CS211450B1

CS211450B1 - Method of planparalell evening the semiconductor plate in respect of the exposure mask and device for executing the same

Info

Publication number: CS211450B1
Application number: CS6677A
Authority: CS
Inventors: Detlev Ulrich; Peter Westphal; Dieter Eckold; Helmut Stelzenmueller
Original assignee: Detlev Ulrich; Peter Westphal; Dieter Eckold; Helmut Stelzenmueller
Priority date: 1976-01-19
Filing date: 1977-01-04
Publication date: 1982-02-26
Also published as: SU750614A1; DD123848A1; GB1536978A; FR2338509A1; DE2701106A1; FR2338509B3

Abstract

1536978 Positioning photo-sensitive material ELEKTROMAT VEB 14 Jan 1977 [19 Jan 1976] 01615/77 Heading G2A A circular semi-conductor slice having a photosensitive coating, which is exposed to a template in a contact or near contact printing process, is aligned with the template by upwardly flexing the rim of the slice concentrically about its centre and pressing the flexed rim into contact with the template. As shown, slice 3 is held by vacuum on a work-table 1, which is mounted on a vacuumlockable spherical bearing 7 in a vertically movable holder 9; and is upwardly flexed at its rim by upward movement of a stepped girth ring 10, as a result of the application of vacuum to a cavity 13. A rubber sealing ring 18 may be employed to enable application of vacuum between slice 3 and template 5 during contact printing.

Description

Způsob planparalelního vyrovnávání polovodičové destičky vzhledem k expoziční masce v polohovacím a osvětlovacím zařízení, při němž se okrajová zóna polovodičové .destičky koncentricky ohne, poté se přitla¹čí na masku, tím se o ní planparalelné vyrovná a ve vyrovnané poloze fixuje aretací ložiska upínacího stolu. Koncentricky ke svisle přestavitelnému upínacímu stolu, uloženému na ložisku s kulovým vrchlíkem k nastavování polovodičové destičky v kulových souřadnicích, je uspořádán vnější kroužek, který je posuvný vůči upínacímu stolu podél společné osy souměrnosti a slouží k ohnutí okraje polovodičové destičky. Upnutí polovodičové destičky na upínacím stole a aretace jeho ložiska je vakuová.Method of aligning a semiconductor wafer plane parallel with respect to the exposure mask in the positioning and lighting device, in which boundary zone the semiconductor .destičky concentrically bent, then pressed against ^one or at the mask, that is the plane-parallel aligned and fixed in the aligned position detent bearing the clamping table. An outer ring is disposed concentrically to the vertically adjustable clamping table mounted on the ball cap bearing for adjusting the semiconductor wafer in spherical coordinates and is displaceable relative to the clamping table along a common axis of symmetry to bend the edge of the semiconductor wafer. The clamping of the semiconductor plate on the clamping table and the locking of its bearing is vacuum.

Vynález se týká způsobu planparalelního vyrovnávání polovodičové destičky vzhledem к expoziční masce kontaktováním v polohovacím a osvětlovacím zařízení a zařízení к provádění tohoto způsobu.The invention relates to a method for planarly aligning a semiconductor wafer with respect to an exposure mask by contacting in a positioning and illumination device and a device for performing the method.

Při výrobě integrovaných obvodů se běžně vytvářejí osvětlením přes expoziční masku určité vzory ve světlociltivém laku naneseném na polovodičové destičce. Exponované lakové vrstvy slouží pak jako leptací maska pro kysličníkové případně kovové vrstvy. Osvětlení tlaku probíhá převážně kontaktním způsobem, to znamená, že maska a osvětlovaná polovodičová destička se během osvětlení uvádějí do těsného styku. Před osvětlením se nastaví vzájemná poloha masky a polovodičové destičky, přičemž se jimi musí pohybovat v malé, rovnoměrné vzájemné vzdálenosti. К tomu účelu musí.být polovodičová destička vyrovnána vzhledem к masce, aby bylo možno současně zaostřit dva body masky a destičky vzorkovacím mikroskopem.In the manufacture of integrated circuits, certain patterns are commonly produced by illumination through an exposure mask in a light-sensitive varnish applied to a semiconductor wafer. The exposed lacquer layers then serve as an etching mask for oxide or metal layers. Illumination of the pressure is predominantly in a contact manner, i.e. the mask and the illuminated semiconductor plate are brought into intimate contact during illumination. Before illumination, the relative position of the mask and the semiconductor wafer is set, and must be moved at a small, uniform distance from each other. To do this, the semiconductor wafer must be aligned with respect to the mask so that two points of the mask and the wafer can be simultaneously focused by a sample microscope.

Obzvláště značné jsou požadavky kladené na planparalelní vyrovnání masky a polovodičové destičky při nově zaváděném exponování v oddálení, kdy i během osvětlení musí být zachována malá a velmi rovnoměrná vzdálenost masky a polovodičové destičky. Vyrovnání masky a destičky se obecně provádí tak, že se destička i^vede do těsného styku s maskou, například mechanickým přítlakem nebo vakuovým přisátím.Particularly significant are the requirements for planar parallel alignment of the mask and semiconductor wafer during newly introduced delayed exposure, where even during illumination a small and very uniform distance of the mask and semiconductor wafer must be maintained. The alignment of the mask and plate is generally carried out by bringing the plate 1 into intimate contact with the mask, for example by mechanical pressure or vacuum suction.

Při. této manipulaci je nevýhodné, že při vyrovnávání destičky a masky dochází к poškození lakové vrstvy na destičce a vrstvy fotoemulsje, což vede к velké spotřebě masek a к nízkému výtěžku při výrobě mikroelektronických konstrukčních prvků.At. This manipulation is disadvantageous that during the alignment of the wafer and the mask, the paint layer on the wafer and the photoemulsion layer are damaged, resulting in a large consumption of masks and a low yield in the production of microelectronic components.

Rovněž bylo již navrženo uspořádat vně destičky distanční kroužek, jehož tloušťka je větší než tlouštka destičky.· Vzhledem к tomu přichází maska do styku ^en s tímto distančním kroužkem, avšak nikoli s destičkou. Nevýhodou tohoto způsobu je, že následkem různé tloušťky a klínovitého tvaru destiček mají masky a destičky nestejnou vzdálenost, takže polohování nebo osvětlení v určité rovnoměrné vzdálenosti je při tloušťkách destičky, které podle zkušenosti kolísají, prakticky neproveditelné.It has also been proposed to provide a spacer ring outside the plate, the thickness of which is greater than the thickness of the plate, and therefore the mask comes into contact with the spacer ring but not the plate. The disadvantage of this method is that due to the different thickness and wedge shape of the plates, the masks and plates have an unequal distance, so that positioning or illumination at a certain uniform distance is practically impracticable at plate thicknesses which have experienced experience.

Dále bylo navrženo přitlačit výstupek základny normálu к destičce, čímž se nastaví mezi šablonou a destičkou vzdálenost rovná tloušťce výstupku. Tento způsob je spojen se zvýšenými technickými náklady a znamená současně prodloužení doby taktu, protože pro vychýlení normálu a jeho uvedení do původní polohy je zapotřebí přídavný pracovní pochod.Furthermore, it has been proposed to press the projection of the base of the normal against the plate, thereby adjusting a distance equal to the thickness of the projection between the template and the plate. This method entails increased technical costs and at the same time increases the cycle time, since an additional working step is required to deflect the normal and return it to its original position.

Účelem vynálezu je omezit na nejnižší míru poškození expoziční masky a polovodičové destičky při kontaktním exponování i exponování v oddálení, aby se ušetřily drahé masky, zvýšil se výtěžek a uspořily se náklady.The purpose of the invention is to minimize damage to the exposure mask and semiconductor wafer during both contact and delayed exposure in order to save expensive masks, increase yield and save costs.

Podstata způsobu podle vynálezu spočívá v tom, že okrajová zóna polovodičové destičky se koncentricky ohne, poté se přitlačí na masku a tím se s ní planparalelnš vyrovná; účelně .se polovodičová destička, upevněná na upínacím stole uloženém na kulovém vrčhlíku, v planparalelně vyrovnané poloze fixuje aretací ložiska upínacího stolu s kulovým vrchlíkem.The essence of the process according to the invention is that the peripheral zone of the semiconductor wafer is bent concentrically, then pressed against the mask and thus aligned in a plane-parallel manner therewith; expediently, the semiconductor plate, fixed to the clamping table mounted on the spherical hump, is fixed in a planarly aligned position by locking the bearing of the clamping table with the spherical cap.

Předmětem vynálezu je rovněž zařízení к planparaíelnímu vyrovnávání polovodičové destičky vzhledem к masce, které sestává ze svisle přestavitelného upínacího stolu s ložiskem s kulovým vrchlíkem pro planparalelní vyrovnání na něm upevněné polovodičové destičky okolo kulových souřadnic, jemuž jsou přiřazeny prostředky pro přestavování a aretaci jakož i držák pro masku. Podle vynálezu je koncentricky к upínacímu stolu po jeho vnějším obvodu uspořádán vnější kroužek, posuvný relativně vzhledem к upínacímu stolu podél společné osy souměrnosti.The invention also relates to a device for planarly aligning a semiconductor wafer with respect to a mask, which consists of a vertically adjustable clamping table with a spherical cap bearing for planar parallel alignment of semiconductor wafers mounted thereon around spherical coordinates and associated means for adjusting and arresting. mask. According to the invention, an outer ring displaceable relative to the clamping table along a common axis of symmetry is arranged concentrically to the clamping table along its outer circumference.

Stupňovitě osazená doteková plocha mezi upínacím stolem a vnějším kroužkem je opatřena kruhovou částí, která je spojena kanálem procházejícím vnějším kroužkem se zdrojem podtlaku nebo plynného média. Na upínacím stole, je pro omezení zdvihu vnějšího kroužku uspořádán horní doraz ve formě plochého stupně a'spodní doraz ve formě atavěcího kroužku. Vnějěí kroužek má na své opěrné ploše těsnění.The stepped contact surface between the clamping table and the outer ring is provided with a circular portion which is connected by a channel passing through the outer ring to a source of vacuum or gaseous medium. On the clamping table, an upper stop in the form of a flat step and a lower stop in the form of an adjusting ring are provided to limit the stroke of the outer ring. The outer ring has a seal on its support surface.

Vynález urnoonuje zmenšení dotykové plochy expoziční masky s polovodičovou'destičkou, snižuje nebezpečí znečištění '' a poškození a zvyšuje jak výtěžek tak i kvaaitu polovodičových struktur. Tím se snižují i náklady na výrobu'polovodičových konstrukčních'prvků.The invention alleviates the reduction of the contact area of the semiconductor wafer exposure mask, reduces the risk of contamination and damage, and increases both the yield and the quality of the semiconductor structures. This also reduces the cost of manufacturing semiconductor components.

Vynález. je v následujícím textu blíže vysvětlen na příkladu provedení. Na přiložených výkresech znázorňuje. obr. t rotačně symerický řez zařízením pro pLs^i^p^i^é^Sl^I.íjí vyrov- návání polovodičové destičky vzhledem k expoziční masce a obr. 2 ' rotačně .s^me^cký řez zařízením z - obr. 1 po vyrovnání polovodičové destičky a masivyInvention. is exemplified below with reference to an exemplary embodiment. The attached drawings show. FIG. 2 shows a rotationally symmetrical cross section of the device for aligning the semiconductor wafer with respect to the exposure mask; and FIG. 2 shows a rotational cross-section through the device of FIG. 1 after aligning the semiconductor wafers and solids

Zařízení podle vynálezu představuje funkční skupinu v rámci polohovacího a osvětlovacího zařízení. Sestává v podstatě z upínacího stolu £, na jehož upínací - plochu 2 lze vakuově přes vedení 11 . přisát' a ucchttt polovodičovou destičku £. Upínací stŮL . i je ložiskem £ s kulovým vrchlíkem uložen v noasči 2' upínacího stolu' 1 a lze jím tudíž otáčet ve směru kulových souřadnic. Ložisko £ s kulovým vrchlíkem sestává -z polokou.e j uložené v - kulové pánvi g, mezi nimiž je prostor 20. který lze evakuovat vedením £2·The device according to the invention is a functional group within a positioning and lighting device. It consists essentially of a clamping table 6 on whose clamping surface 2 can be vacuum-guided via a guide 11. suck in and ucchttt the semiconductor plate 6. Clamping table. 1 is supported by a spherical roller bearing 6 in the clamp 2 'of the clamping table 1 and can thus be rotated in the direction of the spherical coordinates. The spherical roller bearing 4 consists of a hemisphere, which is mounted in a spherical ladle g, between which there is a space 20 which can be evacuated by a guide.

Proti upínací ploše Z upínacího stolu £ je potybbivý držák £, v němž je pevně upnuta téměř planparalelně ležící maska £. Přídavně k těmto o sobě známým pfvkCm je podle vynálezu uspořádán vnější kroužek £0, . který íonceníricíy obepíná upínací stůl £ a má opěrnouplochu 16 rovnoběžnou s upínací plochou Z upínacího stolu. £. Vnější kroužek 10 je posuvný . vzhledem k upínacímu stolu 1 podél společné osy so1UIOjní8Si»Opposite to the clamping surface From the clamping table 4 there is a movable holder 4 in which the almost planar lying mask 6 is fixed. In addition to these known elements, an outer ring 40 is provided according to the invention. which has an abutment surface 16 parallel to the clamping surface Z of the clamping table. £. The outer ring 10 is slidable. with respect to the clamping table 1 along a common axis so1UIOthe8Si »

Dotyková plocha 12 mezi upínacím stolem 1 a vnějším kroužkem. 10 je stupňooitě osazena a má kruhovou část 14. do které ústí kanál ££ procházející vnějším kroužkem £0. Pro o^e^2^<^i^jí zdvihu vnějšího kroužku 10 je na.spodní straně upínacího stolu £ uspořádán horní doraz 21've tvaru plochého· stupně a na válcové části upínacího stolu £ spodní doraz 22 ve tvaru stavěcího kroužku. Při posuvu vnějšího kroužku ££ · na upínacím stole £'vzniká . nad kruhovou plochou 14 volný prostor £3, který .je' spojen ' kanálem ££ s neznázorněrým . zdrojem vakua nebo plynného 'mmdda.,The contact surface 12 between the clamping table 1 and the outer ring. 10 is steppedly stepped and has an annular portion 14 into which a channel 54 extends through the outer ring 60. For the stroke of the outer ring 10, an upper stop 21 in the form of a flat step is arranged on the lower side of the clamping table and a lower stop 22 in the shape of the adjusting ring 22 on the cylindrical part of the clamping table. As a result of the displacement of the outer ring 54 on the clamping table, it is formed. above the annular surface 14 there is a free space 43 which is 'connected' by a channel 54 to a not shown. source of vacuum or gaseous mmdda.,

Při'vyrovnávání polovodičové destičky vzhledem k expooiční ' masce se postupuje tak, že se polovodičová destička £ položí na upínací plochu £, přičemž vnější kroužek 10 dosedá na spodní doraz 22 upínacího stolu £ a jeho opěrná plocha 16 leží pod upínací plochou ší kroužek 10 se pomocí vakua přes kanál ££ a prostor 13 zdvihne až k hornímu dorazu 21 upínacího stolu £, takže se jeho opěrná plocha £6 nachází v uřčité definované vzdálenost nad upínací plochou 2* Tím se současně okrajová zóna polovodičové £ ohne nepatrně směrem vzhůru. Potom se nahoru' ohnutá okrajová zóna polovodičové destičky £ prostřednictvím neznázor^něného ússrojí pro zdvihání nosiče 2 a upínacího stolu -£ přitlačí na -masku £ a tím s ní pla^a^lel^ vyrovná. *To align the semiconductor wafer with respect to the exposition mask, the semiconductor wafer 6 is placed on the clamping surface 8, the outer ring 10 abutting the lower stop 22 of the clamping table 4 and its abutment surface 16 lying below the clamping surface 10. by means of a vacuum over the channel 24 and the space 13 is lifted up to the upper stop 21 of the clamping table 6, so that its abutment surface 64 is at a certain defined distance above the clamping surface 2, thereby simultaneously bending the edge zone of the semiconductor 5 slightly upwards. Thereafter, the upwardly bent edge zone of the semiconductor plate 4 is pressed by means of a not shown device for lifting the support 2 and the clamping table 4 into the mask 4 and thereby flushes with it. *

V této poloze se evakuací prostoru 20 přes vedení £2 áretuje polokou.e £ a tedy i upí- ' nací stůl £ v kulové pánvi g čímž je'jednoznačně fixována plaíppjaSelllí poloha polovodičové destičky £ vzhledem k masce £. Po provedeném vyrovnání.a fixaci polovodičové destičky £ se kanálem 15 přivede - vzduch do prostoru 13 a vněěší kroužek ££ se opět spussí až - na spodní doraz. 22 - takže se jeho opěrná plocha 16 opět nachází pod upínací plochou Z upínacího stolu £. Tím přejde polovodičová destička £ zpět do své rovinné výchozí .polohy a nachází se v polohovací vzdálenosti.od masky £. Po polohování může být pohybem celého nosiče 2 stolu nastavena požadovaná vzdálenost píro exppzzci.In this position, the evacuation of the space 20 is guided by the hemispherical means 6 and hence the clamping table 4 in the spherical ladle 8, thereby unambiguously fixing the placement of the semiconductor plate 4 relative to the mask 6. After alignment and fixation of the semiconductor plate 6 with the duct 15, air is introduced into the space 13 and the outer ring 54 is lowered again to the lower stop. 22 - so that its support surface 16 is again located below the clamping surface Z of the clamping table 6. Thereby, the semiconductor plate 6 returns to its planar starting position and is located at a positioning distance from the mask 6. After positioning, the desired distance for expanding can be adjusted by moving the entire table carrier 2.

Podle další varianty se nachází na opěrné ploše £g vnějěího kroužku ££ pryžové těsnění Které piři kontaktní expozzci utěsňuje masku £. Pro polohování se - vnější kroužek. ДД spt^^s.dí dolů tak hluboko, aby se pryžové těsnění £g . nedotýkalo masky . . Vysunutím nosiče ^ upínacího stolu 1 vzhůru, přivedením vzduchu kanálem 12 do prostoru jj a evakuací prostoru 17 mezi maskou & a polovodičovou destičkou Д může být provedena obvyklá kontaktní expozice» Kromě toho usnadňuje spuětění vnějšího kroužku H) sejmutí polovodičové destičky J z upínáčího stolu j,. Různé polohy jsou aretovatelné prostřednictvím svěracího ústrojí.According to a further variant, there is a rubber seal on the support surface 8g of the outer ring 54. Which seal seals the mask 6 at the contact exposure. For positioning - outer ring. The spline is lowered so deep that the rubber gasket. not touching the mask. . By extending the support table 1 upward, passing air through the duct 12 into the space 11 and evacuating the space 17 between the mask 6 and the semiconductor plate 8, the usual contact exposure can be performed. In addition, the lowering of the outer ring 11 is facilitated. . The different positions are lockable by means of a clamping device.

Claims

A method of planar parallel alignment of a semiconductor wafer with respect to an exposure mask by contacting in a positioning and lighting device, characterized in that the peripheral zone of the semiconductor wafer is bent concentrically, then pressed against the mask and thereby aligned planarly therewith.

2. Method according to claim 1, characterized in that the semiconductor plate, fixed to the clamping table mounted on the spherical cap, is fixed in the planar parallel position by locking the bearing of the clamping table with the spherical cap.

3 »Apparatus for carrying out the method according to Claims 1 and 2, comprising a vertically adjustable clamping table with a ball-bearing bearing for planar parallel alignment of semiconductor wafers mounted thereon around the spherical coordinates, to which the adjustment and locking means and mask grooves are assigned. in that an outer ring (10) displaceable relative to the clamping table (1) along a common axis of symmetry is arranged concentrically to the clamping table (1) around its outer periphery »

Device according to claim 3, characterized in that the stepped contact surface (12) between the clamping table (1) and the outer ring (10) is provided with a circular part (14) which is connected by a channel (15) passing through the outer ring (10). with vacuum source or gaseous medium »

Device according to Claims 3 and 4, characterized in that an upper stop (21) in the form of a flat step and a lower stop (22) in the form of an adjusting ring are arranged on the clamping table (1) to limit the stroke of the outer ring (10).

Device according to Claims 3 to 5, characterized in that the outer ring (10) has a seal (18) on its supporting surface (16).