(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基準面を画定する第１のステージと、
第２の基準面を画定し、該第２の基準面が前記第１の基準面と平行になるように前記第１のステージに対向する第２のステージと、
主表面を有する第１の目的物を、その主表面が前記第２のステージ側を向き、前記第１の基準面に平行になるように、前記第１のステージに固定させる第１の固定手段と、
前記第１のステージに取り付けられた第１の変位センサであって、該第１の変位センサから、その正面に配置された前記第２の基準面に平行なある平面までの距離を測定する前記第１の変位センサと、
主表面を有する第２の目的物を、その主表面が前記第１のステージ側を向き、前記第２の基準面に平行になるように、前記第２のステージに固定させる第２の固定手段と、
前記第２のステージに取り付けられた第２の変位センサであって、該第２の変位センサから、その正面に配置された前記第１の基準面に平行なある平面までの距離を測定する前記第２の変位センサと、
前記第１のステージに取り付けられ、前記第１の基準面に平行なセンサ基準面を有する渦電流センサと、
前記第２のステージに取り付けられ、前記第２の基準面に平行なターゲット基準面を有する渦電流センサ用ターゲットと、
前記第１のステージと第２のステージとの一方を、他方に対して、前記第１の基準面に平行な方向及び垂直な方向に移動させる移動機構と、
前記ターゲットが前記第１の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記第１の変位センサから該ターゲットのターゲット基準面までの距離を測定し、前記第２の目的物の主表面が前記第１の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記第１の変位センサから該第２の目的物の主表面までの距離を測定し、前記渦電流センサが前記第２の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、該第２の変位センサから該渦電流センサのセンサ基準面までの距離を測定し、前記第１の目的物の主表面が前記第２の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、該第２の変位センサから前記第１の目的物の主表面までの距離を測定し、前記ターゲットが前記渦電流センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記センサ基準面とターゲット基準面との間隔を測定する制御手段と
を有するギャップ調節装置。
【請求項２】
さらに、前記第１の基準面から前記渦電流センサのセンサ基準面までの高さを調節することができる第１の高さ調節機構と、
前記第２の基準面から前記ターゲットのターゲット基準面までの高さを調節することができる第２の高さ調節機構とを有し、
前記制御手段が、前記第１の変位センサによる測定結果に基づいて、前記第２の基準面から前記ターゲット基準面までの高さが、前記第２の基準面から前記第２の目的物の主表面までの高さに等しくなるように、前記第２の高さ調節機構を駆動し、前記第２の変位センサによる測定結果に基づいて、前記第１の基準面から前記センサ基準面までの高さが、前記第１の基準面から前記第１の目的物の主表面までの高さに等しくなるように、前記第１の高さ調節機構を駆動する請求項１に記載のギャップ調節装置。
【請求項３】
第１の基準面を画定する第１のステージ上に、第１の目的物の主表面が前記第１の基準面と平行になるように、該第１の目的物を固定する第１工程と、
前記第１の基準面に平行な第２の基準面を画定する第２のステージ上に、第２の目的物の主表面が該第２の基準面に平行になるように、該第２の目的物を固定する第２工程と、
前記第１のステージ上に取り付けられた渦電流センサのセンサ基準面の、前記第１の基準面からの高さと、該第１の基準面から前記第１の目的物の主表面までの高さとの関係を求め、もしくは調節する第３工程と、
前記第２のステージ上に取り付けられた渦電流センサ用のターゲットのターゲット基準面の、前記第２の基準面からの高さと、前記第２の基準面から前記第２の目的物の主表面までの高さとの関係を求め、もしくは調節する第４工程と、
前記渦電流センサのセンサ基準面から前記ターゲット基準面までの距離を測定し、測定結果が目標値に近づくように、前記第１のステージと前記第２のステージとの間隔を調節する第５工程と
を有するギャップ調節方法。
【請求項４】
前記第３工程において、前記センサ基準面と、前記第１の目的物の主表面とが、同一平面上に位置するように調節し、前記第４工程において、前記ターゲット基準面と、前記第２の目的物の主表面とが、同一平面上に位置するように調節する請求項３に記載のギャップ調節方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギャップ調節装置及び調節方法に関し、特に、Ｘ線リソグラフィに用いられるウエハとマスクとのギャップの調節に適したギャップ調節装置及び調節方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線リソグラフィにおいては、通常、露光すべきウエハ表面上に、微少な間隙を隔ててマスクを配置し、マスクを通してウエハ表面を露光する。解像度及び位置合わせ精度を高めるために、ウエハとマスクとのギャップを精密に制御しなければならない。特に、ギャップが開きすぎると、半影ぼけにより解像度が低下するとともに、位置合わせ精度も低下する。
【０００３】
ウエハとマスクとのギャップを測定する方法として、静電容量センサを用いる方法、及び高分解能カメラを使用した画像処理を利用する方法等が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
静電容量センサや高解像度カメラは高価であるため、これらを用いたギャップ測定方法を採用すると、装置全体が高価になってしまう。特に、５０μｍ以下のギャップを測定できる静電容量センサは、非常に高価である。また、２０μｍ以下のギャップを撮像するためには、高価なレンズが必要になる。
【０００５】
本発明の目的は、コストダウンを図ることが可能なギャップ調節装置を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、このギャップ測定装置を用いてギャップを測定する方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によると、第１の基準面を画定する第１のステージと、第２の基準面を画定し、該第２の基準面が前記第１の基準面と平行になるように前記第１のステージに対向する第２のステージと、主表面を有する第１の目的物を、その主表面が前記第２のステージ側を向き、前記第１の基準面に平行になるように、前記第１のステージに固定させる第１の固定手段と、前記第１のステージに取り付けられた第１の変位センサであって、該第１の変位センサから、その正面に配置された前記第２の基準面に平行なある平面までの距離を測定する前記第１の変位センサと、主表面を有する第２の目的物を、その主表面が前記第１のステージ側を向き、前記第２の基準面に平行になるように、前記第２のステージに固定させる第２の固定手段と、前記第２のステージに取り付けられた第２の変位センサであって、該第２の変位センサから、その正面に配置された前記第１の基準面に平行なある平面までの距離を測定する前記第２の変位センサと、前記第１のステージに取り付けられ、前記第１の基準面に平行なセンサ基準面を有する渦電流センサと、前記第２のステージに取り付けられ、前記第２の基準面に平行なターゲット基準面を有する渦電流センサ用ターゲットと、前記第１のステージと第２のステージとの一方を、他方に対して、前記第１の基準面に平行な方向及び垂直な方向に移動させる移動機構と、前記ターゲットが前記第１の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記第１の変位センサから該ターゲットのターゲット基準面までの距離を測定し、前記第２の目的物の主表面が前記第１の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記第１の変位センサから該第２の目的物の主表面までの距離を測定し、前記渦電流センサが前記第２の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、該第２の変位センサから該渦電流センサのセンサ基準面までの距離を測定し、前記第１の目的物の主表面が前記第２の変位センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、該第２の変位センサから前記第１の目的物の主表面までの距離を測定し、前記ターゲットが前記渦電流センサの正面に位置するように前記移動機構を駆動して、前記センサ基準面とターゲット基準面との間隔を測定する制御手段とを有するギャップ調節装置が提供される。
【０００８】
第１の変位センサからターゲット基準面までの距離と、第１の変位センサから第２の目的物の主表面までの距離との差から、ターゲット基準面と第２の目的物の主表面との、第２の基準面からの高さの差を知ることができる。同様に、センサ基準面と第１の目的物の主表面との、第１の基準面からの高さの差を知ることができる。これらの差の情報、及びセンサ基準面とターゲット基準面との間隔から、第１の目的物の主表面と第２の目的物の主表面との間隔を求めることができる。
【０００９】
本発明の他の観点によると、第１の基準面を画定する第１のステージ上に、第１の目的物の主表面が前記第１の基準面と平行になるように、該第１の目的物を固定する第１工程と、前記第１の基準面に平行な第２の基準面を画定する第２のステージ上に、第２の目的物の主表面が該第２の基準面に平行になるように、該第２の目的物を固定する第２工程と、前記第１のステージ上に取り付けられた渦電流センサのセンサ基準面の、前記第１の基準面からの高さと、該第１の基準面から前記第１の目的物の主表面までの高さとの関係を求め、もしくは調節する第３工程と、前記第２のステージ上に取り付けられた渦電流センサ用のターゲットのターゲット基準面の、前記第２の基準面からの高さと、前記第２の基準面から前記第２の目的物の主表面までの高さとの関係を求め、もしくは調節する第４工程と、前記渦電流センサのセンサ基準面から前記ターゲット基準面までの距離を測定し、測定結果が目標値に近づくように、前記第１のステージと前記第２のステージとの間隔を調節する第５工程とを有するギャップ調節方法が提供される。
【００１０】
第３工程で、第１の基準面からセンサ基準面までの高さと、第１の基準面から第１の目的物の主表面までの高さとの関係がわかる。第４工程で、第２の基準面からターゲット基準面までの高さと、第２の基準面から第２の目的物の主表面までの高さとの関係がわかる。センサ基準面からターゲット基準面までの距離がわかれば、第１の目的物の主表面と第２の目的物の主表面との間隔を求めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明の実施例によるＸ線露光装置の概略を示す。ウエハステージ１が、仮想的なウエハ基準面３を画定する。マスクステージ２が、仮想的なマスク基準面４を画定する。ウエハステージ１とマスクステージ２とが、相互に対向するように配置されている。ウエハ基準面３とマスク基準面４とは、相互に平行である。
【００１２】
ウエハステージ１に、移動機構１６を介してウエハチャック５が取り付けられている。移動機構１６は、ウエハチャック５をウエハ基準面３の法線方向に移動させることができる。ウエハチャック５は、露光すべきウエハ１０を吸着し、固定する。ウエハチャック５に吸着されたウエハ１０の露光すべき面（主表面）は、マスクステージ２側を向き、ウエハ基準面３と平行になる。
【００１３】
ウエハ側レーザ変位センサ６が、ウエハステージ１に取り付けられている。レーザを反射する反射面が、マスク基準面４に平行に、かつウエハ側レーザ変位センサ６の正面に配置されたとき、ウエハ側レーザ変位センサ６は、この反射面までの距離を測定する。レーザ変位センサ６の測定誤差は、１μｍ以下である。
【００１４】
マスクチャック７が、マスクステージ２に取り付けられている。マスクチャック７は、Ｘ線露光用のマスク１１を吸着し、固定する。マスクチャック７に吸着されたマスク１１のマスク面は、ウエハステージ１側を向き、マスク基準面４に平行である。
【００１５】
マスク側レーザ変位センサ８が、マスクステージ２に取り付けられている。レーザを反射する反射面が、ウエハ基準面３に平行に、かつマスク側レーザ変位センサ８の正面に配置されたとき、マスク側レーザ変位センサ８は、この反射面までの距離を測定する。レーザ変位センサ８の測定誤差は、１μｍ以下である。
【００１６】
渦電流センサ２０が、アクチュエータ２１を介してウエハステージ１に取り付けられている。渦電流センサ用のターゲット２５が、アクチュエータ２６を介してマスクステージ２に取り付けられている。渦電流センサ２０は、ウエハ基準面３に平行なセンサ基準面２２を有する。ターゲット２５は、マスク基準面４に平行なターゲット基準面２７を有する。ターゲット２５が、渦電流センサ２０の正面に配置されたとき、渦電流センサ２０は、センサ基準面２２からターゲット基準面２７までの距離を測定することができる。アクチュエータ２１は、ウエハ基準面３からの、渦電流センサ２０の高さを調節する。アクチュエータ２６は、マスク基準面４からの、ターゲット２５の高さを調節する。
【００１７】
渦電流センサ２０として、例えば株式会社キーエンスのＥＸ−５００シリーズのセンサを用いることができる。ＥＸ−５００シリーズのセンサの分解能は、０．３μｍ〜３．０μｍである。また、ターゲット２５として、厚さ０．５ｍｍ以上の金属板を用いることができる。
【００１８】
移動機構１５が、ウエハステージ１を、ウエハ基準面３に平行な２次元方向に移動させる。他の移動機構３１が、マスクステージ２を、マスク基準面２に垂直な方向に移動させる。ウエハ側レーザ変位センサ６、８、渦電流センサ２０、アクチュエータ２１、２６、移動機構１５、１６及び３１は、制御装置４０によって制御される。
【００１９】
Ｘ線光源４５が、Ｘ線４６を放射する。Ｘ線光源４５は、例えばシンクロトロンであり、Ｘ線４６は、シンクロトロン放射光（ＳＲ光）である。Ｘ線４６は、マスク１１を通してウエハ１０の露光すべき表面を照射する。
【００２０】
次に、図２を参照しながら、Ｘ線露光方法を説明する。ステップＳ１において、ウエハステージ１を移動させ、ウエハ１０の主表面の所定の部位を、マスク側レーザ変位センサ８の正面に位置させる。マスク側レーザ変位センサ８を用いて、マスク側レーザ変位センサ８からウエハ１０の主表面までの距離を測定する。
【００２１】
ステップＳ２に進み、ウエハステージ１を移動させ、渦電流センサ２０をマスク側レーザ変位センサ８の正面に位置させる。マスク側レーザ変位センサ８から渦電流センサ２０のセンサ基準面２２までの距離を測定する。この測定結果と、ステップＳ１の測定結果とを比較し、センサ基準面２２がウエハ１０の主表面と同一平面上に位置するように、ウエハ基準面３からの渦電流センサ２０の高さを調節する。この調節は、アクチュエータ２１を駆動することにより行われる。
【００２２】
ステップＳ３に進み、ウエハステージ１を移動させ、マスク１１のマスク面の所定の部位を、ウエハ側レーザ変位センサ６の正面に位置させる。ウエハ側レーザ変位センサ６からマスク１１のマスク面までの距離を測定する。
【００２３】
ステップＳ４に進み、ウエハステージ１を移動させ、ターゲット２５をウエハ側レーザ変位センサ６の正面に位置させる。ウエハ側レーザ変位センサ６からターゲット２５のターゲット基準面２７までの距離を測定する。この測定結果と、ステップＳ３の測定結果とを比較し、ターゲット基準面２７がマスク１１のマスク面と同一平面上に位置するように、マスク基準面３からのターゲット２５の高さを調節する。この調節は、アクチュエータ２６を駆動することにより行われる。
【００２４】
ステップＳ５に進み、ターゲット２５が渦電流センサ２０の正面に位置するように、ウエハステージ１を移動させる。渦電流センサ２０で、センサ基準面２２とターゲット基準面２７との間隔を測定する。この間隔が目標値に近づくように、マスクステージ２を、マスク基準面４に垂直な方向に移動させる。センサ基準面２２とターゲット基準面２７との間隔は、ウエハ１０の主表面とマスク１１のマスク面との間隔（ウエハマスク間の間隔）に等しい。このため、ウエハマスク間の間隔を目標値に近づけることができる。
【００２５】
ウエハマスク間の間隔が許容範囲内に収まると、ステップＳ６に進み、Ｘ線露光を行う。
【００２６】
上記実施例では、高価な静電容量センサや高解像度カメラを用いることなく、ウエハ１０の主表面とマスク１１のマスク面との間隔を、高精度に調節することができる。また、渦電流センサ２０により、常時、ウエハマスク間の間隔をモニタすることができる。このため、間隔が目標値からずれたとき、間隔を迅速に元に戻すことができる。
【００２７】
さらに、上記実施例で用いられるレーザ変位センサや渦電流センサは、小型かつ軽量である。このため、ステージ周りに大きな余裕のスペースが無い場合であっても、センサを設置することができる。また、ステージに加わる機械的負荷を軽減することができる。
【００２８】
次に、上記実施例の変形例について説明する。上記実施例では、図２に示したステップＳ２において、センサ基準面２２の高さを、ウエハ１０の主表面の高さに一致させ、ステップＳ４において、ターゲット基準面２７の高さを、マスク１１のマスク面の高さに一致させた。変形例においては、上記実施例のステップＳ２に対応する工程で、制御装置が、センサ基準面２２の高さとウエハ１０の主表面の高さとの差を記憶する。また、ステップＳ４に対応する工程で、ターゲット基準面２７の高さとマスク１１のマスク面の高さとの差を記憶する。渦電流センサ２０及びターゲット２５の高さを調節する必要はない。
【００２９】
上記実施例のステップＳ５に対応する工程で、センサ基準面２２とターゲット基準面２７との間隔を測定する。この間隔の測定値、センサ基準面２２の高さとウエハ１０の主表面の高さとの差、及びターゲット基準面２７の高さとマスク１１のマスク面の高さとの差に基づいて、ウエハマスク間の間隔を計算により求めることができる。この変形例では、図１に示したアクチュエータ２１及び２６は、必要ではない。
【００３０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、渦電流センサを用いて、２つの目的物間の間隔を測定することができる。渦電流センサは小型であるため、装置に余裕のスペースが不足している場合でも、渦電流センサを所定の位置に設置することができる。また、渦電流センサは比較的安価であるため、装置の低コスト化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるＸ線露光装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例によるギャップ調整方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１  ウエハステージ
２  マスクステージ
３  ウエハ基準面
４  マスク基準面
５  ウエハチャック
６  ウエハ側レーザ変位センサ
７  マスクチャック
８  マスク側レーザ変位センサ
１０  ウエハ
１１  マスク
１５、１６、３１  移動機構
２０  渦電流センサ
２１、２６  アクチュエータ
２２  センサ基準面
２５  ターゲット
２７  ターゲット基準面
４０  制御装置
４５  Ｘ線光源
４６  Ｘ線
【図１】
0003547003.tif 000002
【図２】
0003547003.tif 000003