JPH0556013B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体ウエハのような薄板試料の表
面を所望の形状、例えば平坦化する薄板変形に係
り、特に、ミクロンオーダーの微小な凹凸を補正
するのに好適な薄板変形装置に関する。

［従来の技術］ 従来の薄板変形装置は、特公昭57−23418号に
記載されているように、複数の上下駆動装置を半
導体ウエハなどの薄板試料の下部に配し、薄板試
料表面の凹凸の測定結果を基に、薄板試料の一部
を前記上下駆動装置で部分的に上下させることに
より、表面を所望の状態にしようとするものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記従来技術では、薄板試料の表面形状を変化
できる範囲は、上下される部分の間隔によつて決
まり、最少間隔は上下駆動装置の大きさによつて
制限される。従つて、上下される部分を所望の形
状状態にすることができても、その間に当る上下
動できない部分は、薄板試料の弾性係数に依存し
た変化をしている。

薄板試料を所望の形状例えば精度良く平坦化す
る技術は、今後ますます重要になつてくる。例え
ば、近年の半導体集積回路の微細化に伴い、マス
クに形成された回路パターンを転写するときにマ
スクと半導体付ウエハとの間隙を数ミクロンオー
ダーで均一化し、均一度を１ミクロン以下にする
必要が生じてきている。しかし、上記従来技術
は、上述したように上下駆動装置の大きさによつ
て補正できる凹凸の大きさが制限されるため、今
後の半導体装置等の微細化に対応するのが困難で
ある。

本発明の目的は、マスクと薄板との間隙が１ミ
クロン以下で均一にすることとができるように容
易に薄板試料の表面を変形させる薄板変形装置を
提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、平面状の試料吸着部の下部に一体
に平面状の電歪素子を設け、この電歪素子の両面
の夫々に多数の線状電極を平行に形成し、かつ、
両面間の線状電極が交差するようにすることで、
達成される。

［作用］ 試料吸着部で吸着した薄板試料の表面に凹凸が
ある場合、該箇所に交点がくる電歪素子両面の線
状電極間に電界を生じさせると、電歪素子の当該
箇所が歪む。この歪みは試料吸着部を通して伝達
し、薄板試料の歪が相殺されて薄板試料は平坦と
なる。

上記線状電極の間隔を狭くすることにより、精
度を高めることが可能となる。また、複数枚の電
歪素子を用い、１つの電歪素子の線状電極間に他
の電歪素子の線状電極がくるように配置し、全体
として見て線状電極が微細な間隔で並ぶようにし
てもよい。

［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。

第１図は本発明の一実施例に係る薄板変形装置
及び制御系の全体構成図である。第１図に示す実
施例の薄板変形装置１は、ウエハ２を真空吸着す
るウエハ吸着部３と、該ウエハ吸着部３の下部に
一体に設けられた４枚の電歪素子４から成る。こ
の薄板変形装置１は、基台５上に載置されたXY
テーブル６上に配置され、ウエハ２の表面は非接
触センサ７からなる測定手段で測定される。セン
サ７の出力はアンプ８で増幅され、Ａ／Ｄコンバ
ータ９でデイジタル信号に変換され、CPU１０
に与えられる。一方図示されていないがウエハ２
に対向するマスクについてもマスクの表面の形状
が非接触センサからなる測定手段で測定される。
これによりマスクとウエハの間隙が測定される。
CPU１０は、この間隙入力信号に基づいて一定
の値を示すように制御信号を電歪素子ドライバ１
１に出力し、詳細は後述するようにウエハ２の凹
凸を補正する。また、CPU１０はXYテーブル６
を駆動するモータ１３の制御回路１２に制御信号
を出力する。

第２図はウエハ吸着部３の上面図である。ウエ
ハ吸着部３は正方形の板材でなり、中央部３ａは
円形かつ平面状に突設されている。この中央部３
ａはウエハ２より若干大径に形成され、内側は無
数の細い溝３ｂが刻設されている（第２図は溝３
ｂの幅を大きくして描いてある）。各溝３ｂは相
互に連通するように刻設され、中央部３ａの外周
部３ｃはウエハ２の周縁部が載置されるように突
状リングとなつている。ウエハ２は、この突状リ
ング３ｃと溝３ｂ間に形成された無数の支持突起
３ｄにより平面状に吸着支持される。溝３ｂの底
部には、真空ポンプ（図示せず）に接続される通
路３ｅ（ウエハ吸着部３の内部に穿設されている。
第１図）の開口部３ｆが設けられている。

第３図は電歪素子４の斜視図である。平板状の
電歪素子４は、電歪（強誘電体における電気分極
による異方性変位）効果を有する材料で形成さ
れ、ウエハ吸着部３と同寸の正方形である。電歪
素子４の上面には、多数の線状電極４ａが等間隔
かつ平行に、例えば蒸着等により形成されてい
る。電歪素子４の下面にも、多数の線状電極４ｂ
が等間隔かつ平行に形成されている。この線状電
極４ｂは、上面の線状電極４ａに対し、交差する
ように、本実施例では直角となるように配置され
ている。そして、電歪素子４の両面は絶縁膜でコ
ーテイングされ、電極４ａ，４ｂを保護すると共
にシヨートしないようにされている。各電極４
ａ，４ｂの一本一本は外部に引き出され、電歪素
子ドライバ１１（第１図）に接続され、CPU１
０からの制御信号により任意の電極４ａ，４ｂ間
に直流電界が印加されるようになつている。

第４図は電歪素子４の電気的構成図である。第
４図ａに示すように、電歪素子の上面電極と下面
電極との間には容量が形成され、この容量に電荷
が供給されると、電歪作用により電歪素子はその
厚さを変える。例えばＡ点での厚さを変えたい場
合、当該箇所Ａで交差する上面電極Ｂと下面電極
Ｃとの間に直流電界を印加すると、第４図ｂに示
すようにＡ点での厚さが変化する。従つて、かか
る電歪素子を備える薄板変形装置を基準面上に固
定しておき、電歪素子の所望の箇所の厚さを変化
させると、該変化は上部に一体接合されたウエハ
吸着部を通してウエハに伝達され、ウエハの凹凸
を補正することができる。この様な変化はミクロ
ンオーダで起きるため、マクロ的にみればハード
なウエハ吸着部やウエハあるいは多層構造の上部
電歪素子は、ミクロ的には柔らかいものとみるこ
とができるからである。

電歪素子４は第３図に示した構成であり、上述
したことから容易に推測できるように、線状電極
４ａ間及び４ｂ間の間隔が狭い程、高精度の凹凸
補正ができるものが得られる。しかし、製造上の
困難が伴う場合には、本実施例のように複数枚の
電歪素子を重ねて使用する。例えば、１つの電歪
素子の電極間隔が８ミクロンである場合、４枚の
電歪素子を２ミクロンづつずらして重ねることに
より、実質的に２ミクロン間隔の電極を備えた電
歪素子が得られる。

斯かる構成の薄板変形装置を使用してマスクと
ウエハの間隙を均一化、即ちウエハの平坦度を上
げる方法について説明する。

Ｘ線露光方式や、エキシマレーザ露光方式によ
り回路パターンをウエハ２上に転写する場合、ま
ず、ウエハ２を吸着部３上に載置し、吸着部３の
溝３ｂを真空にしてウエハ２全面を均一に吸着保
持る。そして、CPU１０からの指示によりXYデ
ーブル６を前後左右に移動させ、ウエハ２全面の
凹凸状態をセンサ７で検知すると共にマスクの表
面を測定し、マスクとウエハ２の間隙をCPU１
０内のメモリに格納する。

次に、CPU１０は、マスクとウエハ２の間隙
に応じた上面電極４ａ、下面電極４ｂを選択し、
当該箇所の間隙及びその大きさに応じて、選択し
た電極間に所要の極性、所要の大きさの直流電界
を印加するようにドライバ１１に制御信号を出力
する。これにより、電歪素子４の所要箇所の厚さ
が変化し、ウエハ２の凹凸は電歪素子４の変化に
より補正され、マスクとウエハ２の間隙が均一化
される。この状態でウエハに対してマスク上の回
路パターンの転写を行なうことにより、微細なパ
ターンが鮮明にウエハ２上に描かれる。このと
き、電歪素子の上記容量は理想的な容量でないた
め電荷の漏れが生ずる。これに対しては、繰返し
失われた電荷を供給することにより、各点の電荷
をほぼ一定の値に保持することができる。これに
より、電歪素子の変化すなわちウエハ２の平坦度
も同様に保持される。

本実施例によれば、高集積化する半導体製造工
程（特に0.5μｍ以下のリソグラフイで用いられる
Ｘ線露光方式）で要求される平坦度を十分達成す
ることができ、量産を可能とする効果がある。

尚、本発明は上記実施例の様に半導体ウエハの
平坦化に限らず、高精度な平面を作り出す必要が
ある他の技術分野にも有効に適用できることはい
うまでもない。

［発明の効果］ 本発明によれば、薄板試料の表面をサブミクロ
ンオーダの高精度の平面等にすることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る薄板変形装置
と制御系の構成図、第２図はウエハ吸着部の上面
図、第３図は電歪素子の斜視図、第４図ａは電歪
素子の電気的構成図、第４図ｂは電歪素子の変化
説明図である。 １……薄板変形装置、２……ウエハ、３……ウ
エハ吸着部、４……電歪素子、４ａ，４ｂ……線
状電極、１１……電歪素子ドライバ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上面に多数の線状電極を平行かつ等間隔に形
   成し、これらの線状電極と交差する角度で多数の
   線状電極を平行かつ等間隔に下面に形成した平板
   状の電歪素子を、変形させる薄板試料を吸着保持
   する平板状の吸着部の下部に一体に設けて成り、
   前記薄板試料の凹凸箇所で交差する前記上面線状
   電極と下面線状電極との間に所要の電界をかけ電
   歪素子の当該箇所の厚さを変化させて前記薄板試
   料の凹凸を相殺するようにした薄板変形装置。