JPS60100005A - 間隔調整装置 - Google Patents
間隔調整装置Info
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- JPS60100005A JPS60100005A JP58207767A JP20776783A JPS60100005A JP S60100005 A JPS60100005 A JP S60100005A JP 58207767 A JP58207767 A JP 58207767A JP 20776783 A JP20776783 A JP 20776783A JP S60100005 A JPS60100005 A JP S60100005A
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- JP
- Japan
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- wafer
- mask
- optical path
- space
- light beam
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F9/00—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
- G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
- G03F9/7003—Alignment type or strategy, e.g. leveling, global alignment
- G03F9/7023—Aligning or positioning in direction perpendicular to substrate surface
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は少なくともある程度光を反射可能な透明な物体
と、同じく少なくともある程度光を反射可能な透明また
は不透明な物体の間隔を所１の間隔に調節する装置に関
する。
と、同じく少なくともある程度光を反射可能な透明また
は不透明な物体の間隔を所１の間隔に調節する装置に関
する。
たとえば、パターン焼付けの一方式であるＸ線露光装置
や、紫外線を用い九プロキシミライ焼付装置では、マス
クとウェハとの間の微小な間隔を前もって定められた値
に正確に調整し、かつ両者を十分に平行に保持する必要
がある。
や、紫外線を用い九プロキシミライ焼付装置では、マス
クとウェハとの間の微小な間隔を前もって定められた値
に正確に調整し、かつ両者を十分に平行に保持する必要
がある。
（２）
この調整の方法として従来必要な距離間隔量だけ突出し
たダミー・マスクを実際のマスクの代りに使用し、これ
とウェハ上のフォトレジスト面を直接接触させた状態で
ウェハを固定させるという機械的手法が行なわれてきた
が、このためフォトレジスト面に傷がつく事によ抄半導
体素子の歩留りを低下させるのみならず、ダミー面に付
着するフォトレジストにより平行出しと間隔設定に誤差
を生じるなどの問題があった。
たダミー・マスクを実際のマスクの代りに使用し、これ
とウェハ上のフォトレジスト面を直接接触させた状態で
ウェハを固定させるという機械的手法が行なわれてきた
が、このためフォトレジスト面に傷がつく事によ抄半導
体素子の歩留りを低下させるのみならず、ダミー面に付
着するフォトレジストにより平行出しと間隔設定に誤差
を生じるなどの問題があった。
これらの問題を避けるためにはマスクとウェハのフォト
レジスト面とを非接触の状態で対向させ、これから直接
アライメントを実行すれば良い。
レジスト面とを非接触の状態で対向させ、これから直接
アライメントを実行すれば良い。
本出願人は、このマスクとウェハーの間隔調整方法とし
て、複数個の白色干渉計を川−る方法を昭和５０年１０
月２７日出願し友。（公開特許公報昭５２−５２５７９
号）本発明の内容説明に先立ち、この先願特許の内容を
説明する。
て、複数個の白色干渉計を川−る方法を昭和５０年１０
月２７日出願し友。（公開特許公報昭５２−５２５７９
号）本発明の内容説明に先立ち、この先願特許の内容を
説明する。
第１図は、同一出願人の別の先願特許（昭和５０年６月
２８日出願公開特許公報昭５２−（５） ４２６０号）に示された。ウオラストン・プリズムを用
いた、本発明で用いられる白色干渉計の実施例である。
２８日出願公開特許公報昭５２−（５） ４２６０号）に示された。ウオラストン・プリズムを用
いた、本発明で用いられる白色干渉計の実施例である。
図中１はダンゲステンランプ等、の波長幅を有する光源
であり、この光源からの光束２は、屈折率がｎで厚さが
ｄの被測定物（たとえばプラスチックフィルム、マスク
とウェハーノ間）空気間隔等）３を照明する、光束２の
一部は。
であり、この光源からの光束２は、屈折率がｎで厚さが
ｄの被測定物（たとえばプラスチックフィルム、マスク
とウェハーノ間）空気間隔等）３を照明する、光束２の
一部は。
被測定物３の第１の面５１で反射されて光束５となり、
別の一部は被測定物３の第１の面５１で屈折し、第２の
面で反射されて光束４となり、その後面５１で屈折して
光束６となる。ここで記述の便のため、光束５を巣−の
波面５１で、また光束６を単一の波面５２で代表させる
。波面５１と波面５２とは、光源１から等しい光路長の
位置にあるように選ぶと、両者の間の光路長差は、２
ｎ ａ ｃｏａφと彦る。ここで、角度φは被測定物３
の第２０而５２に対する入射角である。図中、５０は干
渉縞形成部で、波面５１．５２を受けるように配置され
ていて、偏光子５に、つ（４） オシストン。プリズム６０および検光子５６を順次配列
して構成されている。
別の一部は被測定物３の第１の面５１で屈折し、第２の
面で反射されて光束４となり、その後面５１で屈折して
光束６となる。ここで記述の便のため、光束５を巣−の
波面５１で、また光束６を単一の波面５２で代表させる
。波面５１と波面５２とは、光源１から等しい光路長の
位置にあるように選ぶと、両者の間の光路長差は、２
ｎ ａ ｃｏａφと彦る。ここで、角度φは被測定物３
の第２０而５２に対する入射角である。図中、５０は干
渉縞形成部で、波面５１．５２を受けるように配置され
ていて、偏光子５に、つ（４） オシストン。プリズム６０および検光子５６を順次配列
して構成されている。
ウォラストンプリズム６０は、水晶あるいは方解石等の
複屈折性結晶物質を、その光学軸が紙面に垂直となるよ
う切出したプリズム５４、および紙面の上下方向になる
よう切出したプリズム５５を組合せたものである。偏光
子５５は、結晶５４．５５の光学軸と、その光学軸が４
５°になる様装置されていて、検光子５６は、この偏光
子５５に対して平行あるいは直交ニコルになる様置かれ
ている。
複屈折性結晶物質を、その光学軸が紙面に垂直となるよ
う切出したプリズム５４、および紙面の上下方向になる
よう切出したプリズム５５を組合せたものである。偏光
子５５は、結晶５４．５５の光学軸と、その光学軸が４
５°になる様装置されていて、検光子５６は、この偏光
子５５に対して平行あるいは直交ニコルになる様置かれ
ている。
以上の構成で、偏光子５６によって紙面に４５゜方向に
振動する直線偏光となった光束は、プリズム５４に入射
して常光線と異常光線に分かれて進み１両光束はプリズ
ム５５に入射して、それまでの虐光線は異常光線として
、ま先具常光線は、常光線として進行する。複屈折性結
晶の常光線と異常光線に対する屈折率差から、プリズム
から射出される光束は相互に傾い九波面となり、この結
果波面５１．５２はそれすれ波面５１′。
振動する直線偏光となった光束は、プリズム５４に入射
して常光線と異常光線に分かれて進み１両光束はプリズ
ム５５に入射して、それまでの虐光線は異常光線として
、ま先具常光線は、常光線として進行する。複屈折性結
晶の常光線と異常光線に対する屈折率差から、プリズム
から射出される光束は相互に傾い九波面となり、この結
果波面５１．５２はそれすれ波面５１′。
（５）
５１′および５２’、５２’となり、検光子５６の働き
によって強度分布を有する干渉縞となる。これらの波面
に与えられる光路差は複屈折性物質の常光線に対する屈
折率をｎｏ、異常光線に対する屈折率をｎｏとすると、
２（ｎｏ−ｎｏ）・Ｙ、ｔａｎθで与えられ石。ここで
Ｙｒ）値は２つのプリズムの厚さの等しい点を原点とし
て、光軸に直交した方向に＃Ｉ定した座標値であり、Ｏ
はプリズムの頂角である。
によって強度分布を有する干渉縞となる。これらの波面
に与えられる光路差は複屈折性物質の常光線に対する屈
折率をｎｏ、異常光線に対する屈折率をｎｏとすると、
２（ｎｏ−ｎｏ）・Ｙ、ｔａｎθで与えられ石。ここで
Ｙｒ）値は２つのプリズムの厚さの等しい点を原点とし
て、光軸に直交した方向に＃Ｉ定した座標値であり、Ｏ
はプリズムの頂角である。
波面５１′と波面５１１、波面５２′と波面５２１とが
干渉して干渉縞を形成する点は、図中の点５Ｂ付近でｙ
＝ｏ近傍であり、ここには白色干渉縞のピークが生じる
。
干渉して干渉縞を形成する点は、図中の点５Ｂ付近でｙ
＝ｏ近傍であり、ここには白色干渉縞のピークが生じる
。
一方、波面５１′と波面５２１とが干渉するのは図中で
点５７近傍、波面５２′と波面５１′とが干渉するのは
図中で点５９近傍であり、これらはそれぞれサイドのピ
ークとなる。これらのピークの生じる点は、２ ｎａｏ
ｏｓφと２（ｎｏ−ｎｏ） 、Ｙ、ｔａｎθの等しくな
る点であり、これらの点で、被測定物５によ転生じた光
路長差をちょうど打消す量（６） タケ、ウォラストンプリズムＰで光路長差が作り出され
ることとなる。上記の関係より、Ｙ＝±１１（ｌＱＱ８
φ／ （（ｎｏ −ｎｏ ）ｔａｎθ１付近にサイドの
ピークは生じる。この生じた白色干渉縞をレンズ６９を
介して光検出器５０に投影し丸様子を模式的にあられす
と、図２のようになる。図中、ＦＯは中央の干渉ビーク
をあられし、Ｆｓ、Ｆｓ’はサイドのピークをあられし
ている。いま、ウォラストンプリズムとして一定の頂角
θのものを用い、被６１１足物の屈折率が一定の場合に
は、ＦＯとＩＦ５の間隔、あるいはＰａとＦｅ２の間隔
は被測定物のできる。
点５７近傍、波面５２′と波面５１′とが干渉するのは
図中で点５９近傍であり、これらはそれぞれサイドのピ
ークとなる。これらのピークの生じる点は、２ ｎａｏ
ｏｓφと２（ｎｏ−ｎｏ） 、Ｙ、ｔａｎθの等しくな
る点であり、これらの点で、被測定物５によ転生じた光
路長差をちょうど打消す量（６） タケ、ウォラストンプリズムＰで光路長差が作り出され
ることとなる。上記の関係より、Ｙ＝±１１（ｌＱＱ８
φ／ （（ｎｏ −ｎｏ ）ｔａｎθ１付近にサイドの
ピークは生じる。この生じた白色干渉縞をレンズ６９を
介して光検出器５０に投影し丸様子を模式的にあられす
と、図２のようになる。図中、ＦＯは中央の干渉ビーク
をあられし、Ｆｓ、Ｆｓ’はサイドのピークをあられし
ている。いま、ウォラストンプリズムとして一定の頂角
θのものを用い、被６１１足物の屈折率が一定の場合に
は、ＦＯとＩＦ５の間隔、あるいはＰａとＦｅ２の間隔
は被測定物のできる。
第３図は、公開特許公＠１１５５２−５２５７９号に示
されｌｐｑスクとウエノ１−の間隔１ｇ、！Ｉに白色干
渉縞を用いた例である。白色光源１から出だ光束ハコン
デンサーレンズ２５．２４で集光され半透鏡２６で反射
され先後、対物レンズ２７によ秒平行光束となりマスク
１１およびウェハー１２（７） 上のフォトレジスト１４の表面２０１を照明する。
されｌｐｑスクとウエノ１−の間隔１ｇ、！Ｉに白色干
渉縞を用いた例である。白色光源１から出だ光束ハコン
デンサーレンズ２５．２４で集光され半透鏡２６で反射
され先後、対物レンズ２７によ秒平行光束となりマスク
１１およびウェハー１２（７） 上のフォトレジスト１４の表面２０１を照明する。
２５は、このとき使用されているフォトレジスト１４の
感光を防ぐためＫ、照明光束の光路中に挿入した色フィ
ルターで１通常波長５０Ｇａｍ以下の光束を吸収する黄
色フィルターが用−られる。いま光学系がマスク１１の
透明部分を照明する位置にセットされているとすると、
マスク面１１とフォトレジスト面２０１により反射され
九光束は再び対物レンズ２７によ転業光された後、半透
鏡２６を透過しコリメーターレンズ２７′により平行光
束となる。なおここで、マスク１１の透明部を用いると
表現したが、本方法は非可視光であるＸ＠を用い九パタ
ーン焼付けでも適用可能である。なぜならば、１１ｍ露
光に用いるマスクは、非常に薄いために実質的には、可
視域の長波長側および赤外域に関しては近似的に透明と
考えられる丸めである。
感光を防ぐためＫ、照明光束の光路中に挿入した色フィ
ルターで１通常波長５０Ｇａｍ以下の光束を吸収する黄
色フィルターが用−られる。いま光学系がマスク１１の
透明部分を照明する位置にセットされているとすると、
マスク面１１とフォトレジスト面２０１により反射され
九光束は再び対物レンズ２７によ転業光された後、半透
鏡２６を透過しコリメーターレンズ２７′により平行光
束となる。なおここで、マスク１１の透明部を用いると
表現したが、本方法は非可視光であるＸ＠を用い九パタ
ーン焼付けでも適用可能である。なぜならば、１１ｍ露
光に用いるマスクは、非常に薄いために実質的には、可
視域の長波長側および赤外域に関しては近似的に透明と
考えられる丸めである。
平行光束中に、偏光子５５、ウォラストンプリズム６０
、検光子５６からなる干渉縞形成部５０を配置すること
によし、現在照明されてい（８） 灸フォト・マスクの位置におけるマスクとウェハの間隔
に、Ｈする情報を持つ白色干渉縞がウォラストンプリズ
ム６０上に形成される。この干渉縞の形状線、投影レン
ズ６９を介して、フォトダイオードアレイあるーは撮僧
管ｂｏ上に１４により観察される。
、検光子５６からなる干渉縞形成部５０を配置すること
によし、現在照明されてい（８） 灸フォト・マスクの位置におけるマスクとウェハの間隔
に、Ｈする情報を持つ白色干渉縞がウォラストンプリズ
ム６０上に形成される。この干渉縞の形状線、投影レン
ズ６９を介して、フォトダイオードアレイあるーは撮僧
管ｂｏ上に１４により観察される。
自動的に間隔を一定の寸法に調節するには、以下のよう
匡して行表われる。フォトダイオードアレイ等の光検出
ｆｉ５Ｇにより検出された、中央ビーク１ａとサイドビ
ークＩＰ−の間隔は、信号処理回路３６中で基準値と比
較され、この結果に従いアクチュエーター制御回路３７
はアクチュエーター５５．５５’、３５’を上下に駆動
する。
匡して行表われる。フォトダイオードアレイ等の光検出
ｆｉ５Ｇにより検出された、中央ビーク１ａとサイドビ
ークＩＰ−の間隔は、信号処理回路３６中で基準値と比
較され、この結果に従いアクチュエーター制御回路３７
はアクチュエーター５５．５５’、３５’を上下に駆動
する。
マスクと測定光学系との相対位置の移動を行なうか、あ
るいは、複数個の測定光学系を配置して複数個の点の間
隔を測定し、十〇測定結果と基準値とを、信号処理回路
Ｓ６中で比較する。
るいは、複数個の測定光学系を配置して複数個の点の間
隔を測定し、十〇測定結果と基準値とを、信号処理回路
Ｓ６中で比較する。
この結果より、アクチュエーター制御回路ｓ７を介して
、アクチュエーターロツ）” ５５．３５’、Ｓｔを上
下に駆動することにより、マスクとウェハーの間隔を一
定に制御することが可能となる。
、アクチュエーターロツ）” ５５．３５’、Ｓｔを上
下に駆動することにより、マスクとウェハーの間隔を一
定に制御することが可能となる。
なおここで、１ＭＳ図に示すように、空気間隔ト
のほかに、フォトレジス１４の薄い層が存在しΔ
ているときにも、特別な困難無しに間隔測定が行なえる
原理を、第４図（ａ）（ｂ）を用いて説明する。第４図
（ＩＬ）は、厚さｄ、、屈折率ｎ、の被御定物を測定し
た場合の白色干渉縞を、横軸に空間座標を、縦軸に光の
強度をとってあられした本のである。第４図（ｂ）は、
厚さｄ３、屈折率ｎ１の被測定物と厚さ’ｍ ｓ屈折率
ｎ、の被測定物が同時に存在している場合の干渉縞の形
状で、ｎ、 ｘＡ、の値は０．５μｍ以下とｎ、Ｘａ、
の値と比較して小さくなっている。通常、半導体等のパ
ターニングに用いられるフォトレジストの厚さは０．２
Ｌμｍ以下であり、一方Ｘ線露光やプｐキシミテイ焼付
けに使用される空気間隔は５μｍから１０μｍと、フォ
トレジストの厚さに比較して２０倍以上と彦っている。
原理を、第４図（ａ）（ｂ）を用いて説明する。第４図
（ＩＬ）は、厚さｄ、、屈折率ｎ、の被御定物を測定し
た場合の白色干渉縞を、横軸に空間座標を、縦軸に光の
強度をとってあられした本のである。第４図（ｂ）は、
厚さｄ３、屈折率ｎ１の被測定物と厚さ’ｍ ｓ屈折率
ｎ、の被測定物が同時に存在している場合の干渉縞の形
状で、ｎ、 ｘＡ、の値は０．５μｍ以下とｎ、Ｘａ、
の値と比較して小さくなっている。通常、半導体等のパ
ターニングに用いられるフォトレジストの厚さは０．２
Ｌμｍ以下であり、一方Ｘ線露光やプｐキシミテイ焼付
けに使用される空気間隔は５μｍから１０μｍと、フォ
トレジストの厚さに比較して２０倍以上と彦っている。
（１０）
この場合には、＠４図（ｂ）に示すようにセンターピー
クの形自体を、少々複雑で広かつ丸形と見なすことによ
り、所定の空気間隔の測定が不都合彦〈行なえることと
なる。
クの形自体を、少々複雑で広かつ丸形と見なすことによ
り、所定の空気間隔の測定が不都合彦〈行なえることと
なる。
以上に示し九間隔調整方法は、ウェハーおよびマスクの
寸法が比較的小さく、両者の平面度が十分に良い場合に
は、非常に優れた方法であるが、ウェハーの寸法が大型
化すると、問題が生じてくる。
寸法が比較的小さく、両者の平面度が十分に良い場合に
は、非常に優れた方法であるが、ウェハーの寸法が大型
化すると、問題が生じてくる。
たとえば、ウェハーの直径が従来の３インディ６
程度から、６インチ、フインチと大型してくる＾
と、そのとき用いられるウェハーは、外部から特別表補
正手段を用いない限〕、平面を保持することは困峻とな
ってくる。たとえば、Ｘ線焼付けにおいては、マスクと
ウェハーの全面にわたり、１０μｍ±１μｍの空気間隔
に保たれる必要がある。しかし、ウェハーサイズが６イ
ンチ以上とな秒、しかも半導体プロセス中で種々の加圧
が彦されえ場合には、ウェハーは複雑な凹凸る 形状となすために、第３図に示すアクチュエー（１１） ター５５ 、３５’、 ５５’だけでは不十分となる。
正手段を用いない限〕、平面を保持することは困峻とな
ってくる。たとえば、Ｘ線焼付けにおいては、マスクと
ウェハーの全面にわたり、１０μｍ±１μｍの空気間隔
に保たれる必要がある。しかし、ウェハーサイズが６イ
ンチ以上とな秒、しかも半導体プロセス中で種々の加圧
が彦されえ場合には、ウェハーは複雑な凹凸る 形状となすために、第３図に示すアクチュエー（１１） ター５５ 、３５’、 ５５’だけでは不十分となる。
この複雑表凹凸を補正し、実用上十分な平面を達成す石
ために、ウェハーを真空吸着する保持具を複数の部分に
分割し、夫々のアクチュエーターに荷重を加えて平面補
正を行なう方法が用いられている。この方法を有効に用
いる前提条件としては、ウェハー上の多数の点における
間隔が、同時に測定されることが望ましい。こバー全面
を一度に観察できるようにすることがすぐに考えられる
。しかし、この構造は、以下に示す欠点を有している。
ために、ウェハーを真空吸着する保持具を複数の部分に
分割し、夫々のアクチュエーターに荷重を加えて平面補
正を行なう方法が用いられている。この方法を有効に用
いる前提条件としては、ウェハー上の多数の点における
間隔が、同時に測定されることが望ましい。こバー全面
を一度に観察できるようにすることがすぐに考えられる
。しかし、この構造は、以下に示す欠点を有している。
まず、第１の欠点は、１ｇ５図に示す光学系をそのまま
拡大したのでは、光学系が大きくなり過ぎ、重量が大き
くなり過ぎ、また価格的にも高価になってしまうことで
ある。
拡大したのでは、光学系が大きくなり過ぎ、重量が大き
くなり過ぎ、また価格的にも高価になってしまうことで
ある。
構成した場合には、ウェハー直径を５インチに（１２）
すれば、水晶板の直径も５インチに、フインチにすれば
フインチと、非常に大型なものとなってしまう。
フインチと、非常に大型なものとなってしまう。
大型化の＠２の欠点としては、測定点に必要な面積゛が
大きくなることである。たとえば、第２図に示す白色干
渉縞の視舒が６インチウエノ・−面全体であるとすると
、実際に間隔が測定されるのはサイドのピーク７Ｂおよ
び？ｓ’にａつ九部分だけである。このため、部分的に
大きな凹凸の存在するウェハーでは、サイドのピークの
形状が複雑になってしまう。また、サイドのピーク？ｓ
、Ｐｓ’以外の領斌の凹凸は検知されないこととする。
大きくなることである。たとえば、第２図に示す白色干
渉縞の視舒が６インチウエノ・−面全体であるとすると
、実際に間隔が測定されるのはサイドのピーク７Ｂおよ
び？ｓ’にａつ九部分だけである。このため、部分的に
大きな凹凸の存在するウェハーでは、サイドのピークの
形状が複雑になってしまう。また、サイドのピーク？ｓ
、Ｐｓ’以外の領斌の凹凸は検知されないこととする。
本発明の目的は、小型の結晶を用いて、大面積のマスク
とウェハーの間隔を測定することのできる測定装置を提
供することであ抄、同時にマスクとウェハーの間隔を、
大きな面積にわたって制御することのできる間隔調整装
置を提供することである。
とウェハーの間隔を測定することのできる測定装置を提
供することであ抄、同時にマスクとウェハーの間隔を、
大きな面積にわたって制御することのできる間隔調整装
置を提供することである。
第４図に示す本発明のｌ！１の実施例を用いて（１３）
本発明の詳細な説明する。これは、プロキシミテイ方式
の光学的焼付は装置に対して、本発明を適用したもので
ある。
の光学的焼付は装置に対して、本発明を適用したもので
ある。
タングステンランプ等の白色光源１からの光束は、集光
レンズ２５、黄色フィルター２５を透過シ、ビームスプ
リッタ−２６で反射された後、リレーレンズ３９により
略平行光束となる。
レンズ２５、黄色フィルター２５を透過シ、ビームスプ
リッタ−２６で反射された後、リレーレンズ３９により
略平行光束となる。
この照明光束は、２次元的に回動可能な反射鏡５４によ
り反射されて光束７となり、集光ランプ６８、反射鏡２
６を介して、マスク１１およびウェハー１３上に集光す
る。反射鏡５４を回動することによシ、光束７は光束７
′あるいは光束７′と進行方間を変更する。このとき、
反射鏡５４は集光レンズ５Ｂの焦点の近傍に置かれてい
るため、レンズ３８を透過した後の光束の進行方間は略
平行とな妙、反射鏡５Ｂの位置によらず、マスク１１お
よびウェハー１５にほぼ垂直に入射する。マスク１１０
面１０１、およびウェハー１５の表面２０１により反射
され、相互に光路長差を与えられた光束は照明光束と同
一の（１４） 光路を逆進し、ビームスプリッタ−２６を透過して干渉
縞形成部５０に入射する。このとき、゛反射鏡５４位置
で結像光束は略平行光束となつ＾ ているため、反射鏡３４０回動によって、焦点外れは発
生せず、マスク面とウォラストンプリズム６０とは結像
関係が保たれる。ウォラストンプリズム６０上に形成さ
れ九白色干渉縞は投影レンズ６９により、−次元あるい
は２次元の光検出器５０上に結像される。
り反射されて光束７となり、集光ランプ６８、反射鏡２
６を介して、マスク１１およびウェハー１３上に集光す
る。反射鏡５４を回動することによシ、光束７は光束７
′あるいは光束７′と進行方間を変更する。このとき、
反射鏡５４は集光レンズ５Ｂの焦点の近傍に置かれてい
るため、レンズ３８を透過した後の光束の進行方間は略
平行とな妙、反射鏡５Ｂの位置によらず、マスク１１お
よびウェハー１５にほぼ垂直に入射する。マスク１１０
面１０１、およびウェハー１５の表面２０１により反射
され、相互に光路長差を与えられた光束は照明光束と同
一の（１４） 光路を逆進し、ビームスプリッタ−２６を透過して干渉
縞形成部５０に入射する。このとき、゛反射鏡５４位置
で結像光束は略平行光束となつ＾ ているため、反射鏡３４０回動によって、焦点外れは発
生せず、マスク面とウォラストンプリズム６０とは結像
関係が保たれる。ウォラストンプリズム６０上に形成さ
れ九白色干渉縞は投影レンズ６９により、−次元あるい
は２次元の光検出器５０上に結像される。
本発明を用いて、広−面積にわた９、間隔が所定の量に
調節される原理を、以下に説明する。
調節される原理を、以下に説明する。
主制御回路４４により、マスク上の特定の点を指定する
と、反射鏡３４は反射鏡駆動回路４５により所定の方向
に回動される。このとき生じた白色干渉縞より、信号処
理回路５６中では間隔が算定され、基準の値と比較が行
なわれる。
と、反射鏡３４は反射鏡駆動回路４５により所定の方向
に回動される。このとき生じた白色干渉縞より、信号処
理回路５６中では間隔が算定され、基準の値と比較が行
なわれる。
この数値の大小に応じて、アクチュエーター制御回路３
７はアクチュエーターロッド３５．３５’、１を上下に
駆動する。
７はアクチュエーターロッド３５．３５’、１を上下に
駆動する。
ウェハー１５は複数の領域に分割されたウニ（１つ
バー保持部４１．４１’・・・Ｋより保持され、真空吸
着されている。夫々の保持部はアクチュエーターロッド
５５．５５’・・・と球軸受で接続されて−る。
着されている。夫々の保持部はアクチュエーターロッド
５５．５５’・・・と球軸受で接続されて−る。
最も単純な制御としては、夫々のマスク保持具４１．４
１’ 、・・に対応した空気間隔を測定し、対応するア
クチュエーターロッド５５．５５’・１を上下に駆動し
て間隔を所定の値に制御すれば良いが、他のよく知られ
ている種々の制御方法も使用可能である。
１’ 、・・に対応した空気間隔を測定し、対応するア
クチュエーターロッド５５．５５’・１を上下に駆動し
て間隔を所定の値に制御すれば良いが、他のよく知られ
ている種々の制御方法も使用可能である。
本発明の変形例としては、２重回動可能な反射鏡３４の
かわりに、２枚のガルバノミラ−を用いる方法、あるい
はプリズムの移動、レンズの移動、音響光学素子等々、
光束を偏向させ得る手段であればいかなるものでも使用
可能である。また、本発明においては光源の広がりを小
さくすることが信号検出上有利であることから、焦点深
度は深（表る。このため、実際の装置を設計するに当た
り、焦点外れの許容度は非常に大きい。
かわりに、２枚のガルバノミラ−を用いる方法、あるい
はプリズムの移動、レンズの移動、音響光学素子等々、
光束を偏向させ得る手段であればいかなるものでも使用
可能である。また、本発明においては光源の広がりを小
さくすることが信号検出上有利であることから、焦点深
度は深（表る。このため、実際の装置を設計するに当た
り、焦点外れの許容度は非常に大きい。
本発明の阿２の実施例を第６図に示す。これ（１ぐ
は、ｘ４Ｉ露光装置に本発明を適用した例を示したもの
である。真空容管７０中のターゲット７１は、電子鏡７
２からの電子ビームでだたかれ、Ｘ＠を発生する。発生
したＸ線はべＩＪ ＩＪウムの窓７５を透過した後、マ
スク１１を透過してウェハー１３に入射し、露光を行な
う。Ｘ線露光においては１図示のように発散光（Ｘ線）
により、一定のマスクとウェハーの間隔を保って露光が
行なわれるため、その間隔は高精度で一定の値に保たれ
る必要がある。この間隔の必要な精度は、１０μｍ±１
μｍ程度であるが、間隔が不正確な場合はウェハー上の
パターンの寸法誤差を生じてしまう。
である。真空容管７０中のターゲット７１は、電子鏡７
２からの電子ビームでだたかれ、Ｘ＠を発生する。発生
したＸ線はべＩＪ ＩＪウムの窓７５を透過した後、マ
スク１１を透過してウェハー１３に入射し、露光を行な
う。Ｘ線露光においては１図示のように発散光（Ｘ線）
により、一定のマスクとウェハーの間隔を保って露光が
行なわれるため、その間隔は高精度で一定の値に保たれ
る必要がある。この間隔の必要な精度は、１０μｍ±１
μｍ程度であるが、間隔が不正確な場合はウェハー上の
パターンの寸法誤差を生じてしまう。
白色光源１からの光束は、レンズ２５、ビームスプリン
ター２６、シリンドリカルレンズ４２゜４３を通った後
、ガルバノミラ−３４に入射する。
ター２６、シリンドリカルレンズ４２゜４３を通った後
、ガルバノミラ−３４に入射する。
このガルバノ建う−は一本の回転軸に関する回動、すな
わち図中で紙面に垂直な方向の回動のみをする。このン
ラーで反射された光束は集光レンズ３８を通って集光さ
れ、ｔｌぼ垂直にマス（１７） り１１およびウェハー１３に入射する。本発明において
鉱、焦点距離の異るシリンドリカルレンズ４２．４３を
用いているため１回転対称な光束は、ウェハー１１上で
はスリット状の光束となる。
わち図中で紙面に垂直な方向の回動のみをする。このン
ラーで反射された光束は集光レンズ３８を通って集光さ
れ、ｔｌぼ垂直にマス（１７） り１１およびウェハー１３に入射する。本発明において
鉱、焦点距離の異るシリンドリカルレンズ４２．４３を
用いているため１回転対称な光束は、ウェハー１１上で
はスリット状の光束となる。
ウェハーの面１旧およびウェハーの面２０１で反射され
た光束は、光路を逆進し、ウォラストンプリズム６０に
等方向な光束となって入射する。ウォラストンプリズム
上に形成された白色干渉縞は、投影レンズ６９を用いて
、２次元の光検出器アレイまたは撮像管３０上に結像さ
れ、夫々の走査線から異った位置の間隔の測定値が得ら
れる。
た光束は、光路を逆進し、ウォラストンプリズム６０に
等方向な光束となって入射する。ウォラストンプリズム
上に形成された白色干渉縞は、投影レンズ６９を用いて
、２次元の光検出器アレイまたは撮像管３０上に結像さ
れ、夫々の走査線から異った位置の間隔の測定値が得ら
れる。
第７図は、本発明で使用されるスリット状の測定位置と
、ウェハー上の半導体のパターンの関係をあられしたも
のである。ガルバノミラー３４が定位置にあるときには
、ウェハー上の測定位置は第７図中の１０３であられさ
れたスリット形の領域であるが、ガルバノミラ−を回動
し、光束７が７１．７＃と変化すると、ウェハー上のス
リ（１８） ットは１０５’、１０ｇ’となる。ここで、スリットの
形状はどんな場合にも直線であることが測定位置ヲウエ
ハーのスクライビングで用いられる領域に一致させるた
めに望ましい。
、ウェハー上の半導体のパターンの関係をあられしたも
のである。ガルバノミラー３４が定位置にあるときには
、ウェハー上の測定位置は第７図中の１０３であられさ
れたスリット形の領域であるが、ガルバノミラ−を回動
し、光束７が７１．７＃と変化すると、ウェハー上のス
リ（１８） ットは１０５’、１０ｇ’となる。ここで、スリットの
形状はどんな場合にも直線であることが測定位置ヲウエ
ハーのスクライビングで用いられる領域に一致させるた
めに望ましい。
これをｌｌ！現するためＫ、レンズ５Ｂとしては特殊な
ものは必要が無く、通常のＰ ｔａｎ ＃レンズを用い
ることが留置しい。
ものは必要が無く、通常のＰ ｔａｎ ＃レンズを用い
ることが留置しい。
本発明を用いることによってウェハーとマスクの間隔を
半導体プロセス中のどの工程においても一定の値に保つ
ととが可能となった。４た単一の間隔測定装置を用いて
多数の点の間隔を調節することができ、その利益は大き
い。
半導体プロセス中のどの工程においても一定の値に保つ
ととが可能となった。４た単一の間隔測定装置を用いて
多数の点の間隔を調節することができ、その利益は大き
い。
なお、本発明において用いられる白色干渉計としては、
本文中に示したウォラストンプリズムの外に、ロツショ
ンプリズム、セナルモンプリズム等は使用できることは
当然として、マイケルソン干渉針において干渉針の一方
の鏡を傾けて固定したものも使用可能であることは明ら
かであろう。
本文中に示したウォラストンプリズムの外に、ロツショ
ンプリズム、セナルモンプリズム等は使用できることは
当然として、マイケルソン干渉針において干渉針の一方
の鏡を傾けて固定したものも使用可能であることは明ら
かであろう。
（１９）
第１図は本発明に用いられる白色干渉針を用いて物体の
厚さが測定可能となる原理を説明し先回、第２図は本発
明で用いられる白色干渉縞の２次元的な構造をあられし
た図、第３図は本発明の先願特許で間隔調節が可能とな
る原理を説明する図、第４図はフォトレジスト等の薄い
カ＼゛ 層が存在している場合でも正確に空気間隔す測定できる
ようすをあられした図、第５図は本発明の第１の実施例
をあられした図、第６図は本発明の第２の実施例をあら
れした図、＠７図はシリコンウェハーと本発明において
用いられる測定点の関係をあられした図である。 図中 １・・・・白色光源 ５５・・・・検光子 ６０・・・・ ウォラストンプリズム ５６・・・・検光子 ５０・・・・干渉計部 ３０・・・・光検出部 １１・・・・マスク （２０） １５ −１− ウ エ ノ１− ２６・・・・ノーーフミラー ４１．４１’・・・・ウェハーの保持部５５．５５’、
・・・アクチュエーターロッド５６・・・・信号処理回
路 ３７、・・・アクチュエーターの制御回路をあられす。 （２１）
厚さが測定可能となる原理を説明し先回、第２図は本発
明で用いられる白色干渉縞の２次元的な構造をあられし
た図、第３図は本発明の先願特許で間隔調節が可能とな
る原理を説明する図、第４図はフォトレジスト等の薄い
カ＼゛ 層が存在している場合でも正確に空気間隔す測定できる
ようすをあられした図、第５図は本発明の第１の実施例
をあられした図、第６図は本発明の第２の実施例をあら
れした図、＠７図はシリコンウェハーと本発明において
用いられる測定点の関係をあられした図である。 図中 １・・・・白色光源 ５５・・・・検光子 ６０・・・・ ウォラストンプリズム ５６・・・・検光子 ５０・・・・干渉計部 ３０・・・・光検出部 １１・・・・マスク （２０） １５ −１− ウ エ ノ１− ２６・・・・ノーーフミラー ４１．４１’・・・・ウェハーの保持部５５．５５’、
・・・アクチュエーターロッド５６・・・・信号処理回
路 ３７、・・・アクチュエーターの制御回路をあられす。 （２１）
Claims (1)
- （１）２つの、間隔を有する物体を波長幅を有する光束
で照明し、該物体からの光束のうち前記間隔に対応した
光路差を有する２つの光束を用いて干渉縞を形成し、該
干渉縞を用いて前記２つの物体の間隔を調整する方法に
おいて、前記物体から、前記干渉縞形成手段に光路変更
手段を設け、前記干渉縞に対応し九前記物体上の被測定
位置を変更する手段を有していることを特徴とする間隔
調整装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の間隔調整装置にお
いて、前記干渉縞形成手段紘前記物体からの光束を分割
し、相互に傾けて重ね合わ（５） 特許請求の範囲第２
項記載の間隔調整装置において、前記光路変更手段は、
光束の進行方向を２次元的に偏向する手段であり、かつ
（１） しているととｔ＊徴とした間隔調整装置。 至る光路中Ｋ、回転非対称な光路幅変更手段を設け、前
記光路変更手段は、前記物体上の被測定領域の相対的に
狭い領域の方向に、被測定位置を移動する構成となって
いることを特徴とする間隔調整装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58207767A JPS60100005A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 間隔調整装置 |
| US07/080,209 US4932781A (en) | 1983-11-04 | 1987-07-31 | Gap measuring apparatus using interference fringes of reflected light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58207767A JPS60100005A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 間隔調整装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100005A true JPS60100005A (ja) | 1985-06-03 |
Family
ID=16545193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58207767A Pending JPS60100005A (ja) | 1983-11-04 | 1983-11-04 | 間隔調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100005A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202748A (en) * | 1991-06-07 | 1993-04-13 | Litel Instruments | In situ process control system for steppers |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS524260A (en) * | 1975-06-28 | 1977-01-13 | Canon Inc | Physical factor measuring system |
| JPS5252579A (en) * | 1975-10-27 | 1977-04-27 | Canon Inc | Clearance adjusng method |
| JPS58146808A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-01 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 平面度測定装置 |
-
1983
- 1983-11-04 JP JP58207767A patent/JPS60100005A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS524260A (en) * | 1975-06-28 | 1977-01-13 | Canon Inc | Physical factor measuring system |
| JPS5252579A (en) * | 1975-10-27 | 1977-04-27 | Canon Inc | Clearance adjusng method |
| JPS58146808A (ja) * | 1982-02-24 | 1983-09-01 | Sumitomo Special Metals Co Ltd | 平面度測定装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5202748A (en) * | 1991-06-07 | 1993-04-13 | Litel Instruments | In situ process control system for steppers |
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