JPS6053458B2 - マスク，ウエハの位置合わせ方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大規模集積回路（ＬＳＩ）の製造に際してマ
スク上の微細パタンをウェハに転写する方法に関するも
のである。

従来、微細パタンの転写には、主として波長４００ｎ
Ｔｎ、近辺の紫外線を線源として用いていた。

このため、転写し得る微細パタンの最小線幅はおおむね
２μｍ程度であり、集積回路製作のために何層も重ねて
転写する際の位置合わせ精度もパタン線幅に対応して０
．５μｍ程度でよかつた。しかし集積回路素子の微細化
が進むにつれて、線源として波長２００〜２６０ｎｍの
遠紫外線や波長数ｎＷｌ、程度のＸ線を用いることで、
また従来の紫外線露光でも実験室的には、線幅ＩＰ７７
１、前後の微細パタンが得られるようになつた。これに
応じて、重ね合わせの位置合わせ精度としては±０．１
〜±Ｏ、３ｐｗＬという厳しい値が要求される。しかし
、このような位置合わせ精度を得ること自体、極めて困
難である上、マスク、ウェハが環境温度の変化によつて
伸縮する量、或はウェハがエッチングや蒸着等の加工プ
ロセスを通る時の伸縮量が上記の許容位置ずれ値と同等
ないしはそれ以上の値となるため、重ねるべきマスクと
ウェハとの間に寸法差を生じ、仮に、ウェハ上のある点
で、完全にマスク、ウェハを合わせ得ても、その点から
遠ざかるにつれて徐々に位置ずれが大きくなり、ウェハ
全面にわたつて上記のような位置合わせ精度を得ること
は不可能であつた。ちなみに、現在最も広汎に用いられ
ている直径３インチのウェハを考えると１℃の温度上昇
により、約Ｏ、３ＰＴｒｌ、伸びるが、室温等を±１℃
にコントロールすることは至難であり、これだけをとつ
ても大問題を呈している。ましてや、加工プロセスによ
るウェハの伸縮はプロセスの種類が種々雑多な上、プロ
セス条件の違い迄入れると、その種類は無限であり、伸
縮量を定量化することすらできていない現状である。本
発明は、このようにマスク、ウェハ間に何らかの原因で
相対的な伸縮（寸法差）が生じた時、マスクやウェハに
それと反対向きの伸縮を与えて、両者の寸法差をなから
しめ、大径ウェハの全面にわたつて±０．１〜±０．３
ＰＴｒ１，の高精度位置合わせを可能ならしめるもので
ある。以下本発明の実施例を図面により詳細に説明する
。第１図は本発明のもととなる伸縮制御の原理説明図で
、マスク、或はウェハに伸縮を与えるため、これらに反
りを与えるようにしたものである。

一例としてマスクの場合について述べる。今、厚さｔの
マスク１を破線で示すように微小量δだけ反らせると、
マスク表面２とマスク１を反らせた時のマスク表面３と
の間には寸法差が生じる。そこで、マスク表面２の長さ
をｌとすれば、反らせることによつて生じるマスク表面
２の ４δｔ寸法変化は大略丁で計算される。

この厚さｔおよび長さｌはマスク１についてーー義的に
定まる量であるから、反らせる量δを制御すれば、マス
ク表面２の長さを微小量変化させることができる。

この原理を用いた本発明のウェハ全面にわたる高精度な
位置合わせ方法について、次に述べる。

第２図は本発明の実施例を示す構成図で、４はマスク、
５はマスク４の周縁を固着するマスクステージ、６はウ
ェハ、７はマスクステージ５内に空間を置いて収納され
るウェハステージ、８はばね９によつてウェハステージ
７と連結し、このウーエハステージ７の位置を間接的に
調整する上下、傾斜調整ステージ、１０はマスクステー
ジ５とウェハステージ７間の下面に取付けられたシール
ゴムである。先ず、マスク４をマスクステージ５に吸着
し、クまたウェハ６をウェハステージ７に吸着した状態
で、上下、傾斜調整ステージ８によつて、マスク４とウ
ェハ６とを平行で僅か隔れた状態とし、マスク４とウェ
ハ６との位置合わせを行なう。

なお、位置合わせはマスクステージ５またはウェハ側の
ステージ７，８全体を動かして行なう。次に、上下、傾
斜調整ステージ８を上昇させ、ウェハ６をマスク４に、
ばね９によつて押し付ける。この時、上下、傾斜調整ス
テージ８の上昇量によつてばね９のたわみが変わるので
、押し付け量が変わり、マスク４のたわみを変えること
ができる。しかし、この状態では、ウェハ６はウエハス
テノージ７に吸着したままであるので、第２図とは異な
り、反つていない。

従つて、次にマスク４、マスクステージ５、ウェハステ
ージ７およびシールゴム１０で囲まれた空間を真空に引
き、ウェハステージ７への吸着を切つて第２図のように
ウェハ６をマスク４に密着させると、ウェハ６に寸法変
化があられれる。なお、マスク４の反り量を変えてウェ
ハ６と寸法を合わせるのは、ウェハ６とマスク４の密着
後に行なつた方がよい。密着後、上下、傾斜調整ステー
ジ８を上下させると、予めマスク４とウェハ６を平行に
しておいてから両者を押し付けているので、当たり方は
均等であり、ウェハ６の中央を中心にしてマスク４とウ
ェハ６とが、相対的に僅か伸縮する。

したがつて、密着時にマスク４とウェハ６とが中央で完
全に合致し、左右、前後に均等にずれるように位置合わ
せを行なつておけば、上下、傾斜調整ステージ８の上下
によつてマスク４とウェハとをその全面にわたつて極め
て高精度で位置合わせすることができる。なお、このよ
うな密着状態でマスク４、ウェハ６の反りを変える場合
、マスク４の表面が縮めばウェハ６の表面は伸びるとい
うように、伸縮の方向がマスク４とウェハ６とで反対で
あり、効果は相加される。また反りの方向を図ではマス
ク４、ウェハ６を上に凸として描いているが、マスク４
、ウェハ６の間を真空に引いて、ウェハ６のウェハステ
ージ７への吸着を切つた後であれば、上下、傾斜調整ス
テージ８を下げることによつてマスク４、ウェハ６の密
着状態を保つたまま、下に凸に反らせることも可能であ
る。以上説明したように、本発明によればマスクやウェ
ハをきわめて微細に伸縮させることができるので、微細
パタン転写時に、若干の温度変化が生じたり、ウェハが
エッチングや蒸着等のプロセスで伸縮したりしてマスク
とウェハの寸法に違いが出た場合でも、この寸法差を補
正し、マスクとウェハとをその全面にわたつて正規の相
対関係に合わせることができる。

したがつて、マスク、ウエ八やマスクアライナーの温度
管理が楽になるほか、ウェハ処理プロセスで生じる不可
避のウェハ伸縮についても余り配慮を要しないですむと
いう効果がある。また、一般に、同りパタンをもつマス
クでも製作に使用した機械や製作時の条件により個々に
寸法が僅かずつ異なるので、違う条件で作つたマスク間
には互換性のないのが通例であるが、本発明によれば重
ねるべき全層のマスクを同じ機械で、しかも厳密に条件
を揃えて作るようなことをしないでもすむ効果がある。
しかもかかる容易な各種条件のもとで微細パタンを転写
しても、ウェハ全面にわたつてきわめて高精度に位置合
わせが可能なので、転写時のチップ収率を大幅に改善で
きる。したがつて大規模集積回路の製造コストを低下さ
せる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のもととなる伸縮制御の原理説明図、第
２図は本発明の一実施例を示す構成図である。 ４・・・・・・マスク、５・・・・・・マスクステージ
、６・・・ウェハ、７●●●●●●ウエハステ―ジ、８
１０Ｉ＄上下、傾斜調整ステージ、９・・・・・・ばね
、１０・・・・・・シールゴム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ マスク上の微細パタンをウェハ上に転写する際、既
   にウェハ上に形成されている微細パタンとの間に相対的
   な伸縮があつてマスク、ウェハを全面にわたつて精密に
   重ね合せることができない時、マスクまたはウェハの周
   辺を保持しながら反らせることによつてパタンのついた
   面の長さを微小量変化させ、これによつてマスク、ウェ
   ハ間の相対的伸縮を補正し、マスクパタンと既に形成さ
   れているウェハパタンとをマスク、ウェハの全面にわた
   つて重ね合わせるため、マスク、マスクステージ、ウェ
   ハステージによつて閉空間を形成して、該閉空間を真空
   引きせしめ、かつ、該ウェハステージを上下、傾斜調整
   ステージ上にばねで懸架支持し、該上下、傾斜調整ステ
   ージの上昇によつてウェハを介してマスクを押し、ばね
   のたわみを制御してマスクの反りをコントロールせしめ
   、真空引きによる下に凸の反りと、上下、傾斜調整ステ
   ージ上昇時のばね力による上に凸の反りを重ね合わせ、
   マスク、ウェハの相対的伸長、収縮のいずれもを補正可
   とすることを特徴とするマスク、ウェハの位置合わせ方
   法。