JPS62254426A

JPS62254426A - 平行出し装置

Info

Publication number: JPS62254426A
Application number: JP61096744A
Authority: JP
Inventors: Minoru Yoshida; 実吉田; Tsutomu Tanaka; 勉田中
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-11-06

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。

Description

【発明の詳細な説明】 χ　　　　ｇ寡０日Ｒ／Ａ骨嘘立咀−一　置す日Ｂ〔産
業上の利用分野〕本発明はプロキシミティ半導体焼付機におけるマスクと
ウェハのアライメント装置に係り、特に密着式マスクア
ライナのウスクとウェハを精密に平行出しするのく好適
な平行出し装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の密着式マスクアライナのマスクとウェハの平行出
し方法は、例えば特開昭５４−５３９６８号公報に記載
のよう忙、ある間隙を設定するためＫこの間Ｐｌ（の厚
みを持ったキャリブレイタをマスクペースの基準面とウ
ェハ表面に押し当てて行うものが開示されている。平行
出しはウェハチャック下面が球面形状をなしてお９ここ
に空圧でフロート状態にしてキャリブレイクの形状にな
られし、球面座部分を真空吸着して固定する方法である
。

しかし、ウニへ表面忙異物が付着して問題となることが
らシ、またキャリブレイタを使用する間接的な平行出し
方法であるため高精度な平行出しに１％１１−で配慮が
７）されでい７）≠為う斧へ〔発明が解決しようとする
問題点〕マスクとウェハを平行出しする方法の前記した従来の技
術では、キャリブレイタにマスクとウェハを押し当て、
ウェハチャックに球面座を用いるため、キャリブレイタ
の精度が平行出し精度となシ、球面座を用いるため球面
の精度不良や球面使用時の摩耗等によって平行出し精度
が悪化する。

また球面座の固定時にニアギャップ分だけ平行出しがず
れる等の問題かあ）、高精度の平行出しを実現すること
が困難であった。

本発明の目的は、前記の従来技術の問題点を解決し高精
度忙設定可能な平行出し装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は前記目的を達成するため、ウェハを載置したチ
ャックに係合する部材であって、前記チャックが上下動
してマスクとウェハが近接又は離隔する方向に沿って移
動可能に形成され、前記チャックの円周に沿って少くも
ほぼ３等分される位置に設けられる移動部材を設けると
共に、マスクとウェハのそれぞれのマークのコントラス
量の最大値から前記マスクとウェハ間の距離を検出すべ
く形成される検出手段と前記移動部材間に介設され、前
記検出手段の信号により前記移動部材を移動させるチル
ト移動回路と、前記チャックと装置の不動側とに弾性部
材を介して連結され前記移動部材を載置して前記方向に
沿って移動可能に形成される案内部材とを設けてなる平
行出し装置を構成する。

〔作用〕

前記検出手段は、従来の技術においても用いられる対物
レンズとこれに連接する光学系検出回路であって、３箇
の前記移動手段の位置の上方側からマスクとウェハのそ
れぞれのマークのコントラスト量を検出する。

前記ウェハを載置するチャックには、弾性部材を介して
ガイドパが連結され空圧によって上下動されるとともに
、前記ガイドパに載置された移動部材が前記チャックに
係合し、前記検出手段に連接したチルト移動回路により
前記移動部材を移動させ、係合する前記チャックをチル
ト移動することにより、前記マスクとウニへ間の距離を
３箇の位置で任意に、かつ高精度に変えて、前記マスク
とウェハを精密に平方出しを行う。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面忙基づき説明する。

先づ全体の構成を第３図、第４図により説明する。

密着式アライナあるいはプロキシミテイアライナのマス
ク２９は、マーク３２を配設してマスクホルダ３０上に
装着され、ウェハ１はマーク２３を配設してチャック２
上に真空吸着により装置される。マスク２９の上方側に
マーク５２．２５のコンストラスト量を検出する検出手
段が配設される。

検出手段は詳細は後記するが、対物レンズ１８、ハーフ
ミラ２０、照明レンズ２２、光源２１、光電変換器１９
、Ａ／Ｄ変換器２４、演算回路２５等によ）構成される
。

４−−　＋ｌ　／）　９け四；佃１細１引戊り７　玖齢
Ｈ旗つＡによって上下動されると共に、チャック２には
本実施例の平行出し装置１７内に設けられる移動部材で
あるビ１エゾ素子１１が係合し、ピエゾ素子１１はピエ
ゾ素子制御回路２８、移動判定回路２６で構成されるチ
ルト移動回路に連結される。チルト移動回路と空圧制御
回路２７は前記の検出手段に連接され、チャック２は検
出信号により自動的に精密忙上下動される。

次に本実施例の構成を説明する。

第１図、第２図および第３図に示す如く、移動部材であ
るピエゾ素子１１は少くも３箇あって、一端側を後記す
るガイドパ６に載置され他端側の先端部はボール１２を
介しチャック２に当接し、チャック２に載置されるウェ
ハ１をマスク２９に近接又は離隔する方向に移動可能に
している。またピエゾ素子１１はチャック２の円周に沿
って３等分される位置に当接する如く配設される。チル
ト移動回路はピエゾ素子制御回路２８と移動判定回路２
６とで構成されてピエゾ素子１１と前記検出手段に連結
され、検出手段の信号によりピエゾ素子１１を移動制御
する〇適宜の長さのガイドパ６は一端側に弾性部材である第１
０板バネ８の中央部をチャックホルダ１０で固定し、他
端側に第２の板バネ４をキャップ７で固定する。

装置の不動側であるハウジング３は中空形に形成されて
ガイドパ６と、ガイドパ６に連結されるチャックホルダ
１０を収納しチャック下方側に配設される。第１の板バ
ネ８の先端側円周部はホルダ９によりハウジング３の上
部側壁に固定され。

第２の板バネ４の先端側円周部はホルダ５によりハウジ
ング３の下部側壁に固定される。すなわち、ガイドパ６
とチャックホルダ１０は板バネ８と板バネ４を介して移
動可＃ＩＫハウジング！Ｉ／ｃ支持されておシ、また板
バネ４とホルダ５の間は密閉状の空圧室１６を形成する
。空圧室１６に空圧制御回路２７が連通する。

ガイドパ６の軸方向の、中央部近傍の外側にピエゾ素子
１１の一端側を載置する。ピエゾ素子１１の他端側は第
１の板バネ８及びチャックホルダ１０に設けられ３箇の
貫通穴を貫通して先端部のボール１２をチャック２の支
持側に当接しチルト移動自在に配設される。

チャックホルダ１０のチャック２と相対向する側に板バ
ネ１３が設けられてチャック２と連結され、チャック２
は板バネ１３を介してチャックホルダ１０およびガイド
パ６によりて移動可能となる。弾性部材である板バネ１
３はピエゾ素子１１の貫通穴の中間位置に３箇設けられ
、板バネ１３の一端側をチャックホルダ１０の中心側に
板１４で固定され、他端側をチャック２に板１５によっ
て固定され、チャック２とチャックホルダ１０が間隙を
保持して連結されるとともに、チャックホルダ１０の横
方向の移動を抑制するべく配設される。

次に本実施例の平行出し作用を説明する。

第３図に示す如く、検出手段によってマスクとウェハの
マークのコントラスト量を検出し、板バネ４の下部の空
圧室１６に空圧を与えると、板バネ４の受圧面積と空圧
力により板バネ４が撓み、さらに板バネ８も同時に撓む
。これによりガイドバ６とチャックホルダ１０が上昇す
る。マークの検出をピエゾ素子１１の３箇所の位置で行
ってマスクとウェハの平行量を示すコントラスト量の検
出信号により３箇のピエゾ素子１１は異なる移動量で３
点自在にチルト移動し、マスクとウェハに他の物体を触
れることなく精密にかつ容易にマスクとウェハの平行出
しを行う。これくついてさらに詳細に図面に基づき説明
する。

第４図は密着式アライナあるいはプロキシミテイアライ
ナに本発明を適用した一実施例を示す。

対物レンズ１８は無限遠補正塵が用いられ、結像レンズ
５１により光電変換器１９１Ｃ結像する。対物レンズ１
８は図示しない方法で対物レンズ駆動回路３３により光
軸方向に移動可能である。マスク、ウェハ検出判定回路
３４は、マスク２９あるいはウェハ１の一方を検出する
ために対物レンズ駆動回路３３を制御し対物レンズ１８
を光軸方向に移動させる。対物レンズ１８の結像光路途
中忙ハーフミラ２０を配置し、光源２１の光をレンズ２
２１Ｃよシ対物レンズ１８に照明する。対物レンズ１Ｂ
が受ける検出物の反射光は光電変換器１９に結像されＡ
／Ｄ変換器２４、演算回路２５によりコントラスト量を
演算し、移動判定回路２６により空圧制御回路２７、ピ
エゾ素子制御回路２８を制御する。

前記の検出手段を用いて平行出し装置１７によりマスフ
２９とウェハ１の平行出しをするＫは、先づ対物レンズ
１Ｂによりマスフ２９のマーク３２を検出して合焦点位
置を見つけ出す。対物レンズ１８をΔＸ下降しクエンＳ
１のマーク２３を検出する。前記の如くウェハ１の合焦
点位置を見つけ出し、この動作をピエゾ素子１１の位置
の３箇所で行ってウェハ１をマスク２９に対し平行出し
させる。

前記の合焦点位置を見つけ出す方法について第５図、第
６図に基づいて説明する。第５図は第３図による検出原
理説明図、第６図は平行出しの概念説明図である。

第５図（ａ）に示す如く、対物レンズ１８の位置によっ
て光電変換器１９のコントラスト量の変化があることが
わかる。対物レンズ１８が第５図（ｂ）の如く上方にピ
ントがある場合、マーク２５のコントラスト量は短く、
ｔａｓ図（０）の如く合焦点位置の場合はコントラスト
量は最大となル、第５図（ａ）の如く下方になるとコン
トラスト量は再び低くなる。

このようにコントラスト量が最大になるように対物レン
ズ１８あるいはウェハ１を上下すればピント位置がわか
る。

第６図（ａ）においては平行出し装置１７とピエゾ素子
１１の配置は模式化して示しである。

３対の対物レンズ１９，１８．１８の位置を基準として
平行高さ出しを行いたい場合を想定する。

ウェハ１は図に示す如く厚さむらがあるものとする。ピ
エゾ素子１１．．１１　．１１　　を駆動しながらそれ
ぞれのマーク２５．２５．２３　　のコントラスト量が
最大値になるようにすればよい。しかしながらピエゾ素
子１１のストロークが不足した場合、第６図（ｂ）に示
す如く空圧室１６に空圧を供給し対物レンズ１８．１８
’、１８″の内いづれか１箇のコントラスト量が最大に
なるまで上昇させる。空圧力を保持し、他の２箇のピエ
ゾ素子を駆動して３箇のピエゾ素子のコントラスト量が
最大になれば平行出しは完了する。

以上説明した如く、本実施例忙よる平行出しはマスクと
ウェハを同一の場所に動かすことなく配設したまま、少
くも３箇所以上で位置でマスクとウェハのマークを検出
するため、高精度にかつ容易に平行出しすることが可能
となる。

〔発明の効果〕

以上の説明で明らかの如く、本発明によれば、キャリブ
レイクの如き他の物体をマスクあるいはウェハに接触す
ることなく平行出しを行い、また平行出し装置は簡単な
構造であるため故障や誤差の発生することが少く、容易
な作業で任意の間隙を変えて高精度の平行出しを行い、
作業能率を向上するととも忙　品歩留シを向上する効果
を上げることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例の全体構成図、第２図は第１図
のＡ−Ａ矢視図、第３図は本実施例を用いたアライナ構
成図、第４図は密着式アライナに本実施例を用いた構成
図、１ｇ５図は第３図の検出原理説明図、第６図は平行
出しの概念説明図である。１・・・ウェハ、２・・・チャック、３・・・ハクジｙ
グ。４・・・第２の板バネ、５，９・・・ホルダ、６・・・
ガイドパ、７・・・キャップ、８・・・第２の板バネ、
１０・・・チャックホルダ、１１・・・ピエゾ素子、ｉ
２・・・ボール、１３・・・板バネ、１４．１５・・・
板、１６・・・空圧室、１７・・・平行出し装置、１８
・・・対物レンズ、１９・・・光電変換器、２０・・・
ハーフミラ、２１・・・光源、２２・・・照明レンズ、
２５．５２・・・マーク％２４・・・Ａ／Ｄ変換器、２
５・・・演算回路、２６・・・移動回路、２７・・・空
圧制御回路、２８・・・ピエゾ素子制御回路、２９・・
・マスク、３０・・・マスクホルダ、３１・・・結像レ
ンズ、３３・・・対物レンズ移動回路、５４・・・マス
ク、ウェハ検出判定回路。系　１　図　　′ 未ルダー第２０＋１３　　　　　　、、：　　ビエブ゛素手！３：　＋
ヤツフルに〆ネ、晃３０第４図３Ｆ１５図（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

マスクとウェハのそれぞれのマークのコントラスト量の
最大値から前記マスクとウェハ間の距離を検出すベく形
成される検出手段を用い、前記ウェハを載置したチャッ
クを上下動させて前記マスクとウェハ間の平行出しをす
る平行出し装置において、前記チャックに係合して前記
マスクとウェハが近接又は離隔する方向に沿って移動可
能に形成され前記チャックの円周に沿って少くもほぼ３
等分される位置に設けられる複数個の移動部材と、該移
動部材と前記検出手段間に介設され前記検出手段の信号
により前記移動部材を移動させるチルト移動回路と、前
記チャックと装置の不動側とに弾性部材を介して連結さ
れ、前記移動部材を載置して前記方向に沿って移動可能
に形成される案内部材を設けることを特徴とする平行出
し装置。