JPH0638389B2 - 半導体用露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体ＩＣウエーハ製造工程において、マス
クとウエーハのアライメントおよび露光作業を行う装置
に係り、特に、高出力光源を使用し高能率の露光作業を
行うのに適した半導体用露光装置に関する。

〔発明の背景〕

従来のこの種装置としては、たとえば、特開昭５８−１
６１３２４号公報に記載された目合せ露光装置のよう
に、アライメント作業と露光作業とを同一ステーシヨン
で行う機構を採用することにより装置の小型化を図つた
ものが多く見られる。しかし、電子ビーム用レジストな
どのように低感度のレジストを使用するには、光源に高
出力のものを必要とし、しかも長時間の露光を要する。
この場合、アライメント作業と露光作業とを同一ステ
ーシヨンで行うと、高出力の光源の放射熱によりアライ
メントテーブル機構が昇温し、精度が得られない。長
い露光時間を必要とするので、装置のインデツクス時間
が長くなり、装置能力が低下するなどの欠点があつた。

以下、第１図を用いてこれらの点を詳述する。第１図
は、アライメント作業と露光作業とを同一ステーシヨン
で行うようになつている従来型半導体用露光装置の正面
説明図である。本装置は、カセツト１を上下にピツチ送
りするウエーハローダ部２、ウエーハ供給ベルト３、ウ
エーハチヤツク付マシンハンド４、ウエーハ収納ベルト
５、ウエーハ収納カセツト６、ウエーハアンローダ部７
などからなるところのウエーハ８の搬送系と、ベース９
に保持されたマスク１０、ウエーハ取付板１１をＸＹＺ
θ方向に移動させるＸＹＺθ移動機構１２、アライメン
トスコープ１３、および露光光源１４とからなるアライ
メントおよび露光ステーシヨンにより構成されている。

次に、上記装置の作業動作を説明する。まず、ウエーハ
８がウエーハ供給ベルト３の回転に伴いカセツト１から
取出され位置決めされる。次いで、位置決めされたウエ
ーハ８がウエーハチヤツク付マシンハンド４のチヤツク
に吸着されウエーハ取付板１１の上に載置される。その
後アライメントスコープ１３でマスク１０およびウエー
ハ８の両方を視野に入れ、ＸＹＺθ移動機構１２を動か
してマスク１０とウエーハ８とをアライメントする。次
に、アライメントスコープ１３を移動させ、露光光源１
４との交換作業を行い、露光する。露光が終了すると、
マシンハンド４によりウエーハ収納ベルト５に露光後の
ウエーハ８を乗せ、ウエーハ収納ベルト５を回転させて
ウエーハ収納カセツト６に収納することにより、一連の
アライメント作業を完了する。

上記装置の場合、露光光源１４が高パワーで熱線を多量
に含んでいると、露光中にウエーハ取付板１１、ＸＹＺ
θ移動機構１２の温度が上昇し、当初のアライメント作
業が完全であつても、露光中にウエーハ８、マスク１０
がずれてしまい、高精度の露光結果が得られない。ま
た、露光とアライメントとをシリーズ作業で行うので、
作業に必要な時間がアライメント作業時間と露光作業時
間との和になる。従つて、サイクル時間が長くなり、か
つ、高スループツト、高能率を期待できないなどの欠点
を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電子ビーム用レジストなど低感度のレ
ジストを使用するアライメント、露光作業において、高
出力の露光光源を長時間照射しても、熱線による熱の影
響がなく、高精度のアライメントが可能であり、しか
も、高スループツトを維持し得る半導体用露光装置を提
供することにある。

〔発明の概要〕 本発明の装置は、マスク保持機構を有する枠体と、ウエ
ーハ保持機構を有するウエーハ保持板と、これら枠体お
よびウエーハ保持板相互間の位置関係を保つための保持
機構とを備え、前記マスクと枠体、ウエーハとウエーハ
保持板、枠体とウエーハ保持板の前記保持機構が外部よ
り作用を受けることにより、それぞれ位置決め固着、お
よび開放動作できるように構成された複数の搬送体と、
ローダステーシヨン、アライメントステーシヨン、露光
ステーシヨンのうちの２つ以上の作業ステーシヨン間に
対し前記搬送体を搬送することができる搬送体移動搬送
機構とからなり、多ステーシヨン化を図ることにより、
作業を各ステーシヨンに分割し同時並行的に実施せし
め、サイクル時間を短縮し、また高精度化を図つたこと
を特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を第２図に基づき説明する。第２
図は本発明の１実施例の平面図を示す。ウエーハローダ
部２０とウエーハアンローダ部２１には、それぞれ、ウ
エーハ８を収納したカセツト１がセツトできるようにな
つており、このカセツト１からウエーハ８を１枚ずつ取
り出すためのウエーハ供給ベルト２２およびカセツト１
にウエーハ８を１枚ずつ収納するためのウエーハ収納ベ
ルト２３がそれぞれ、ウエーハローダ部２０とウエーハ
アンローダ部２１に連接して設けられている。ウエーハ
チヤツク付ハンド２４は、前後および左右に平面運動可
能であると共にウエーハ８を真空吸着できるようになつ
ている。

中心軸のまわりに回転可能に形成されたインデツクステ
ーブル２５の上面には、３個の作業ステーシヨン、即
ち、ロードアンロードステーシヨンａ、アライメントス
テーシヨンｂ、露光ステーシヨンｃに対応する３個の搬
送体２６が設けられている。各搬送体２６には、保持機
構としての真空吸着手段を働かせるための第１及び第２
の真空ホース２７、２８が接続され、その他端は真空ロ
ータリジヨイント２９に接続されており、搬送体２６と
各真空ホース２７、２８がインデツクステーブル２５と
共に回転しても、ロータリジヨイント２９を通して真空
排気が可能な構造となつている。

次に、搬送体２６の詳細構造を第３図により説明する。
インデツクステーブル２５上に載置された枠体３０に
は、マスク３１を真空吸着するためのマスク保持溝３２
と、ウエーハ保持板３３を真空吸着するための保持板溝
３４が設けられている。マスク保持溝３２には第１の真
空ホース２７が接続され、また、保持板溝３４には第２
の真空ホース２８が接続され、真空排気可能となつてい
る。ウエーハ保持板３３の上面にはウエーハ保持溝３５
が設けられており、真空連結通路３６を介して、後述す
る吸着ブロツクにより真空吸引可能に形成されている。

以上の構造を持つ搬送体２６は、外部作用としての真空
排気のオンオフ作用、即ち第１の真空ホース２７の真空
排気のオンオフで、枠体３０とマスク３１が、また、第
２の真空ホース２８の真空排気のオンオフで枠体３０と
ウエーハ保持板３３が、更に、真空連結通路３６の真空
排気のオンオフでウエーハ８とウエーハ保持板３３が、
それぞれ位置決め固着、または開放される。

ウエーハローダ部２０に乗せられたカセツト１に収納さ
れたウエーハ８は、ウエーハ供給ベルト２２により１枚
ずつ取出され、第４図に示すストツパー３７により位置
決めされ、待機状態に置かれた後、ウエーハチヤツク付
ハンド２４によりロードアンロードステーシヨンａに送
られる。

ロードアンロードステーシヨンａは、第４図に示すよう
に、上下動機構３８の上部に設けられた吸着ブロツク３
９に穿設された真空穴４０に第３の真空ホース４１を接
続し、この第３の真空ホース４１を介して真空排気する
ことにより、ウエーハ保持板３３のウエーハ保持溝３５
が減圧され、露光済みのウエーハ８′が密着固定されて
いる。このウエーハ８′上にウエーハチヤツク付ハンド
２４が下降し、露光済みのウエーハ８′を吸着して浮上
させる。この時、第３の真空ホース４１の真空排気はオ
フされている。

次いで、ウエーハチヤツク付ハンド２４が作動し、第２
図に示されたウエーハ収納ベルト２３上に露光済みウエ
ーハ８′を置く。するとウエーハ収納ベルト２３の回転
により、ウエーハ８′はウエーハアンローダ部２１のカ
セツト１に収納される。更にウエーハチヤツク付ハンド
２４が作動して、待機中のウエーハ８を真空吸着し、ハ
ンドリング動作をしてウエーハ保持板３３の中央に置
き、第３の真空ホース４１により真空排気してウエーハ
８を吸引固着する。その後、ウエーハチヤツク付ハンド
２４がロードアンロードポジシヨンから退避すると、上
下動機構３８が上昇し、ウエーハ保持板３３を枠体３０
に押付け、第２の真空ホース２８から真空排気して、枠
体３０とウエーハ保持板３とを密着固定する。次いで、
第３の真空ホース４１の真空排気をオフし、吸着ブロツ
ク３９を下降させる。ここで、搬送体２６は第３図に示
された搬送状態に定まり、ウエーハ８がマスク３１とウ
エーハ保持板３３とで挾持、固定された状態になる。

アライメントステーシヨンｂの構造は、第５図に示すよ
うに、ＸＹＺθ移動テーブル４２上にアライメント吸着
ブロツク４３が配設されており、アライメント吸着ブロ
ツク４３には真空通路４４が設けられて、これに第４の
真空ホース４５が接続されている。上方にはアライメン
トスコープ４６が設けられている。

ＸＹＺθ移動テーブル４２上のアライメント吸着ブロツ
ク４３が上昇し、ウエーハ保持板３３に接触して上昇が
停止すると、第２の真空ホース２８の真空排気がオフさ
れる。また、第４の真空ホース４５により真空通路４４
を介して、ウエーハ保持板３３上に載置されたウエーハ
８を真空吸引し、密着させる。ここでＸＹＺθ移動テー
ブル４２を下降させ、次いで、アライメントスコープ４
６を観察しながらＸＹＺθ移動テーブル４２を移動さ
せ、ウエーハ８をマスク３１に合わせることにより、ア
ライメント作業を完了させる。その後、ＸＹＺθ移動テ
ーブル４２を上昇させ、第２の真空ホース２８からの真
空排気をオンさせ、また、第４の真空ホース４５からの
真空排気をオフにし、ＸＹＺθ移動テーブル４２を基本
位置に下降させる。この時、既に精密にアライメントさ
れたウエーハ８は、ウエーハ保持板３３に挾持され、位
置固定された状態となつて、次ステーシヨンに搬送され
るのを待つことになる。

第６図は、露光ステーシヨンｃの構造を示すものであ
り、上下動可能に形成された露光上下動機構４７の上部
にヒートシンクブロツク４８が固定され、その上面には
ウエーハ保持板３３が載置されており、更にその上方
に、ランプ４９、放物面鏡５０などで構成された高パワ
ー光源装置５１が配設されている。

露光上下動機構４７の働きでヒートシンクブロツク４８
が上昇すると、ウエーハ保持板３３の底面に接触して搬
送体２６を持ち上げ、高パワー光源装置５１にセツトす
る。本実施例の構造によれば、露光々源の熱線による温
度上昇は、ヒートシンクブロツク４８の吸熱作用により
阻止される。また、ウエーハ保持板３３を、第２の真空
ホース２８による真空排気で枠体３０に強固に位置決め
固着しているので、ウエーハ８とマスク３１の位置が正
確の保たれ、高精度の露光作業を行うことができる。

露光後は、露光上下動機構４７が下降し、搬送体２６が
インデツクステーブル２５上に留まり待機することにな
る。このようにして、ロードアンロードステーシヨン
ａ、アライメントステーシヨンｂ、露光ステーシヨンｃ
の作業が完了すると、インデツクステーブル２５がピツ
チ回転し、最初の状態に戻つて、再度、同様の動作が繰
返される。

マスク３１を交換する必要がある場合は、搬送体２６を
インデツクステーブル２５から外し、第１の真空ホース
２７および第２の真空ホース２８からの真空排気をオフ
にした状態でウエーハ保持板３３を取り出し、新、旧マ
スクを交換することができる。

以上の説明で明らかなように、搬送体２６におけるウエ
ーハ８、枠体３０、マスク３１、ウエーハ保持板３３の
固定は真空吸着による保持手段を利用し、外部作用によ
る真空排気のオンオフにより位置決め、固着および開放
がなされるものであり、この動作により半導体用露光装
置の多ステーシヨン化が実現可能となつた。

従つて本実施例の装置は、多ステーシヨン作業化されて
いるが故にアライメント作業と露光作業が別ステーシヨ
ンで実施でき、各作業が並列作業となり、インデツクス
時間が短縮される。また、アライメントステーシヨンに
おいて従来方式のように露光々源の熱線の影響を受けな
いので、昇温が回避され、高精度のアライメント作業が
可能である。更に、露光ステーシヨンでは大容量ヒート
シンク装置の設置が容易であり、温度上昇によるウエー
ハの熱損傷の不良を少くできる効果を有する。

なお、上記実施例では、搬送体移動搬送機構として円板
形のインデツクステーブルを採用したが、他の手段とし
て、チエンコンベア方式も考えられる。また、搬送体の
保持機構として、真空吸着力を利用した例について述べ
たが、バネとリンクによる保持機構、または電磁石によ
る保持機構を採用することもできる。更に、上記実施例
では露光ステーシヨンが１ステーシヨンとなつていた
が、これを多ステーシヨンにすることによりインデツク
ス間隔を短縮し、生産能力を高めることも可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、一連の作業を分割し多ステーシヨン化
を図ることにより、電子レジストなど低感度のレジスト
で長時間の露光作業が必要な場合においても、インデツ
クス時間を短縮でき、また、アライメントステーシヨン
と露光ステーシヨンとを分離することにより、アライメ
ントステーシヨンでの熱線の影響、熱影響を無くし、よ
り高精度、より高能率、より高品質の加工が可能な半導
体用露光装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の装置の正面説明図、第２図は本発明の１
実施例の平面説明図、第３図はその搬送体の正面説明
図、第４図は同じくロードアンロードステーシヨンの正
面説明図、第５図は同じくアライメントステーシヨンの
正面説明図、第６図は同じく露光ステーシヨンの正面説
明図である。 ８……ウエーハ、２５……インデツクステーブル、 ２６……搬送体、３０……枠体 ３１……マスク、３３……ウエーハ保持板。

フロントページの続き (72)発明者 斉藤 誠吉 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 昭59−113624（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置の基板の製造に際し、マスクと
   前記基板のアライメント及び露光作業を行う半導体用露
   光装置において、前記マスクの保持機構を有する枠体
   と、前記基板の保持機構を有する基板保持板と、前記枠
   体および前記基板保持板相互間の位置関係を保つための
   保持機構とを備え、前記マスクと前記枠体、前記基板と
   前記基板保持板、前記枠体と前記基板保持板の前記保持
   機構が外部より作用を受けることによりそれぞれ位置決
   め固着、および開放動作できるように構成されてなる複
   数の搬送体と、ローダステーション、アライメントステ
   ーション、露光ステーションのうちの２つ以上の作業ス
   テーション間に前記搬送体を搬送するための搬送体移動
   搬送機構とからなり、前記露光ステーションには前記露
   光光源の熱線により前記基板の温度上昇を阻止するため
   のヒートシンクブロックが設けられていることを特徴と
   する半導体用露光装置。