JPH0241893B2

JPH0241893B2 -

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Publication number: JPH0241893B2
Application number: JP59212782A
Authority: JP
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1990-09-19
Also published as: US4607213A; JPS60137019A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の背景及び要約〕電子チツプの処理中、半導体ウエーハが、ウエ
ーハの上表部でフオトレジスト層を現像
（develop）するために放射線源にさらされる。
マスクが放射線源とウエーハとの間で放射線を選
択的に遮断するために用いられ、それによつて、
チツプの引続くエツチングを制御する所望の設計
をフオトレジストに現像する。種々の処理段階
で、異なるマスクが、ウエーハ上で異なる所望の
設計を現像するために用いられてもよい。種々の
マスクがウエーハと正確に調整（align、整列）
させられることが本質的であり、例えば１ミクロ
ンより小さい幅の線を製造するのを可能にする厳
格な許容誤差が維持され得る。

光学的調整器が、ウエーハ及びマスクを手で調
整させる従来技術で用いられてきた。従来技術の
光学的調整器は、異なる面にある基準点を視覚的
に調整させることを必要とするため、速度が遅く
且つ動作誤差を受けやすい。フレネルレンズ又は
回折格子を用いる他の技術が計画されているが、
その技術は基準点の変動に対して反対に感応する
ことがわかり、ウエーハの照射中の力学的制御を
可能にしない。

本発明の図示した好適実施例に従つて、ウエー
ハ上に設置された隆起とマスク上に設置された交
互配置された指の組との間の静電容量差
（differential capacitance）を検知することによ
つて、調整が達成される。ウエーハに適用される
電気信号が、ウエーハの隆起から上にあるマスク
の指へ容量結合している。ウエーハ及びマスク
は、各組の組み合わせられた指で観察される結合
信号の振幅が等しいとき調整される。信号の結合
が多数の指と隆起との間で起こるので、個々の指
又は隆起の製造での変動による誤差は、指及び隆
起の繰り返しの型（一定、チヤープト（chirped）
又はランダムの）が実質的に等しく保たれるなら
ば、平均される。更に、回転の又は直角の調整が
多数の指／隆起の組を使用して達成され、調整は
装置の位置づけを制御するために測定された信号
を用いることによつて自動化されてもよい。

本発明の他の好適実施例に従つて、導電性シー
ルドが、ウエーハと指を相互接続する側線（side
line）との間に配置される。シールドは結合
（coupling）が隆起と指との間でのみ起こり、隆
起と側線との間では起こらないことを保証するの
で、ウエーハの横方向の運動は静電容量差での変
動を起こさない。このことは、独立の一次元調整
が行なわれるのを可能にする。

本発明の他の好適実施例に従つて、二組の指
は、単一駆動信号によつて駆動される。位相シフ
ターは一つの指の組に印加される駆動信号をシフ
トするので、指の組についての信号は他の指の組
についての信号に関する位相から180°ずれてい
る。電圧計がウエーハについての結合信号を検知
し、調整が達成されるときゼロ（null）が観察さ
れる。

本発明の他の好適実施例に従つて、調整が、ア
ースしたウエーハを用いて達成される。単一駆動
信号が、変圧器及びダイオードブリツジを通して
二組の指に印加され、ウエーハを通してアースす
るように結合される。再充電経路が、指の組の上
にある導電性シールドを通して設けられる。調整
は、直流電流でゼロが観察されるとき達成され
る。

本発明の他の好適実施例に従つて、調整が、幾
つかの光学的平版印刷又は計測への適用で必要と
されるような実質的距離によつて分離されるマス
ク及びウエーハで達成される。これらの適用で、
マスクとウエーハとの間の距離は、意味のある容
量結合がマスクとウエーハとの間で起こるには大
き過ぎる。二つの基準群（一方はマスクについ
て、他方はウエーハについて）が、背骨フレーム
に取り付けられ、最初に共に調整される。マスク
は一方の基準に調整され、ウエーハは含まれる静
電容量差を測定することによつて他方の基準に調
整される。

〔好適実施例の詳細な説明〕

第１図は、ウエーハ３（チヤツク５の上に取り
付けられた）と調整されたマスク１を示す。ウエ
ーハ３は放射源７によつて照射され、所望の設計
がウエーハ３のフオトレジストコーテイング上で
現像される。例えば、放射源７は、可視光線又は
Ｘ線を発生させてもよい。調整は、指領域９とウ
エーハ配列１１との間の静電容量差を測定するこ
とによつて達成される。

第２図は、ウエーハ３の配列１１の一部の斜視
図を示す。配列１１は、ウエーハ３をエツチング
することによつて形成される一連の隆起１３及び
谷１５から成る。隆起１３は、一定（第２図で示
されるような）、ランダム又はチヤープト
（chirped）（第４Ｂ図で示されるような）である
既定の繰り返し型を有する。ウエーハ３は軽くド
ープされて１オームセンチメートルのオーダーで
抵抗率を有し、隆起１３及び谷１５は本発明の好
適実施例の性能に影響を及ぼさずにウエーハ３の
他の処理のために必要な誘電性又は導電性の層を
用いて被覆されてもよい。ウエーハ３が〔100〕
配向を有するシリコンから成るならば、配列
（型）１１のエツチングはKOHを用いて行なわれ
てもよい。他のシリコンの配向又は他の物質がウ
エーハ３について用いられるならば、隆起１３及
び谷１５の製造は、任意の個数の周知の配向依存
エツチ液を用いて行なわれてもよい。CaAsウエ
ーハ３が用いられるならば、隆起１３は、絶縁
GaAsウエーハ３上に沈積される導電性トレース
から成つてもよい。そのとき谷１５は、絶縁
GaAs及び個々の導電性トレースの間の空隙から
成る。

第３Ａ図は、指領域９の手２１（側線３１及び
指２３を含む）並びに手２５（側線３５及び指２
７を含む）を示す。手２１及び２５は、マスク１
上に印刷され又は沈積され得る導電性線として製
造される。手２１及び２５の側線３１及び３５
は、マスク１の端部まで延びて、外部の接続に備
えてもよい。指２３及び指２７は交互配置され、
指２３、指２７及び隆起１３の繰り返しの型は実
質的に等しい。個々の指の特定の位置的誤差の影
響は、指の総数に亘る平均化の影響によつて最小
化される。

第３Ｂ図は、アースしたシールド３７，３９を
含む指領域９の詳細図を示す。代表的に、マスク
１は、ポリイミドコーテイングを有する３ミクロ
ンの厚さの窒化ホウ素基板から成る。手２１，２
５は、ポリイミド上に沈積された金の層から成
る。容量結合が隆起１３と指２３，２７との間で
のみ起こる（隆起１３と側線３１，３５との間で
は起こらない）ことを確実にするために、アース
したシールド３７，３９は、側線３１，３５全体
の上になる。従つて、アースしたシールド３７，
３９は、側線３１，３５とウエーハ３との間に介
在して側線３１，３５とウエーハ３のすべての部
分との間の容量結合を除去する。シールド３７，
３９は、絶縁フオトレジスト層を手２１，２５の
上に沈積させ、次に、シールド３７，３９をアー
スされる１ミクロンの厚さの導電層（例えば、ア
ルミニウム）として沈積させることによつて製造
されてもよい。

第４Ａ図は、マスク１及びウエーハ３の一部の
分解側面図を示す。指２３，２７及び隆起１３の
繰り返しの型は、一定で、実質的に等しい。マス
ク１及びウエーハ３は、代表的に、例えば、隆起
１３と指２３，２７との間で価値ある容量結合が
起こるような、Ｘ線写真平版において、十分に近
接している。ブロツク２９がマスク１上で指領域
９を被覆するために用いられるので、ウエーハ３
上の配列１１の不注意な処理はウエーハ３の照射
中起こらない。ブロツク２９は、放射源７によつ
て発生した放射線を吸収する物質から成つてもよ
い。

第４Ｂ図は、隆起１３及び指２３，２７の繰り
返しの型が空間周波数でチヤープト（chirped）
であるマスク１及びウエーハ３の分解側面図を示
す。指２３，２７及び隆起１３の繰り返しの型が
実質的に等しく且つ非周期的であるならば、隆起
１３が数対の指２３，２７の間に中心づけられる
唯一の位置があるであろう。このことは、唯一の
調整の決定を可能にする。唯一の調整は更にラン
ダムの等しい繰り返しの型を用いることによつて
も得られることに注意すべきである。

第５図は、第１−４図で示される指領域９及び
配列１１を含む本発明の好適実施例の斜視図を示
す。図で明快にするために、マスク１自体及び配
列１１の外側のウエーハ３の残りは、第５図で示
されない。発振器４１がウエーハ３の片側に接続
され、反対側はアースされている。発振器４１
は、配列１１に亘つて正弦波又は他の信号を印加
する。手２１，２５の側線３１，３５は、検知器
４３に接続されている。検知器４３は、隆起１３
の指２３への空気結合静電容量（air coupled
capacitance）を隆起１３の指２７への空気結合
静電容量と比較する。例えば、検知器４３は、相
対的信号振幅又は相対的信号位相を測定し得る。

第６図は、相対的信号振幅を測定するように動
作する第５図で示される検知器の概略図である。
コンデンサ５３及び５７が、それぞれ隆起１３と
指２３及び２７との間の容量結合を表す。ブリツ
ジ５１は、整合したシヨツトキーバリヤダイオー
ドから成り、コンデンサ５３，５７によつて結合
した信号を整流し、フイードバツク抵抗器（Ｒ）
５９を利用する増幅器５５へその信号を印加す
る。検知器４３の出力はコンデンサ５３及び５７
の静電容量差に比例し、出力（V₀）は２つの静
電容量が等しいときゼロである。

第１図乃至第６図で示される本発明の好適実施
例を含む調整器が、Ｘ線平版印刷と結合して用い
られ、シリコンウエーハ上で１ミクロンの幅の線
の製造を可能にする。〔100〕配向のシリコンが用
いられ、KOHがウエーハ３上で隆起１３及び谷
１５を創成する配向依存エツチ液として利用され
た。マスク１とウエーハ３との間の間隙は、30ミ
クロンであつた。ウエーハ３上の配列１１は、配
列１１の大きさ及び位置は製造されるべきウエー
ハの特定の形状によつて示されるように変化させ
られてもよいが、３×３ミリメートルの大きさで
あつた。谷１５はほぼ80ミクロンの深さである
が、隆起１３の最上部は40ミクロンの幅であり、
繰り返しの型は150ミクロンの一定の周期を有し
ていた。指２３，２７は60ミクロンの幅であり、
一定周期の繰り返しの型は隣接する指の間に15ミ
クロンの間隔を生じた。発振器４１の正弦波出力
は、500KHzでピーク、ピーク値は100ボルトであ
つた。

前述のＸ線平版印刷調整器を用いて、マスク１
及びウエーハ３の0.07ミクロンの調整誤差がほぼ
0.28×10^-15フアラツドの測定可能な静電容量差
を創成することがわかつた。調整誤差と静電容量
差との間の関係は、静電容量が距離に反比例する
ので線形であつた。第５図で、隆起１３の各々が
指２３と指２７との間に中心づけられるとき検知
器４３の出力はゼロであつた。従つて、隆起１３
の各々と最も近い指２３，２７との間で起こつた
中心づけが等しいとき、静電容量は等しかつた。
手２１，２５の各々で多数の指が用いられたの
で、個々の誤差は平均化された。マスク１及びウ
エーハ３の相対的運動が生じたとき、第５図で矢
印によつて示されるように、一方の静電容量は他
方の静電容量が減少するとき増加し、検知器４３
の出力はゼロからそれた。第３Ｂ図で示されるシ
ールド３７，３９は、第５図で示される矢印に直
角方向での相対的運動が静電容量差での変化又は
検知器４３の出力でのずれを生じないことを保証
したことに注目すべきである。最良の調整感度の
場合、繰り返しの型の周期は間隙の大きさのおよ
そ５乃至６倍であるべきであることがわかつた。

第７図は、本発明の他の好適実施例に従つて構
成される調整器を示す。この調整器を用いて、調
整が、ウエーハ３に高圧を印加することなく行な
われ得る。発信器１０１が、正弦波信号を側線３
１及び非減衰移相器１０３へもたらす。移相器１
０３は、側線３１へ印加される信号と同一の振幅
及び周波数から成るが180度だけシフトされた位
相である正弦波信号を側線３５へもたらす。二つ
の信号は等しい振幅及び逆の位相を有するため、
ブルムレイン（Blumlein）変圧器が、移相器１
０３の適所で用いられてもよい。ブルムレイン変
圧器は、当業者に周知であり、等しい振幅及び逆
の位相を有する二つの出力をもたらす。二つの出
力は、それぞれ側線３１，３５へ結合されてもよ
い。電圧計１０５が、ウエーハ３へ結合される二
つの信号の合計を検知する。調整が達成されると
きシフトされた信号及びシフトされない信号がウ
エーハ３へ等しく結合され、二つの信号は消去
し、ゼロが電圧器１０５によつて検知される。一
以上の調整器が単一のウエーハ３上で利用される
ならば、時間又は周波数の多重化が、用いられ得
る。

第８図は、本発明の他の好適実施例に従つて構
成される調整器を示す。この調整器を用いて、調
整が、アースされたウエーハ３を用いて行なわれ
得る。整合した巻き線を有する変圧器１１３が、
正弦波を励振器１１１から指２３，２７及びシー
ルド３７，３９（第３Ｂ図で示される）へ同一の
振幅でもたらす。第８図で示される調整器は、隆
起１３と指２７との間のエアギヤツプコンデンサ
（air gap capacitor）Ｃ１及び隆起１３と指２３
との間の他のエアギヤツプコンデンサＣ２を有す
るとみなされてもよい。電荷が、正弦波の正の部
分の間ストレージコンデンサ（storage
capacitor）１３１からコンデンサＣ１へ送られ、
負の部分の間コンデンサＣ２からストレージコン
デンサＣ１へ戻される。コンデンサＣ１とＣ２と
の間の（調整誤差によつて生じた）いかなる静電
容量差もストレージコンデンサ１３１に正味の直
流電圧を発生し、それは増幅器１２３及び電圧計
１２５で検知される。調整が達成されるとゼロが
生じる。

第９図は、本発明の他の好適実施例に従つて構
成される回転調整器を示す。第５図で示される調
整器は第５図で表される矢印に直角の方向では調
整感度をもたらさないので、二つの互いに直角の
組の隆起及び指を用いて「ｘ」及び「ｙ」の両方
向で同時調整をもたらすことが必要である。更
に、四組の隆起／指８１，８３，８５，８７が第
９図で示されるように用いられるならば、10乃至
20マイクロラジアンの回転調整誤差が、検知され
て補正され得る。図で明快にするために、12個の
隆起８９及び24本の指９１，９３のみが示されて
いるが、実際はその数は利用できる空間に依存
し、隆起８９及び指９１，９３は第２図乃至第５
図で示される隆起１３及び指２３，２７に類似す
るであろう。第３Ｂ図に関して前述されるシール
ドが、不必要な容量結合によつて生じた調整誤差
を回避するために用いられるべきである。

第１０図は、本発明の他の好適実施例を示す。
この実施例でマスク１及びウエーハ３は、種々の
光学平版印刷法により必要とされるような実質的
距離離れている。従つて、マスク１とウエーハ３
との間の静電容量は、容易には測定することがで
きない。代りに、剛体の背骨材７１が、最初に共
に調整されて基準をもたらす二つの上方基準棚６
１，６３及び二つの下方基準棚６５，６７を備え
ている。棚６１，６３は、第２図で隆起１３が行
うのと同じ機能を行う導電性隆起７３を含む。従
つて、マスク１は、発振器４１を用いて隆起７３
を駆動し、指領域９へ検知器４３を接続すること
によつて、第１図乃至第６図に関して前述した方
法で棚６１，６３に対して容易に調整され得る。
同様の方法で、棚６５，６７は指７５を含み、マ
スク１は発振器４１を用いてウエーハ３を駆動
し、検知器４３を指７５へ接続することによつて
棚６５，６７に対して調整可能である。従つて、
調整は、マスク１がウエーハ３と近接しているこ
とを必要とせずに達成され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の好適実施例に従つて調整さ
れるウエーハ及びマスクの側面図である。第２図
は、第１図で示されるウエーハ上で用いられるウ
エーハ配列の詳細図である。第３Ａ図と第３Ｂ図
は、第１図で示されるマスク上に設置される交互
配置された指の詳細図である。第４Ａ図と第４Ｂ
図は、第１図で示されるマスク及びウエーハの分
解側面図である。第５図は、本発明の好適実施例
の斜視図である。第６図は、第５図で示される検
知器の概略図である。第７図は、マスクが信号を
用いて駆動される本発明の他の好適実施例の斜視
図である。第８図は、ウエーハがアースされた本
発明の他の好適実施例の概略図である。第９図
は、第５図で示される本発明の好適実施例に従つ
て構成される四つの調整器を用いる回転調整器を
示す。第１０図は、マスク及びウエーハが実質的
距離によつて分離された本発明の他の好適実施例
の側面図である。〔主要符号の説明〕、１……マスク、３……ウ
エーハ、７……放射源、９……指領域、１１……
ウエーハ配列、１３，８９……隆起、１５……
谷、２１，２５……手、２３，２７，７５，８
１，８３，８５，８７，９１，９３……指、２９
……ブロツク、３１，３５……側線、３７，３９
……シールド、４１，１０１……発振器、４３…
…検知器、５１……ブリツジ、５３，５７……コ
ンデンサ、５５，１２３……増幅器、６１，６３
……上方基準棚、６５，６７……下方基準棚、７
１……背骨材、７３……導電性隆起、１０３……
非減衰移相器、１０５，１２５……電圧計、１１
１……励振器、１１３……変圧器、１３１……ス
トレージコンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】１第１要素を第２要素と間〓を隔てて調整する
ための調節器であつて：前記第１要素上の設置された実質的に平行な隆
起の配列；前記第２要素上に設置され、前記配列に容量結
合された複数の実質的に平行な導電性指から成る
ところの第１の手；前記第２要素上に設置され、前記第１の手の指
と交互配置せられ且つ前記配列に容量結合した複
数の実質的に平行な導電性指から成るところの第
２の手；前記第２要素上に設置されて前記第１の手の指
と相互接続している第１側線；前記第２要素上に設置されて前記第２の手の指
と相互接続している第２側線；前記第１及び第２側線を覆う第１及び第２絶縁
層；前記第１及び第２絶縁層を覆う第１及び第２導
電性シールド；前記配列に亘つて接続し、電気信号を用いて前
記配列を駆動するための発信器；並びに前記第１及び第２の手に接続した、前記第１の
手で前記信号の第１成分を測定し且つ前記第２の
手で前記信号の第２成分を測定するように動作す
るところの検知器；から成るところの遮蔽された容量性マスク調整
器。２特許請求の範囲第１項に記載された遮蔽され
た容量性マスク調整器であつて：前記第１及び第２導電性シールドはアースされ
ている；ところの調整器。３特許請求の範囲第２項に記載された遮蔽され
た容量性マスク調節器であつて：前記第１要素は半導体ウエーハから成り、前記
第２要素はマスクから成る；ところの調整器。４特許請求の範囲第３項に記載された遮蔽され
た容量性マスク調整器であつて：前記信号は正弦波であるところの調整器。５特許請求の範囲第３項に記載された遮蔽され
た容量性マスク調整器であつて：前記検知器は更に前記第１及び第２信号成分の
振幅が等しいときゼロ指示を示すように動作す
る；ところの調整器。６特許請求の範囲第３項に記載された遮蔽さた
容量性マスク調整器であつて：前記検知器は更に前記第１及び第２信号成分の
位相が等しいときゼロ指示を示すように動作す
る；ところの調節器。７第１要素を第２要素と間〓を隔てて調整する
ための調節器であつて：前記第１要素上に設置された配列；前記第２要素上に設置され、前記配列に容量結
合された複数の実質的に平行な導電性指から成る
ところの第１の手；前記第２要素上に設置され、前記第１の手の指
と交互配置せられ且つ前記配列に容量結合した複
数の実質的に平行な導電性指から成るところの第
２の手；前記第２要素上に設置されて前記第１の手の指
と相互接続している第１側線；前記第２要素上に設置されて前記第２の手の指
と相互接続している第２側線；前記第１及び第２側線をそれぞれに覆う第１及
び第２絶縁層；前記第１及び第２絶縁層をそれぞれに覆う第１
及び第２導電性シールド；前記第１の手の指と前記配列間の第１容量と前
記第２の手の指と前記配列間の第２容量で、該第
１容量と該第２容量の比が前記第１要素と前記第
２要素の調整度合を示す前記第１、第２容量を感
知する検知器；とから成るところの遮蔽された容
量性マスク調整器。８特許請求の範囲第７項に記載された遮蔽され
た調整器であつて：前記第１要素は基板から成り；前記配列は、複数の実質的平行な前記基板に集
積され、単一電気接続された隆起から成る；ところの調節器。９特許請求の範囲第８項に記載された遮蔽され
た容量性マスク調整器であつて：前記第１絶縁層と前記第１導電性シールドは前
記第２の手の指の１部分を覆い；前記第２絶縁層と前記第２導電性シールドは前
記第１の手の指の１部分を覆う；ようにした調整器。１０非絶縁基板とマスクを間〓を隔てて調整す
るための調整器であつて：第１の繰り返し型で配置された複数の実質的に
平行な導電性指を有し、前記マスク上に設置され
た第１の手；第２の繰り返し型で配置された複数の実質的に
平行な導電性指を有し、前記マスク上に設置され
た第２の手、該第２の手の指と前記第１の手の指
は交互配置され、前記第１、第２の手は前記基板
上の実質的に平行な隆起の配列の近傍で、前記第
１、第２の手の各々が、前記配列の各隆起に結合
して指容量を有するように設置される；前記第１の手の前記指を相互接続する前記マス
ク上に設置された第１側線；前記第２の手の前記指を相互接続する前記マス
ク上に設置された第２側線；前記第１、第２側線をそれぞれに覆う第１、第
２絶縁層；前記第１、第２絶縁層をそれぞれに覆う第１、
第２導電性シールド；前記第１の手の前記指と前記配列の隆起との間
の第１容量と前記第２の手の前記指と前記配列の
隆起との間の第２容量を感知する検知器；とから成り、前記第１、第２の容量の比は前記基
板と前記マスクの整列度合を示すことを特徴とす
る遮蔽された容量性マスク調整器。