JPH01129416A - 半導体の製造方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 半導体の製造過程においてウェハに対して所定のパター
ンを転写するための新規な方法に関し、スキャニング時
に動かされるステッパ本体の部分を軽量化して、装置の
簡単化を図ることを目的とし、 ウェハチャックのステップ移動によって、該ウェハチャ
ックに固定されたウェハの所定領域を、スキャンテーブ
ルに固定されたパターン担持マスク上に位置決めし、次
に該マスクと、ウェハチャックに保持された前記ウェハ
との相対位置を固定したまま、一定の経路から両者に対
して垂直方向に照射されるビームに対してスキャニング
移動を行って、前記マスク上のパターンを前記ウェハの
所定領域上に転写するに際し、前記ステップ移動は前記
ウェハチャックを制御された運動を行うＸＹス子−ジヒ
に移転することによって行い、前記スキャニング移動は
前記ウェハチャックを前記スキャンテーブルトに移転す
ることによって行うように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体の製造過程においてウェハに対して所
定のパターンを転写するための新規な方法に関する。特
に、光源としてシンクロトロンから放射されるＸ線（Ｓ
Ｒビームと略称する）を用いて、ウェハ上にサブミクロ
ンオーダーの線幅で描かれた細密なパターンを転写する
Ｘ線リソグラフィを応用したステッパによるウェハ加工
方法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

ＳＲビームは波長が短いため、細い線で描かれたパター
ンを転写するための光源として近年注目されている。こ
のＳＲビームは、直径５〜１０メートルの大きなストレ
ージリングからなるシンクロトロン内で、マグネットに
よって電子を回転加速し、これが方向転換する際に発す
る電磁波を取り出して、その中に含まれる所定波長のＸ
線を利用するものである。ＳＲの特徴として、第１０図
に示すように、電子の回転面内では成る程度の幅を持つ
が、その厚み方向には殆ど拡がりを持たないテープ状の
ビームとして取り出される。このため、第１０図に示す
ように、所望のパターンを担持したマスク１を介してウ
ェハ２上にの所定領域にパターンの転写を行う場合に、
ワンショットの露光では露光面積が不足するので、全領
域をカバーするようにビームの厚さ方向にスキャニング
を行う必要がある。

しかし、この場合、ＳＲビームを効率良く反射できるミ
ラーが存在しないので、ミラーの回動による簡便なスキ
ャン方式は採用は困難である。しかも、Ｘ線の特性とし
て、ミラーに対する入射角が変化すると反射光の波長が
変化するので、スキャニング位置によってＸ線の波長が
異なることとなり、得られたパターンの精度に問題が生
じる。

現在発表されているこの種の装置（ステッパと称する）
を見ると、シンクロトロンはそのサイズ（直径５〜１０
メートル）を考慮すれば当然に第９図のように水平に設
置せざるを得す、従って、ＳＲは水平面内で１方向を指
向するテープ状のビームとして取り出されるように構成
されている。

前述の理由によりミラーの使用が禁止されている関係上
、ステッパ本体はマスクやウェハを直立状態で保持し、
ＳＲを横方向から受ける（＼わゆる縦型ステッパとして
構成される必要がある。このステッパ本体は、第１）に
示すように、ウェハチャック３に担持されたウェハ２を
載せてステ・ノブ移動するためのＸＹステージ４や、マ
スク１を固定するマスクチャック５、並びに全体の相対
位置を固定するための構造材６等を一体的に搭載したま
ま、前述のスキャニングのためにＳＲビームに対して上
下方向に相対移動しているが、何分にも動かす部分の重
量が大きいため、全体として装置が大掛かりになる欠点
があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、このような従来技術の縦型ステッパの有する
問題点を解決することを目的とし、そのスキャニングを
簡便に行い得る方法を従供するものである。

即ち、本発明は、ウェハチャックのステップ移動によっ
て、該ウェハチャックに固定されたウェハの所定領域を
、スキャンテーブルに固定されたパターン担持マスク上
に位置決めし、次に該マスクと、ウェハチャックに保持
された前記ウェハとの相対位置を固定したまま、一定の
経路から両者に対して垂直方向に照射されるビームに対
してスキャニング移動を行って、前記マスク上のパター
ンを前記ウェハの所定領域上に転写するに際し、前記ス
テップ移動は前記ウェハチャックを制御された運動を行
うＸＹステージ上に移転することによって行い、前記ス
キャニング移動は前記ウェハチャックを前記スキャンテ
ーブル上に移転することによって行うことを特徴とする
半導体の製造方法である。

〔作　用〕 本発明によれば、ウェハを保持するウエハチャツクを、
ステップ移動の際にはＸＹステージ上に移転し、スキャ
ニング時にはスキャンテーブル上に移転するように構成
したので、従来の縦型ステッパの場合に問題となってい
るように、スキャニング時のＸＹステージを含む重量部
分を全体として上下動させる必要が解消され、軽量のス
キャンテーブルとその付属物のみの移動ですむ。このた
め、装置は全体として小型で且つ簡単な構造を採用する
ことを得、製造コストを低減することが可能となると共
に、取扱も簡単となり、故障も減少する。

〔実施例〕

図面に示す好適実施例に基づいて、本発明を更に詳細に
説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明方法の基本原理を説明す
るためのステッパ本体の概略側面図である。

本発明の基本的な考え方は、ステップ移動の手段、即ち
ウェハ２の所定領域がマスク１と一致するように動かす
ためのＸＹステージ４と、マスク１をＳＲビームに対し
てスキャニングさせるためのスキャニングテーブル７と
を相互に切り離して、互いに至近距離に対面して設け、
ウェハ２を担持したウェハチャック３をこの両者４，７
の間で移転可能に構成した点にある。

第１図（ａ）に示すように、ステップ移動時にはウェハ
チャック３はＸＹステージ４上に固定されており、この
ＸＹステージ４の平面運動によってウェハ２の所定領域
が、静止しているスキャンテーブル７上に固定されたマ
スクｌと一致せしめられる。

次に、第１図（ｂ）に示すように、ウェハチャック３は
マスク１との相対位置を変えないように注意しつつ、Ｘ
Ｙステージ４からスキャンテーブル７上に移転せしめら
れ、既にこれに搭載されているマスク１に重ねられる。

この状態でスキャニングテーブル７は垂直方向のスキャ
ニング移動を開始し、一定の経路を経てマスク１に垂直
に照射されるＳＲビームによって、パターンをマスク２
上に転写する。

ＸＹステージ４とスキャンテーブル７との距離は、実際
には高々数十ミクロン程度しかないので、両者間のウェ
ハチャック３の移転は極めて容易に精度よ〈実施可能で
ある。例えば、第２図に示す本発明方法を実施するため
の装置においては、ウェハチャック３は公知の吸着バッ
ト８．９を具え、これを作動させることによって、所望
の時期にスキャンテーブル７に固定されることができる
。なお、図において符号１０はＳＲビームを遮断するシ
ャッタを示す。

第２図に基づいて、この装置を用いた作業手順の１例を
示す。

■初期状態においてシャッタ１０は閉じており、ＳＲビ
ームはマスクｌまで到達していない。又、吸着バット８
，９は作動しておらず、ウェハチャック３はＸＹステー
ジ４の方に固定されている。

■ＸＹステージ４を駆動し、ウェハ２をステップ移動し
てマスク１と位置合わせする。　■吸着パット８，９を
作動させ、ウェハチャック３をスキャンテーブル７上に
固定する。

■シャッタ１０を開いて露光を開始し、同時にスキャン
テーブル７を上方にスキャニング移動させる。

■スキャニング完了後、シャッタ１０を閉じ、スキャン
テーブル７を元の位置に戻す。　■吸着バット８，９を
解除し、再び次ぎの操作サイクルに入る。

ところで、第２図に示す構成において、吸着バット８．
９が真空吸着であるときは、当然吸着面は精度よく仕上
げられるが、変電なる使用につれて吸着バット８，９の
吸着面に傷が入り、密閉度が低下する傾向がある。この
ような状態になるとウェハチャック３が落下する危険性
が生じる。又、吸着バット８，９が電磁吸着を利用した
ものである場合には、電磁変換鼎替＝午が発熱し、吸着
バット８．９とウェハチャック３とをつなぐ構造物の熱
膨張やウェハ自体の熱膨張が生じ、位置合わせの精度が
低下することがある。

これらの障害を緩和するために、真空吸着と電磁吸着と
を併用し、通常は真空吸着により吸着しているが、これ
による吸着力が低下したことを４ンサが検出すると、直
ちに電磁吸石を作動さ（？（ウェハチャックの落下を未
然Ｃに防ぐと共に吸着バットの点検を指示するよう〕３
ニジている、第３図は吸着バット鮮≠−＝４’の吸着制
御を説明するための図である。この図には第１図、第２
目１と同じ符号を使用している。吸着バット８．９は配
管８ａ、８ｂを介して真空ポンプ１０に接続され、この
ポンプ１０はウェハチャック３をスキャンステージ７側
に移転させる時にコントローラ１３からの駆動指示信号
を受けて作動する。真空センサ１）はこの真空ポンプ１
０の作動時の配管８ａ、８ｂ内の真空圧を検出する。−
・方、ウェハチャック３に取付けられた変位センサ１２
によってこの時のウェハチャック３とスキャンステージ
７との距離が検出される。

従って、コントローラ１３は、ウェハチャック３のスキ
ャンステージ７への移動動作時に、両センサ１．１２の
出力を監視し、真空度が低下してウェハチャック３か落
手しイ・うＣあると判断した場合には、吸着バット８，
１）内に設けられたコイル１５及び鉄心１Ｇからなる電
磁吸着機構を作動さ１４．る。−力、コント・ローラ１
３ばアラームランプ１４を点灯させ、作業員に異常を知
らせる。

〔ウェハの調製〕

欣Ｌｌ、このような本発明方法に好適に使用可能なウェ
ハの調製について述べる。

従来、ウェハはＣＺ法或いはＦＺ法により円柱状のＳｉ
単結晶を生成し７た後、（１，１，１）又は（１，０，
０）結晶面をデバイス面とするように単結晶をスライス
し、円板状に加工している（第４図参照）。

しかし、近年ウェハは次第に大口径となり（８〜１０イ
ンチ）、スライス表面の歪みを抑えることが困難となっ
たので、ラフピングやポリッシングに大きな労力を要す
るようになってきた。特に、゛７スク上のパターンをウ
ェハ面に露光転写するりソグラフィの段階においては、
大きな領域を露光するために、非常に精密な位置決めを
必要とする露光装置に対して、その能力を越えた大きな
可動範囲が要求されるようになってきた。

そこで、精密位置決めが比較的容易に行えるように、露
光領域が連続的に帯状に配列可能なウェハが望まれてい
る。ここに開示する方法はこれを達成するためのもので
あり、第５図に示すように、単結晶を帯状に（１，１，
１）又は（１，０，０）結晶面で切り取るようになした
ものである。

これによって、ラッピングやポリッシングによる表面の
精度出しは各露光領域毎に行えることになり、従来のよ
うに大面積の円形ウェハ全体にわたる研磨が不要となる
。

又、この帯状ウェハを使用した場合には、リソグラフィ
時に露光装置に対してウェハを一方向のみに送ればよい
ので、位置決めは比較的容易に実施可能である。

なお、単結晶の切り取りの変形を第６図に示す。

更に、露光領域は第７図に示すように１列に配列されて
もよいし、第８図に示すように２列に配列されでもよい
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明によれば、ウェハを保持す
るウェハチャックを、ステップ移動の際にはＸＹステー
ジ上に移転し、スキャニング時にはスキャンテーブル上
に移転するように構成したので、従来の縦型ステッパの
場合に問題となっているように、スキャニング時のＸＹ
ステージを含む重量部分を全体として上下動させる必要
が解消され、軽量のスキャンテーブルとその付属物のみ
の移動ですむ。このため、装置は全体として小型で且つ
簡単な構造を採用することを得、製造コストを低減する
ことが可能となると共に、取扱も簡単となり、故障も減
少する。

更に、帯状に調製されたウェハを使用すれば、本発明方
法の実施は更に容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）は、本発明方法の原理を示す
ためのステッパ本体の概略側面図、第２図は、本発明を
実施するだめの装置の実施例、 第３図は、吸着バット部の吸着制御の説明図、第４図は
従来のウェハスライス法を示す斜視図、第５図は、本発
明に好適に利用されろウェハのスライス法を示す斜視図
、 第６図は、同じく別のスライス法、 第７図と第８図は、ウェハ上の露光領域の配列の例、 第９図は、本発明に使用されるＳＲビームの発生原理を
示す斜視図、 第１０図は、ＳＲビームによるワンショッ＋−ｉ光領域
とスキャニングとの関係を示す平面図、第１）図は従来
のステッパ本体の機構を示す概略側面図である。 １・・・マスク、　　　　　　　２・・・ウェハ、３・
・・ウェハチャック、　　　４・・・ＸＹステージ、５
・・・マスクチャック、　　６・・・構造材、７・・・
スキャンテーブル、　８，９・・・吸着バット、１０・
・・シャッタ。 （ａ）　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）第　１図 の実施例金示す■１面図 第２図 １・ （ａ） 吸着バット部の吸着 第３１ ２　、ウニ・・ ３・・・ウェハチャック ７−・・スギナ／ステージ ９・・・吸着バット １２・・・変位センサ ８ｌ− ７（部拡犬図 （ｂ） 制御の説明図 図 従来のウエノ・スライス 法を示す斜視図 第４図 ′　第６図 露光領域の配列の例　　　　　　　露光領域の配列の例
第７図　　　　　　　　　第８図 ＳＲビームの発生原理図 第９図 第１０図 第１）図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ウェハチャック（３）のステップ移動によって、
   該ウェハチャック（３）に固定されたウェハの所定領域
   を、スキャンテーブル（７）に固定されたパターン担持
   マスク（１）上に位置決めし、次に該マスク（１）と、
   ウェハチャック（３）に保持された前記ウェハ（２）と
   の相対位置を固定したまま、一定の経路から両者に対し
   て垂直方向に照射されるビームに対してスキャニング移
   動を行って、前記マスク（１）上のパターンを前記ウェ
   ハ（２）の所定領域上に転写するに際し、前記ステップ
   移動は前記ウェハチャック（３）を制御された運動を行
   うＸＹステージ（４）上に移転することによって行い、
   前記スキャニング移動は前記ウェハチャック（３）を前
   記スキャンテーブル（７）上に移転することによって行
   うことを特徴とする半導体の製造方法。