JPS5867026A - ステップアンドリピート方式の露光装置 - 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】 本発明は、シリコンウエノ・、磁気バブルウェハ、セラ
建ツク基板、プリント基板等の薄板を変形するための装
置に係り、特に変形に必要な上下動素子及びこれを駆動
する駆動装置を少くした薄板変形装置に関する。

例えばＬ８Ｉの製造において、ウーノ１全面に亘って微
細なパターン１に線光する必要があり、そうするために
はマスクに合せてウエノ１全面を平坦にする必要がある
。

又このウェハ全面を均一に平坦化するためには、多数の
上下動素子と、この素子を個々に動かすだめの同数の駆
動装置が必要となる。

現在使用されているステップアンドリピート式のＸ線マ
スクアライナのマスクとウェハとの間の間隙均一化装置
の基本構成を第１図に示しその概略を説明する。

図において、Ｘ線１は放射状に拡がり、マスク２をアラ
イメント検出器３でアライメントしながらウェハ４にス
テップアンドリピートで焼付けていく。

この時マスク２とウェハ４との間の間隙は均１゜−でな
ければならない。即ち第２図に示すように焼付時におい
て、マスク２とウエノ・４との間の間隙２１が均一でな
いと、Ｘ線ターゲット２２から放射状に放射されるＸ＠
は、パターン２３を高精度にウエノ１４に露光すること
ができず１倍率誤差圧もとづいてぼけ２４及びシフト２
５を生ずる。

そのために、マスク平坦度検出器５とクエ／Ｓ平坦度検
出器６によって、マスク２とウエノ１４の平坦度を検出
し、ウエノ１変形チャック７によって、ウェハ４の平坦
度をマスク２の平坦度に合せて変形させ、マスク２とウ
エノ・４との間の間隙を均一にしている。

このウェハの変形原理は、第２図に示すように％　Ｘ空
２９で引いたダイヤスラム式チャック面２６（又はチャ
ック面なしで直接ウエノ＼面）下に、多数のピエゾ素子
２７を配設し、このピエゾ素子２７にドライバ２８によ
って電圧な力コけてその長さを調節し、ダイヤフラム面
２６ヌは直接ウェハ４を変形させ、ウエノ・４の表面を
マスク２０表面形状に合せて、相互間の間隙２１を均一
にする。

又この間隙２１は、例えば１μｍ線幅パターンの時１０
±１）ｍの精度が必要であり　ステップアンドリピート
の度に調節する必要がある。

このように間隙２１を高精度に均一化させるためＫは、
ピエゾ素子２７の数を増加させ、ピエゾ素子２７の配設
密度を高くすることが肝要である。

このピエゾ素子２７の配置を第５図について、。

説明するとｓ　　１０ｍＩｎピッチでピエゾ素子２７％
−配置した場合、４インチウェハ４では１０９個ものピ
エゾ素子２７が必要である。

従来は、上記４インチウェハの場合で説明すると、この
１０９個のピエゾ素子２７に第２図に示すようにそれぞ
れ対応して設けた１０９個のドライバ２８が必要であり
、さらに５インチウェハになれば、１５６個の素子と１
５３個のドライバか必要となっていた。

その結果、ドライバ２８は高電圧（０〜６５０Ｖ）ｔで
必要なので、小型化するのは技術的に無理があり、ドラ
イバを実際に装備するのに技術的に問題かあり、且つ装
置及び製品のコスト高をもたらすという欠点があった。

又ＬＳＩのパターン＠は、ますます小型化の傾向にあり
、露光精度がま丁ます要求される時代の趨勢に応えられ
なくなっているのが実情である。

本発明は、従来技術の欠点を解決すると共に時代の趨勢
をも録みなされたものである。

即ち本発明は、ウェハその他の薄板基板の一光部分のみ
を変形させて間隙の均一化を計るようにすることによっ
て、上下動素子を動かすだめの駆動装置の数を減らすか
或は上下動素子及びその駆動装置の両方の数を減らし、
従来の欠点を解決すると共に上下動素子の配設密度の向
上を可能ならしめ、よｐ高精凝の露光を可能にしたもの
であって、ウニ八表面形状を部分的に変形できる機構に
よって、露光部分のウェハを変形して保持し妬元した後
、次のｕ元部分に変形機構を切シ換えて同様に変形保持
し、ステップアンドリピート毎に切シ換え操作し、ウェ
ハ表面全体に高精度に露光するようにしたことを％像と
する◎ 以下その詳細を区に示した実施例によりて説明１゛る。

平面を示す第４　図１　ａにおいて、ウェハ４とマスク
２及び上下動素子（以下ピエゾ素子で説明する）２７と
の配置関係を示す。

又第４図すは、第４図ａの断面を示し、ドライバ２８と
ドライバ切換回路３０Ｙ示す。亀４図ａの位置（斜線部
分）で露光する場合１ウエハ４を変形させるに必要なピ
エゾ素子２７の数は、露光部分の周辺を含めて本実施例
の場合５Ｘ５”２５個である。なお要求精度によっては
５Ｘ５ｘ＝ａ９個でもよい。露光部分の外側も一列使用
するのは、ダイヤフラム、式チャック面２６又はウェハ
４の面がピエゾ素子２７によって直接変形させられた区
間に隣接する区間にも、若干その変形が伝わシ、変形量
に影響を及ぼすからである。ドライバ２８は、第４図す
に示すように切換回路３０によって必要、ピエゾ素子２
７（本実施例の場合２５個）にしか接続されていない。

つまり第４図すで云うとドライバ２８に：切換回路３０
によって接続されているピエゾ素子２７は、番号５１で
示す５個であり、他のピエゾ素子（・番号３２，３３）
は、接続されておらず長さの変化はない。上記５個のピ
エゾ素子３１の長さの調節は、例えば発明者が先に出願
した（特願昭５５−１１８４９７号）複数の静電容量型
センサーを回転操作して対象物の平坦度な測又（特願昭
５５−１３７７２７　）レーザ光線の干渉性を用いて平
坦度を検出する装置によってマスク２の平坦度を検出し
、この両方の平坦度データに基づいて各ドライバ２８に
与えられ、ピエゾ素子３１の長さを調節し、マスク２の
変型量に合せてウェハ４ｔ−変形させる。第５図は一例
としてステップアントリピート４Ｉ〜Ｍまで１２回くり
返す時の各ピエゾ素子２７と、ドライバ２８との関係を
示しており、第６図は、第５図に示１した各ピエゾ素子
２７とドライバ２８とを回路ブロックで示したものでお
る。即ちＡ−Ｙを２５個のドライバ２８とし、１〜１０
９をピエゾ素子２７とする。各ドライバ２８Ａ−Ｙの電
圧４０は、スイッチ４１により各ピエゾ素子２７（１〜
１０９）と連結し、スイッチ４１は切換信号４２■〜Ｍ
で０Ｎ−ＯＦＦされる。切換信号４２は、同時ＫＡ−Ｙ
までの全ドライバ２８のいづれかのスイッチ４１に連結
されている（図示省略）９第７図は切換信号４２の発生
を示す図である。

ラッチクリア５０後、ＣＰＵ５１に入力されたウェハの
平坦度とマスクの平坦度のデータによって出力された信
号は、出力ポート５２よシデコーダ５３に入り工〜ＭＫ
分けられて、ラッチ回路５４　でラッチされる。更に信
号はバッファ５５に入り、２５個のスイッチ４１を動作
させる。

第８図は、ピエゾ素子２７の長さの調節を行うドライバ
２８とスイッチ４１の例を具体的に示したものである。

図において、ＣＰＵは出力ポート５２よシ各ドライバ２
８に対応する２５個のＤ７．コンバータ６０にデジタル
値を与える。

”／Ａコンバータ６０からのアナログ値は、高圧！−源
６１の元でアンプ６２によシ増幅され、０〜６５０■の
電圧値となる。この電圧は、各ピエゾ素子２７にかかる
が、この時　トランジスタ６５によるスイッチング回路
４１に、切換信号４２のうちいづれかが入っていなけれ
ばピエゾ素子２７には電圧がかからず、従ってピエゾ素
子の長さはコントロールされない。

第９図は、他の実施例である。図において、ピエゾ素子
２７とドライパー回路２８は、最少限の数しかなく（本
実施例の場合は５ｘ５−２５個）、ｘｙテーブル７０に
よって、露光部分に位置決めし、露光部分のウェハ４を
変形させる。

この場合は、ダイヤフラム式チャック面２６は７１部で
ピエゾ素子の上下にならうようにさせておく必要かある
。

上下素子は、上下に移動できるものであればよく、ピエ
ゾ素子に限定されるものではない。

又ドライバは機械式でもよく、例えば七−夕を駆動回路
に置き換え、上下動素子をネジ式上下動機構に置き換え
てもよい。

ちなみに上下動素子（ドライバの数）を１従来のものと
比較すると次のようＫなる。従来の数をＮ１本願をＮ′
とすると ここで　Ｐ：上下動素子の配列ピッチ Ｈｓマスクの大きさ Ｓ＋ステップアンドリピートの回数゛ α：周辺制御のための数 ４インチウェハで■−２とし、Ｓを変えてＮとＮｌ　を
計算すると次の表になる。

Ｓ　　　　Ｎ　　　　Ｎ’　　　Ｎ−Ｎ’４　　　４９
　　２５　　　２４ ５　　　６５　　２５　　　４０ １２　　１０５　　２５　　　８０ ２１　　１５３　　２５　　１２Ｂ 以上のように構成した本実施例の作用につ匹。

て以下説明する。

先ずピエゾ素子２７の長さの調節は、マスク２とウェハ
４の平坦度データに基づいて得られ。

る４６号を各ドライバ２８に与えて電圧の大きさを加減
し、ピエゾ素子２７のそれぞれの長さな。

調節する。このピエゾ素子２７の長さの調節にヨクテ、
ウエノ・４はマスク２に合せて変形され。

両者相互間の間隙が均一に保持される。この間隙均一化
の保持は、露光部分のアライメント開始から線光終了ま
で行ない、次の部分をアライドライパー２８は、次のピ
エゾ素子２７に切換えられ、ドライバ２８には新らしい
信号が与えられ１ピエゾ素子２７のそれぞれの長さか調
節され、ウェハ４はマスク２に合せて変形せられ、これ
ら相互間の間隙の均一化が行なわれる。この工程は、ウ
ェハ全体のステップアンドリピートが終るまでくシ返し
行なわれる。

例えば第５図において、ステップアンドリピートエの露
光では、一点鎖線内が調節されるピエゾ素子２７であフ
、例えば４のビニシン素子２７は、ドライバＡで５のビ
ニシン素子２７は３、ドライバＢで駆動することを示す
。次に切換信号４２によって、切換スイッチ４１が切換
えられ、ステップアンドリピート■の露光に移った場合
（第５図の一点鎖１り、例えばステップアンドリピート
エの露光において、１のビニシン素子２７を駆動してい
たドライバＣは、６のピエソン素子２７１１Ｃ＠ｔ）換
えられることになる。

このようにして、切換スイッチ４１によって、ドライバ
２８とピエゾ素子２７の連結が、ウェハ４の露光部分く
選択的に切シ換えられ、ウニ゛ハ４全体のステップアン
ドリピートが終了する°。

又第９図の場合は、ドライバ２８と（駆動機ＩＩ）と上
下動素子２７とから成る変形機構を、ＸＹ）テーブル７
０によって、露光部分に位置決めし・、全てのステップ
アンドリピートが完了する。なお前記説明では間隙を均
一圧するように制御した例について説明したが、部分的
に倍率を故意。

に変化させて露光する場合も考えられるので、必ずしも
間隙を均一にする必要はなく、要は部分的に必要な間隙
に制御すればよい。

以上詳述した通り本発明によれば、ドライバ。

と上下動素子とを切換えスイッチを介して接続し、ドラ
イバによって上下動素子を駆動し薄輯。

を変形させる変形機構を設け、切換スイッチによってド
ライバと上下動素子との接続を切り換え、上記変位機構
を露光部分く変位させるようＫしたので、露光部分の変
形に必要十分な数のドライバだけでよく、従来のものに
比べてその数を大巾に減らす、ことができ、駆動装量の
実装スペースを充分確保することができ、装置全体゛が
小型化されてコスト低減されると共に１駆動。

装置の実装スペースに充分余裕があるので、上゛下動素
子の配列密度をさらに高めることが可能となって、よシ
精度の高い露光が可能となり、ますます小型化される時
代の趨勢に充分応えることかできるなど、その効果は大
なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は、薄板変形装置の概要を説明するた
めに示した図であって、第１図はＸ線アライナの基本構
成図、第２図はＸ線アライナのマスクとウェハの間隙制
御を示す図、及び第５図はウェハ変形用ピエゾ素子の配
置を示す図である。第４図乃至第９図は本願実施例であ
って、第４図は本発明の概念図、第５図は上下素子と駆
動回路との関係を示す図、第６図は第５図の回路ブロッ
ク図、第７図は制御回路の一部を、第８図はスイッチン
グ回路をそれぞれ示した図、第９図は他の実施例である
。 ２・・・マスク ４・・・薄板 ２７・・・上下動素子 ２８・・・ドライバ ３０・・・ドライバ切換回路 ′１＝１　　図 牙　２　図 ′１′３　　図 オキ図 （ｂ） オ　５　図 ２６図 初 才　７　図 −２８図 −ンｉ′　　　γ　　　ｎ２コ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　ステップアンドリピート半導体露光装置において、
   ウニ八表面形状を部分的に変形できる機構と、該変形を
   露光時に一定忙保持する機構と、ステップアンドリピー
   ト毎に前記変形部分を選択的に変位させる機構とを有し
   。 露光部のみのウニ八表面を部分的に変形させるようにし
   たこと′１ｋＩ！！ｆ黴とする薄板変形装置１゜２、特
   許請求の範囲第１項の変形機構において、多数の上下動
   素子をウェハ裏面疋配設し、露光部分を変形するに必要
   十分な上下動素子を駆動する装置を設計、該駆動装置と
   上下動素子とを切換機構を介して連結し、上記駆動装置
   によって、ウーハ表面形状を部分的に変形する機構を有
   することｔ−特徴とする薄板変形装置。 五　特許請求の範囲第１．！ＪＣ記載の変形機構におい
   て、露光部分を変形させるに必要十分な数の上下動素子
   と、この上下動素子を個々に駆動する駆動装置とから成
   る“′変形機構を位置決め機構によってウェハの露光部
   分に位置決めし、ウーハ表面形状を部分的に変形させる
   ようにしたことを特徴とする薄板変形装置。 １ｇ許請求の範囲第２及び３項の上下動素子において、
   該上下動素子にピエゾ素子を用いたことを特徴とする薄
   板変形装置。