JPH06260393A - 位置決め装置 - Google Patents

位置決め装置

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JPH06260393A
JPH06260393A JP5047672A JP4767293A JPH06260393A JP H06260393 A JPH06260393 A JP H06260393A JP 5047672 A JP5047672 A JP 5047672A JP 4767293 A JP4767293 A JP 4767293A JP H06260393 A JPH06260393 A JP H06260393A
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JP
Japan
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height
stage
wafer
substrate
processed
Prior art date
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Pending
Application number
JP5047672A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitaka Kobayashi
敏孝 小林
Masahiro Tsunoda
正弘 角田
Suuyou Asai
枢容 浅井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06260393A publication Critical patent/JPH06260393A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】被処理基板の垂直方向よりレーザ測長器により
高さを測長することにより、光学式焦点検出器と併用し
て、高精度に高さ及び傾斜量を制御することを目的とす
る。 【構成】ウェーハ2と平面ミラー9を備えたトップテー
ブル10は、粗Zステージ13により上下する。Z方向
の絶対高さは、Zレーザ測長系17にて平面ミラー9を
使用して測長する。光学式焦点検出器は、まず、この平
面ミラー9上に測定光21を反射させ、干渉縞信号25
より基準位相を算出する。次に、ウェーハ2に測定光2
1を反射させ、基準位相との位相差によりZ方向の高
さ,目標値を補正する制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子製造のリソ
グラフィ工程に用いられる、露光装置や電子線描画装置
に関わり、特にウェーハ等の基板を載置して2次元移動
させると共に、この基板を所定の平面に対して傾斜させ
る機構を有する、特に高精度な位置決め精度が必要な位
置決め装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路のフォトグラフィ工程に
おいて、縮小投影露光装置・所謂ステッパーが現在主流
となっている。この装置は、フォトマスクの原版である
レチクルに形成されたパターンを、投影レンズを介して
ウェーハ上のフォトレジスト層に露光するものであり、
一回の露光フィールドがウェーハサイズよりも小さいた
め、ウェーハを載置するステージを2次元的に移動さ
せ、ステップアンドリピート方式で露光する。従来より
この種の装置では、ウェーハの露光位置でフォーカスを
検出し、投影光学系の光軸方向のZ位置(垂直方向)を
制御する、オートフォーカス機構が必須のものである。
最近では、投影レンズの高解像化のために焦点深度が浅
くなり、ウェーハ面の凹凸,傾斜による露光領域内での
解像,線幅の均一性の低下が問題となってきた。このた
め、露光領域ごとにウェーハの水平位置を検出制御する
機構(レベリング機構)が提案されている。しかし、従
来は特願平2−14818号公報記載の如く、光学式焦点位置
検出器のみではなく、エア・マイクロメータ方式ギャッ
ブ検出器を併用していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例による光
学式焦点位置検出器は、高さを検出できるストロークが
10μmと短く、ウェーハの厚みむら50μmを吸収す
る事は不可能である。そのためエア・マイクロメータ方
式検出器にて、ウェーハをZステージにてレンズの正焦
点まで移動させ、そこから光学式焦点位置検出器にて、
高さ及び傾きを測定していた。エア・マイクロメータ方
式検出器は、ウェーハ傾き検出機能を持たせるため、ウ
ェーハ面に最低3ヶ所の微小ノズルから一定圧の気体を
噴射し、その背圧を検出し、各ノズルとウェーハ面との
間隔を平均して、ウェーハ面高さを検出するため、ノズ
ル下面とウェーハ面とのギャップを60μmしか設けら
れず、大きな異物が混入した場合、ウェーハ面に傷をつ
ける恐れがある。さらにワークエリアが狭くメンテナン
スが困難であり、エア・マイクロメータ方式検出器はシ
ステムが大きいため装置占有面積が大きく、調整時間も
長くかかった。又、エアの元圧変動により、高さ位置検
出誤差を生じた。本発明は、システムを小型化し、さら
に高精度にウェーハ面高さ及び傾きを検出し、位置決め
できる位置決め装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においてはエア・マイクロメータ方式検出器
を廃止し、Zレーザ測長器により正焦点高さをZステー
ジを移動させながら測長し、露光領域とに光学式焦点検
出器によりウェーハの水平位置を検出制御したものであ
る。
【0005】
【作用】ウェーハをウェーハチャックに固定後、レーザ
測長器により正焦点高さをZステージを移動させながら
検出後、高さの位置決めを行う。次に、レーザ測長器に
て検出した基準面を、光学式焦点検出器にて測定し、こ
の結果を高さの基準とする。次にウェーハ面を光学式焦
点検出器にて検出し、基準面からの差を高さの測長値に
加算し、帰還制御を行うことにより、高精度にウェーハ
面高さ及び傾きを検出し、位置決めを行うことができ
る。
【0006】
【実施例】以下、本発明の実施例について、図1〜図3
に基づき説明する。
【0007】図1は、本発明の適用対策となる投影露光
装置の一構成例を示す概略図である。図1において投影
露光装置では、露光照明系6により出た露光光が、レテ
ィクル5のパターン及び縮小レンズ7を通して、ステー
ジ1上の固定されたウェーハに投影しパターンの転写が
行われる。このパターン転写を行うに際し、ステージ1
はレーザ測長系4により0.008μm の精度で位置計
測され、ある一定ピッチを繰り返し、サーボモータ等の
ステージ駆動機構3にて移動し、±0.02μmの精度
で位置決めされる。
【0008】図2は、一実施例を示す概念図である。ウ
ェーハ2を真空吸着にて固定するウェーハチャック8
と、ウェーハ2と同じ高さ及び傾きに調整された平面ミ
ラー9を備えたトップテーブル10は、粗Xステージ1
1と微動枠12の間に、1/50のテーパのMサビより
構成された粗Zステージ13を、DCモータ14を回転
させ送りネジ15にて出し入れする事により上下動作を
行う。この粗Zステージ13は、高さ方向精度±0.0
2μm 精度の、マグネセンサ等の原点センサ16を設
置し、Z方向の原点としている。Z方向の絶対高さは、
縮小レンズ7の横に設置したZレーザ測長系17にて測
定し、粗Zコントローラ18を通して制御を行う。光学
式焦点検出器は、レーザ18より放出したレーザを、プ
リズム19にて参照光20と測定光21に分割し、2枚
のミラー22に反射後、レンズ23にて集光しCCD2
4に入れる。CCD24にて干渉縞信号25を出力し、
FFT26にてスペクトルの最大位置検出27し、傾き
と高さ演算28を行う。傾きの目標値は、微Zコントロ
ーラ29にて微動枠12上に3本設置してある微Zピエ
ゾ30を駆動し、MGS(マグネセンサ)31にて移動
量を測定し、傾きの制御を行う。
【0009】図3は、高さの制御法の制御ブロック図で
ある。高さの目標値32に対し、Zレーザ測長系17か
ら平面ミラー9までの距離が、Zレーザ現在値35とな
り、その値を基準とする光学式焦点検出器の測定光21
を、平面ミラー9に反射させ、その時の干渉縞信号25
より基準位相を算出する。次に、光学式焦点検出器の測
定光21をウェーハ2に反射させ、前記基準位相との位
相差38をDAC33に入れ、PID制御34を通して
DCモータ14を回転させ、送りネジ15により粗Zス
テージ12を移動させて、高さ目標値32になるまで繰
り返すことにより、高精度なウェーハ面高さの位置決め
を行うことができる。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、エア・マイクロメータ
方式検出器を廃止でき、エアの元圧変動等による誤差を
生じることもなくなり、高精度にウェーハ面高さ及び傾
きの位置決めを行える効果がある。又、ウェーハ面上の
ワークエリアも広がり、メンテナンスもしやすくなる。
さらに、エア・マイクロメータユニットを廃止すること
により、装置の占有面積も小さくなり、装置の調整時間
も短くなる等の効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用対象となる、投影露光装置の一構
成例を示す概略斜視図である。
【図2】本発明の一実施例を示す概念図である。
【図3】本発明の制御ブロック図である。
【符号の説明】
1…ステージ、2…ウェーハ、3…サーボモータ(ステ
ージ駆動機構)、4…レーザ測長系、5…レティクル、
6…露光照明系、7…縮少レンズ、8…ウェーハチャッ
ク、9…平面ミラー、10…トップテーブル、11…粗
Xステージ、12…微動枠、13…粗Zステージ、14
…DCモータ、15…送りネジ、16…原点センサ、1
7…Zレーザ測長系、18…粗Zコントローラ、19…
プリズム、20…参照光、21…測定光、22…ミラ
ー、23…レンズ、24…CCD、25…干渉縞信号、
26…FFT、27…スペクトルの最大位置検出、28
…傾き,高さ演算、29…微Zコントローラ、30…微
Zピエゾ、31…マグネセンサ、32…高さ目標値、3
3…DAC、34…PID制御、35…Zレーザ現在
値、36…平面ミラー上での基準位相算出、37…ウェ
ーハ上での位相差算出、38…位相差。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被処理基板を保持するとともに、該基板を
    予め定められた基準平面内で、2次元的に移動させるた
    めのX,Yステージと、該X,Yステージに設けられ、
    前記基準面とほぼ垂直方向に可動なZステージと、該Z
    ステージに設けられ、該基板を前記基準面に対して、任
    意の方向に傾斜可能なレベリングステージと、該基板の
    傾斜量を検出する検出手段を有する装置において、被処
    理基板の垂直方向よりレーザ測長器により、高さを測長
    することを特徴とする位置決め装置。
  2. 【請求項2】請求項1において、上記Zステージ上に、
    被処理基板と同等の高さ及び傾きの平面ミラーを設け、
    傾斜量検出装置において、該平面ミラーと被処理基板を
    比較して、制御する手段を備えたことを特徴とする位置
    決め装置。
JP5047672A 1993-03-09 1993-03-09 位置決め装置 Pending JPH06260393A (ja)

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