DE3103222A1 - Chip positioning device - Google Patents
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Abstract
Description
Plättchenpositioniervorrichtung Wafer positioning device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Plättchen- bzw.The invention relates to a platelet or
Scheiben- bzw. Wafer-Positioniervorrichtung, die insbesondere in Verbindung mit einer Maskenausrichteinrichtung od. dgl. für die Herstellung von Halbleiterelementen verwendet wird.Disk or wafer positioning device, in particular in connection with a mask alignment device or the like for the production of semiconductor elements is used.
Bei der Herstellung von Halbleiterelementen wird in einem Plättchen (bzw. einer Scheibe bzw. einem Wafer) (dünnem Plattenmaterial) ein vorbestimmtes Störstellen-Diffusionsmuster gebildet. Vor diesem Schritt muß ein Maskenmuster aus einem Oxidfilm auf der Plättchenoberfläche erzeugt werden. Die Erzeugung dieses Maskenmusters geht wie folgt vor sich: Auf der einen Oxidfilm tragenden Plättchenoberfläche wird eine Photoresistschicht gebildet, die Photoresistschicht wird unter Verwendung eines vorbestimmten Musters teilweise belichtet, der belichtete oder der unbelichtete Teil wird durch Atzen selektiv entfernt, und der Oxidfilm auf der Plättchenoberfläche wird unter Verwendung der Photoresistschicht als Ätzmaske selektiv durch Atzen entfernt. Dann wird die übrige Photoresistschicht, die nicht notwendig ist, entfernt.In the manufacture of semiconductor elements, a plate is used (or a disk or a wafer) (thin plate material) a predetermined Impurity diffusion patterns are formed. Before this step, a mask pattern must be made an oxide film can be generated on the wafer surface. The generation of this Mask pattern proceeds as follows: On the platelet surface, which carries an oxide film a photoresist layer is formed using the photoresist layer partially exposed of a predetermined pattern, the exposed or the unexposed Part becomes selectively removed by etching, and the oxide film on the The wafer surface becomes selective using the photoresist layer as an etching mask removed by etching. Then the remaining photoresist layer becomes unnecessary is removed.
Zum Aufbringen eines vorbestimmten Musters auf den Photoresistfilm wurde bereits eine Maskenausrichteinrichtung vorgeschlagen, wobei das Maskenmuster auf den auf der Plättchenoberfläche befindlichen Photoresistfilm projektiert wird, nachdem die Maske mit dem Plättchen ausgerichtet wurde, so daß der dem Maskenmuster entsprechende Teil des Photoresistfilms auf der Plättchenoberfläche belichtet wird (vgl. z. B.For applying a predetermined pattern to the photoresist film a mask alignment device has already been proposed, wherein the mask pattern is projected onto the photoresist film located on the wafer surface, after the mask has been aligned with the wafer so that the mask pattern corresponding part of the photoresist film on the wafer surface is exposed (see e.g.
die US-Patentanmeldung Ser.-Nr. 87 387 vom 22. Okt. 1979).U.S. patent application Ser. 87 387 of Oct. 22, 1979).
Bei dieser Maskenausrichteinrichtung wird das Maskenmuster auf die Plättchenoberfläche derart projektiert, daß Maske und Plättchen außer Kontakt miteinander gehalten werden. Somit ist es erforderlich, die Plättchenoberfläche richtig in der Brennebene der Maske zu positionieren, d. h. in der Ebene, in der die Abbildung des Maskenmusters gebildet wird. Außerdem ist es sehr wichtig, daß die Plättchenoberfläche unbedingt parallel mit der vorgenannten Ebene gehalten wird.In this mask alignment device, the mask pattern is on the The wafer surface is designed in such a way that the mask and wafer are out of contact with one another being held. Thus, it is necessary to properly insert the platelet surface into the Position the focal plane of the mask, d. H. in the plane in which the figure of the mask pattern is formed. It is also very important that the platelet surface must be kept parallel to the aforementioned plane.
Bei dieser Einrichtung zum Ausrichten ist daher eine Mechanik erforderlich, die das das Plättchen haltende Stützorgan nicht nur in der durch die X- und Y-Achsen definierten Horizontalebene und in der horizontalen Rotationsebene 0, sondern auch in der durch die Z-Achse definierten Vertikalebene und in der vertikalen Rotationsebene O verschieben und justieren kann. Die Mechanik zum Ausrichten der Plättchenoberfläche mit der Brennebene der Optik sowohl in bezug auf Niveau als auch auf Parallelität ist besonders wichtig und im Hinblick auf die Erzielung einer hohen Genauigkeit in der Einrichtung kritisch.With this device for alignment, a mechanism is therefore required, the supporting organ holding the platelet not only in the direction of the X and Y axes defined horizontal plane and in the horizontal plane of rotation 0, but also in the vertical plane defined by the Z-axis and in the vertical plane of rotation O can move and adjust. The mechanics for aligning the platelet surface with the focal plane of the optics both in terms of level and parallelism is particularly important and with a view to achieving high accuracy critical in the establishment.
Fig. 1 zeigt eine Maskenausrichteinrichtung der vorstehend genannten Art. Dabei sind schematisch die wesentlichen Teile des Plättchenausrichtabschnitts der Einrichtung gezeigt.Fig. 1 shows a mask aligner of the above Art. The essential parts of the platelet alignment section are shown schematically shown of the facility.
Ein Lager 2 zur Aufnahme einer Plättchenschablone 4 ist mittels einer Präzisionsspindel 1, die von einem Schrittmotor (nicht gezeigt) gedreht wird, auf- und abbewegbar gehaltert. Das Lager 2 trägt die ein Plättchen 3 aufnehmende Plättchenschablone 4. Die Plättchenschablone weist Unterdruck-Saugöffnungen 5 auf, die sich in die Oberfläche der Plättchenschablone öffnen und das Plättchen 3 aufgrund des Unterdrucks festhalten. Ferner weist die Plättchenschablone 4 an ihrer Unterseite einen Kugelsitz 6 auf, der einstückig mit ihr ausgebildet ist und als Ausgleichselement wirkt.A bearing 2 for receiving a plate template 4 is by means of a Precision spindle 1, which is rotated by a stepper motor (not shown), and movably supported. The bearing 2 carries the plate template which receives a plate 3 4. The plate stencil has negative pressure suction openings 5, which are in the Open the surface of the plate template and open the plate 3 due to the negative pressure hold tight. Furthermore, the plate template 4 has a ball seat on its underside 6, which is formed in one piece with it and acts as a compensating element.
Eine in dem Lager 2 gebildete Ausnehmung 7 nimmt den Kugelsitz 6 auf, so daß die Plättchenschablone 4 so gehaltert ist, daß sie dreidimensional verschwenkbar ist.A recess 7 formed in the bearing 2 receives the ball seat 6, so that the plate template 4 is supported so that it can be pivoted three-dimensionally is.
Ein piezoelektrisches Element 8 ist zwischen der Präzisionsspindel 1 und dem Lager 2 vorgesehen, und Nivellierorgane 9 springen von der Unterseite eines Arms 10 vor, der von einem ortsfesten Teil seitlich wegragt. Die Unterseiten der Nivellierorgane bilden eine Bezugsfläche, die mit der Brennebene des Maskenmusters parallel ist.A piezoelectric element 8 is between the precision spindle 1 and the bearing 2 provided, and leveling elements 9 jump from the underside an arm 10 which protrudes laterally from a stationary part. The undersides the leveling members form a reference surface that coincides with the focal plane of the mask pattern is parallel.
Wenn also bei dieser Maskenausrichteinrichtung die Präzisionsspindel 1 gedreht und durch den Schrittmotor gehoben wird, werden das Lager und die Plättchenschablone aufwärtsbewegt. Wenn ein Teil des Plättchens 2 mit einem der Nivellierorgane 9 in Kontakt gebracht wird, wird die Aufwärtsbewegung dieses Teils unterbrochen, und der Kugelsitz 6 verschiebt sich auf der Oberfläche der Ausnehmung 7, so daß die Plättchenschablone 4 verschwenkt wird, bis sämtliche Nivellierorgane von dem Plättchen 3 kontaktiert werden. Infolgedessen wird das Plättchen 3, das ursprünglich nicht parallel mit der Bezugsfläche verläuft (vgl. die gedachte Limie 3a), in Ausrichtung mit der durch die Nivellierorgane 9 bestimmten Bezugsebene (vgl. Vollinie) gebracht. Wenn das Plättchen in der erläuterten Weise nivelliert ist, wird der das piezoelektrische Element 8, das zwischen dem Lager 2 und der Präzisionsspindel 1 vorgesehen ist, beaufschlagende Druck erhöht, so daß das Element 8 ein Signal erzeugt, wodurch die Aufwärtsbewegung der Präzisionsspindel 1 gestoppt und damit die Nivellierung des Plättchens beendet wird.So if with this mask alignment device the precision spindle 1 is rotated and lifted by the stepper motor, the bearing and the plate template become moved upwards. If a part of the plate 2 with one of the leveling elements 9 in Is brought into contact, the upward movement of this part is interrupted, and the ball seat 6 moves on the surface of the recess 7, so that the Plate template 4 is pivoted until all leveling elements from the plate 3 contacted will. As a result, the plate 3, which was originally does not run parallel to the reference surface (see the imaginary limit 3a), in alignment with the reference plane determined by the leveling elements 9 (see solid line). When the plate is leveled in the manner explained, it becomes the piezoelectric Element 8, which is provided between the bearing 2 and the precision spindle 1, applied pressure increases, so that the element 8 generates a signal, whereby the Upward movement of the precision spindle 1 stopped and the leveling of the Plate is terminated.
Um bei dieser Maskenausrichteinrichtung eine gute Gleitbewegung (Kugelbewegung) zwischen der Wandung der Ausnehmung 7 und dem Kugelsitz 6 der Schablone 3 zu erzielen, bestehen diese Teile aus einem Werkstoff mit großer Härte, z. B. rostfreiem Stahl od. dgl., und ihre Oberflächen sind hochglanzpoliert. Der Kontakt zwischen der Wandung der Ausnehmung 7 und dem Kugelsitz 6 ist jedoch ein Gleitkontakt, der auf einer kreisrunden Kontaktlinie stattfindet. Wenn die Fertigungsgenauigkeit auch nur geringfügig abweicht, erfolgt der Kontakt über einen ringförmigen Bandbereich mit beträchtlicher Breite.In order for this mask alignment device to have a good sliding movement (ball movement) to achieve between the wall of the recess 7 and the ball seat 6 of the template 3, these parts consist of a material with great hardness, e.g. B. stainless steel or the like, and their surfaces are highly polished. The contact between the wall the recess 7 and the ball seat 6 is, however, a sliding contact that is on a circular contact line takes place. If the manufacturing accuracy is even slightly deviates, the contact takes place over an annular band area with considerable Broad.
Da ferner zwischen der Wandung der Ausnehmung 7 und dem Kugelsitz 6 während des Pressens des Plättchens 3 an die Nivellierorgane 9 zum Ausnivellieren ein erheblicher Druck einwirkt, muß der Kugelsitz 6 einen ziemlich großen Widerstand überwinden, wenn er sich über die Wandung der Ausnehmung 7 schiebt. Infolgedessen wird das Verschwenken der Plättchenschablone 4 relativ zum Lager 2 etwas erschwert und erfordert eine höhere Kraft für die Nivellierung. Außerdem werden die Schwenkgeschwindigkeit und die Justiergenauigkeit nachteilig beeinflußt. Ferner ergibt sich durch den erhöhten Gleitwiderstand die Gefahr einer elastischen Verformung zwischen der Oberfläche der Ausnehmung 7 und dem Kugelsitz 6, so daß sich der Kugelsitz 6 gering verschieben kann infolge der Elastizität, wenn der von der Präzisionsspindel 1 ausgeübte Druck entfällt, nachdem das Nivellieren durch die Nivellierorgane 9 beendet ist; dadurch wird die Geradlage des Plättchens beeinträchtigt. Die Abweichung der Geradlage beträgt normalerweise zwischen 3 und 5 /um, stellt jedoch ein ernsthaftes Problem bei der Projektions-Ausrichteinrichtung dar, bei der die Nivellierung mit besonders großer Genauigkeit durchgeführt werden muß. Außerdem ergibt sich durch das Gleiten zwischen den Flächen der Ausnehmung 7 und des Kugelsitzes 6 ein geringer Verschleiß, wodurch die Form des Kugelsitzes 6 verschlechtert wird und Abrieb erzeugt wird, so daß sich un ungleichmäßiges Gleiten zwischen dem Kugelsitz 6 und dem Lager 2 ergibt.Since, furthermore, between the wall of the recess 7 and the ball seat 6 during the pressing of the plate 3 against the leveling elements 9 for leveling When a considerable pressure is applied, the ball seat 6 must have a fairly large resistance overcome when it slides over the wall of the recess 7. Consequently the pivoting of the plate template 4 relative to the bearing 2 is made somewhat more difficult and requires more force for leveling. In addition, the pan speed and the adjustment accuracy disadvantageous influenced. Furthermore results there is a risk of elastic deformation due to the increased sliding resistance between the surface of the recess 7 and the ball seat 6, so that the ball seat 6 can move slightly due to the elasticity when the precision spindle 1 exerted pressure does not apply after the leveling by the leveling elements 9 is finished; this affects the straight position of the plate. The deviation the straight position is usually between 3 and 5 µm, but represents a serious one Problem with the projection alignment device in which the leveling with particularly great accuracy must be carried out. It also results from the sliding between the surfaces of the recess 7 and the ball seat 6 is less Wear, thereby deteriorating the shape of the ball seat 6 and generating abrasion is, so that uneven sliding between the ball seat 6 and the bearing 2 results.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Plättchen positioniervorrichtung zur Verwendung in einer Maskenausrichteinrichtung od. dgl., mit der ein gleichmäßiges, feinfühliges und stabiles Nivellieren des Plättchens möglich ist.The object of the invention is to create a platelet positioning device for use in a mask alignment device or the like, with which a uniform, sensitive and stable leveling of the plate is possible.
Die Plättchenpositioniervorrichtung nach der Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Stützteil, das relativ zu einer Bezugslage-Einstelleinheit mit Nivellierorganen zum Einstellen der Bezugslage für ein Plättchen auf und ab bewegbar ist, durch eine Plättchenschablone, die von dem Stützteil schwenkbar gehalten ist und auf ihrer Oberfläche das Plättchen trägt, wobei die Plättchenschablone über ein Federorgan federnd von dem Stützteil gehalten ist, und durch eine Arretiereinheit zwischen der Plättchenschablone und dem Stützteil zum Verriegeln der Plättchenschablone in jeder erwünschten Schwenklage.The wafer positioning device according to the invention is characterized by a support part, which is relative to a reference position adjustment unit with leveling elements for setting the reference position for a plate is movable up and down by a Slide stencil that is pivotally held by the support member and carries the plate on its surface, with the plate template over a spring member is resiliently held by the support part, and by a locking unit between the platelet template and the support for locking the platelet template in any desired swivel position.
In bevorzugter Ausbildung der Erfindung ist das Federorgan eine Blattfeder.In a preferred embodiment of the invention, the spring member is a leaf spring.
In vorteilhafter Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß als Arretiereinheit eine Kombination aus einem Elektromagneten und einer Verriegelungsplatte verwendet wird. Es ist aber auch möglich, als Arretiereinheit eine Unterdruck-Saugvorrichtung zu verwenden.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that as Locking unit a combination of an electromagnet and a locking plate is used. However, it is also possible to use a vacuum suction device as the locking unit to use.
Die Vorrichtung nach der Erfindung ist' nicht nur mit der Projektions-Maskenausrichteinrichtung verwendbar, sondern auch mit der Kontakt-Maskenausrichteinrichtung, bei der das Plättchen während der Belichtung in Kontakt mit der Maske angeordnet ist.The device according to the invention is not restricted to the projection mask alignment device usable, but also with the contact mask alignment device, in which the Platelet is placed in contact with the mask during exposure.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen wesentlichen Abschnitt der bekannten Maskenausrichteinheit; Fig. 2 eine Seitenansicht der ganzen ltaslcenausrichteinrichtung nach der Erfindung einschließlich einer Plättchenpositioniervorrichtung; Fig. 3 teilweise im Schnitt eine Draufsicht auf einen wesentlichen Teil einer Maskenausrichteinrichtung mit der Plättchenpositioniervorrichtung nach der Erfindung; Fig. 4 eine Schnittansicht IV-IV nach Fig. 3; und Fig. 5 eine größere Ansicht eines wesentlichen Teils.The invention is explained in more detail, for example, with the aid of the drawing. 1 shows a schematic longitudinal section through an essential section the known mask alignment unit; Fig. 2 is a side view of the entire bottle alignment device according to the invention including a wafer positioning device; Fig. 3 partially in section, a plan view of an essential part of a mask alignment device with the wafer positioning device according to the invention; Fig. 4 is a sectional view IV-IV of Figure 3; and Fig. 5 is an enlarged view of an essential part.
Nach Fig. 1 ist eine Richtplatte 11 aus Granit horizontal auf einem Bett 14 mittels Luftkissen 12 aufweisenden Ständern 13 gelagert. Auf der Richtplatte 11 ist über ein Luftlager 16 ein Abtasttisch 15 gelagert. Ein Ende (das rechte Ende in der Zeichnung) des Abtasttischs 15 weist eine Maskenhalterung 17 auf, die eine Maske 18 mit einem vorbestimmten Muster trägt. Das andere Ende des Abtasttischs 15 weist eine Plättchenhalterung 19 auf, die noch erläutert wird. Die Plättchenhalterung 19 trägt ein Plättchen bzw. eine Scheibe 20.According to Fig. 1, a straightening plate 11 made of granite is horizontal on a Bed 14 is supported by uprights 13 having air cushions 12. On the straightening plate 11, a scanning table 15 is mounted via an air bearing 16. One end (the right end in the drawing) of the scanning table 15 has a mask holder 17 which has a Mask 18 wears a predetermined pattern. The other end of the scanning table 15 has a plate holder 19, which will be explained later. The platelet holder 19 carries a plate or a disk 20.
An ihrer Unterseite weist die Richtplatte 11 ein Lichtquellengehäuse 22 auf, die einer Öffnung 21 zugewandt ist. Das Lichtquellengehäuse 22 enthält eine Lichtquelle 23, z. B. eine Quecksilberlampe, einen Kondensor 24 und einen Spalt 25, sc daß von der Lichtquelle ausgehendes Licht durch die Öffnung 21 nach oben projektiert wird.The straightening plate 11 has a light source housing on its underside 22, which faces an opening 21. The light source housing 22 includes a Light source 23, e.g. B. a mercury lamp, a condenser 24 and a gap 25, sc that emanating from the light source Light through the opening 21 is projected upwards.
Ferner ist zwischen der Mitte und einem Ende der Richtplatte 11 ein Optikkopf 26 angeordnet. Das aus der Öffnung 21 projektierte Licht wird von einer im Optikkopf 26 untergebrachten Optik 27 im wesentlichen auf die Mitte der Richtplatte 11 gerichtet; die Optik 27 umfaßt mehrere ebene und gewölbte Reflektoren 27a-27e.Furthermore, between the center and one end of the straightening plate 11 is a Optical head 26 arranged. The light projected from the opening 21 is from a Optics 27 accommodated in the optics head 26 essentially on the center of the alignment plate 11 directed; the optics 27 comprises a plurality of flat and curved reflectors 27a-27e.
Wenn daher der Abtasttisch 15 in der gezeigten Weise zum einen Ende der Richtplatte 11 bewegt ist, wird das von der Lichtquelle 23 ausgehende Licht durch die Maske 18 und die Optik 27 im wesentlichen auf den Mittenabschnitt der Richtplatte 11, d. h. auf den Photoresistfilm 4, gerichtet, der auf das von der Plättchenhalterung 19 gehaltene Plättchen 20 aufgebracht ist, so daß auf dem Photoresistfilm die Abbildung des Maskenmusters gebildet wird.Therefore, if the scanning table 15 in the manner shown to one end the straightening plate 11 is moved, the light emanating from the light source 23 becomes through the mask 18 and the optics 27 essentially on the central portion of the Straightening plate 11, d. H. on the photoresist film 4, which is directed to that of the Wafer holder 19 held wafer 20 is applied so that on the photoresist film the image of the mask pattern is formed.
Ferner weise das andere Ende der Richtplatte 11 eine Plättchen-Nivelliereinheit 28 auf, die die Oberfläche des Plättchens 20 mit der Brennebene des Maskenmusters in Vertikalrichtung ausrichtet und nivelliert. Ein seitlich verlaufender Arm 29 weist an seiner Unterseite mehrere Nivellierorgane 30 auf. Normalerweise sind drei derartige Nivellierorgane vorgesehen. Diese wirken mit der vorgenannten Plättchenhalterung 19 zusammen, wenn der Abtasttisch 15 in die Stellung entsprechend der Strichpunktlinie bewegt ist, um das Plättchen auszurichten und zu nivellieren.Furthermore, the other end of the straightening plate 11 has a plate leveling unit 28, which is the surface of the wafer 20 with the focal plane of the mask pattern aligned and leveled in the vertical direction. A side arm 29 has several leveling members 30 on its underside. Usually there are three such leveling elements are provided. These work with the aforementioned plate holder 19 together when the scanning table 15 is in the position corresponding to the dash-dot line is moved to align and level the platelet.
Mit dieser Vorrichtung wird also das Plättchen 20 ausgerichtet und nivelliert, wenn der Abtasttisch 15 die Lage entsprechend den Strichpunktlinien einnimmt, und anschließend wird der Abtasttisch 15 in die Vollinien-Lage bewegt, um die Abbildung des Maskenmusters auf dem auf der Plättchenoberfläche befindlichen Photoresistfilm durch Belichten des Photoresistfilms zu erhalten. Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel wird die Teilbelichtung wiederholt, indem das Muster durch schrittweises Bewegen des Abtasttischs 15 abgetastet wird, so daß der vorbestimmte Teil des Photoresistfilms belichtet wird. Dies ist jedoch nur eine von mehreren Möglichkeiten; es kann auch der gesamte vorbestimmte Teil des Photoresistfilms auf einmal belichtet werden. Der Spalt 25 wird dazu benutzt, das Licht von der Lichtquelle zu einem kreisrunden Strahl nachzuformen und dadurch die Aberration der Optik 27 zu beseitigen.With this device, the plate 20 is aligned and leveled when the scanning table 15 the position according to the dash-dotted lines occupies, and then the scanning table 15 is moved into the full line position, around the image of the mask pattern on the one on the wafer surface Photoresist film by exposing the photoresist film. In the illustrated embodiment, the partial exposure is repeated by the pattern is scanned by gradually moving the scanning table 15 so that the predetermined part of the photoresist film is exposed. However, this is only one of several possibilities; it can also be all of the predetermined part of the photoresist film be exposed at once. The gap 25 is used to draw the light from the light source to form a circular beam and thereby the aberration of the optics 27 to eliminate.
Nachstehend wird die Plättchenhalterung 19, mit der zusammen die Plättchenpositioniervorrichtung nach der Erfindung angewandt wird, im einzelnen erläutert.The following is the wafer holder 19, with which the wafer positioning device is applied according to the invention, explained in detail.
Nach den Fig. 3 und 4 hat eine an dem Abtasttisch 15 befestigte Führung Zylinderform und nimmt eine zylindrische Geradführung 32 auf, die auf- und abbewegbar ist.According to FIGS. 3 and 4 has a guide attached to the scanning table 15 Cylindrical shape and takes on a cylindrical straight guide 32, which can be moved up and down is.
Ein Stützteil 32, das als kurzer, von unten beaufschlagbarer Zylinder ausgebildet ist, ist am Oberende der Geradführung 32 damit einstückig befestigt. Eine Kolbenstange 35 eines an der Führung 31 oder an einem anderen Teil gesicherten Druckluftzylinders 34 ist mit dem Unterende des Stützteils 33 über einen Druckfühler 36, z. B.A support part 32, which is a short cylinder that can be acted upon from below is formed, is attached to the upper end of the straight guide 32 in one piece. A piston rod 35 secured to the guide 31 or another part Pneumatic cylinder 34 is connected to the lower end of the support member 33 via a pressure sensor 36, e.g. B.
ein piezoelektrisches Element, verbunden. Der Druckluftzylinder 34 wird mit Druckluft von einer Druckluftversorgung (nicht gezeigt) beaufschlagt und von einem geeigneten Steuerkreis 37 gesteuert. Der Steuerkreis 37 empfängt das Ausgangssignal des Druckfühlers 36.a piezoelectric element. The air cylinder 34 is pressurized with compressed air from a compressed air supply (not shown) and controlled by a suitable control circuit 37. The control circuit 37 receives the output signal of the pressure sensor 36.
Eine Plättchenschablone 38, die als dickwandige Scheibe ausgebildet ist, ist im Stützteil 33 angeordnet. Die Plättchenschablone 38 weist eine Mehrzahl-Saugöffnungen 40 auf, die mit einer in der Schablone gebildeten Kammer 39 in Verbindung stehen. In der Unterseite der Schablone ist ein Verbindungskanal 41 gebildet, der mit der Kammer 39 in Verbindung steht. Der Verbindungskanal 41 ist mit einer Unterdruckversorgung (nicht gezeigt) durch einen biegsamen Schlauch 42 verbunden.A plate template 38, which is designed as a thick-walled disc is arranged in the support part 33. The lamina template 38 has a plurality of suction openings 40, which are in communication with a chamber 39 formed in the template. In the bottom of the template a connecting channel 41 is formed, which is in communication with the chamber 39. The connection channel 41 is with a Vacuum supply (not shown) connected by flexible hose 42.
In der Mitte der Unterseite der Plättchenschablone 38 ist ein kreisrunder Vorsprung 43 gebildet. Eine im wesentlichen Y-förmige Blattfeder 44 ist mit ihrem Mittenteil 45 an dem Vorsprung 43 mittels einer Schmelzperle 47 od. dgl. gehalten. Die Blattfeder 45 hat einen Armteil 46, der sich in drei Richtungen erstreckt und mittels eines Bolzens 49 an einer ringförmigen Stufe 48 befestigt ist, die an der Innenseite des Stützteils 33 gebildet ist, so daß die Plättchenschablone 38 im Stützteil 33 mittels der Blattfeder 44 federnd gelagert ist. Zwischen der Unterseite der Plättchenschablone 38 und dem Stützteil 33 sind drei Arretiereinheiten 50 angeordnet. Wie im einzelnen aus Fig. 5 ersichtlich ist, liegen diese Arretiereinheiten 50 zwischen benachbarten Armteilen 46 der Blattfeder 44, und jede Arretiereinheit 50 umfaßt eine von der Unterseite der Plättchenschablone 38 nach unten vorspringende Verriegelungsplatte 51 und einen Elektromagneten 52 für die magnetische Schablone, der an der Oberfläche des Stützteils 33 befestigt ist. Der Elektromagnet 52 hat einen Weicheisenkern, und eine isolierte äußere Wicklung, die dicht auf den Kern gewickelt ist.In the middle of the underside of the plate template 38 is a circular one Protrusion 43 is formed. A substantially Y-shaped leaf spring 44 is with her Central part 45 is held on the projection 43 by means of a melting bead 47 or the like. The leaf spring 45 has an arm portion 46 which extends in three directions and is fastened by means of a bolt 49 to an annular step 48 which is attached to the Inside of the support part 33 is formed so that the plate template 38 in the support part 33 is resiliently mounted by means of the leaf spring 44. Between the underside of the plate template 38 and the support part 33, three locking units 50 are arranged. As in detail As can be seen from Fig. 5, these locking units 50 are located between adjacent ones Arm portions 46 of the leaf spring 44, and each locking unit 50 comprises one of the Underside of the plate template 38 downwardly projecting locking plate 51 and an electromagnet 52 for the magnetic stencil, which is attached to the surface of the support part 33 is attached. The electromagnet 52 has a soft iron core, and an insulated outer winding tightly wound on the core.
Bei Zufuhr von elektrischer Energie zu der Elektromagnetwicklung erzeugt diese ein Magnetfeld und wirkt als Magnet Der Elektromagnet 52 ist mittels eines L-förmigen Haltearms festgelegt, wobei seine magnetisch anziehende Fläche im wesentlichen vertikal verläuft. Die Wicklung des Elektromagneten 52 ist mit der vorgenannten Steuerschaltung 37 verbunden. Die Verriegelungsplatte besteht aus einem elastischen Magnetwerkstoff und ist so befestigt, daß ihr vom Magneten anzuziehender Abschnitt 55 abwärts verläuft und die magnetisch anziehende Oberfläche des Elektromagneten 52 elastisch kontaktiert.Generated when electrical energy is supplied to the solenoid winding this a magnetic field and acts as a magnet. The electromagnet 52 is by means of a L-shaped holding arm set, with its magnetically attractive surface essentially runs vertically. The winding of the electromagnet 52 is the same as above Control circuit 37 connected. The locking plate consists of an elastic Magnetic material and is attached in such a way that you are more attracted by the magnet Section 55 runs downwards and the magnetically attractive surface of the electromagnet 52 elastically contacted.
Die Verriegelungsplatte ist mittels einer Befestigungsschraube 56 gesichert.The locking plate is secured by means of a fastening screw 56 secured.
Beim Betrieb der wie vorstehend erläutert aufgebauten Vorrichtung gelangt die Verriegelungsplatte 51 in federnden Kontakt mit der wirksamen Fläche 53 des Elektromagneten 52, und zwar auch, wenn der Elektromagnet 52 nicht erregt ist, ist jedoch längs dieser Fläche 53 verschiebbar. Daher kann die Plättchenschablone 38 leicht verschoben werden, während die Blattfeder 44 aufgrund der Einwirkung einer äußeren Kraft ausgelenkt wird, ohne daß sich ein erheblicher Widerstand ergibt.When operating the device constructed as explained above the locking plate 51 comes into resilient contact with the active surface 53 of the electromagnet 52, even when the electromagnet 52 is not energized is, however, is displaceable along this surface 53. Therefore, the plate stencil 38 are shifted slightly, while the leaf spring 44 due to the action of a external force is deflected without resulting in a significant resistance.
In diesem Fall wird jedoch die Plättchenschablone 38 aufgrund der hohen Steifigkeit der Blattfeder 44 in Horizontalrichtung im wesentlichen nicht verdreht, sondern wird dreidimensional auf- und abwärts geschwenkt.In this case, however, the plate template 38 is due to the high rigidity of the leaf spring 44 in the horizontal direction essentially not twisted, but is swiveled up and down three-dimensionally.
Wenn der Elektromagnet 52 erregt wird, wird die Verriegelungsplatte 51 durch die Magnetfläche 53 des Elektromagneten 52 stark angezogen, so daß die Plättchenschablone 38 in der Schwenklage verriegelt wird. In diesem Zustand kann die Plättchenschablone 38 auch unter der Einwirkung einer geringen äußeren Kraft nicht verschoben werden.When the solenoid 52 is energized, the lock plate becomes 51 strongly attracted by the magnetic surface 53 of the electromagnet 52, so that the Plate template 38 is locked in the pivot position. In this state you can the plate template 38 even under the action of a small external force not be moved.
Mit der erläuterten Maskenausrichteinrichtung erfolgt das Nivellieren und Ausrichten in der folgenden Weise.Leveling takes place with the mask alignment device explained and aligning in the following manner.
Mit beendeter Druckbeaufschlagung des Druckluftzylinders 34 wird die Kolbenstange 35 zurückgezogen, so daß die Geradführung 32 und der Stützteil 33 gesenkt werden.When the pressurization of the compressed air cylinder 34 has ended, the Piston rod 35 withdrawn so that straight guide 32 and support part 33 are lowered will.
Dann wird das Plättchen 20 auf die Plättchenschablone 38 aufgebracht, und die Unterdruckversorgung (nicht gezeigt) wird eingeschaltet, so daß die Kammer 39 evakuiert und dadurch das Plättchen 20 durch die Unterdrucköffnungen 40 auf der Oberfläche der Plättchenschablone 38 gehalten wird. Danach wird der Druckluftzylinder 34 mit Druckluft beaufschlagt, so daß die Kolbenstange 35 ausgefahren wird, wodurch der Stützteil 33 zusammen mit der Geradführung 32 gehoben wird. In diesem Stadium ist der Elektromagnet 52 nicht erregt.Then the plate 20 is applied to the plate template 38, and the vacuum supply (not shown) is turned on so that the chamber 39 evacuated and thereby the plate 20 through the vacuum openings 40 on the Surface of the plate template 38 is held. After that, the air cylinder 34 pressurized with compressed air so that the piston rod 35 is extended, whereby the support part 33 is lifted together with the straight guide 32. In this stadium the electromagnet 52 is not energized.
Wenn der Stützteil 33 aufwärtsbewegt wird, wird die Oberfläche des Plättchens 20 mit den Nivellierorganen 30 in Kontakt gebracht. Wenn die Plättchenoberfläche in diesem Stadium nicht parallel zu der Bezugsebene (der durch die Unterenden der Nivellierorgane gebildeten Ebene) ist, wird der Stützteil 33 unter Auslenkung der Blattfeder 44 verschwenkt, bis sämtliche Nivellierorgane 30 mit der Plättchenoberfläche 20 in Kontakt liegen. Somit wird das Plättchen 20 so justiert, daß seine Oberfläche mit der Bezugsebene übereinstimmt. Wenn der Druckfühler 36 erfaßt, daß die von der Kolbenstange 35 ausgeübte, aufwärts gerichtete Druckkraft einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wird das Fühlersignal der Steuerschaltung 37 zugeführt. Diese steuert dann eine externe Ventileinheit (nicht gezeigt) zur Unterbrechung der Druckluftzufuhr zum Druckluftzylinder 34 und verriegelt den Druckluftzylinder 34 in dieser Lage.When the support part 33 is moved upwards, the surface of the Plate 20 brought into contact with the leveling members 30. When the platelet surface at this stage not parallel to the reference plane (that of the sub-ends of the Leveling members formed level), the support part 33 is deflected under the Leaf spring 44 pivoted until all leveling elements 30 with the platelet surface 20 are in contact. Thus, the plate 20 is adjusted so that its surface coincides with the reference plane. When the pressure sensor 36 detects that the Piston rod 35 exerted, upward pressure force a predetermined value has reached, the sensor signal is fed to the control circuit 37. This controls then an external valve unit (not shown) to interrupt the supply of compressed air to the compressed air cylinder 34 and locks the compressed air cylinder 34 in this position.
Gleichzeitig steuert die Schaltung 37 äußere Schalter od. dgl., so daß der Elektromagnet 52 erregt wird und die Verriegelungsplatte 51 anzieht. Infolgedessen wird die Plättchenschablone 38 in dieser Lage verriegelt, und das Plättchen 20 wird in dieser Lage auch dann noch gehalten, wenn es von den Nivellierorganen 30 wegbewegt wurde.At the same time, the circuit 37 controls external switches or the like, so that the electromagnet 52 is energized and the locking plate 51 attracts. Consequently the wafer template 38 is locked in this position, and the wafer 20 is held in this position even when it is moved away from the leveling elements 30 became.
Danach wird der Druckluftzylinder 34 betätigt und verschiebt seinen Kolben um einen äußerst geringen Betrag in Einfahrrichtung, z. B. um ca. 100 um, so daß die Plättchenschablone 38 und das Plättchen 20 zusammen mit dem Stützteil 33 gesenkt werden, um dadurch die Plättchenoberfläche mit der Brennebene des Maskenmusters in Vertikalausrichtung zu bringen.Then the compressed air cylinder 34 is actuated and moves his Piston by an extremely small amount in the retraction direction, e.g. B. by about 100 um, so that the plate template 38 and the plate 20 together with the support member 33 are lowered, thereby aligning the wafer surface with the focal plane of the mask pattern to bring in vertical alignment.
Nach der Justierung der Plättchenoberfläche in der genannten Weise wird der Abtasttisch 15 wie erläutert auf eine Seite verfahren, so daß eine Belichtung mit dem richtigen Maskenmuster erfolgen kann.After adjusting the platelet surface in the above-mentioned manner the scanning table 15 is moved to one side as explained, so that an exposure can be done with the correct mask pattern.
Bei dem Nivellieren und Ausrichten des Plättchens 20 wird der magnetische Teil der Arretierplatte 51 ebenfalls entsprechend der Schwenkbewegung der Plättchenschablone 38 verschwenkt. Die Verriegelung selbst wird dadurch jedoch nicht beeinträchtigt, weil die federnde Verriegelungsplatte 51 in ununterbrochenem federndem engem Kontakt mit der magnetisch anziehenden Fläche 53 des Elektromagneten 52 liegt.When leveling and aligning the plate 20, the magnetic Part of the locking plate 51 also corresponding to the pivoting movement of the plate template 38 pivoted. However, this does not affect the locking itself, because the resilient locking plate 51 is in continuous resilient close contact with the magnetically attractive surface 53 of the electromagnet 52 lies.
Wenn die Dicke der Blattfeder 44 vermindert wird, kann das Verschwenken mit verminderter Kraft durchgeführt werden, so daß die feinfühlige Justierung der Paralellität erleichtert wird, es ergibt sich aber dann das Problem der verminderten Stabilität. Dagegen wird die Stabilität erhöht, wenn die Blattfeder dicker ist, aber dann ist wiederum die zum Nivellieren und Ausrichten erforderliche Kraft größer, und ferner wird eine größere Arretierkraft der Arretiereinheit notwendig. Außerdem wird die feinfühlige Justierung erschwert.When the thickness of the leaf spring 44 is reduced, it can pivot be carried out with reduced force, so that the sensitive adjustment of the Parallelism is made easier, but then the problem of diminished arises Stability. On the other hand, the stability is increased if the leaf spring is thicker, but then again the force required for leveling and aligning is greater, and moreover, a larger locking force of the locking unit becomes necessary. aside from that the sensitive adjustment is made more difficult.
Die Erfindung wird zwar unter Bezugnahme auf eine Maskenausrichteinrichtung vom Projektionstyp erläutert, sie ist aber selbstverständlich ebenso mit Ausrichteinrichtungen vom Kontakttyp einsetzbar, wobei die Maske selbst die Nivellierorgane bildet und die Bezugswerte für die Bestimmung der Plättchenlage gibt.The invention is described with reference to a mask aligner explained by the projection type, but it is of course also with alignment devices of the contact type can be used, the mask itself forming the leveling elements and gives the reference values for determining the platelet position.
Ferner ist es möglich, anstelle der Blattfeder 44 für die Halterung der Plättchenschablone eine Schraubenfeder zu verwenden. In diesem Fall ist es aber notwendig, geeignete Rotationsverhinderungsmittel vorzusehen, z. B.It is also possible instead of the leaf spring 44 for the holder to use a coil spring for the plate template. But in this case it is necessary to provide suitable anti-rotation means, e.g. B.
eine Kombination aus einer Nut und einer Feder, um ein Verdrehen der Plättchenschablone zu verhindern, da eine Schraubenfeder nicht die Wirkung einer Blattfeder in bezug auf das Verhindern einer Rotation haben kann.a combination of a tongue and groove to make twisting the To prevent plate stencil as a helical spring does not have the effect of a Leaf spring with respect to preventing rotation may have.
Hinsichtlich der Arretiereinheit kann die Verriegelungsplatte 51 an dem Stützteil 33 befestigt sein, während der Elektromagnet 52 an der Plättchenschablone 38 gesichert ist, d. h., die Lagebeziehung zwischen der Verriegelungsplatte und dem Elektromagneten ist umgekehrt zu der Lagebeziehung des erläuterten Ausführungsbeispiels Nach der Erfindung wird also eine Plättchenpositioniervorrichtung angegeben, die eine Plättchenhalterung mit einem Stützteil aufweist, das eine Plättchenschablone mittels einer Feder elastisch haltert, sowie eine Arretiereinheit aufweist, um die Plättchenschablone in jeder erwünschten Schwenklage zu verriegeln. Somit kann das Nivellieren und Ausrichten des Plättchens vorteilhafterweise sehr genau und mit vermindertem Kraftaufwand durchgeführt werden.With regard to the locking unit, the locking plate 51 can be be attached to the support part 33, while the electromagnet 52 to the plate template 38 is secured, d. i.e., the positional relationship between the lock plate and the electromagnet is reversed to the positional relationship of the illustrated embodiment According to the invention, a platelet positioning device is specified which a wafer holder with a support part which is a wafer template holds by means of a spring elastically, and has a locking unit to the To lock the plate template in any desired pivot position. So that can Leveling and aligning the plate advantageously very precisely and with can be carried out with less effort.
Die Erfindung ist also vielseitig anwendbar bei der Nivellierung und Ausrichtung eines Plättchens, z. B.The invention is so versatile in leveling and Orientation of a plate, e.g. B.
in Plättchenpositioniervorrichtungen, Plättchenprüfeinrichtungen, Plättchengröße-Prüfeinrichtungen usw.in wafer positioning devices, wafer inspection devices, Die size testing equipment, etc.
Claims (3)
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Family Applications (1)
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