JPS63140989A

JPS63140989A - 位置決め装置

Info

Publication number: JPS63140989A
Application number: JP62120339A
Authority: JP
Inventors: ジヨナサン・エイ・ボデイン
Original assignee: ATETSUKU CORP
Current assignee: ATETSUKU CORP
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1988-06-13
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: US4758091A; JPH0814631B2

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、パターン発生、パターン印刷、およびσ１１
１定装置において加工物を保持する部品ボルダに関する
。

〔発明の背景〕

集積回路のフォト・リソグラフィツク製造においては、
輻射または粒子エネルギに対して感応するフィルムを、
回路特徴を形成している所定のパターンで露出させてい
る。また、パターンを有しているマスクにエネルギを通
過させ、半導体本体上のこのフォト・レジスト・フィル
ムを選択的に露出させるようにする場合もよくある。

このようなマスクを作り出すのに、従来様々な方法が用
いられてきた。たとえば、拡大してマスク・パターンを
描いてから、その後、写真的に縮小して最終的なマスク
を形成することも可能であるし、オだ、最近では、エレ
クトロン・ビームを電子的に指向し、ガラスＩ−上にパ
ターンを形成することにより、マスクを形成している。

エレクトロン・ビームの他、現在ではレーザを用いて、
対壕のパターンを形成するような方法で加工物にビーム
を向けることによって、マスクを作っている。

このような方法の１つとしては、たとえば本発明の出願
人に譲渡さｎた、１９８５年７月２４日出願の米国特許
願第７５８，３４４号、発明の名称「レーザ・パターン
発生装置」が挙げられる。

可動加工物と固定ビームを用いて正確にマスクを作り出
すには、ビームに関する加工物の位置をＸ−Ｙ平面にお
いて決定できなければならない。

加工物の相対位置を決定する１つの方法としては差動干
渉計があり、これについては上述した特許明細書におい
て述ぺら扛ている。差動干渉計において、信号（この場
合、レーザ光線）は固定源から、部品ホルダに取りつけ
られたミラーを介して、ビーム・レンズに送られる。こ
の信号は反射されて、固定源近くのレシーバに戻され、
かつ比較することにより、ビームと部材との間の相対距
離を計算することができる。ある用途では、差動干渉計
アセンブリは、ＸおよびＹ軸のそれぞれに携りつけられ
、両方向の並進運動を測定するように構成されている。

しかし、差動干渉計の１つの問題点は、加工物の位置を
示すため使用さｎているミラーと加工物との間の一定関
係を表わすことができないことである。このことは、差
動干渉計の精度に限界を生じさせてしまう。また、加工
物を保持する部品ホルタ−は、熱線膨張の影響を受ける
。さらに、基準ミラーが部品ホルダに携りつけられてい
る場合、ミラーと、加工物のある点との間の距離は温度
によって変化してしまう。

従来、このような問題を解決する様々な試みがなされて
きた。たとえば、温度制御環境にパターン発生装置を配
置して、線熱膨張をなくすようにしていた。しかし、こ
の方法は、環境制御が不十分々ためかなりの誤差を生じ
てしまう他、一定温度を保持する経常費が高くつくとい
う欠点を有していた。

したがって、本発明の目的は、加工物と、部品ホルダに
関して空間的に固定された基準点と、測定用に使用され
る基準ミラーとの間に一定距離を保持する装置を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、広い温度範囲にわたって動作する
部品ホルダを提供することである。

本発明の他の目的は、部品ホルダ／基板の境界における
膨張％性の差から生じた並進差をなくす装置を提供する
ことである。

本発明の他の目的は、特徴の測定がこれら特徴を有して
いる平面ではない平面において行なわれる時に生じる、
アツベ（Ａｂｂｅ）オフセット・エラーとして知られて
いる測定誤差をなくすことである。

本発明のさらに他の目的は、容易に４１１［定し得る部
品ホルダを提供することである。

〔発明の概要〕

本発明は、パターン装置において、さらに一般的にはそ
れ自身および部品ホルダに取りつけられた加工物との間
に一定の空間関係を有している固定基準を有するプリン
ト装置において使用される部品ホルダを提供する。基準
ミラー（測定）は、この基準点に関して一定の空間関係
を有している。

したがって、加工物と基準ミラーとの間にも一定の空間
関係が存在する。部品ホルダは、低い熱線膨張率を有す
る材料で出来ている。簡単な構造にするため、部品ホル
ダは、低ガス発生エポキシのような適当な接着剤で接着
することにより接合されたいくつかのセクションから形
成されているが、単一構造であってもよい。また、並進
差、および部品ホルダとそｎが取りつけられている基板
との間の膨張率の差から生じる他の歪をなくすため、運
動学的（Ｋｉｎｅｍａ１１ｃ）取付装置を使用している
。

その結果、部品ホルダは、基準点、加工物および基準ミ
ラーとの間に一定の関係を保持することができる。

〔実施例〕

以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施例について
説明する。

書込みレンズに関して部品ホルダ上に取りつけられた加
工物を正確にリファレンス（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）する
ことができる、パターン発生装置に関連して使用さｎる
部品ホルダについて説明する。以下の説明において、材
料の成分などの詳細な記載は、本発明の理解を助けるた
めのものであって、本発明はこれら記載に限定されない
ことは当業者には明白であろう。また、周知の構造につ
いては、本発明を不必要に不明瞭なものとしないよう詳
細な記載は省略する。

第１図は、取りつけられた加工物に対する書込みビーム
・レンズの相対的位置を決定するのに差動干渉計を使用
した図である。差動干渉計システムは、光源およびレシ
ーバ１０、ビーム・スプリッタ＋ＩＢおよび変向ミラー
１１Ａ１　およびミラー１６゜３１とから成っている。

装置は、ｘ−ｙ並進台１３、部品ホルダ１４、部品ホル
ダと並進台との間の結合装＃１７、および加工物１５を
含んでいる。加工物は、書込みレンズ１２からのビーム
２９により書込まれる。

代表的な並進台は、標準面交座標基準フレームの３つの
相関垂直軸に沿って移動できる。通常、ＸＹ平面は水平
に配置され、かつ（水平に配置された）部品を大きく移
動できる。（ビーム２９と同軸の）Ｚ軸に沿った移動は
通常小さく、また部品にビーム２９の焦点を合わし、か
つビーム２９に関して部品を水平に置くことができる。

したがって、ビームと部品を目標の空間的関係にし、か
つそｎを維持することができる。

部品ホルダ１４は、その表面に形成されているか、また
は取りつけられている校正マークを有している。このマ
ークは、パターン源からの既知変位を有している。シス
テムの動作を初期設定するため、書込みビーム２９を校
正マークの１つの上に配置する。マークの反射は、パタ
ーン発生システムの光学システムにより検出される。こ
れはパターン源およびビームの相対位置に関する正確な
データを与える。加工物をＸ方向またはＹ方向のいずれ
かに移動する時、正確な位置データは本発明の差動干渉
計システムを使用することにより得ることができる。

ミラー１６．３１は、並進台１３とレンズ１２とにそｎ
ぞれ取９つけられている。光線３０は、差動干渉計１０
によりビーム・スプリッタＩＩＢに照射さｎる。光線３
０は２つの成分３０Ｂ、３０Ａに分割される。光線３０
Ｂは、四分の一波長プレート１１０を介してミラー１６
に照射される。光線３０Ａは、変向ミラー１１Ａに照射
され、さらに四分の一波長プレート１１ｃを介してレン
ズ１２のミラー３１に照射される。四分の一波長プレー
トＩＩＣ，ＩＩＤは、そｎぞれ光線３０Ａ、　３０Ｂを
偏光（回転）する。これは、光線を差動干渉計１０によ
り区別できるように光線を適切な状態にする。すなわち
、光線３０Ａ。

３０Ｂは、互いに９０　だけ偏光される。この２つの光
線はミラー３１．１６で反射されて、ビーム・スプリッ
タ１１Ｂおよび最終的にはレシーバ１０に戻される。こ
のレシーバは、光線間のドツプラー・シフトを測定し、
これによりレンズ１２に関する部品ホルダ１４の相対的
移動を決定する。

しかし、差動干渉計の最終目的は、加工物１５に関する
ビーム２９の位置をリファレンスすることである。しか
し、これは、ミラー１６と加工物１５との間に一定距離
Ｘがある場合だけ行なうことができる。従来のいくつか
の部品ホルダにおいては、並進台の線熱膨張によりこの
距離は変化してしまうため、差動干渉計は加工物１５に
関するビーム２９の位置を正しく表示していなかった。

本発明は、基準ミラーと、部品ホルダに取りつけられた
加工物との間に一定の関係が保持されている部品ホルダ
を提供する。こｎは、低い線熱膨張率を有する材料を使
用し、部品ホルダに直接的に取りつけられたミラーを使
用し、かつＸ−Ｙ並進台に部品ホルダを運動学的に（Ｋ
ｉ　ｎｅｍａｔ　ｉｃ　）取りつけることにより、熱膨
張により生じる、並進台に関する部品ホルダの横方向移
動の感受性をなくし、かつ部品ホルダに対する差膨張歪
の影響をなくしている。

第３図は、本発明の部品ホルダの実施例を示している。

構成しやすくするため、部品ホルダ２０は、３つのセク
ション２０ｍ、２０ｂ、２０ｃから構成されているが、
要求に応じて単一の構造であってもよい。なお、本発明
の思想から離れることなく本発明の部品ホルダを構成す
るのに、部品をいくつ使用してもよいことは、当業者に
は明白であろう。

本発明の実施例では、部品ホルダはＺＥＲＯＤＵＲ。

すなわち低い熱膨張率を有する二相ガラスセラミックか
ら成っている。パターン発生システムにおける代表的な
動作温度範囲は、１８３〜２４，５℃（６５〜７６下）
である。この温度範囲において、ＺＥＲＯＤＵＲの熱膨
張率は±０゜０５Ｘ１０　　インチ／インチ／ｃケルピ
ンである。

本発明の実施例では、部品ホルダ２０の個別部品は、低
ガス発生エポキシを使用して接合されている。エポキシ
層の厚さは、部品ホルダの全寸法、接合ラインの配置、
およびセラミック材料間の大きい剛性差に較べて、非常
に薄いので、エポキシが特別の膨張特性を持っている必
要け々い。

加工物は、供給ライン２５と複数の吸引開口２６とから
成る真空装置を使用することにより、本発明の部品ホル
ダ２０上に保持される。動作において、感光性レジスト
を備えたガラス・プレートから成る加工物を、開口２６
上の部品ホルダ上に配置し、ディバイスを適切な位置に
保持するよう減圧する。

第１図において、ビーム２９は、レンズ１２に関して既
知の空間関係を保持しているので、レンズ１２の位置が
既知であるならば、ビーム２９の位置もまた既知である
。レンズ１２とミラー３１との間に常に一定の空間関係
が存在するように、レンズ１２上にミラー３゛１を取り
つけることにより、ミラー３１に関する光線２９の位置
をいつでも決定することができる。したがって、その位
置もまた既知である第２対象物に関する光線２９の相対
運動も決定できる。

本実施例では、ビーム２９の相対運動を加工物１５と比
較することが要求されている。ビーム２９と加工物１５
との間の相対運動を正確に測定するため、本発明は部品
ホルダ２０に一体的に取りつけられたミラー１６を使用
している。上述したように、基準ミラー１６と加工物１
５との間には一定の空間関係がなければならない。部品
ホルダ２０としてＺＥＲＯＤＵＲｔたは他の低熱膨張材
料を使用することにより、ミラー１６と加工物との間の
空間関係を一定に保つことができる。

部品ホルダ２０に直接的に取りつけられたミラーを使用
する１つの利点は、測定座標システムの平面が加工物と
同じ平面にあるように、基準ミラーを位置決めすること
ができることである。これにより、目標の対末物、たと
えば加工物が測定座標システムの平面とは異なる平面に
ある場合にどの測定システムにも生じるアツベ（、Ａｂ
ｂｅ）　　オフセット・エラーをなくすことができる。

パターン発生装置と関連して使用する場合、部品ホルダ
２０は、パターンが加工物１５上に発生されるよう、ビ
ーム２９の下でＸＹ並進台により移動される。本発明の
装置により、差動測定装置は、台捷たはビームの運動を
検出し、かつ正確なパターンを生ずるようこのような運
動に基づいて動作するのに使用できる。

並漣台の線熱膨張の影響をなくすため、部品ホルダ２０
は、独特の取付装置により並進台から分離されている。

第３図において、本発明の部品ホルダ２０は、運動学的
取付装置２１Ａ、　２１Ｂ、　２１Ｃを介して本発明の
Ｘ−Ｙ並進台２３（第４図）に取りつけられている。運
動学的取付装置の動作について、第４図について説明す
る。本発明の実施例において、運動学的取付装置は、３
つの同じ構成部材から成り、各部材はチャネル＋９Ａと
嵌合コーン１９Ｉ３との間に配置されたベアリング１８
を含んでいる。コーン１９ＢはＸ−Ｙ並進台２３に取り
つけられ、一方チャネル１９Ａは部品ホルダ２０に取り
つけられている。運動学的取付装置の構成部材は、第２
図に示されているように互いに１２０　　を成して配置
されている。このように、運動学的取付装ｆりに取りつ
けられた部品ホルダの並進台の線熱膨張作用は、３方向
に等しく分割されるので、部品ホルダ２０は空間的に同
じ絶対位置に保持される。

このように、本発明の部品ホルダに取りつけられたミラ
ーと本発明の部品ホルダになりつけられた加工物との間
の相対距離と配置は、一定の関係に保持されている。こ
れにより、部品ホルダに取りつけられた加工物を正確に
リファレンスすることができる。

以上のように、本発明は、加工物に対するポインタ・ビ
ームを正確に測定することができる。すなわちパターン
発生を正確にリファレンスすることができる優れた部品
ホルダを提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の部品保持装置における差動干渉計の使用
を示している。第２図は本発明の運動学的取付方法を示している。第３図は本発明の部品ホルダの底面図を示している。第４図は第３図の部品ホルダの側面図を示している。１０・・・・光源およびレシーバ、１１Ａ・・・・変向
ミラー、１１Ｂ・・・・ビーム・スプリッタ。１２・・・・書込みレンズ、１６．３１・・・・ミラー
、１３・・・・Ｘ−Ｙ並進台、１４・・・・部品ホルダ
、１５・・・・加工物、１９Ａ・・・・チャネル、１９
Ｂ・・・・嵌合コーン、　　２１Ａ、２１Ｂ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少くとも２つの直交座標方向に沿つた加工物の目
標位置を確立する基準面を有する、加工物を支持する支
持装置と；上記加工物に関する並進運動を生じる基板装置と；上記基板装置の熱膨張が上記支持装置から分離されるよ
うに上記支持装置を上記基板装置に結合する結合装置とから成ることを特徴とする、加工物を位置決めする位置
決め装置。
（２）特許請求の範囲第１項記載の装置において、結合
装置は、複数の運動学的取付台から成ることを特徴とす
る装置。
（３）特許請求の範囲第２項記載の装置において、各運
動学的取付台は、介在ボールを備えた溝／コーン部材か
ら成ることを特徴とする装置。
（４）特許請求の範囲第１項記載の装置において、支持
装置は±０．０５×１０＾−＾６インチ／インチ／＾ｃ
ケルピンの範囲の熱線膨張率を有する材料から成ること
を特徴とする装置。
（５）特許請求の範囲第１項記載の装置において、各基
準平面は、支持装置に取りつけられかつそれに対応する
座標方向に垂直なミラーから成ることを特徴とする装置
。
（６）並進段に取りつけられた加工物を保持する部品ホ
ルダと、書込みビームを上記加工物に向けるレンズとを
含んでいるシステムにおける上記加工物に対する上記書
込みビームの位置を決定する位置決め装置において：上記レンズに取りつけられた第１ミラーと；上記部品ホ
ルダに取りつけられた第２ミラーと；上記第１および第
２ミラーに光線を向け、上記第１および第２ミラーから
の上記光線の反射を受け、かつ上記第２ミラーに関する
上記第１ミラーの相対位置を決定する差動干渉計と；上記部品ホルダを上記並進装置に結合し、かつ上記部品
ホルダに対する上記並進装置の線熱膨張の影響をなくし
て、上記加工物の絶対位置が並進装置の熱的な寸法の変
化により影響されないようにする運動力学的取付装置とから成り、上記加工物に対する上記書込みビームの位置
を正確に決定できるようにしたことを特徴とする、加工
物に関する書込みビームの位置を決定する位置決め装置
。
（７）特許請求の範囲第６項記載の装置において、部品
ホルダは、±０．０５×１０＾−＾６インチ／インチ／
＾ｃケルピンの範囲の熱線膨張率を有する材料から成る
ことを特徴とする装置。
（８）特許請求の範囲第６項記載の装置において、部品
ホルダはＺＥＲＯＤＵＲから成ることを特徴とする装置
。
（９）特許請求の範囲第６項記載の装置において、運動
力学的取付装置は、部品ホルダに結合したチャネルと並
進装置に結合したコーンとの間に配置された変動装置か
ら成ることを特徴とする装置。
（１０）特許請求の範囲第６項記載の装置において、運
動力学的取付装置は互いに１２０＾ｃを成して配置され
た３つの取付台から成ることを特徴とする装置。
（１１）特許請求の範囲第６項記載の装置において、部
品ホルダは、低ガス発生エポキシにより接合された複数
の部材から成ることを特徴とする装置。
（１２）特許請求の範囲第６項記載の装置において、部
品ホルダは単一の装置から成ることを特徴とする装置。