JPH04188609A

JPH04188609A - 露光装置

Info

Publication number: JPH04188609A
Application number: JP2313284A
Authority: JP
Inventors: Norio Uchida; 内田　憲男; Nobutaka Kikuiri; 信孝菊入; Jun Nishida; 純西田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-11-19
Filing date: 1990-11-19
Publication date: 1992-07-07
Anticipated expiration: 2015-01-31
Also published as: DE4138731C2; JP3004045B2; US5398271A; DE4138731A1

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えば超ＬＳＩや液晶デイスプレ等を製造す
る際に使用して最適な露光装置に関する。

（従来の技術）例えば超ＬＳＩを製造する際に使用される露光装置とし
て、５ＯＲ（シンクロトロン放射光）から発射されるＸ
線を露光光として用いたＸ線露光装置の開発が進められ
ている。この種のＸ線露光装置では、０．　２μｍ以下
の線幅の回路パターンの露光転写が可能である。

従来の一般的な上記Ｘ線露光装置の概要を第８図乃至第
１０図に示す。

即ち、ウェハステージ架台１には、Ｘ方向、Ｙ方向及び
Ｚ方向に夫々移動可能なＸステージ２、Ｙステージ３及
び２ステージ４、及びθ方向に回転可能なθステージ５
からなるウェハテーブル６が備えられ、このウェハテー
ブル６の前面には、真空吸着等によって半導体ウェハ７
を着脱自在に保持するウェハチャック８が設けられてい
る。

一方、前記半導体ウェハ７に対面する位置に回路パター
ン（マスクパターン）が描かれたマスク９が位置するよ
う、マスクチャック１０を介してマスク９を取付けたマ
スク架台１１が備えられ、前記ウェハチャック８で半導
体ウェハ７を保持した状態で、Ｘステージ２、Ｙステー
ジ３及びθステージ５を介して半導体ウェハ７のＸ、Ｙ
及びθ方向の位置決めを行い、更にＺテーブル４で半導
体ウェハ７をマスク９に近接させてこのＺ方向の位置決
めを行って、半導体ウェハ７とマスク９とのギャップｇ
を一定に設定した後、ＳＯＲから発せられるＸ線を露光
源として、マスク９に描かれた回路パターンを半導体ウ
ェハ７上に露光転写するようなされていた。

ここに、露光中における前記半導体ウェハ７の表面とマ
スク９との間のギャップｇは、１０〜５０μｍ程度と極
めて微小にする必要があった。

（発明が解決しようとする課題）このため、半導体ウェハ７をウェハチャック８で保持ま
たは取外す際、及びマスク９をマスクチャック１０で保
持または取外す際には、第１０図に示すように、ウェハ
ステージ架台１を横方向に移動させ、ウェハチャック８
及びマスクチャック１０の前方に半導体ウェハ７及びマ
スク９の着脱に十分なスペースを確保した状態で、上記
作業を行う必要があり、ウェハステージ架台１は、重量
物であるのでこの移動に時間がかかってしまうばかりで
なく、装置全体がかなり大掛かりなものとなってしまう
といった問題点があった。

本発明は上記に鑑み、半導体ウェハ等の露光すべき基板
とマスク等との間のギャップを微小間隔に保持して露光
することができ、しかも、前記半導体ウニへ等の露光す
べき基板やマスク等の交換を容易かつ迅速に行うことか
できるようにしたものを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明に係る露光装置は、Ｘ
線や光を利用してマスクに描かれた描画パターンを露光
すべき基板上に露光転写する露光装置において、前記基
板の位置決めテーブルに搭載されて前記露光すべき基板
を着脱自在に保持するチャックを、前記テーブルとは別
体で、かつテーブルに対して移動自在に構成したもので
ある。

（作　用）上記にように構成した本発明によれば、比較的小さくｆ
ｆ１ｊｌの少ないチャックをテーブルに対して相対的に
後退させ、半導体ウェア１等の露光すべき基板やマスク
の着脱に十分なスペースを作った状態で該チャックに対
する基板の着脱やマスクの脱着を行い、露光時には、基
板を保持したチャックをテーブルに対して相対的に前進
させた後、テーブルとチャックとを一体となし、この状
態でテーブルを介して基板の位置決めを行って該基板と
マスク等とのギャップを微小間隔に保持して露光を行う
ことができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明するＯ第１図は、本実施例に用いられるＳＯＲを光源とした縦
型のＸ線露光装置の基本的な構成を示すもので、マスク
９に描かれた回路パターンを半導体ウェハ７に焼き付け
るステップ・アンド・リピート方式のＸ線露光装置を示
す。

この実施例において、露光エリヤは、例えば２５’ｍｍ
角であり、半導体ウェハ７は、一般に６インチ（１５Ｃ
１＋ｍΦ）以上であるので、露光毎に半導体ウェハ７を
Ｘ及びＹ方向に２５關づつ以上移動させて半導体ウェハ
７の全面にマスク９による回路パターン（マスクパター
ン）の焼き付けを行う。

このために、ウェハステージ架台１には、Ｘ方向及びＹ
方向に移動可能なＸステージ２及びＹステージ３、マス
ク９と半導体ウェハ７との隙間ｇを決められた値にする
ための微動Ｚステージ４及びθ方向に回転可能なθステ
ージ５とからなるウェハテーブル６が備えられている。

更に、前記ウェハテーブル６には、真空扱者等により半
導体ウェハ７を着脱自在に保持するウェハチャック８が
、ウェハテーブル６とは別体で、マスク９の方向にウェ
ハテーブル６と相対的に移動自在に備えられている。

なお、第１図は、ウェハチャック８がマスク９に近接す
る方向に移動し、マスク９と半導体装置ハフの表面との
ギャップｇが、例えば３０μｍ程度の微小間隔に設定さ
れた状態を示している。前記マスク９は、マスク架台１
１に固定されたマスクチャック１０に真空吸着等によっ
て固定されている。

また、図示されていないか、マスクチャック１０には、
微小な位置決めを行うために、ｘ、ｙ。

Ｚ及びθ方向に微動させるための微動機構が備えられて
いる。

前記マスク架台１１の内部には、マスク９と半導体ウェ
ハ７との位置合わせ（アライメント）を行うためのアラ
イメント光学系１２が設けられ、マスク９と半導体ウェ
ハ７に設けられた位置合わせ用のマークの位置をレーザ
光１３により測定し、マスク９と半導体ウェハ７との位
置ずれ或いは間隙を検出し、ウェハテーブル６のＸステ
ージ２、Ｙステージ３及びθステージ５によって位置合
わせを行うとともに、Ｚステージ４によりギャップｇを
設定し、ボート１４を通るＸ線によって露光が行われる
ようなされている。

前記マスク架台１１の背面１５と前記ボート１４との間
には、ベリリウム膜１６が挿入され、Ｘ線の減衰を避け
るために、ボート１４の内部は超高真空に、マスク架台
１１の内部は、ヘリウム（Ｈｅ）によって大気圧に保た
れている。

ウェハステージ架台１とマスク架台１１との間には、半
導体ウェハ７を搬送してウェハチャック８に着脱させる
ための、ウェハ搬送装置１７が配置されている。このウ
ェハ搬送装置】７は、半導体ウェハ７を、例えば真空吸
着又は静電チャック等によって保持する鉛直方向に延び
るロータアーム１８と、このロータアーム１８を２方向
及びＸ方向（紙面に垂直方向）にモータや圧電素子等に
よって移動させる２方向ローダ１９及びＸ方向ローダ２
０と、このＸ方向ローダ２０をＸ方向に移動させる際の
案内として役割を果たすレール２１とから主に構成され
ている。

第２図及び第３図は、半導体ウェハ７の装着時の様子を
示すもので、先ず、ウェハチャック８をマスク９から離
れる方向に移動（後退）させ、マスク９とウェハチャッ
ク８との間隔りを拡げておく。半導体ウニハフ又はマス
ク９の着脱のために、この間隔りは、６關程度必要であ
り、露光の際の半導体ウェハ７とマスク９とのギャップ
ｇを精密に位置決めするためには、Ｚステージ４に６ｍ
＋ｗ以上のストロークを持たせることは機構的に困難で
ある。このため、ウェハチャック８をウェハテーブル６
と別体で該ウェハテーブル６に対して相対的に移動自在
とすることにより、この要望を満たすようにすることが
できる。

そして、第３図の破線で示す位置で、半導体ウェハ７は
、その下端においてロータアーム１８に保持され、Ｘ方
向ローダ２０によってウニｌ＼チャック８に対向する位
置に搬送される。その後、Ｚ方向ローダ１９によって、
ロータアーム１８ひいては半導体ウェハ７は、ウェハチ
ャック８の方向（Ｚ軸の負の方向）に運ばれ、真空吸着
等によってウェハチャック８に固着されるのであり、こ
のために、ウェハチャック８には、アーム１８の先端が
入込む切欠き２２が設けられている。

このように、ウェハチャック８をウェハテーブル６゛に
対して相対的にＺ方向に移動可能に構成することにより
、半導体ウェハ７の着脱を容易に行うことができる。

第４図及び第５図は上記ウェハチャック８の移動機構の
詳細を示すもので、第４図はウェハチャック８が引っ込
んだ状態、即ち半導体ウェハ７の着脱時の状態を、第５
図はウェハチャック８が突出した状態、即ち半導体ウェ
ハ７をマスク９に近接させて露光を行う際の状態を夫々
示す。

ウェハチャック８の表面には、２点鎖線で示す半導体ウ
ェハ７を吸着保持するための真空溝２３が形成されてい
るとともに、この真空溝２３には、真空排気用バイブ２
４が接続されている。更に、軸受２５により、円板状部
材２６に対してθ方向に回転可能なθステージ５のウェ
ハチャック８側には、ウェハチャック８の裏面８ａを吸
着保持するための、真空溝２７が形成されているととも
に、この真空１２７に真空排気用バイブ２８が接続され
、半導体ウェハ７の着脱時にθステージ５につエバチャ
ック８を固着して、両者５，８が一体となって移動する
ようなされている。

ウェハチャック８の裏面には、後方に突出して円環又は
角環状の中空の突起部２９が連接され、この突起部２９
の外周面には、円板状のフランジ部３０が形成されてい
る。この突起部２９の内周面には、ウェハチャック８の
移動の際の可動部としての台車３１ａ、３１ｂが配置固
定されている。

一方、θステージ５の背面板５ｂの中心部には、円環又
は角環状の突起部３２が前方（マスクチャック８の方向
）に向かって突設され、この、突起部３２の内部には、
気体圧力で２方向に伸縮するシリンダ３３が固着されて
いる。

前記突起部３２の外周面には、前記台車３１ａ。

３１ｂの案内としての役割を果たすレール３４ａ。

３４ｂが突起部３２の長さ方向に沿って配設され、シリ
ンダ３３のロッド３５の先端は、ウェハチャック８の裏
面に連結されている。また、θステージ５の前面板５ａ
の裏面には、前記フランジ部３０を吸引固着するための
真空溝３６が設けられ、この真空溝３６には、真空排気
用バイブ３７が接続されている。更に、θステージ５の
背面板５ｂとフランジ部３０との間には、引張ばね３８
が張設されている。

そして、第４図において、シリンダ３３の気体圧力導入
口３９に圧力をかけるとともに、ウェハチャック８固定
用の真空チャック部、即ち真空溝２７の真空を開放する
と、ウェハチャック８は、第５図に示すように、フラン
ジ部３０かθテーブル５の前面板５ａの裏面に接触する
位置まで移動する。この時、真空排気用パイプ３７を真
空排気すると、フランジ部３０はθテーブル５の前面板
５ａに固定され、θテーブル５ひいてはウェハテーブル
６とウェハチャック８とが一体となって移動する。

即ち、この状態では、ウェハチャック８はマスク９に近
接した位置にあり、この位置でＸステージ２．　Ｙステ
ージ３及びθステージ５によってウェハチャック８で保
持した半導体ウェハ７のこれらの方向の位置決めを行う
とともに、Ｚステージ４を介して半導体ウェハ７とマス
ク９とのギャップｇを一定に設定し、この状態でＸ線に
よる露光を行うのである。

また、真空排気用バイブ３７の真空を開放し、シリンダ
３３の気体圧力を下げると、引張ばね３８の弾性力でウ
ェハチャック８は第４図に示す位置に移動し、真空排気
用パイプ２８を真空排気することにより、ウェハチャッ
ク８はθテーブル５に固定され、しかもこの状態では、
ウェハチャック８とマスク９との間には、半導体ウェハ
７を着脱するのに十分な隙間Ｌ（第２図）が存在するの
で、この着脱作業を容易かつ迅速に行うことができる。

なお、上記実施例では、半導体ウェハ７を鉛直面内でウ
ェハチャック８に着脱するようにしたものを示している
が、水平面内で着脱するようにしたものにも適用できる
ことは勿論である。

第６図及び第７図は、投影レンズ４０を備えた縮小投影
露光装置（光ステッパ）に適用した他の実施例を示すも
のである。

即ち、上記先ステッパでは、投影レンズ４０の開口比を
大きくすればするほど、微細な回路パターンの露光転写
か可能となる。このためには投影レンズ４０の直径を大
きくするとともに、投影レンズ４０と半導体ウェハ７と
の距Ｍ（ワーキングデイスタンス）Ｗを小さくする必要
かあり、このため半導体ウェハ７の着脱時に半導体ウェ
ハ７を投影レンズ４０にぶつけてしまう危険性が生じて
しまう。

そこで、前記実施例とほぼ同様な構成を備えることによ
って、ウェハチャック８をウェハテーブル６に対して相
対的に上下動自在となし、露光時には、第６図に示すよ
うにウェハチャック８を投影レンズ４０に近接させ、半
導体ウェハ７の着脱時には、第７図に示すようにウェハ
チャック８を半導体ウェハ７から遠ざけるように構成し
て、半導体ウェハ７の着脱及び搬送を可能としたもので
ある。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、半導体ウェハ等
の基板とマスク等の間隔を微小間隔に保持しながら露光
を行うことができ、しかも比較的簡単な構成で、半導体
ウェハ等の露光すべき基板やマスク等の交換を容易かつ
迅速に行うことができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の一実施例を示し、ｍ１図は
露光時における概略正面図、第２図は半導体ウェハ看脱
時における概略正面図、第３図は第２図の平面図、第４
図は半導体ウェハ着脱時における要部拡大断面図、第５
図は露光時における要部拡大断面図、第６図及び第７図
は他の実施例を示し、第６図は露光時における正面図、
第７図は半導体ウェハ着脱時における正面図、第８図乃
至第１０図は従来例を示し、第８図は露光時における概
略正面図、第９図は同じく平面図、第１０図は半導体ウ
ェハ着脱時における平面図である。２・・・Ｘステージ、３・・・Ｙステージ、４・・・Ｘ
ステージ、５・・・θステージ、６・・・ウェハテーブ
ル、７、・・半導体ウェハ（基板）、８・・・ウェハチ
ャック、９・・・マスク、１０・・・マスクチャック、
１７・・・ウェハ搬送装置、１８・・・ロータアーム、
２２・・・切欠き、２３．２７．３６・・・真空満、２
４．２８．３７・・・真空排気用パイプ、３０・・・フ
ランジ部、３３・・・シリンダ、３８・・・引張ばね、
４０・・・投影レンズ。出願人代理人　　佐　　藤　　−雄４３　囮４６　図　　　　　　第　２　図第　５　図

Claims

【特許請求の範囲】

Ｘ線や光を利用してマスクに描かれた描画パターンを露
光すべき基板上に露光転写する露光装置において、前記
基板の位置決めテーブルに搭載されて前記基板を着脱自
在に保持するチャックを、前記テーブルとは別体で、か
つ前記テーブルに対して移動自在に構成したことを特徴
とする露光装置。