JPH0814631B2

JPH0814631B2 - 位置決め装置

Info

Publication number: JPH0814631B2
Application number: JP62120339A
Authority: JP
Inventors: ジヨナサン・エイ・ボデイン
Original assignee: アテツク・コ−ポレ−シヨン
Priority date: 1986-11-20
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPS63140989A; US4758091A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の利用分野〕本発明は、パターン発生，パターン印刷、および測定
装置において加工物を保持する部品ホルダに関する。

〔発明の背景〕

集積回路のフオト・リソグラフイツク製造において
は、輻射または粒子エネルギに対して感応するフイルム
を、回路特徴を形成している所定のパターンで露出させ
ている。また、パターンを有しているマスクにエネルギ
を通過させ、半導体本体上のこのフオト・レジスト・フ
イルムを選択的に露出させるようにする場合もよくあ
る。

このようなマスクを作り出すのに、従来様々な方法が
用いられてきた。たとえば、拡大してマスク・パターン
を描いてから、その後、写真的に縮小して最終的なマス
クを形成することも可能であるし、また、最近では、エ
レクトロン・ビームを電子的に指向し、ガラス層上にパ
ターンを形成することにより、マスクを形成している。
エレクトロン・ビームの他、現在ではレーザを用いて、
対象のパターンを形成するような方法で加工物にビーム
を向けることによつて、マスクを作つている。このよう
な方法の１つとしては、たとえば本発明の出願人に譲渡
された、1985年７月24日出願の米国特許願第758,344
号、発明の名称「レーザ・パターン発生装置」が挙げら
れる。

可動加工物と固定ビームを用いて正確にマスクを作り
出すには、ビームに関する加工物の位置をＸ−Ｙ平面に
おいて決定できなければならない。加工物の相対位置を
決定する１つの方法としては差動干渉計があり、これに
ついては上述した特許明細書において述べられている。
差動干渉計において、信号（この場合、レーザ光線）は
固定源から、部品ホルダに取りつけられたミラーを介し
て、ビーム・レンズに送られる。この信号は反射され
て、固定源近くのレシーバに戻され、かつ比較すること
により、ビームと部材との間の相対距離を計算すること
ができる。ある用途では、差動干渉計アセンブリは、Ｘ
およびＹ軸のそれぞれに取りつけられ、両方向の並進運
動を測定するように構成されている。

しかし、差動干渉計の１の問題点は、加工物の位置を
示すため使用されているミラーと加工物との間の一定関
係を表わすことができないことである。ことことは、差
動干渉計の精度に限界を生じさせてしまう。また、加工
物を保持する部品ホルダは、熱線膨張の影響を受ける。
さらに、基準ミラーが部品ホルダに取りつけられている
場合、ミラーと、加工物のある点との間の距離は温度に
よつて変化してしまう。

従来、このような問題を解決する様々な試みがなされ
てきた。たとえば、温度制御環境にパターン発生装置を
配置して、線熱膨張をなくすようにしていた。しかし、
この方法は、環境制御が不十分なためかなりの誤差を生
じてしまう他、一定温度を保持する経常費が高くつくと
いう欠点を有していた。

したがつて、本発明の目的は、加工物と、部品ホルダ
に関して空間的に固定された基準点と、測定用に使用さ
れる基準ミラーとの間に一定距離を保持する装置を提供
することである。

本発明の他の目的は、広い温度範囲にわたつて動作す
る部品ホルダを提供することである。

本発明の他の目的は、部品ホルダ／基板の境界におけ
る膨張特性の差から生じた並進差をなくす装置を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、特徴の測定がこれら特徴を有し
ている平面ではない平面において行なわれる時に生じ
る、アツベ（Abbe）オフセツト・エラーとして知られて
いる測定誤差をなくすことである。

本発明のさらに他の目的は、容易に測定し得る部品ホ
ルダを提供することである。

〔発明の概要〕

本発明はパターン装置において、さらに一般的にはそ
れ自身および部品ホルダに取りつけられた加工物との間
に一定の空間関係を有している固定基準を有するプリン
ト装置において使用される部品ホルダを提供する。基準
ミラー（測定）は、この基準点に関して一定の空間関係
を有している。したがつて、加工物と基準ミラーとの間
にも一定の空間関係が存在する。部品ホルダは、低い熱
線膨張率を有する材料で出来ている。簡単な構造にする
ため、部品ホルダは、低ガス発生エポキシのような適当
な接着剤で接着することにより接合されたいくつかのセ
クシヨンから形成されているが、単一構造であつてもよ
い。また、並進差、および部品ホルダとそれが取りつけ
られている基板との間の膨張率の差から生じる他の歪を
なくすため、運動学的（Kinematic）取付装置を使用し
ている。その結果、部品ホルダは、基準点，加工物およ
び基準ミラーとの間に一定の関係を保持することができ
る。

〔実施例〕

以下、添付の図面に基づいて、本発明の実施例につい
て説明する。

書込みレンズに関して部品ホルダ上に取りつけられた
加工物を正価にリフアレンス（reference）することが
できる、パターン発生装置に関連して使用される部品ホ
ルダについて説明する。以下の説明において、材料の成
分などの詳細な記載は、本発明の理解を助けるためのも
のであつて、本発明はこれら記載に限定されないことは
当業者には明白であろう。また、周知の構造について
は、本発明を不必要に不明瞭なものとしないよう詳細な
記載は省略する。

第１図は、取りつけられた加工物に対する書込みビー
ム・レンズの相対的位置を決定するのに差動干渉計を使
用した図である。差動干渉計システムは、光源およびレ
シーバ10、ビーム・スプリツタ11Bおよび変向ミラー11
A、およびミラー16,31とから成つている。装置は、Ｘ−
Ｙ並進台13、部品ホルダ14、部品ホルダと並進台との間
の結合装置17、および加工物15を含んでいる。加工物
は、書込みレンズ12からのビーム29により書込まれる。

代表的な並進台は、標準直交座標基準フレームの３つ
の相関垂直軸に沿つて移動できる。通常、XY平面は水平
に配置され、かつ（水平に配置された）部品を大きく移
動できる。（ビーム29と同軸の）Ｚ軸に沿つた移動は通
常小さく、また部品にビーム29の焦点を合わし、かつビ
ーム29に関して部品の上下位置を調節できる。したがつ
て、ビームと部品を目標の空間的関係にし、かつそれを
維持することができる。

部品ホルダ14は、その表面に形成されているか、また
は取りつけられている校正マークを有している。このマ
ークは、パターン源からの既知変位を有している。シス
テムの動作を初期設定するため、書込みビーム29を校正
マークの１つの上に配置する。マークの反射は、パター
ン発生システムの光学システムにより検出される。これ
はパターン源およびビームの相対位置に関する正確なデ
ータを与える。加工物をＸ方向またはＹ方向のいずれか
に移動する時、正確な位置データは本発明の差動干渉計
システムを使用することにより得ることができる。

ミラー16,31は、並進台13とレンズ12とにそれぞれ取
りつけられている。光線30は、差動干渉計10によりビー
ム・スプリツタ11Bに照射される。光線30は２つの成分3
0B,30Aに分割される。光線30Bは、四分の一波長プレー
ト11Dを介してミラー16に照射される。光線30Aは、変向
ミラー11Aに照射され、さらに四分の一波長プレート11C
を介してレンズ12のミラー31に照射される。四分の一波
長プレート11C,11Dは、それぞれ光線30A,30Bを偏光（回
転）する。これは、光線を差動干渉計10により区別でき
るように光線を適切な状態にする。すなわち、光線30A,
30Bは、互いに90゜だけ偏光される。この２つの光線は
ミラー31,16で反射されて、ビーム・スプリツタ11Bおよ
び最終的にはレシーバ10に戻される。このレシーバは、
光線間のドツプラー・シフトを測定し、これによりレン
ズ12に関する部品ホルダ14の相対的移動を決定する。

しかし、差動干渉計の最終目的は、加工物15に関する
ビーム29の位置をリフアレンスすることである。しか
し、これは、ミラー16と加工物15との間が一定距離Ｘで
ある場合だけ行なうことができる。従来のいくつかの部
品ホルダにおいては、並進台の線熱膨張によりこの距離
は変化してしまうため、差動干渉計は加工物15に関する
ビーム29の位置を正しく表示していなかつた。

本発明は、基準ミラーと、部品ホルダに取りつけられ
た加工物との間に一定の関係が保持されている部品ホル
ダを提供する。これは、低い線熱膨張率を有する材料を
使用し、部品ホルダに直接的に取りつけられたミラーを
使用し、かつＸ−Ｙ並進台に部品ホルダを運動学的に
（Kinematic）取りつけることにより、熱膨張により生
じる、並進台に関する部品ホルダの横方向移動の感受性
をなくし、かつ部品ホルダに対する差膨張歪の影響をな
くしている。

第３図は、本発明の部品ホルダの実施例を示してい
る。構成しやすくするため、部品ホルダ20は、３つのセ
クシヨン20a,20b,20cから構成されているが、要求に応
じて単一の構造であつてもよい。なお、本発明の思想か
ら離れることなく本発明の部品ホルダを構成するのに、
部品をいくつ使用してもよいことは、当業者には明白で
あろう。本発明の実施例では、部品ホルダはZERODUR、
すなわち低い熱膨張率を有する二相ガラスセラミツクか
ら成つている。パターン発生システムにおける代表的な
動作温度範囲は、18.3〜24.5℃（65〜75゜F）である。
この温度範囲において、ZERODURの熱膨張率は±0.05×1
0^-6インチ／インチ／゜ケルビンである。

本発明の実施例では、部品ホルダ20の個別部品は、低
ガス発生エポキシを使用して接合されている。エポキシ
層の厚さは、部品ホルダの全寸法、接合ラインの配置、
およびセラミツク材料間の大きい剛性差に較べて、非常
に薄いので、エポキシが特別の膨張特性を持つている必
要はない。

加工物は、供給ライン25と複数の吸引開口26とから成
る真空装置を使用することにより、本発明の部品ホルダ
20上に保持される。動作において、感光性レジストを備
えたガラス・プレートから成る加工物を、開口26上の部
品ホルダ上に配置し、デイバイスを適切な位置に保持す
るよう減圧する。

第１図において、ビーム29は、レンズ12に関して既知
の空間関係を保持しているので、レンズ12の位置が既知
であるならば、ビーム29の位置もまた既知である。レン
ズ12とミラー31との間に常に一定の空間関係が存在する
ように、レンズ12上にミラー31を取りつけることによ
り、ミラー31に関する光線29の位置をいつでも決定する
ことができる。したがつて、その位置もまた既知である
第２対象物に関する光線29の相対運動も決定できる。

本実施例では、ビーム29の相対運動を加工物15と比較
することが要求されている。ビーム29と加工物15との間
の相対運動を正確に測定するため、本発明は部品ホルダ
20に一体的に取りつけられたミラー16を使用している。
上述したように、基準ミラー16と加工物15との間には一
定の空間関係がなければならない。部品ホルダ20として
ZERODURまたは他の低熱膨張材料を使用することによ
り、ミラー16と加工物との間の空間関係を一定に保つこ
とができる。

部品ホルダ20に直接的に取りつけられたミラーを使用
する１つの利点は、測定座標システムの平面が加工物と
同じ平面にあるように、基準ミラーを位置決めすること
ができることである。これにより、目標の対象物、たと
えば加工物が測定座標システムの平面とは異なる平面に
ある場合にどの測定システムにも生じるアツベ（Abbe）
オフセツト・エラーをなくすことができる。

パターン発生装置と関連して使用する場合、部品ホル
ダ20は、パターンが加工物15上に発生されるよう、ビー
ム29の下でXY並進台により移動される。本発明の装置に
より、差動測定装置は、台またはビームの運動を検出
し、かつ正確なパターンを生ずるようこのような運動に
基づいて動作するのに使用できる。

並進台の線熱膨張の影響をなくすため、部品ホルダ20
は、独特の取付装置により並進台から分離されている。
第３図において、本発明の部品ホルダ20は、運動学的取
付装置21A,21B,21Cを介して本発明のＸ−Ｙ並進台23
（第４図）に取りつけられている。運動学的取付装置の
動作について、第４図について説明する。本発明の実施
例において、運動学的取付装置は、３つの同じ構成部材
から成り、各部材はチヤネル19Aと嵌合コーン19Bとの間
に配置されたベアリング18を含んでいる。コーン19Bは
Ｘ−Ｙ並進台23に取りつけられ、一方チヤネル19Aは部
品ホルダ20に取りつけられている。運動学的取付装置の
構成部材は、第２図に示されているように互いに120゜
を成して配置されている。このように、運動学的取付装
置に取り付けられた部品ホルダの並進台の線熱膨張作用
は、３方向に等しく分割されるので、部品ホルダ20は空
間的に同じ絶対位置に保持される。このように、本発明
の部品ホルダに取りつけられたミラーと本発明の部品ホ
ルダに取りつけられた加工物との間の相対距離と配置
は、一定の関係に保持されている。これにより、部品ホ
ルダに取りつけられた加工物を正確にリフアレンスする
ことができる。

以上のように、本発明は、加工物に対するポインタ・
ビームを正確に測定することができる、すなわちパター
ン発生を正確にリフアレンスすることができる優れた部
品ホルダを提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の部品保持装置における差動干渉計の使用
を示している。第２図は本発明の運動学的取付方法を示している。第３図は本発明の部品ホルダの底面図を示している。第４図は第３図の部品ホルダの側面図を示している。 10……光源およびレシーバ、11A……変向ミラー、11B…
…ビーム・スプリツタ、12……書込みレンズ、16,31…
…ミラー、13……Ｘ−Ｙ並進台、14……部品ホルダ、15
……加工物、19A……チヤネル、19B……嵌合コーン、21
A,21B,21C……取付装置、23……Ｘ−Ｙ並進台。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２つの直交座標方向に沿った加
工物の目標位置を確立する基準面を有する、加工物を支
持する支持装置と；上記加工物に関する並進運動を生じる基板装置と；上記基板装置の熱膨張が上記支持装置から分離されるよ
うに上記支持装置を上記基板装置に結合する結合装置で
あって、複数の運動力学的取付け台を含み、各取付け台
は、介在ボールを受けるコーン状部と介在ボールを案内
する溝部との組合せを含み、各溝は相互にほぼ120度の
角度に配置されている、結合装置とから成ることを特徴
とする、加工物を位置決めする位置決め装置。
【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の装置におい
て、支持装置は±0.05×10^-6インチ／インチ／゜ケルビ
ンの範囲の熱線膨張率を有する材料から成ることを特徴
とする装置。
【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の措置におい
て、各基準面は、支持装置に取付けられた且つそれに対
応する座標方向に垂直なミラーから成ることを特徴とす
る装置。
【請求項４】並進台手段に取りつけられた加工物を保持
する部品ホルダと、書込みビームを上記加工物に向ける
レンズとを含んでいるシステムにおける上記加工物に対
する上記書込みビームの位置を決定する位置決め装置に
おいて：上記レンズに取りつけられた第１ミラーと；上記部品ホルダに取りつけられた第２ミラーと；上記第１および第２ミラーに光線を向け、上記第１およ
び第２ミラーからの上記光線の反射を受け、かつ上記第
２ミラーに関する上記第１ミラーの相対位置を決定する
差動干渉計と；上記部品ホルダを上記並進台手段に結合し、かつ上記部
品ホルダに対する上記並進台手段の線熱膨張の影響をな
くして、上記加工物の絶対位置が並進台手段の熱的な寸
法の変化により影響されないようにする運動力学的取付
装置とから成り、上記加工物に対する上記書込みビームの位置
を正確に決定できるようにしたことを特徴とする、加工
物に関する書込みビームの位置を決定する位置決め装
置。
【請求項５】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、部品ホルダは、±0.05×10^-6インチ／インチ／゜ケ
ルビンの範囲の熱線膨張率を有する材料から成ることを
特徴とする装置。
【請求項６】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、部品ホルダはZERODURから成ることを特徴とする装
置。
【請求項７】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、運動力学的取付装置は、部品ホルダに結合した溝部
と並進台手段に結合したコーン部との間に配置された変
動装置とから成ることを特徴とする装置。
【請求項８】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、運動力学的取付装置は、相互に120゜をなして配置
された３つの取付台から成ることを特徴とする装置。
【請求項９】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、部品ホルダは、低ガス発生エポキシにより接合され
た複数の部材から成ることを特徴とする装置。
【請求項１０】特許請求の範囲第４項記載の装置におい
て、部品ホルダは単一の装置からなることを特徴とする
装置。