JPH01219592A - ウエハ露光装置におけるウエハステージの傾斜補正機構 - 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〕 光源としてＸ線を用いて、回路パターンをウェハに転写
するＸ線リソグラフィを応用したウェハ露光装置におい
て、ウェハステージの傾斜を補正してマスクとウェハと
を平行に維持す、るための補正機構に関し、 構成の簡単な、ウェハステージの傾斜調整に伴うウェハ
の水平方向の位置のずれを防止する機構を提供すること
を目的とし、 波長の短いＸ線等を使用してマスク上に描かれた回路パ
ターンを、これに対面して設置されたウェハｔに露光し
て転写するウェハ露光装置において、前記ウェハを載置
するウェハステージが、静止のベースに対して回り対偶
をなす二つの連結部材によって該ベースと結合されて四
節リンク機構を構成し、前記連結部材の延長線同士の交
点を前記ウェハステージ上に載置されるウェハの上面の
所定の点と一致させ、更に、前記ウェハステージの傾斜
を変化させるために前記連結部材を変位させるアクチュ
エータを設けた構成とする。

〔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
定の回路パターンを転写するためのウェハ露光装置に関
する。特に、光源としてＸ線を用いて、回路パターンを
ウェハに転写するＸ線リソグラフィを応用したウェハ露
光装置において、ウェハステージの傾斜を補正してマス
クとウェハとを平行に維持するための補正機構に関する
。

〔従来の技術とその課題〕

Ｘ線を光源として用いて、マスク上に細密に描かれた回
路パターンをウェハ上に転写するＸ線リソグラフィは、
超ＬＳＩ等の複雑な回路を有する半導体の製造のための
ウェハ露光手段として注目されている。これによれば、
従来多く使用されている紫外線を光源とする露光方式に
比し、更に細いサブミクロンオーダーの回路パターンを
転写できる。

しかし、超ＬＳＩの回路パターンは複数の層状に積層さ
れて立体構造となっているので、これをウェハに転写す
るためには、同一のウェハ上に複数回の露光を繰り返す
必要がある。この場合、各露光の際に転写されるパター
ンの位置が厳密に−致していることが必要で、さもなけ
れば各層の回路間の接続がうまく行かず、不良品を生じ
る。特に、光源として発散型のＸ線源を用いる場合には
、マスクとそれに載置されたウェハとの相対位置が常に
安定していることを要するのみならず、両者間が正確に
平行になっていなければならない。なぜならば発散型の
Ｘ線源の場合には、マスクとウェハとが平行でなく両者
の間の距離が場所によって異なっていると、ウェハ上に
投影される回路パターンにずれが生じ、結果として各層
のパターンが一致しなくなるからである。

これを回避するために、ウェハ又はマスクが搭載される
露光装置のステージには、必ず両者間の相対的な傾斜を
補正する機構が付属して設けられている。

第５図にこの機構の一例を示す、即ち、回路パターンを
転写されるべきウェハｌは、ウェハチャック２に真空吸
着されて固定され、該チャック２はリング状のダイアフ
ラム型の板ばね３によって支持されたステージ４上の定
位置に載置され、これによってウェハｌは図示しないマ
スクの直下にこれと僅かな間隔を隔てて対峙する。前記
板ばね３はその外周を側壁５に固定され、等分角位置に
設置されたピエゾ素子からなる３つの直動アクチュエー
タ６を介して、底壁７上に浮遊状態に保持されている。

そして、これら直動アクチュエータ６のいずれかを作動
させてＺ軸方向の位置を加減することにより、ステージ
４をＺ軸方向並びにＸ。

Ｙ軸回りに微小回動させ、傾斜を変化させて、ウェハ１
と前記マスクとを正確に平行になるように調整すること
ができる。この調整後のステージ４の状態の一例を第６
図に示すが、図を判り易くするために、実際の傾斜より
も強調して表しである点に留意されたい。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようにしてマスクとウェハ１とを正確に平
行に位置させたとしても、第６図に示すように、ウェハ
チャック並びにこれに載置されたウェハの傾斜調整の際
の回動の中心Ａは板ばね３の平面内にあり、このために
この平面よりもＺｌだけ高い位置にあるウェハ１の表面
に存在する任意の点の位置は、調整前の初期位置からＸ
方向に次式で表されるΔＸだけ移動した状態となり、ウ
ェハの表面に転写される回路パターンが所定の位置から
ずれてしまう欠点があった。

ΔＸ＝Ｚ　Ｉ　Ｘθ 但しθはウェハの回動角度を表す。

このずれΔＸを補正するための機構を従来の装置に組み
込むことは設計上困難であり、このためこの傾斜に付随
するΔＸのずれを防止する手段が強く求められていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような従来技術の課題を解決し、構成の簡
単な、ウェハステージの傾斜調整に伴うウェハの水平方
向の位置のずれを防止する機構を提供することを目的と
する。

この目的は、波長の短いＸｖＡ等を使用してマスク上に
描かれた回路パターンを、これに対面して設置されたウ
ェハ上に露光して転写するウェハ露光装置において、前
記ウェハを載置するウェハステージが、静止のベースに
対して回り対偶をなす二つの連結部材によって該ベース
と結合されて四節リンク機構を構成し、前記連結部材の
延長線同士の交点を前記ウェハステージ上に載置される
ウェハの上面の所定の点と一致させ、更に、前記ウェハ
ステージの傾斜を変化させるために、前記連結部材を変
位させるアクチュエータを設けたことを特徴とするウェ
ハステージの傾斜補正機構によって達成される。

〔作　用〕

回路ハターンを担持するマスクに対してウェハが平行に
なるように、アクチュエータを作動させてウェハステー
ジの傾斜を調整すると、その回転運動の瞬間中心は、機
構学の教える所により、前述の四節リンクを構成する２
本の連結部材の延長線の交点となる。ところが、この交
点は初期状態においてウェハの上面内の所定の位置に来
るように予め設定されているので、ウェハステージはこ
の点を中心に回転することとなり、従来の機構のような
回動による水平面でのΔＸのずれは生じない。

特に本発明の対象としている超ＬＳＩ等の回路パターン
の露光・転写の場合には、この傾斜補正機構によるウェ
ハステージの傾斜の変化量は高々数十μｍ程度の微小な
ものなので、この傾斜に起因する連結部材の延長線の交
点の位置の変化は無視し得る程度の値となり、従って使
用範囲内ではこの交点は常にウェハの上面内に存在する
とみなすことが可能である。

〔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図は本発明の基本原理を説明するためのウェハステ
ージ傾斜補正機構の側面図である。

水平に固定されたベース１０に垂直方向に作動するよう
に固定されたピエゾ素子からなる直動アクチュエータ１
１を介して、ウェハステージ１２が略水平に支持されて
いる。このウェハステージ１２上にはウェハ１３を吸着
固定したウニハチ中ツク１４が載置され、該ウェハ１３
を回路パターンを担持した図示しないマスクと所定の間
隔を以て対面するように位置させている。

ウェハステージ１２の相対する外周部分の２個所には、
それぞれ連結部材１５．１６が垂直面内で回動可能にそ
の一端を取付けられ、他端は前記ベース１０上に回動可
能に取付けられている。従ってウェハ１３を載せたウェ
ハステージ１２．ベース１０．並びに両連結部材１５．
１６の４つの部材によって限定四節リンク機構カミ構成
される。

本発明の特徴の一つは、前記連結部材１５゜１６の延長
線同士の交点Ａが、ウェハステージ１２に載置されたウ
ェハ１３の上面の中心近傍に存在するように設定されて
いる点にある０機構学の教える所によれば、四節リンク
機構の運動の際の一つの部材の回転の瞬間中心はこの部
材の両端に回り対偶をなして連結されている二つの部材
の延長線の交点と一致するので、選択された直動アクチ
ュエータ１１を作動させてウェハステージ１２の傾斜を
変化させると、ウェハ１３はウェハステージ１２と共に
前記点Ａを中心として回転することが判る。即ち、ウェ
ハ１３はその上面の中心を瞬間中心として連結部材１５
．１６によって形成される面内で回動して傾斜を変化さ
せることになる。

本発明の傾斜補正機構によってウェハステージの傾斜を
変化させる度合は、直動アクチュエータ１１のストロー
クで高々数十μｍ程度なので、傾斜の変化に伴う連結ロ
ンド１５．１６の変位も僅かであり、これによる前記交
点Ａの位置の変化は無視できる程度に小さい、従って、
実用範囲内では、如何なる場合にも、ウェハ１３は傾斜
の変更の際に、その上面の中心点を中心に回動すること
になり、水平方向の位置のずれ（ΔＸ）を生じることは
ない。

第２図には、上述の原理に基づいて構成された本発明の
具体的な例が示され、矩形状のベース１０の上に燐青銅
等の弾性材料で作られた連結部材１５．１６を互いに向
き合わせて設置し、これにウェハステージ１２を支持さ
せている。前記連結部材１５．１６はその両端近傍に肉
の薄いヒンジ部２０．２１を有し、このヒンジ部の変形
によって微小回動可能な回り対偶を形成している。そし
て両連結部材１５．１６の上端によってウェハステージ
１２を支持し、更にその上にウェハ１３を吸着した円盤
状のウェハチャック１４を載置して固定している。

一方の連結部材１５の側方には、ベース１０上に積層型
ピエゾ素子からなる直動アクチュエータ１１が設置され
、その作動部の先端を連結部材１５の側壁に係合させて
いる。

この構成において、アクチエエータ１１を作動させて、
連結部材１５の側壁を水平方向に押圧又は牽引すると、
これに応じて各ヒンジ部２０゜２１が変形し、連結部材
１５．１６の位置を変位させる。これによって、連結部
材１５．１６に支持されているウェハステージ１２の傾
斜が変化し、ウェハ１３と図示しないマスクとが平行に
なる。

この場合にも、初期状態において、連結部材１５゜１６
の延長面の交線はウェハ１３の上面の点Ａと一致するよ
うに設定されているので、前述の原理の説明の通り、ウ
ェハステージ１２はこの交点へを中心として回動し、水
平方向にずれることはない。

第３図に示すような数値を与えた場合、アクチエエータ
１１の変位ΔＸとウェハステージ１２の傾斜回転角Δθ
との関係は次式で与えられる。

Δｘ＝ｌａ　／１　・（Ｌ／２／ｃｏｓ　ａ−１＞　＝
Δθ第４図は本発明の他の実施例を示し、この場合には
、第２図に基づいて説明した傾斜補正機構のベースｌＯ
が、更に別のベース２２の上に設置された一組の弾性連
結部材２３．２４に支持されている。そしてベース１０
上の連結部材１５．１６の向きと、ベース２２上の連結
部材２３．２４の向きは互いに直交するように設定され
ている。そして、連結部材２３の側方のベース２２上に
は、これの側壁を押圧・牽引するための直動アクチュエ
ータ２５が設置されている。従って、ベース１０上の７
クチユエータ１１とベース２２上のアクチエエータ２５
とは互いに直交する向きに作動する。

この構成によれば、それぞれのアクチュエータ１１と２
５を作動させることによって、Ｘ、Ｙ方向の傾斜の変化
をウェハステージ１２に与えることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ウェハステージとこれを支持する二つ
の連結部材とベースとによって限定四節リンク機構を構
成し、前記連結部材の延長線同士の交点がウェハステー
ジ上に載置されるウェハの上面の中心と一致するように
設定したので、前記連結部材を変位させてウェハステー
ジの傾斜を変化させる際の回転の瞬間中心の位置が常に
前記ウェハの上面の中心点にあり、傾斜の度合が変化し
てもウェハの位置が水平方向にずれることはない。

これによってウェハ上に安定した回路パターンの露光・
転写が可能となり、超ＬＳＩの製造に際し、不良率が大
幅に減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す傾斜補正機構の側面図、 第２図は本発明の第１実施例の斜視図、第３図はその側
面図、 第４図は本発明の第２実施例の斜視図、第５図は従来の
傾斜補正機構の斜視図、第６図は従来の傾斜補正機構で
の傾斜の度合の変化に基づく位置のずれを示す側面図で
ある。 ｌＯ・・・ベース、 １１・・・アクチュエータ、 １２・・・ウェハステージ、 １３・・・ウェハ、 １４・・・ウェハチャック、 １５．１６・・・連結部材、 ２０．２１・・・ヒンジ部、 ２３．２４・・・連結部材、 ２５・・・アクチュエータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、波長の短いＸ線等を使用してマスク上に描かれた回
   路パターンを、これに対面して設置されたウェハ（１３
   ）上に露光して転写するウェハ露光装置において、前記
   ウェハ（１３）を載置するウェハステージ（１２）が、
   静止のベース（１０）に対して回り対偶をなす二つの連
   結部材（１５、１６）によって該ベース（１０）と結合
   されて四節リンク機構を構成し、前記連結部材（１５、
   １６）の延長線同士の交点を前記ウェハステージ（１２
   ）上に載置されるウェハ（１０）の上面の所定の点と一
   致させ、更に、前記ウェハステージ（１２）の傾斜を変
   化させるために前記連結部材（１５、１６）を変位させ
   るアクチュエータ（１１）を設けたことを特徴とするウ
   ェハステージの傾斜補正機構。