JPS63287030A - ウェハ保持具 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、電子ビーム、イオンビーム及びレーザビーム
等の集束エネルギービームを用いて半導体ウェハ上に微
細パターンを形成する技術に係わり、特にウェハを位置
決めして保持するウェハ保持具の改良に関する。

（従来の技術） 半導体素子、特にＬＳＩを製造する場合、微細な回路パ
ターンを複数層に形成する必要があり、且つ各層毎の高
精度な位置合わせを必要とする。

実際、４ＭビットＤＲＡＭ以上の超ＬＳＩでは、１μ辺
以下の微細加工と共に、０，１μｍ以下の位置合わせ精
度が要求されている。サブミクロンの微細加工には、電
子ビーム露光法やエキシマレーザ露光等の次世代微細加
工法が利用されている。

特に、電子ビーム露光法は、微細加工と共に微細な位置
合わせが比較的高精度に行えるメリットがあり、先端デ
バイス開発に有力な武器となっている。

ところが、電子ビーム露光法等では、ウェハ上のレジス
トに露光すると同じビームで位置合わせマークをサーチ
するため、マーク周辺にサーチ跡を残してしまう。特に
、最初にウェハ上のマークを見付は出す迄のサーチでは
、ウェハとビームとの座標位置関係が正確に求まってい
ないのが常で、このためマーク周辺に余分なサーチ跡を
残す結果となる。従って、マーク周辺に回路パターンを
近付けない、或いは回路チップとは別のマーク専用チッ
プを設ける等のレイアウト上の無駄が避けられなかった
。

そこで最近、ビーム自身てウェハのエツジを検出して、
ウェハとビームとの相互の位置関係を認識する方法が提
案されている。即ち、ウェハのオリエンテーションフラ
ット（以下オリフラと略記する）と呼ばれる平坦部を検
知して、その両端の傾きからウェハの回転量を求め、ウ
ェハ上のマーク位置を算出しようとする方法である。し
かしながらこの手法では、ウェハ回転量の概略とオリフ
ラに平行方向の座標位置とはおおよそ掴めるが、オリフ
ラと垂直方向の座標位置関係の情報は得られない。この
ため、マークサーチにおける無駄なビーム照射を避ける
ことができず、やはりマークサーチに長時間を要し、ま
たパターン設計に無駄が生じることになる。

一方、電子ビーム露光法のスルーブツト低下を補うため
、電子ビーム露光に光露光を併用する、所謂ハイブリッ
ド露光が注目されている。光露光法、例えばステッパ露
光では、パターンの位置決めの原点をウェハ中心から算
出する方法が採用されている。このため、光露光法と電
子ビーム露光法とを混用した場合、それぞれの座標基準
の違いから、マーク位置ずれが生じてマークが検知でき
ないことが多々あった。特に、ウェハには口径の大小、
オリフラの長短があり、位置ずれを１０μｍ以下に抑え
ることは不可能である。このため、座標基準をウェハ中
心とする考え方に統一することが望まれている。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来、電子ビーム露光法等で位置合わせする
には、位置合わせマークを電子ビームでサーチする必要
があり、これに伴いマーク周辺に余分なサーチ跡を残す
問題があり、マーク周辺には回路パターンを形成できな
かった。このため、チップ面積の有効利用をはかること
はできず、パターンの高密度化をはかることはできない
。さらに、ウェハとビームとの座標位置関係が分ってい
ないので、マークサーチに手間が掛かると共に、余分な
サーチ跡を残す問題があった。また、電子ビーム露光法
と光露光法等を混用する場合、両者の位置合わせ基準が
異なることから、これらの間の位置合わせ精度が悪いと
云う問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、ウェハの中心位置を再現性良く容易に
決定することができ、マークサーチ等の無駄なビーム照
射の低減及びマークサーチ時間の短縮をはかることがで
き、ハイブリッド露光等に好−適するウェハ保持具を提
供することにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の骨子は、ウェハとビームとの相互位置関係の基
準として、ウェハ中心位置をウェハ保持真上に再現性良
く位置決めすることにあり、このためにウェハを載置す
る基台上に位置規制体を設けて、ウェハの中心位置を自
動的に決定することにある。

即ち本発明は、エネルギービームの照射によるパターン
描画に供される半導体ウェハを保持するウェハ保持具に
おいて、前記ウェハをその上面に載置する基台上に、前
記ウェハのオリフラの少なくとも２点に当接する第１の
位置規制体を設けると共に、前記ウェハのオリフラ以外
の周縁部に当接する第２の位置規制体を設けるようにし
たものである。

（作用） 半導体ウェハの周縁は円周上の点と見なすことができる
ので、幾何学定理から、円周上の２点を結ぶ弦の垂直２
等分線上に円の中心があることは良く知られた事実であ
る。これを利用して、３箇所のウェハ・エツジを規定す
ることにより、２組の弦の垂直２等分線の交点として、
円の中・心、即ちウェハ中心を位置決めすることができ
る。この際、３箇所の内２箇所をウェハのオリフラから
なる線分の両端を用いる場合には、２点の独立固定点の
代りに直線上の固定板を用いて規定することも可能であ
る。　従って本発明によれば、第１の位置規制体により
ウェハのオリフラ位置を規定すると共に、第２の位置規
制体によりウェハのオリフラ以外の周縁部位置を規定す
ることができ、これによりウェハを予め定められた位置
に再現性良くセットすることが可能となる。そして、第
１及び第２の位置規制体の座標からウェハの中心位置（
ｆｌ！略位置）を容易に算出することができる。

（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わるウェハ保持具を示す
平面図であり、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図であ
る。図中１０は上面が平坦な基台であり、この基台１０
上には固定ピン１１．〜。

１３からなる位置規制体が設けられている。ウェハ２０
は紙面右方向から搬送されて基台１０上に載置される。

ウェハ２０のオリフラは固定ピン（第１の位置規制体）
１１．１２に当接され、ウェハ２０のオリフラ以外の周
縁部の１箇所は固定ピン（第２の位置規制体）１３に当
接される。そして、可動押えピン１４によりウェハ２０
を紙面左方向に押圧することにより、ウェハ２０が固定
ピン１１．１２．１３に押圧され、これによりウェハ２
０が基台１０上に固定されるものとなっている。

基台１０の表面には静電チャック機構３０が設けられて
いる。この静電チャック機構３０は、アルミ等の基台１
０上に絶縁層３１を介して金属電極３２を埋込みさらに
これらの上に薄い絶縁層３３を形成したものである。そ
して、ウェハ２０と金属電極３２との間に直流電圧を印
加し、ウェハ２０を基台１０上に静電チャックするもの
となっている。なお、図中１５はウェハ保持具を搬送す
る際に、搬送機構に結合されるツメ、３４は直流電源、
３５はスイッチを示している。

このような構成であれば、ウェハ２０のオリフラが固定
ピン１１．１２に当接することによりウェハ２０の傾き
が防止され、さらにウェハ２０のオリフラ以外の周縁部
が固定ピン１３に当接することによりウェハ２０の横ず
れが防止される。つまり、ウェハ２０はその口径が同じ
であれば、常に同じ状態に固定されることになる。この
ため、ウェハ２０を基台１０上にセットするだけでウェ
ハ２０の中心位置の概略が決定され、これによりウェハ
２０の位置合わせマークの概略位置が判る。

従って、マークサーチを短時間で容易に行うことができ
、マークサーチのための無駄なビーム照射を防止するこ
とができる。さらに、ウェハエツジを電子ビームで検知
して位置合わせを行う場合も、ウェハエツジの概略位置
が規定されていることから、ウェハエツジのサーチを短
時間で容易に行うことができる。この効果は口径が異な
るウェハを使用する場合に有効である。

ここで、従来のように第６図に示す如く、ウェハ２０の
オリフラを直線状の固定板６１に接して、対向する可動
押えピン１４で、バネ力を利用したウェハ位置決めでは
、正規のウェハ位置（図中破線で紙面示す）に対して、
実際の位置にずれが生じても修正する方法がない。この
ため、数１００μｍの大きなずれがしばしば発生し、ビ
ームを用いてマークサーチが困難な場合が多々生じた。

本装置の場合、固定ピン１１．〜，１３及び可動押えピ
ン１４の作用によりウェハ２０の位置ずれが確実に防止
されるので、このような問題は生じない。

また、ウェハ２０の中心位置を正確に検出するには次の
ようにすればよい。即ち、前記ウェハ保持具に保持され
たウェハ２０に対し、ウェハ２０と基台１０との祠質の
違い若しくは僅かな段差を利゛用して、ビームの反射信
号（例えば反射電子信号）の変化を捕え、このときのス
テージ座標とビーム偏向座標からウェハエツジを検出す
る方法を用いる。このようにして得られるエツジ座標と
して、第３図に示すＡ、Ｂ、Ｃの３箇所の（Ｘ、Ｙ）座
標を検出する。この３箇所の代表点としては、ウェハ周
縁部の任意の３点を用いることができるが、一般にウェ
ハはオリフラと呼ばれる平坦部を有し、基準面に密着さ
せて基台上に固定されている。このため、基準面の座標
位置は概ね定められた位置にあり容易に検知でき、しか
もウェハ上と異なるサーチ跡が残る問題もない。そこで
、任意の３点の内２点はオリフラの両端Ａ、Ｂを選択す
ることが便利であり、オリフラ（直線ＡＢ）の座標軸か
らの傾き量から、ウェハ全体の回転量を概ね算出するこ
とが可能となる利点もある。第３の点Ｃは、オリフラか
らできるだけ離れた点を選択することが望ましいが、検
出器の位置やステージ可動範囲の制限も加味して自由に
選択することができる。

このようにして座標検知された３箇所のエツジから、第
３図に示した如く弦ＡＢの垂直２等分線と弦ＢＣの垂直
２等分線の交点Ｏとして、円の中心、即ちウェハの中心
を規定することができる。

このとき、ウェハエツジは前記固定ピン１１．〜。

１３により基台１０に対して概略位置決めされた座標に
あるので、ウェハエツジのサーチは容易に行うことがで
きる。次に、予め登録されているマーク相対座標（Ｍｘ
、Ｍｙ）と該ウェハ中心座標から所望のマーク絶対座標
を決定できる。即ち、ウェハとビームの座標位置関係を
決定でき、マークの正確なサーチ或いはパターンの露光
が可能となる。

かくして本実施例によれば、基台１０上に設けた固定ピ
ン１１．〜．１３の作用により、基台１０に対してウェ
ハ２０の中心位置の再現性を±５０μｍ以内の範囲に容
易に位置決めすることが可能となった。その結果、電子
ビーム等の比較的走査視野が数１００μｍと狭いビーム
の場合でも、基台１０上のウェハ中心位置、ひいてはウ
ェハ中心を基準としたウェハ上の位置合わせマークやそ
の他のパターン位置を正確に捜し出すことが可能となる
。このため、マークサーチ等のための無駄なビーム照射
が低減され、マークサーチ時間の短縮と共に、パターン
設計の高密度化が容易になった。さらに、ウェハ中心基
準め他の露光法（例えばステッパ露光法）との互換性が
得られることになり、露光法の混用、ひいては露光スル
ーブツト向上に大いに寄与することになる。また、電子
ビーム等でウェハエツジを検出する際、ウェハの概略位
置が固定ピン１１．〜．１３により規定されているので
、エツジ検出のためのサーチを短時間で容易に行うこと
ができる等の利点もある。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記第１の位置規制体は固定ピン１１．１
２に限るものではなく、第４図に示す如く直線状の固定
板４１であってもよい。さらに、可動押えピン１４は左
方向ではなく、左下方向にウェハ２０を押圧するように
すれば、位置規制体側へのウェハ２０の押付けをより確
実にすることが可能である。また、第２の位置規制体も
固定ピン１３に限るものではなく、第５図に示す如（直
線上の固定板５３であってもよいのは勿論のことである
。さらに、可動押えピン１４の代りには、直線状の板体
をスプリングにより付勢した可動押え板５４を用いるこ
とも可能である。また、実施例では電子ビームの場合を
例にとり説明したが、集束イオンビーム露光法を始め、
他の集束エネルギービームを用いた露光法の場合にも有
効であることは勿論である。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で、種々変形して実施することができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、ウェハのオリフラ
に当接する第１の位置規制体及びオリフラ以外の周縁部
に当接する第２の位置規制体により、ウェハを基台上に
概略位置決めして固定保持することができる。従って、
電子ビーム照射による位置合わせマークのサーチを短時
間に容易に行うことができ、マークサーチのための無駄
なビーム照射を低減し、パターン設計の高密度化をはか
ることも可能となる。さらに、ハイブリッド露光のスル
ーブツト向上に寄与することができ、その有用性は絶大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるウェハ保持具の概略
構成を示す平面図、第２図は第１図の矢視Ａ−Ａ断面図
、第３図はエツジ検出によるウェハ中心位置検出の原理
を説明するための模式図、第４図及び第５図は本発明の
詳細な説明するための平面図、第６図は従来の問題点を
説明するための平面図である。 １０・・・基台、１１．１２・・・固定ピン（第１の位
置規制体）、１３・・・固定ピン（第２の位置規制体）
、１４・・・可動押えピン、１５・・・ツメ、２ｏ・・
・半導体ウェハ、３０・・・静電チャック機構、４１・
・・固定板（第１の位置規制体）、５３・・・固定板（
第２の位置規制体）、５４・・・可動押え板。 、出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 筆１　図 第２　図 第３図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エネルギービームの照射によるパターン描画に供
   される半導体ウェハを保持するウェハ保持具において、
   前記ウェハをその上面に載置する基台と、この基台上に
   設けられ前記ウェハのオリエンテーションフラットの少
   なくとも２点に当接する第１の位置規制体と、前記基台
   上に設けられ前記ウェハのオリエンテーションフラット
   以外の周縁部に当接する第２の位置規制体とを具備して
   なることを特徴とするウェハ保持具。
2. （２）前記第１の位置規制体は、直線状の固定板若しく
   は少なくとも２つの固定ピンからなるものであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のウェハ保持具。
3. （３）前記第２の位置規制体は、直線状の固定板若しく
   は固定ピンからなるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のウェハ保持具。
4. （４）前記基台の上面には、前記ウェハを前記各位置規
   制体側に押圧する弾性体が設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のウェハ保持具。
5. （５）前記基台の表面には、前記ウェハを静電的に固定
   保持する静電チャック機構が設けられていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のウェハ保持具。