JPH06151271A

JPH06151271A - 露光装置

Info

Publication number: JPH06151271A
Application number: JP4305119A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Sekiya; 智司関谷; Taketoshi Kiyono; 武寿清野; Toru Fukushima; 亨福嶋; Noboru Takasu; 登高須; Satoru Tanaka; 悟田中; Norio Sato; 則雄佐藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1992-11-16
Filing date: 1992-11-16
Publication date: 1994-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】基板やマスクに異物を付着させたり、破損さ
せることなく、露光を行うことができる露光装置を提供
することを目的とするものである。【構成】露光用マスク４と基板６とを所定のギャップ
を介して平行に保持し、上記露光用マスク４に形成され
たマスクパタ−ンを上記基板６に露光するプロキシミテ
ィ露光装置であって、上記マスク４を保持するマスク保
持部５と、上記基板６を駆動し上記マスク４と対向位置
決めすると共にこの基板６の姿勢および高さを調整する
基板保持部７と、上記基板６の駆動経路中に設けられ、
この基板６の平行度およびマスク４とのギャップを測定
するギャップ測定手段８とを具備し、このギャップ測定
手段からの測定結果に基づき、上記基板６とマスク４と
を平行にすると共に上記ギャップを所定の値に設定する
よう上記基板保持部７を作動させるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マスクパタ−ンの露
光装置に係り、特に露光用マスクと基板の平行度および
ギャップを高精度に設定する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体装置製造プロセスにおい
て、基板（半導体ウエハ等）と露光用マスクとを対向さ
せ、この露光用マスク（以下「マスク」という）に形成
されたマスクパタ−ンを上記基板上に露光し、この基板
上に回路パタ−ンを形成する工程がある。基板とマスク
とを対向させて露光を行う装置としては、密着（コンタ
クト）露光装置と近接（プロキシミティ）露光装置とが
ある。

【０００３】密着露光装置は、マスクと基板（試料）を
密着させ、マスク側から露光用光を照射する装置であ
る。一方、近接露光装置は、マスクと基板を平行に保っ
て、１０〜３０μｍ離した状態で露光を行う装置であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題。】ところで、上記密着
露光装置では、マスクと基板の接触を伴うためマスクに
感光剤等の異物等が付着する場合が生じ、転写性能が劣
化する。さらに、露光後マスクの洗浄が必要となるため
磨耗等によりマスクの寿命が短くなる等の不具合が生じ
る。

【０００５】一方、近接露光装置においても、基板の厚
さにばらつきがあったり、テ−パ（表面と裏面の非平
行）があるとギャップ（基板とマスクの離間距離）の設
定が不正確になる。このため、基板チャックで真空チャ
ックした基板を一旦基準面に押し当て、ついで基準面か
ら窒素ガスを吹き出しながら上記基板チャックをパルス
モ−タで徐々に下げ、ギャップが設定値に達したことを
空気マイクロメ−タで測定する等の手段が取られてい
る。

【０００６】このような場合には、上記基板を一旦基準
面に押し当てるため、この基準面に付着した異物が基板
に転写されたり、基準面に強く押し当てすぎて基板が破
損したり、反り返ったりするという問題を生じる。

【０００７】この発明は、このような事情に鑑みて成さ
れたもので、露光用マスクや基板に異物を付着させたり
破損させることなく、露光を行うことができる露光装置
を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の手段
は、露光用マスクと基板とを所定のギャップを介して平
行に保持し、上記露光用マスクに形成されたマスクパタ
−ンを上記基板に露光する露光装置において、上記露光
用マスクを保持するマスク保持手段と、上記基板を保持
すると共にこの基板を駆動し上記露光用マスクと対向位
置決めする基板保持手段と、上記基板の駆動経路中に設
けられ、この基板と露光用マスクの平行度およびギャッ
プを測定する測定手段と、この測定手段からの測定結果
に基づき、上記基板と露光用マスクとが平行になるよう
に補正すると共に上記ギャップを所定の値に設定する補
正手段とを具備することを特徴とするものである。

【０００９】第２の手段は、上記第１の手段において、
上記測定手段は、上記露光用マスクと略同じ高さに固定
され、上記基板が駆動されることで、この基板の上面の
少なくとも３点との距離を検出するセンサであることを
特徴とするものである。

【００１０】

【作用】このような構成によれば、上記露光用マスクと
基板の平行度およびギャップを、この基板を露光用マス
クや基準面に接触させることなく所定の値に設定するこ
とができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１〜図４を参
照して説明する。図１は、この露光装置の全体図であ
る。

【００１２】図中１は基台である。この基台１上には、
露光用光学系２が照射面２ａを下方に向けた状態で設け
られている。この露光用光学系２の照射面２ａに対向す
る上記基台１上にはＹ方向に沿う開口３ａを具備する作
業板３が略水平に設置され、この作業板３上には露光用
マスク４を保持するマスク保持部５（マスク保持手段）
が設けられている。

【００１３】また、この作業板３の開口３ａに対応する
上記基台１上には、上記被露光基板６を保持・駆動し、
この基板６を上記マスク４の下方に所定ギャップ（間
隔）を存して対向位置決めする基板保持部７（基板保持
手段、補正手段）が設けられている。

【００１４】一方、上記作業板３上には、上記基板保持
部７に保持された基板６の上面を検出することで、上記
マスク４と基板６のギャップを測定するギャップ測定手
段８（測定手段）が設けられている。

【００１５】一方、これら露光用光学系２、マスク保持
部５、基板保持部７およびギャップ測定手段８の側方に
は、これらを制御する制御装置１０が設けられている。
この制御装置１０は、この露光装置を操作するためのモ
ニタ−１１および操作盤１２を備えている。次に、図２
〜図４を参照して、マスク保持部５、基板保持部７およ
びギャップ測定手段８の構成をさらに詳しく説明する。
まず、マスク保持部５について説明する。

【００１６】図２に示すように、このマスク保持部５
は、マスク４を吸着保持するマスク吸着板１５と、上記
作業板３上に設置されていると共に上面にこのマスク吸
着板１５を保持し、このマスク吸着板１５をθ駆動する
吸着板駆動部１６とからなる。

【００１７】上記マスク吸着板１５は、上面および下面
を平坦に形成された円盤状の本体１７に、一方向に略コ
の字状に開口する開口部１８を設けてなるものである。
この開口部１８の幅Ｈは上記マスク４の幅Ｈ_mよりも小
さく形成され、かつ後述する上記基板６を保持する載置
板３１の幅Ｈ_kよりも大きく形成されている。

【００１８】また、図３（ａ）に示すように、上記本体
１７の上記開口部１８の周部には、上記マスク４を吸着
保持するための吸着溝１９が設けられている。この吸着
溝１９は図示しない真空源に接続され、この真空源を作
動させることで、図２および図３（ｂ）に示すように上
記開口部１８を覆う状態で上記マスク４を吸着保持する
ようになっている。

【００１９】また、図２に示すように、上記マスク吸着
板駆動部１６は、上記マスク吸着板１５の開口部１８よ
りも大きな幅の開口２０を有する面板２１を具備する。
この面板２１は、上記開口２０を上記作業板３に設けら
れた開口３ａに一致させて、この作業板３上に固定され
ている。

【００２０】この面板２１上には、上記マスク吸着板１
５の外周面と転接し、このマスク吸着板１５を水平面内
で回転自在にガイドするガイドロ−ラ２２が設けられて
いる。そして、上記面板２１上には、上記マスク吸着板
１５を所定角度回動駆動するθ駆動機構２３が設けられ
ていて、上記マスク４のθ方向の位置決めを行うように
なっている。次に、上記基板保持部７について説明す
る。

【００２１】図２に示すように、上記基板保持部７は、
作業台３の開口３ａに対応するように上記基台１上に固
定されたＹガイドレ−ル２５を有する。このＹガイドレ
−ル２５には、上記基板６の姿勢を補正する補正手段と
してのＸＹＺテ−ブル２６がＹ方向移動自在に設けられ
ている。このＸＹＺテ−ブル２６は上記Ｙガイドレ−ル
２５に設けられたＹ駆動機構２７によって位置決め駆動
されるようになっている。

【００２２】このＸＹＺテ−ブル２６上には、上記基板
６のＴy 方向の傾きを補正する補正手段としてのＴy モ
−タ２８と、Ｔx 方向の傾きを補正する同じく補正手段
としてのＴx モ−タ２９とが設けられている。このＴy
モ−タ２８およびＴx モ−タ２９の上部には、上記基板
６をθ方向に位置決めに駆動するθステ−ジ３０が設け
られている。このθステ−ジ３０には上記基板６を保持
する載置板３１が取り付けられている。

【００２３】すなわち、この基板保持部７は、上記基板
６をＸ、Ｙ、Ｚ、Ｔx 、Ｔy 、θ方向に微小駆動し、基
板６の高さおよび姿勢を補正する補正手段として機能す
ると共に、上記基板６をＹガイドレ−ル２５に沿って上
記マスク保持部５の方向（Ｙ方向）に駆動する基板保持
手段として機能するようになっている。なお、この基板
保持部７によって保持される基板６には、図に示すよう
に、四隅にそれぞれ第１〜第４の位置決めマーク３３〜
３６が設けられている。次に、ギャップ検出手段８につ
いて説明する。

【００２４】図２に示すように、このギャップ検出手段
８は、上記作業板３の開口３ａに架設されたブラケット
３７と、このブラケット３７にＸ方向に所定間隔で設け
られた第１、第２の変位センサ３８、３９（センサ）と
からなる。

【００２５】この第１、第２の変位センサ３８、３９
は、上記第１、第２の位置決めマーク３３、３４の間隔
と同じ間隔で設けられたもので、上記基板６が移動する
ことで、上記第１、第２のマーク３３、３４および第
３、第４のマーク３５、３６にそれぞれ対向することが
できるようになっている。

【００２６】また、図４に示すように、この第１、第２
の変位センサ３８、３９は、その照射面３８ａ、３９ａ
を上記マスク保持部５に保持されたマスク４の下面と略
同じ高さにして固定されている。そして、この第１、第
２の変位センサ３８、３９は図４に示すように上記基板
６上に測定用レ−ザ光Ｌを照射し、この基板６からの反
射レ−ザ光Ｌ´を検出することで、このレ−ザ光Ｌの照
射面３８ａ、３９ａと上記基板６に設けられた第１〜第
４の位置決めマーク３３〜３６との距離Ｇ₁〜Ｇ₄を検
出することができるようになっている。

【００２７】また、この第１、第２のセンサ３８、３９
からの検出値は、図１に示す制御装置１０に入力される
ようになっている。この制御装置１０には、上記基板６
と上記マスク４のギャップの基準値Ｇ（図４に示す）が
記憶されていて、この基準値Ｇと上記第１、第２のセン
サ３８、３９からの検出値Ｇ₁〜Ｇ₄とを比較する。ま
た、上記制御装置１０は上記第１〜第４の位置決めマー
ク３３〜３６の値Ｇ₁〜Ｇ4 どうしをも比較する。そし
て、この比較に基づいて上記基板保持部７に命令を発
し、上記基板６の姿勢およびギャップの補正を行わせ
る。

【００２８】例えば、上記第１、第２の位置決めマーク
３３、３４についての検出値Ｇ₁、Ｇ₂が互いに異なる
場合には、この基板６がＴy 方向に傾いていることを示
す。したがって基板保持部７は、上記Ｔy モ−タ２８を
作動させこの傾きを補正する。

【００２９】また、上記基板６をＹ方向に移動させ、上
記第３、第４の位置決めマーク３５、３６を検出した場
合において、上記第１のセンサ３８で検出した上記第
１、第３の位置決めマーク３３、３５についての検出値
Ｇ₁、Ｇ₃が互いに異なる場合には、上記基板６はＴx
方向に傾いていることを示す。したがって、基板保持部
７は上記Ｔx モ−タ２９を作動させ、この傾きを補正す
る。

【００３０】傾きが補正されたならば、上記第１〜第４
の位置決めマーク３３〜３６の検出値Ｇ₁〜Ｇ₄と上記
基準値Ｇとの比較に基づいて、ＸＹＺテ−ブル２６を作
動させ上記基板６をＺ方向に駆動し、この第１〜第４の
マーク３３〜３６と上記第１、第２のセンサ３８、３９
との距離が基準値Ｇに等しくなるようにする。このこと
で、上記基板６は、水平（マスク４と平行）かつ上記ギ
ャップＧが適正に補正された状態となる。

【００３１】ついで、上記基板保持部７は、基板６を上
記マスク４の下側に挿入する。基板６が上記マスク４の
下側に対向位置決めされたなら、図１に４０、４１で示
す位置決め用の第１、第２の顕微鏡がボ−ルねじ機構４
３によって上記マスク４の上方に駆動される。そして、
この第１、第２の顕微鏡４０、４１により上記マスク４
の位置決めマーク（図示しない）を観察しつつ上記マス
ク吸着板駆動手段を作動させ、この位置決めマーク４と
上記基板６の位置決めマークとが一致するように上記マ
スク吸着板１５を回転駆動する。

【００３２】このような動作により、上記基板６とマス
ク４とは所定ギャップＧを存して高精度に対向した状態
に位置決めされたことになる。このような位置決めが終
了したならば、上記位置決め用の第１、第２の顕微鏡４
０、４１はもとの位置に収納され、ついで上記露光用光
学系２が作動して、上記マスク４を介して上記基板６上
に露光用光を照射する。このことで上記マスク４に形成
されたマスクパタ−ンは上記基板６上に転写される。

【００３３】このような構成によれば、マスク４と基板
６の平行度の調整およびギャップの設定を、第１、第２
のセンサ３８、３９を用い基板６に非接触で行うように
したので、ギャップ設定時にこの基板６やマスク４が破
損したり異物が付着したりすることが少なくなる。この
ことにより、より良好な露光を行うことができ、製品の
歩留まりが向上する効果がある。なお、この発明は、上
記一実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を変
更しない範囲で種々変形可能である。

【００３４】例えば、上記一実施例では、測定手段とし
て、レ−ザ光Ｌを照射することで基板６との距離を測定
する第１、第２のセンサ３８、３９を用いたが、これに
限定されるものではない。例えば、空気マイクロメ−タ
を用い、このマイクロメ−タと上記基板６との距離を測
定するものであっても良い。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の第１の構
成は、露光用マスクと基板とを所定のギャップを介して
平行に保持し、上記露光用マスクに形成されたマスクパ
タ−ンを上記基板に露光する露光装置において、上記露
光用マスクを保持するマスク保持手段と、上記基板を保
持すると共にこの基板を駆動し上記露光用マスクと対向
位置決めする基板保持手段と、上記基板の駆動経路中に
設けられ、この基板と露光用マスクの平行度およびギャ
ップを測定する測定手段と、この測定手段からの測定結
果に基づき、上記基板と露光用マスクとが平行になるよ
うに補正すると共に上記ギャップを所定の値に設定する
補正手段とを具備するものである。

【００３６】第２の構成は、上記第１の構成において、
上記測定手段は、上記露光用マスクと略同じ高さに固定
され、上記基板が駆動されることで、この基板の上面の
少なくとも３点との距離を検出するセンサであるもので
ある。

【００３７】このような構成によれば、露光用マスクと
基板の平行度の調整およびギャップの設定を、基板に非
接触で行うようにしたので、この露光用マスクや基板が
破損したり異物が付着したりすることが少なくなる。こ
のことにより、より良好な露光を行うことができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す概略斜視図。

【図２】同じく、要部を拡大して示す斜視図

【図３】同じく、（ａ）はマスク吸着板を示す平面図、
（ｂ）はマスク吸着板を拡大して示す縦断面図。

【図４】同じく、基板の補正工程を示す模式図。

【符号の説明】

４…露光用マスク、５…マスク保持部（マスク保持手
段）、６…基板、７…基板保持部（基板保持手段、補正
手段）、８…ギャップ測定手段（測定手段）、３８…第
１のセンサ（センサ）、３９…第２のセンサ（セン
サ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福嶋亨神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者高須登神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地株式会社東芝生産技術研究所内 (72)発明者田中悟東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内 (72)発明者佐藤則雄東京都港区三田一丁目４番28号東芝ライテック株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】露光用マスクと基板とを所定のギャップ
を介して平行に保持し、上記露光用マスクに形成された
マスクパタ−ンを上記基板に露光する露光装置におい
て、上記露光用マスクを保持するマスク保持手段と、上記基
板を保持すると共にこの基板を駆動し上記露光用マスク
と対向位置決めする基板保持手段と、上記基板の駆動経
路中に設けられ、この基板と露光用マスクの平行度およ
びギャップを測定する測定手段と、この測定手段からの
測定結果に基づき、上記基板と露光用マスクとが平行に
なるように補正すると共に上記ギャップを所定の値に設
定する補正手段とを具備することを特徴とする露光装
置。
【請求項２】上記測定手段は、上記露光用マスクと略
同じ高さに固定され、上記基板が駆動されることで、こ
の基板の上面の少なくとも３点との距離を検出するセン
サであることを特徴とする請求項１記載の露光装置。