JPS63312635A

JPS63312635A - マスクアライナの密着ずれ防止方法

Info

Publication number: JPS63312635A
Application number: JP62148673A
Authority: JP
Inventors: Kenji Aiko; 健二愛甲; Toshio Chishima; 千島　登志夫
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1987-06-15
Filing date: 1987-06-15
Publication date: 1988-12-21

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】［産業上の利用分野］この発明は、密着形露尤方式のマスクアライナにおいて
、マスクとウェハの密着ずれを防止する方法に関するも
のである。

［従来の技術］半導体製品のＩＣチップの製造には、透明なガラス基板
に形成された［Ｃパターン（マスクパターン、または単
にマスクという）を、ホトレジストが塗布されたウェハ
に転写する工程があり、この転写にはマスクアライナが
使用されている。この場合、ウェハ面にはマスクパター
ンを正確な寸法精度で転写することが必要であり、この
点ではマスクにウェハを密着させて行う等倍密着露光方
式が優れている。ただし、密着露光方式にはマスク面に
塵グ旋などの異物の付着、あるいは繰り返し使用のため
の消耗など弱点があるが、これらは塵メ咬管理、使用回
数の制限などにより回避され、複製な光学系を必要とす
る池の転写装置に比較してｍ　３７４が簡易なことなど
により広く使用されている。

しかしながら、ｆｌ！！の問語としてマスク面とウェハ
面の全面の完全な密着を行うことが重要であり。

また密着の際に生ずるマスク面の湾曲による転写歪みな
ども間通である。この完全密着と湾曲防止に対して、こ
の発明の発明者らにより改善がなされており、以下その
概要を説明する６第１１図および第５図は、上記の改善がなされた密着露
光方式のマスクアライナの構造および動ｆｌＥを説明す
るものである。第４図（ａ）は垂直断面を示し、マスク
２はマスクケース２ａに収容されて、第１のＸ、Ｙ移動
機構５に固定されたマスク台７に載置される。一方、ウ
ェハ３はつ再ハチャック・ｌに吸着されている。ウェハ
チャックは１２（ｂ）に示す３点において板ばね９によ
り内輪８に結合されており、内輪８が押圧機構１１）に
より上方に押圧（矢印Ａ）されると、板ばね１２３介し
てウェハチャック４が押し上げられる。ウェハチャ・・
Ｉり・１には図（ｃ）に示すように、側面より表面４　
ａに吸着／排気孔４ｂを貫通する。孔＝ｉ　ｂは表面上
で、中心と同心円上に配列し、同心円の分には表面に半
径方向に放射状の溝ｌｌＩ：が穿っである。この溝によ
りウェハに対する吸着力は分散され、また、ここから排
気するときの吹き上げ力は１図（４）の圧力曲線Ｐで示
すように、孔の位置で最大で、溝に沿って漸次弱くなる
。なお１図は同心円が２列、１列８個の孔の例であるが
、ウェハのサイズに応じて列および孔の数は変更される
。また、内輪と外輪との間はベローズ継手１３を用いて
気密とし、ウェハチャックの周辺を減圧するものである
。

次に、マスクパターンをウェハに転写する場合、パター
ンをウェハの所定の位置に正確に転写することが必要で
あり、このためにマスク２およびウェハ３には、第一１
図（−）に示す位置合わせマーク１１がそれぞれ２商所
に記されており、マスク側の＃印とウェハ側のＸ印のそ
れぞれの中心が一致することを、’：ｒＪ　＠　鏡１５
により検出して５位置合わせ。

すなわちアライメントが行われる。ここて′、第１のＸ
、Ｙ移動機構４５は位置合わせマークをＶｒＩ眞鏡１５
の視野内にいれるためのらのであり、また第２のＸ、Ｙ
移動機構６およびθ回転機構（図示省略）により、マス
クに討してウェハを移動してアライメントが行われる。

Ｌ記のアライメントおよび密着の順序、方法を第５ＵＡ
を併用して説明する１、第５図（１）において。

押圧機構Ｉｌｌの押圧（矢印Ａ）により、ウェハチャッ
ク１１に吸着（矢印Ｂ）されたウェハ３がマスク２に対
して一定の位置で停止する。この位置は、マスク面とウ
ェハ面が間隔ｔ＝２０〜３０μｍで接近した状態（セパ
レーション状態）である、ここでアライメントが行われ
２ついで、ウェハをさらに上昇してマスク面とのギャッ
プが平均数μｍ程度までに接近させる。これをミクロ的
にみると、両者にはそれぞれ微小の凹凸があり、それら
が一部分で接触しているが、しかし、全面的には接触せ
ず、むしろ接触しない部分の方が大きい、関係音はこの
状態を便宜上コンタクト状態とよんでいる。この状態で
、第５図（ｂ）〜（ｄ）の順に、ウェハの吸着Ｂ３中心
より外方へ窒素ガスの排気Ｃに切り替えて、排気により
ウェハを吹き上げ、窒素ガスをマスク台７に設けた排気
孔１６より強制排気（矢印ＶＣ＞するらのである、この
ように、排気が中心より外方に段階的に行われ、また講
により圧力が外方に減少しているので、吹き上げられた
ウェハは中心から漸次外方にマスク↓二密若し、介在す
る気体の気泡が残留しないようｔこ全面が完全に密着す
る。

しかしながら１以上の富者方法において、コンタクト状
態ではマスク２とウェハチャー’ｌり４の相対位置は固
定しているに拘らず、吹き上げ開始時点でウェハの位置
ずれ（密着時に発生するので以下密着ずれというンが発
生し、製品の歩留まりが低下する問題がある。密着ずれ
の程度、大きさは吹き上げ力Ｃと排気〜′虻・の強さお
よびそれらの時間関係により微妙に変ｆヒするが、いず
れにしてもコンタクト状鳴ではウェハは未だマスク面か
ら埴れているので、中心部のみの吹き上げでは、両者の
接触力が殆ど発生せず、その間はウェハが面の方向（横
方向）にフリーの状態て′移動できることが原因である
。これに対して、吹き上げ力を強くするときは、マスク
が上方に湾曲し、また排気■・・を強めるときはマスク
が下方に湾曲するなど、転写精度が低下するので採用で
きない。そこで、吹き上げ開始時の吟工への接触力を大
きくすることが必要である。なお、この接触力と、前記
コンタクト状態との区別を明らかにするために、この発
明においては、この接触力を便宜上圧接力とよび、その
状態を圧接状態とよぶこととする３［発明の目的コこの発明は、上記に鑑み、密着形露光方式によるマスク
アライナにおいて、マスクとウェハを密着する吹き上げ
の開始時点において、ウェハに適度の圧接力を与えて密
着ずれを防止する方法を提供すること５：目的とするも
のである。

、　　し問題点を解決するための手段］この発明は、マ
スクパターンとウェハに転写する密着形露光方式のマス
クアライナにおける、密着ずれ防止方法であって、マイ
クロ１０セ・ソサにより制御するらのて′ある。ウェハ
チャックは円形として中心および同心円上に吸着／排気
孔と配列し、また同心円上の吸着／排気化を起点として
。

半径方向に放射状に吸着／排気溝を設け、これにウェハ
を吸着する。ウェハチャックを押圧してウェハの表面を
マスク面に対して一定の距Ｎ　（２０〜３０　）ｔ　ｍ
　）に接近くセパレーション状態）させ、アライメント
ｉ、１ｌｖＪにより、マスク面とウェハ面とにそれぞれ
付されている位置決めマークを一致させてアライメント
とこれに対するチェ・ツクを行い、アライメントが良好
な場合、ウェハを押圧してマスク面にさらに接近させた
状Ｇ（コンタクト状態）として１両者の間隔を測定し、
該測定データに応じて、マイクロ１０セ・ソサに設定さ
れた圧接力によりウェハをマスク面に適度に圧接して圧
接状もとし、ウェハチャックによる吸着を、中心より外
方に順次段階的に排気に切り替えてウェハを吹き上げる
とともに、ウェハの周辺の気圧を減圧して、中心より逐
次外方にウェハ面をマスク面に密着させる密着制御を行
い５密着したウェハに対して審４ずれのチェックを行っ
て、これが許容杭以下の場合、露光処理に移行するもの
である。

以上において、圧接状態に対する圧接力は、予めマイク
ロプロセッサに任意に設定できるものである。

［ｆｊ用］この発明においては、セパし−ション状懇においてアラ
イメントを行った後、ウェハを押圧してマスク面に微小
な間隔まで接近させてコンタクト状態としてその間隔を
測定し、その認定データに対応して、さらにウェハに適
度の接触力（圧接力）を加えて圧接状態として密着を行
うもので、これによりウェハの位置が移動せず、すなわ
ち密着ずれが防止されるものである６なお、コンタクト
状態におけるマスクとウェハの間隔は、ウェハの表面の
反りや凹凸により場所によるバラツキがあるので、少な
くとも数回の測定値の平均をとって定めるのである。

以上のセパレーション状態、コンタクト状態の設定をは
じめ、圧接状態における密着制御はすべてマイクロプロ
セッサのプログラムにより実行される乙のである。

［実施例］第１図（ａ）〜（ｅ）は、この発明によるマスクアライ
ナにおける密着ずれ防止方法の実施例に対する。マスク
とウェハのＩＩ　ｒＫ図て′ある１図（ａ＞はセパレー
ション状態を示すもので、マスク２の表向に討して、ウ
ェハチャｌり４に吸着（矢印Ｂ）されたウェハ３の表面
が間隔ｔ（２０〜３０μｍ）の位置にあり、この状態で
マスクとウェハのアライメントが行われる。次に、図（
ｂ）において、ウェハチャックは上昇して間隔ｔ°が平
均数μｍまで接近し、コンタクト状態となる。この状態
でウェハに圧接力が加えられて圧接状態とされ、密着ｉ
ｔｑｍが行われる。まず、図（ｃ）においてウェハチャ
ックの中心の吸着を排気ｃｏに切り替えて、ウェハの中
心付近３ａを吹き上げてマスクに密着させる。同時にウ
ェハの周辺を排気ＶＩ・により減圧する。この場合、圧
接状態ではウェハとマスク面の大部分が接触しているの
で、ウェハの移動の自由性がなく、従来のように、大部
分が離れたコンタクト状態で行われた際の密着ずれは発
生しない。

次に、図（ｄ）では中心に次ぐ同心円上の孔の吸着を排
気ＣＩに切り替え、さらに外方の孔に対して。

１１Ｊ（ｅ）の排気Ｃ２を行い、逐次ウェハの周辺まで
マスクに密着させるものである。なお１以上において、
コンタクト状態で一旦押圧を停止して測定を行い、つい
でさらに圧接力を加える２段階のステ・ツブを踏む理由
は、コンタクト状態にはその耶度バラツキがあり、一定
の位置までウェハを押し上げてもウェハとマスク面のギ
ャップは必ずしも所定の値とならない。そこで一応一定
の位置でギャップｆ！：訓定して調整するもので、測定
は数回行ってその平均値をとるなどキメの細かい作業が
必要とされるものである。

以上の１ｑａｔはすべてマイク、ロプロセッサにより行
われるもので、このためのシステム構成の概略？第２図
に示す０図において、マスクアライナｌはイン′タフエ
ース１７を介してマイクロ１０セツサ！８のバスに接続
される。メモリ１．８　ｂには制御に必要なプログラム
および基準値等のデータが格納される７第３図に、この発明にかかるマスクアライナにおける密
着ずれ防止方法を実行する、マイクロプロセッサ■６に
よる；ｉｑｍのフローチャートを示す。

■において、密着露光の対象のウェハがマスクアライナ
１にローディングされ、■においてウェハチャックを上
昇してマスクとウェハの間隔を一定値ｔまで接近させ、
セパレーション状態とする。

この状態で■のアライメント制御を行う。次に、■にお
いてアライメントチェックを行い、アライメントが良好
（ＯＫ）のときは、さらにウェハチャックを一定の位置
まで押圧して、マスクとウェハの間隔を数回以上測定し
て、その平均値をメモリ１８ｂに格納されている基準値
ｔ°と比較して、ウェハを基準の位置に調整する。これ
がコンタクト状態設定、ｉ制御■である。これが完了す
ると、ウェハチャックに圧接力があたえられて、密着ｉ
ｉｑｍ■によりウェハの密着が行われる。ついで、■に
おいて密着ずれがチェックされ、ずれが、メモリに格納
された許容値以下のときはＯＫとして■の露光処理に移
行する。なお、■のアライメントチェックおよび■の密
着ずれが不良（ＮＧ）のときは、■のセパレーション状
態に戻って同様な制御が繰り返される。

以上における密着ずれチェック■は、アライメントチェ
ック■と同様のもので、顕微鏡１５により位置合わせマ
ーク１４の一致含チェ・ツクするものであり、これらを
含めて、上記の各ステップはすべてプログラムにより自
動処理されるもので、各ステーＩプの内容は従来とほぼ
同様であるので説明を省略する。

［発明の効果］以上述べたところにより明らかなように、従来のアライ
ナにおいては、コンタクト状態で密着を開始したために
生じた密着ずれが、この発明においてはコンタクト状態
とした後、さらに新たにウェハに適度の接触力（圧接力
）加えて圧接状態として、ウェハの移動をできなくして
密着ずれを防止するもので、その効果には大きいものが
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は
、コノ発明にかかる、マスクアライナにおける密着ずれ
防止方法の実施例における。マスクとウェハのセパレー
ション状態、コンタクト状態および圧接状態におけるウ
ェハの密着の過程を示す図、第２図はこの発明にかかる
、マスクアライナにおける密着ずれ防止方法の実施例に
おけるシステム構成図、第３図は第２図に対するフロー
チャート、第４図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）およ
び（ｅ）は、この発明による方法を適用する従来のマス
クアライナの構造と動作を説明する図、第５図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は、第４図のマスクアライ
ナにおける従来のウェハの密着の過程を示す図である。 ■・・・マスクアライナ、　　２・・・マスク。２ａ・・・マスクゲース、　３・・・ウェハ。４・・・ウェハチャック、４ａ・・・ウェハチャックの表面、４ｈ・・−吸着／排気孔、　４ｒ・・・吸着／排気溝、
５−ｉｌのＸ、ｙＨ動ｖ１横、６−・−第２のＸ、Ｙ移動機構。７・・・マスク台、８・・・内輪、９．１２・・・板ば
ね、ＩＩ・・・外輪、　　　　　　　１３・・・ベロー
ズ継手、１４・・・位置合わせマーク、１５・・−顕Ｆ
ｉｔＲ１１６・・・排気孔、　　　　　１７−　インタ
フェース、１８・・・マイクロプロセッサ、Ｉ８ａ・・・バス、　　　　　　＋８ｂ・・−メモリ、
■〜■−・−フローチャートの番号。第１図Ａノ（ｂ）ム（Ｃ）　、、、。（ｄ）　、３ｂ（ｅ）第３図第４図（ａ）（ｂ）（ｅ）第５図（Ｑ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、マスクパターンをウェハに転写する密着形露光
方式のマスクアライナにおいて、マイクロプロセッサの
制御により、中心および同心円上に配列された吸着／排
気孔、ならびに該同心円上の吸着／排気孔を起点として
、半径方向に放射状に設けられた吸着／排気溝を有する
円形のウェハチャックにウェハを吸着し、該ウェハチャ
ックを押圧して該ウェハの表面をマスク面に対して一定
の距離（２０〜３０μｍ程度）に接近（セパレーション
状態）させ、該マスク面と該ウェハ面とにそれぞれ付さ
れている位置決めマークを一致させるアライメント制御
および該アライメントのチェックを行い、アライメント
が良好な場合、上記ウェハをさらに押圧して上記マスク
面に接近させた状態（コンタクト状態）として、両者の
間隔を測定し、該測定値に対応して、マイクロプロセッ
サに設定されている圧接力をウェハに加圧してマスク面
に適度に圧接した状態（圧接状態）として、上記ウェハ
チャックによるウェハの吸着を中心より外方に順次段階
的に排気に切り替え、該排気によりウェハを吹き上げる
とともに、ウェハの周辺の気圧を減圧して、中心より逐
次外方にウェハ面をマスク面に密着させる密着制御を行
い、該密着したウェハに対して密着ずれチェックを行っ
て、密着ずれが許容値以下の場合、露光処理に移行する
ことを特徴とする、マスクアライナの密着ずれ防止方法
。
（２）、上記圧接状態に対するウェハの圧接力は、予め
マイクロプロセッサに任意に設定できる、特許請求の範
囲第１項記載の特許請求の範囲第１項記載のマスクアラ
イナの密着ずれ防止方法。