JP2720188B2 - マスク原板と被露光基板の平行調整方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、半導体製造用の露光装置において、配線
パターンが設定されたマスク原板と被露光基板が平行と
なるように調整する方式に関するものである。

［従来の技術］ 半導体ICの製作においては、透明板に回路パターンを
描いたマスクを原板として、これを光学式によりウェハ
などの被露光基板に投影して複写される。

第３図（ａ），（ｂ）は露光装置の要部を示し図
（ａ）は垂直断面である。マスク原板１は適当な支持機
構２により光学ユニット３に対して固定される。光学ユ
ニット３にはマスク原板１の適当な３箇所に対応して光
学測定器A3a−1,B3a−2,C3a−３が配設される。一方、
マスク原板１の下側に基板チャック台4aを設け、この上
に被露光基板４がチャックされる。基板チャック台4aに
対してチルト機構ユニット５を設け、これに基板チャッ
ク台4aを押圧する３個のチルト機構D5a−1,E5a−2,F5a
−３を配設する。投影露光においては、マスク原板１と
被露光基板４とが微小距離Δｇ接近した投影位置におい
て両者が平行することが必要であり、上記の各光学測定
器A,B,Cにより基板の高さ位置を測定し、測定データに
より各チルト機構D,E,Fを動作させて基板チャック台4a
を上下方向に移動し、投影位置において両者を平行させ
るものである。

［解決しようとする課題］ 以上において、３箇所の光学測定器A,B,Cと、チルト
機構D,E,Fがそれぞれ同一箇所に配設されているとき
は、光学測定器の測定データをそのまま使用して、各チ
ルト機構を移動させることにより両者が平行とされる。
しかしながら、実際上は、３個の光学測定器のうちに
は、上記の高さ測定のほかの目的、すなわちマスク原板
１と被露光基板４の平面上の位置合わせに兼用するもの
があり、例えば図（ｂ）に示すように、測定器ＡとＣは
マスク板１の両端近くの中央部に配設される。またチル
ト機構D,E,Fは基板チャック台4aに対してバランスの良
好な押圧をするために、例えば図（ｂ）に示すように配
置される。これらの理由により、光学測定器とチルト機
構とは、異なった位置に配設されるので、測定器の測定
データをそのまま、チルト機構に適用することはできな
い。従来においては、この差異を無視して平行調整がな
されているが、最近ではマスク原板、被露光基板がとも
に大きくなり、かつ回路パターンが微小化されるに従っ
て、投影精度が劣化して良好な複写がなされない欠点が
あった。そこで、測定データに対してなんらかの補正ま
たは変換を行って正確に平行調整を行うことが必要とな
った。

この発明は以上に鑑みてなされたもので、光学測定器
による測定データよりチルト機構の移動距離のデータを
算出して正確に平行調整を行う方式を提供することを目
的とするものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、透明板に回路パターンが設定されたマス
ク原板に対面して、下側に置かれた被露光基板に対し
て、３箇所に配設されたチルト機構により基板を上下方
向に移動してマスク原板の表面に平行させて回路パター
ンを投影露光する露光装置における、マスク原板と被露
光基板の平行調整方式であって、基板に対してXYZ座標
を設定する。チルト機構の３箇所とそれぞれ異なる３箇
所に設けられた光学測定器により測定された基板の高さ
データを、平面方程式： ｚ＝αｘ＋βｙ＋γ（α，β，γは定数）……（１） により、チルト機構の位置における基板の高さデータに
変換し、変換された高さデータによりチルト機構を移動
して、マスク原板に対して基板を平行とするものであ
る。

上記において、被露光基板の表面に任意の位置を原点
とするXY座標と、マスク原板に対して一定のギャップを
なす投影位置を原点とするＺ座標を設定する。３箇所に
設けられた光学測定器のXY座標値（xr,yr）と、測定し
た基板の高さ座標の測定データzrとより、マイクロプロ
セッサにより、基板を表す平面方程式： zr＝αxr＋βyr＋γ （ｒは３箇所の光学測定器に対するパラメータ） ……（２） についての演算を行って定数α，βおよびγを算出し、
α，β，γのデータと各チルト機構のXY座標値（xs,y
s）を次式： zs＝αxs＋βys＋γ （ｓは３箇所のチルト機構に対するパラメータ） ……（３） に与えて各チルト機構に対する基板の高さ座標値zsを算
出する。各チルト機構により、算出された高さ座標値zs
に相当する距離づつ基板を上下方向に移動するものであ
る。

［作用］ 第１図によりこの発明における平行調整方式の原理を
説明する。図において、被露光基板４は平面であるの
で、平面上の任意の点ＰのXY座標（xp,yp）に対する高
さＺ座標zpは平面方程式： zp＝αxp＋βxp＋γ ……（１′） により表される。ここで、α，βはそれぞれ平面のＸ、
Ｙ方向に対する傾斜角を表す定数、γは常数である。マ
イクロプロセッサの演算処理によりこの方程式に、光学
測定器の座標値（x,y）と、測定された高さデータｚを
入れて定数α，βおよびγが求められる。さらにα，β
およびγのデータと、チルト機構の座標値を代入れて、
チルト機構の位置における基板の高さデータがえられ
る。マイクロプロセッサの制御により、チルト機構を移
動して、マスク原板に対して被露光基板が平行とされ
る。

さて、式（１′）を適用する場合、XY座標の原点は任
意でよいが、Ｚ座標の原点としてマスク原板に対して一
定のギャップをなす投影位置1aをとる。これにより、以
下に説明する高さ座標値が投影位置に対する値となり制
御に好都合となる。

前記の平面方程式（２）に３箇所の光学測定器のXY座
標（xy,yr）と高さの測定データzrとを与えて定数α，
β，γを求め、えられたα，β，γの値と、３箇所のチ
ルト機構のXY座標（xs,ys）を前記の式（３）に与えて
基板に対する各チルト機構の高さの座標値zsが求められ
る。チルト機構によりこの基板をこのzsに相当する距離
づつ上下方向に移動すると、基板は投影位置（ｚ＝０）
に停止してマスク原板に平行とされる。

［実施例］ 第２図（ａ），（ｂ），（ｃ）は、この発明によるマ
スク原板と被露光基板の平行調整方式の実施例を示すも
ので、図（ａ）において、被露光基板４の任意の点P0を
原点とするXY座標を設定し、また図（ｂ）のように、マ
スク原板１に対して一定のギャップをなす投影位置1aを
原点とするＺ座標を設定する。３個の各光学測定器A,B,
Cの中心位置をそれぞれpa,pb,pcとし、各中心位置の座
標pa（xa,ya）などは予め計測する。計測された座標値
と、各光学測定器により測定された基板の高さデータza
などを前記の式（２）に代入して定数α，βおよびγを
算出する。α，β，γと、各チルト機構D,E,Fの中心位
置pd,pe,pfに対する座標pd（xd,yd）などを前記の式
（３）に代入することにより、図（ｃ）に示す各チルト
機構の投影位置に対する高さ座標値zdなどが算出され
る。各チルト機構により，基板チャック台4aを算出され
たzdなどの距離づつ上下方向に移動して被露光基板４を
投影位置1aに停止し、マスク板１に対して平行とされ
る。

以上における各式（２），（３）に対する演算と、各
チルト機構の駆動制御はすべてマイクロプロセッサによ
り行われるもので、ここでは詳細説明を省略する。

［発明の効果］ 以上の説明により明らかなように、この発明によるマ
スク原板と被露光基板の平行調整方式においては、被露
光基板に対する平面方程式を利用して、マイクロプロセ
ッサの演算処理により、光学測定器により測定した基板
の高さデータをチルト機構の位置における高さデータに
変換し、チルト機構により被露光基板を移動して投影位
置においてマスク原板１に対して平行とするもので、そ
れぞれ任意の位置に配設された光学測定器とチルト機構
に適用するこができ、半導体ICなどの高精度の露光装置
に大きく寄与するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるマスク原板と被露光基板の平
行調整方式に対する作用説明図、第２図（ａ），（ｂ）
および（ｃ）は、この発明によるマスク原板と被露光基
板の平行調整方式の実施例に対する説明図、第３図
（ａ）および（ｂ）は、露光装置における光学測定器と
チルト機構の配列と動作の説明図である。 １……マスク原板、1a……投影位置、 ２……支持機構、３……光学ユニット、 3a−１……光学測定器Ａ、3a−２……光学測定器Ｂ、 3a−３……光学測定器Ｃ、４……被露光基板、 4a……基板チャック台、５……チルトユニット、 5a−１……チルト機構Ｄ、5a−２……チルト機構Ｅ、 5a−３……チルト機構Ｆ。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明板に回路パターンが設定されたマスク
   原板に対面して下側に置かれた被露光基板に対して、３
   箇所に配設されたチルト機構により、該基板を上下方向
   に移動して上記マスク原板の表面に平行させて上記回路
   パターンを投影露光する露光装置において、該基板に対
   してXYZ座標を設定し、上記チルト機構の３箇所とそれ
   ぞれ異なる３箇所に設けられた光学測定器により測定さ
   れた該基板の高さデータを、平面方程式： ｚ＝αｘ＋βｙ＋γ（α，β，γは定数） により、上記チルト機構の位置における該基板の高さデ
   ータに変換し、該変換された高さデータにより上記チル
   ト機構を移動して、上記マスク原板に対して該基板を平
   行とすることを特徴とする、マスク原板と被露光基板の
   平行調整方式。
2. 【請求項２】上記において、上記被露光基板の表面に任
   意の位置を原点とするXY座標と、上記マスク原板と一定
   のギャップをなす投影位置を原点とするＺ座標を設定
   し、上記３箇所に設けられた光学測定器のXY座標値（x
   r,yr）と、該光学測定器により測定した該基板の高さ座
   標の測定データzrとより、マイクロプロセッサにより、
   該基板を表す平面方程式： zr＝αxr＋βyr＋γ （ｒは３箇所の光学測定器に対するパラメータ） についての演算を行って該定数α，βおよびγを算出
   し、該α，β，γのデータと上記各チルト機構のXY座標
   値（xs,ys）を次式： zs＝αxs＋βys＋γ （ｓは３箇所のチルト機構に対するパラメータ） に与えて上記各チルト機構における該基板の高さ座標値
   zsを算出し、上記各チルト機構により、該算出された高
   さ座標値zsに相当する距離づつ該基板を上下方向に移動
   する、請求項１記載のマスク原板と被露光基板の平行調
   整方式。