設定したい時は、コントラスト量を常時。

演算しなからピエゾ８を駆動し、コントラスト。

量が所定の値になったらピエゾ８を停止させる。。

この様に、コントラスト量と焦点ズレの関係をあらかじ
め求めておけば、マスクｌとウニノ・３の間隙を任意の
値に設定可能であり、さらに。

コントラスト量をピエゾ８の制御回路１７にフィー。

ドパツクすれば１例えば露光装置において、プ゛ロキシ
シテイにも、密着式の双方に適用が可能。

である。即ち、密着式においてもマスク１とつ５エバ２
を密着させる直前迄、常時平行出しを行゛うことが可能
であり、高積度の平行出しが可能−となる。

〔発明の効果〕

本発明（でよれば、相対する薄板の間隙を非接１０触か
つ高精膨で検出できる。また一方の薄板を・間隙検出結
果を基に移動させ一定あるいは任意・の間隙にすること
が可能であるので０例えば半。

導体製品のマスクとウェハの間隙検出、平行出。

しが必要な密着式子ライナ、Ｘ線了うイチに対、５して
適用が考えらねる。

密着式アライナにおいては、従来の様にマス。

りとウェハを直接接触させて平行出しする方法。

に対して０本方式の様に非接触でマスクとウニ。

ハの平行出しが行えるのでマスクに与えるダメ−２゜、
１１゜ ジが少なく歩留りが向上するという効果がある二またマ
スクとウニ・・が接触する直前迄平行出しができるため
、高精度の平行出しができマスクにウニ・・が密着する
際にズレな生じない、−１：た全面わたって完全に密着
するので１合わせ精度の向上、高解像度の焼付けが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第２図は従来の密着式子ライナの密着機構を示す段面図
、第１図は本発明の一実施例の間隙設定装置を示す構成
図、第３図ｈｉウニ・・チャ・ツクの移動機構を示す段
面図と側面図、第４図は縞パターン投影個所を斜す斜視
図、第５図、第６図、第７図は縞パターン投影法を示す
概念”図。 第８図は縞パターン投影法による縞パターンのコントラ
スト量を算出する式及びコントラスト量と焦点位置の関
係を示すグラフ、第９図、第１０図、第１１図はマスク
とウェハの間隙を検出。 設定する概念図である。 ｌ・・・マスク、　　　　　　３・・・ウニノ１゜８・
・・ピエゾ、　　　　　９・・・対物レンズ。 ・１２・ １６・・・計算機、１７・・・制御回路、　　　。 ２２・・・反射面、２３・・・透過面。 ２４・・・緋パターン、２５・・・結像レンズ。 ２７・・・画素。 稟１　区 猶　′３　口 （ｂ） 第４　目 Ｃ約 第−ｆに （久） 第乙記 第８　圀 Ｃ（、Ｄ昌素 （Ｏン 第　　り　　Ｂコ ＜　ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｄン
り社　マズ７１ノエノ＼ 第１Ｏ口 （α） （Ｃ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｄ
ン第１１圀 αい

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、相対する薄板の間隙を設定する装置において、第一
   の薄板を保持する手段と、第一の薄板に相対し、ほゞ平
   行に第二の薄板を保持する手段と、第一または第二の保
   持手段のいずれか、あるいは双方に接続しチルト移動が
   可能な変位手段と、前記第一及び第二の薄板に対し垂直
   方向に配設し、結像系をなし、結像位置付近の共役位置
   にパターンと光電変換手段とを具備した検出光学系と、
   光電変換手段により入力したパターン情報を演算し、そ
   の結果を変位手段にフィードバックする演算・制御手段
   を具備することを特徴とする間隙設定装置。