JPS58159329A - 半導体焼付け装置及び焼付け方法 - 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】 本発＃４は半導体製造工ｍにおいてフォトマスクのパタ
ーンτウェハ上に転写するｆｊ置である半導体焼付は装
置及び焼付は方法に関する。

一般に＃Ｐ４゛体製造においては多数−のマスク処理が
必蒙でめ９温ｆ状況の異なることに↓りて、又はエツチ
ング等の中関処塩【駐たことによりて史には、転写光学
系の特性の１化等、糸の変化に工つて生ずるフォトマス
クとウェハの伸びの差又は相対的変形にょ９、対応する
パターンのすｎｔ生することとなる。

しかしパターンＱずｔｉｔ生じ′ｉｃまま皇元を行なう
と正規の千尋体が形成場ｒｔない・でこでこれら糸の変
化に対してもマスクとウェハ０パターンの整合糾差′Ｉ
ｔｓ消することが必資となる◎従来、マスク又はつ、ハ
の一度又は−直走を一足にする目的で予め一定温度に劃
−しである１７９５１　）号公報等に知られている。

しかし流体によっては全体的に１１Ａ＆叢化を制御でき
て４に領域ｔ＠別にま友独立に制御することは不可能で
あり、 バタ今ンが微細化される今日、流体Ｖｃよって全体的Ｋ
　ｍｌ　！ｆ：　ｍｌ　ＩＩＩ　ｋするのでは小填域で
の整合ＱｈＭｉｔされ得す不郁合である。

は僚数個のエアノズルが開示されているが、これに一般
の空気吹付けの噴出に複数個に分割されたノズルによっ
て行なっているにすきす、マスク又はウェハの複数個の
領域を個別独立に温度制御することができない。

また一般に流体によって温度制御すると次のような間亀
点が６る・すなわちマスク及びクエ・・の熱容量が空気
の熱容量に比べて大きい丸めに、一定の温度にするのに
時間がかかる、外乱によってウェハあるいはマスクの１
！度が電歇に変化した場合に追従しきれない、筐九、吹
付ける空気自体は空調されクリーンで６りても、吹付け
る空気の対流によって膨曲のゴイなどを巻き込むおそれ
かある、さらに吹付は九空気によって生じる乱流で光路
０２２気の屈折率が変動し、光学的な投影像４Ｃ４ｊ’
らぎが生じる可能性もめ９、微細パターンの位置整合装
置として使用するのは間咄である・本発明の目的は糸の
変化によって生ずるマスクとり、ハのパターンの整合−
差を局部的に解消できる更ＩＩｃｒｔＮＪｉＩｌ毎を通
じて全体的に解消できる半導体焼付は装置及び脚付は方
法を提供することを目的とする。

この目的に纂ｌに整合−差虻検出し、これを補償するこ
とにようて達成される。なお整合誤差が系に固有な蓋で
ある場合には検出は小賛となろう。

整合誤差を検出する＋家としてはマスクとウェハの温度
分布の差を検出するもの又はマスクとウェハの位置ずれ
【Ｊｌ［稙ｌＩｍ寺の整合−差欄定系で検出するもの等
がある＠ また本発明に特徴的な整合誤差を補償する手ＲＦｉマス
ク、ウェハの少なくとも一方のｍａｎ　−の領域を個別
独立に加熱又は冷却するものである◎　を九上紀目的に
第２にウェハ虻つ！’ｌ’チャックを介して加熱又は冷
却する方法によりて４填δれる・以下、添附する一ｄＩ
Ｊｋ用いて説明する◎第・１図（Ａ）＠４Ｑはマスクと
ウェハの健米、知られ九整合の威−図である。＄１図（
５）でマスクとウェハＯ１ｌ酋のためマスクには互いに
直交するＭ２が設けられ、これに対応してウェハには一
重巌で刻−され九類似の形状の整合用パターンＷｌ。

ｗ２が設けられる。

にＬりてマスクとつ、ハの整合用パターンの刻一部から
のエツジ信号が第１図０に示されるように時系列的に出
力される。

マスクとウェハの肇合紘例えばマスクの整合用パターン
Ｍ１．Ｍ２の丁度中間につ、ハの整合用パターンＷｌ、
Ｗ２が挾みこまれることをもりて完ｊ′する・よりて整
合誤差は時間開＃ｉ　ｔ＋とｔ。

又はｔ、とｔ４の不一致よ如検出される。

第１回内では整合用パターンＭｌ、Ｍ２が簡略化のため
離れて示されているが、近づけて設けることがてきる・
更に実素子パターンの間に贅合用パターンｔ−置設し、
整合用パターンを近接さぜることも可能である・又ここ
に以下に述べる１ＪＩＡ度センナ等をｍＷ＆することも
可能でるる・り処理においてもなされなけれはパターン
のすれか生じて半導体製造に支ｍｉｓたす◎第２図と第
３図は、本発明の実施例で、ｌは１１ｉＪ−条件設定の
ための信号人力装置（例えば、テレタイプなとのキーボ
ード）、ｚＦｉｖスク０温度及びＩｉＡ嵐分布を検出す
るためのセンナ、３はパターンの位置ずれ【検出できる
餐合１１４Ｍ＃１４定装置＜Ｈえばアライメント光電検
出糸等誂付１、 け装置に付いているアライメント−差検出鉄蝋の信号【
ａ用すｔＬは、この−分はイ＼散となる・）４ＩＩｉ比
ＩＩＲ−路、演算回路、情報を記憶するためのメモリ、
などを含む主＋１制御指令ａｔＣ例えはマイクロコンビ
、−タ）、５はヒータるるいは半導体サーモモジ、−ル
などｔ主側ｌ１４１．＃ＩｌＩ令執置か装の信号を受け
て１１ＩＡ−するコントローラ（複数個−，４、ｔｓａ
ヒータあるい抹牛４体賃−モモジ、−ルなどＯ加熱、冷
却水子（Ｉｌ数個）、７は６に対応した位置のウニへ看
しくにウェハチャックＯ表向温度を検出して５のコント
ローラに１１１ｊ　＃信号を送るセンす（複数個）、８
はフォトマスク、９はウェハ、　　１０は７オトマスク
を保持するためのマスクホルダー、１１はツ、へを保持
するためのウェハチャックである。

マスク−の複数個の温度センナ２は例えはマスクの実素
子パターンの間の微小間１１（例えはスクライプ用ライ
ン領域）に設けることが可能でめ９、一方つ、ハ側の複
数個の温度センナ７は例えは第５凶に示されるように複
数個の加熱冷却素子６０閣に瀝め込んでおけば露光状ｊ
ｌを維持できる。

これよＩｌＫｌ状光ｌｉｌを維持して、マスク、つ。

ハのパターンの整合誤差を局部的に又は局部毎に潰して
全領域に亘９て除去できゐ・ なお温度センナの設けられる位置は上記のものに限らす
、例えはマスク側の温度センサ２Ｆｉ捲光憤域以外の非
應光部近傍に複数個設けられるものであっても積ｔＬ社
悪いが用いることができよう０この場合にも露光領域を
ｗＩけすすなゎち塵光状ｍｔ−維持して整合がなされる
。筐九塵光状ｍを維持する必費がない場合には各々マス
ク上方、ウェハ上方に温度センサを設定すれは良い。

ウェハ側の複数個の１ｉｔ−センナ７にマスク側の複数
個のｍ＆センｔ２の個々に対応して設けるものであって
奄良く、複数個に対応して設けても良い・ここでウェハ
側のｉ！駅センサ７と、ウェハ側にめる加熱、冷却水子
６は同数−とする。とζろでウェハ側のｉｉｔ：センナ
７の個々をマスク側の＃ｊＡｔＬセンサ２の複数個に対
応させて設ける場合、マスク側の小領域内での平均的な
温度に、対応するウェハ側の小領域内でのｉ！直を設定
することとなる。

なお後述する他の実施例すなわち整合Ｉ＃４差欄定装置
によりマスク、ウェハのパターンの位置ずれ′ｆ：Ｐ１
時検出する場合、整合用パターンか基準と、コろがこの
螢合用パターンは前述の温度センナ同様マスクの実素子
パターンの間に設けることか可能であゐ・ま九つ、ハＩ
ＩＩＷ（′ｈりてはつして、又は複数個に対応して設け
れ＃ｉ′嵐い。

なお本実施例において加熱、冷却水子６ｒｉクエハナヤ
ック１１内に設けられこれが、クエハテヤッ１ｕｙｃ諷
度分布を与え、ウェハ９はこのウェハナヤνりｌｌｋ介
して間接的に温度制御Ｉ４１逼れるものである・勿論加
熱、冷却水子６が直接ウェハ９ｔｍ度制御するものであ
っても嵐い。

本実施例ＶこおいてウェハチャツタＩＩＵウェハ保持機
能とともに、り、へ温度制御機能を備えることとなる。

以上の構成におｉて、アライナの始動時にテレタイプあ
るいれキーボードなどの制御条件設定のための信号入力
装置１から、制御条件を入力する◎この制御条件は、主
制御指令装置４に伝道され、あらかじめ主制御１１Ｍ令
装置４内の配憶装置に配憶されている種★の制御条件に
対する動作シーケンスの中から信号入力装置ｌよ多入力
され九制御条件に対する動作シーケンスを選択し実行す
る。この種々の１１１１１＃条件に対する動作シーケン
スは信号入力装置ＩＫ嫉絖場れ良峨気配憶ｉ！蝋から傘
件設定時に王制＃指令装置４内の配憶装置に自動的に絖
み込１せるＣとも可能で６９、ま九不揮発性の記憶素子
（例えばＰＲＯＭ、１ｉｉｉ’ルＯＭ等）に誉き込んで
おくことも可能である。さらに主制御指令装置４には、
ＣＲＴターミナル、発光ダイオード、１％に−などの六
示装置あるいはプリンタなどの記録ｍｌｌ’ｌ−接続し
て、動作中の情報の４ｉ１１艷、１−なども可能である
Ｏ前述の種々の制御条件に対する動作シーケンスとは、
次のようにａＩ夷考えられる０例えに、（１）マスクホ
ルダ１０上に保持され九フォトマスク８の温度分布をフ
ォトマスク８の上に設置し友複数個の温度分布測定用量
ン賃２で検知し主制御指令装置１１１４に送り、主側＃
指令装置４Ｆ１儀数個のコントローラ５にクエノ〜チャ
ック１１の＃ｉｉ自のｉｉ＆嵐分布が、センサ２で検知
したマスク８の温度、セ布と同じにする友めの信号【与
える・コントローラ５は各々主１１ｊｌｌｉｌｌ指令装
置番の信号に依って、コントローラ５に接−６れ友ヒー
タあるいは半導体サーモモジ、−ルなどの発熱又はＩｖ
却木子６を起動させ、同時にコントローラ５に振ｄｔ姑
れた発熱又は冷却素子６の位置に対応した位置ｖｃめる
チャック表向温度検出センナ７ｇｔ番照して、主１ＩＩ
ｉＪ−指令ｆｋ置４よ少送られた僅号に応じたｍｔ’を
保つように発熱又は冷却水子ｔ；ｔｉｂ＋＋ｍする。（
論）１つのコントローラ５に対し皺欽憫のセンナ２か設
けられる場合、マスク８０編夏分布をセンサ２で検知し
主制御１１ｉ１１１令装置４に送り、主制御指令装置４
はこの複数個のデータの平均（ｅｌｋ針算し、コントロ
ーラ５に仁の平均箪と同じ温度にチャック１１の各小領
域の表面温度がなるような信号を与え、個々のコントロ
ーラ５はセンナ？’を参照しながら発熱又は冷却水子６
を制御する。これによって、チャック１１の谷小執域の
表面温度は、マスク８０対応する谷小識域の温度分布の
平均値に制御される・ここで述べ友平均値とは、１つの
加熱又は冷却素子６に灼し複数個殴けられるセンナ２て
検出さｊ’Ｌ九龜匿の相加平均で６りて−、センサ２の
位置部Ｗｔを考慮した重み付き平均であつｔもよい〇情
）（１）とは＃よ同じであるが、センサ２に対応するチ
ャツク１１０衣面の各位置の温ｍ差が一定となるように
制御する・ＧＶ）（ａｔ）とははｌａｊじであるが、主
制御指令装置４で１其したセンサ２の温度分布の平均値
よ如ある値だけ異なるＩ！直にチャック１１ＣＤ表面−
匿がなるようｅこ制御する。−Ｖ）マスクホルダーｌＯ
上で６って非為光郁１ｃ設蝋した１〜４個のセンｔ２’
からの信号を主ｗ＃作令装置４で前述と１ＷｉＩｋに平
均稙【求め（センサｌ慎の場合は平均化処理不要）、チ
ャック１１の各小懺域の＃！向Ｉ！縦がこの平均ｉ！度
に→しくなるように制御する０　（Ｖｉｌ（Ｖｌにおい
てチャックＩＩＱＯ表伽温度が個々の平均＠度よりある
値だけ異なるように１ｌｌＪ−する・−センサ２′のｍ
　ｔ　ｗｃ　対応するマスク８０ｍ！度分布データーｔ
あらかじめ主Ｔｈ制御廁令装置４のｓｋｉｔｔＭｔに配
憶名せておいて、（ｖ）と−じ・４うに主１１１ＩＪ麹
指令４に蝋４でセンす２’ｌＺ）平均温度を求め、めら
かじめ１憶名せであるセンす２′に対応するマスク８の
温駿分ａｔ醜÷出し、に劃−する０１−一とはぼ同じで
あるが、絖み出したマスク８の温度分布とチャック１１
の表面の各位置の＃Ａ度差が一定となるようＩＩｃ制御
する。

（ｌｘ）主制御指令装置４からのλカされた温ａｔたに
、温度分布にチャック１１の表向の各位置の温度を削−
する。

（×）第８図に示されるように整合誤差測定装置３（一
般のマスクアライナ−に設けられているＭ＊＊対物レン
ズ１３に一介しての７ツイメントパタ一ン元電検出系は
、整合−差測定装置ｆ：兼ねる仁とかでさ、このアライ
メントパターン光電検出系が有れＦ！整合−差測定装置
３を別画に設ける必要性はない）からの整合鋲着信号（
例えｒ５第１図０に示される如＜　１１とｔ、又はｔ、
とｔ４のｔ制御して整合誤差が零に近くなるようにＭｉ
ｌｌする・なお−合誤差調定装置３としてはアライメン
ト光学系によって整合Ｉ＃４差を肉＃ｌ観察するような
もの−考えられる・ ところでマスクに肇合用パターンが複数個の小愉域に各
々設けられる場合、上記の整合−差測定装置１３にマス
クに酎りて移動場せれに良い◎（ｘｉ）（ｘ）とはは同
じであるが、ウェハＯＪ＠部的な歪による局部的な整合
誤差に対しては、での部分に対応する位置にある加熱又
は冷却素子６の牟ｔ−１ｔｌｊ　＃して、七の局部的な
螢合１１！差が零に近くなるように制御する、などが考
えられ、これらの各動作シーケンスは、必豐に応じて主
制御指令装置４からの入力で切供えあるいは似合して使
用することもｃｉＪ総である。次に第４凶〜纂５図に示
した実施例では、半導体サーモモジ一ル６′の表ｍｔウ
ェハチャック向として用い、半導体サーモモジ、−ル６
′のすきま１２ｔ−り、ノ・ｔチャＶりに吸着、固定す
るためのパキーーム溝として使用することができ、各ｔ
−モモジ。

−ル嵜譲れて位置しているために各モジ、−ル関の熱伝
導による相互作用はほとんどなく、また、モジ、−ルの
表幽ｋｌａＥ巌ウェハに黴触さゼているために、局部的
な温度制御がしやすい利Ａ％ｈる◎ここでクエハテヤＶ
り内でサーモモジ、−ル近讃に温度センｔ７か設けられ
ている◎また、第６−〜第７因は、最も簡単な実施例で
、４６図ｒこボすようなセラミックパッケージのブロッ
クヒータを同心円状に配置し、畠７図に示すような簡単
な側１１４１糸で十分な安定し九側ａｔｔｓｆ能とした
ものである・以上の実施例は、あらゆる粂件ｔ−設定し
制御できる方式にな、ているが、焼付は装置に実装する
場合には、装置の制ｆＭＩＶＣ便用されている制御用コ
ンビ、−タに王制＃指令装置４を含ませる、特定の動作
シーケンスに限定して装置を簡略化する、などが可能で
ある。まえ、前記実施例では発熱又は冷却素子６ｔ−チ
ャックＩＩＫ複数個場め込んで使用する方法を述べ友が
、加熱又は冷却素子６として半導体サーモモジ、−ルｔ
−を用する場合、第４−〜第５図に示すように半導体サ
ーモモジー−ルを甚べて配置し九六向自体會チャックと
して使用−ｒることも可能である０ま九、ｋ１１＃ＩＡ
よｐ＾い龜度でのみ使用することに限定すれは、加熱又
は冷却素子６として半導体あるいは一般の金ｍａｔ。

金員Ｉｌａなどのヒーターを便用すること一−ｊ簡であ
る・最も簡単な実１ＩＩＡ例としては、第６−−＃＆７
図に示すｍＩ！ｔが考えられ、この方式でもチャック表
面の温度分布を±０．１℃以内に保つことは十分可能で
ある。

次に１ｍ９図に他の実施例を示す＠ この実施例でにつ、ハ９と、加熱又は冷却素子６との距
ｓｉ！ｉ五えることにより、すなわち加熱又は冷却素子
６を図の矢印の如くウェハ９に対し相対的に移動させる
ことにより、ｉ１直劃−を行なうものである。

この場合、加熱又は冷却平家は温度可変でなく温度一定
のものすなわち一定に加熱又μ冷却するもの゛で良く、
上述のナーモモジ、−ル咎の以上述べた事柄は、被数の
物体の温度及び温度分布會制御して二次元の倣細パター
ンＯ１１合膨張めるいは収縮する物体であれは、ニ一体
の微小位置整合あるいは、パターン整合に応用でき、こ
こに述べ丸、半導体焼付は装置だけではなく他の分野で
も十分利用できる・ 以上説明し友ように、部分分割温度制一方式を尋人し、
目的に適合する動作シーケンスを自由に設定できるよう
な装置を構成したことから、■フォトマスク及びウニへ
のＳ、＊＊の差によって生じる整合誤差をなくすことか
で亀、■フォトマスクと相似の温度分布をウェハに与え
られるので、１！度分布による非線形の伸びにより生じ
る整合誤差を小さくでき九〇■つ、ハチャックのｉ！ｆ
及び温度分布を外部的に制−できるようＫ　したので、
他の焼付は装置あるいは他の温度で焼付けたパターンに
対しても整合−■能となった０■焼付１１根あるいは他
の半導体ａ造工程で生じたウェハの局部的な金によるパ
ターン！１酋−差も局部的な温度制＊ｉ行なうむとによ
って＠紙できる（いわゆるインプレーンテイストーシ■
ンと呼はれる整合１！４差の誠木）。０運転開始から装
置の発熱によｎ＊装自体のｉ！度か上昇して安定する遣
でに費する時間は数時間かかシ、このため逼転圓始直後
に焼付けたパターンと安定した時点で焼付は九パターン
は温度が異なるために１１ζは異なりてお９、このため
装置を常に安定に保つ方法が必費となっているが、この
開路もフォトマスクのｍｆｔｇ照しながら、チャックｌ
ｌ−強制的に一定ｔａ！　ｔ：　Ｋ　１ｌｌＪ岬するこ
とができるために、解決がでさた勢、利点がめる０

【図面の簡単な説明】

第１回内（ロ）０はマスクとクエ・ノ・の健来の整合の
睨明図、第２図Ｗ′ｉ部分分割温度制御方式の概念図、
第３図は本発明の実施例を示す図、第４図は半褥座す−
モモジーールｔｆ用し九場合の配置図、帛５図ｒｉ第４
−の縦断面図、第６図は同心坦状のプロツクヒータ【不
す一１第７−は第６図の１０ツクヒータを便用した実施
例を示し九図、ａＩ８図に葺合−差欄定糸を使用した実
施例を示した図、第９図は加熱冷却手段と、マスク又は
ウェハの関噛に変える実施例の図。 図中　２．２′はマスク側の温度七ンｔ３は整合−差測
定装置 ５はコントローラ ６は加熱、冷却素子 ６′はプーモモジ、−ル ６″はブロックヒータ ７はクエへ側の温度センナ ８ｒｉマスク ９はウェハ ｌＯはマスクホルダー １１はつ、ハチャック １２はバキューム溝 １３は績倣観対智レンズである。 出−人　　キャノン株式会社 嘘− 福２Ｍ 第３ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　系の変化に伴うマスクとウェハのパターンの相対的
   なずれｔ補償する半導体焼付は装置において、 マスク、ウェハの少なくとも一方の複数個の領域を個別
   独立に加熱又祉冷却する手段を有することｔ−４Ｉ徴と
   する半導体焼付は装置◎１　前記加熱又は冷却する手段
   が固体素子である特許請求の範囲第１項記載の半導体焼
   付は装置。 東　系の変化に対し予め見込筐れる固有の量に応じて前
   記加熱又は冷却する手段ｋ　ＩＩＩ　＃する手段を有す
   る特許請求の範囲１１１項記載の半４４４焼付は装置・ 表　マスクの複数個の領域に＄１−けゐ諷ｆｔ検出する
   手段と、 ウェハの複数個の領域における温［を検出するす段と、 ―ｊ１配マスク、ウェハの温屓検出手ｉＲによって検出
   される内省の温度分布の差に応じてｓｔｌ記加熱又＃′
   ｉ冷却する手段’ｔｌｌＪ御する手Ｒを有する％ｓ’ｔ
   ｔｉ求の範囲１１１項記載の半導体焼付け＃Ｉｉｌ。 ｆｈ、　　前記ウェハの５ｔｔ−検出する手段がウェハ
   を支持するウェハチャνり内に設けられる特Ｈｔｆ鵜求
   の範囲第４項記載の半導体焼付は装置。 ＆　前耐マスクの温度を検出する手段がマスクのパター
   ンの一関内に設けられる特許請求の範囲第４積記載の半
   導体焼付は装置。 ７、マスク、ウェハの対応するパターンの相対位置を同
   時検出するアライメント誤差検出手段と、 該アライメントー差検出手段によｐ検出される誤差量に
   応じて前記加熱又は冷却する＋段ｋ　１ｌｌＪ　＃す右
   手Ｒを有する％許請求の範囲第１ＪＪＩ配叡の半導体焼
   付は装置。 龜　前記アライメント−差検出中波が、マスク、クエへ
   を同時観察する光学系を有する％Ｆ鎮求の範Ｈ第７Ｊｊ
   ｌ紀軟の半導体焼付は装置・甑　前記アライメント−差
   検出中波がマスク、ウェハのアライメントパターンを走
   査する走査ビーム手段と、反射ビームを検出する光電検
   出手段を有する％許稍求の範囲第７項記載の半導体焼付
   は装置。 １α　前記アシイメントー差検出千威がマスクに沿りて
   相対的に移動−■能である特許請求の範囲第１項記載の
   半４体焼付は装置Ｏ ＬＬ　　前記加熱又は冷却する手段がワエハテヤック内
   に設けられる特１ｌＦＦ１１１求の範囲第１項記載の半
   導体焼付は装置◎ １１　　前記加熱又は冷却する手段がサーモモジ。 −ルである特ｊｌＩ！Ｆｆｌ求の範囲第１１積記教の半
   導体焼付は装置０ １Ｌ＊記サーモモジ、−ル表面がウェハ支持面であｐ１
   サーモモジ、−ル相互の一関が９工バ吸着のためのバキ
   ューム靜として用いりれ装ｖＩｔ、。 １４、　　前記加熱又は冷却する手段がマスク又はウェ
   ハに対する距ｔＩｍを可変とするよう移動口」能でおる
   時計鎮求の範囲第１塊紀載の半尋悴焼付ｒｊ装置＠ ル　糸の変化に伴うマスクとウェハのパターンの相対的
   な丁れｔ補償する半導体焼付は方法において、 ウニ・・を支持するウェハチャックを加熱又は冷却する
   段階と、 該加熱又は冷却され友ウェハチャックに↓りて間接的に
   ウェハを加熱又は冷却する段階を有することを特徴とす
   る半導体焼付は方法・