JPS6362250A - ウエハ支持プレ−ト - 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】 〈発明の利用分野〉 この発明はウェハ支持板、特に、ウェハが直線的移動及
び傾動などによってマスクに対して整合させられるよう
に構成されたフォトリソグラフィ装置で使用されるウェ
ハ支持板に関するものである。

〈発明の背景〉 半導体ウェハを集積回路装置クチツブなどの最終的な製
品にするまでの処理工程中、ウェハ中にバタンを形成す
るために多くのフォトリソグラフィ工程が使用される。

ウェハのトポグラフィＣ地形的形状）の寸法が、サブミ
クロン規模と言わなくても、線の幅が数ミクロン程度と
なるような小さなものになれば、それだけ、フォトリソ
グラフィ装置内においてマスクに対してウェハを非常に
正確に整合させ、位置付けしかつ焦点合わせを行うため
にフォトリソグラフィ処理工程が重要になってくる。

フォトレジスト材料を施したウェハをフォトリソグラフ
ィ工程中支持するための従来装置においては、ウェハを
装置のウェハ支持板に取付け、取はずす時にウェハ表面
からフォトレジスト材料の屑が生じることは知られてい
る。特に、ある形式の装置でに、マスク像を投射するウ
ェハ支持板中の全体として円形のｔｙＪｇ部分肉の所定
位置にウェハを支持するように、このウェハのフォトレ
ジスト表面に押圧される指状タブ、即ち支持体が用いら
れる力〈′、この支持タブは、（１）装置のウェハ保持
チャック構体がウェハ全タブに押しつける時の衝撃によ
り、また、（２）ウェハを支持板から取外す時にウェハ
表面が支持タブによってこすられることによって、フォ
トレジスト屑を生じる可−能性があるし、また、現実に
そのようなことがしばしば生じている。タブの表面に堆
積した屑は、ウェハ表面全体とはいわないまでも、その
一部において、焦点面を変えてしまうために、マスクに
よってウェハ土に形成される像の焦点ずれの原因となる
。その結果、像の鮮明度が低下し、微妙な間隔ヤ線の福
、特にミクロン及びサブミクロンの範囲の寸法形状の制
御が不可能になってしまう。ざらに、寸法形状が制御不
可能になると、製品ウェハの歩留りが低下して、廃棄処
分あるいは加工のやり直しが必要になってくる。

この分野では、フォトリソグラフィ整合及び焦点あわせ
工程中のウェハからのフォトレジスト材料の屑の発生を
、一完全に防止するとは言わないまでも、少くすること
のできるウェハ支持板を提供することが！電１ｓ　、’
Ｊフτり３゜〈発明の概要〉 この発明によると、ウェハをフォトリソグラフィ装置で
処理するために、マスクに対して結像位置で支持するた
めの支持板が提供される。この支持板には、そのウェハ
を受ける開口の周縁に沿って３個のタブが設けられてい
る。各タブは実質的に球状をなす部材（球体）を担持し
ており、この球体はその表面に対する接線においてウェ
ハと接触するようにされた滑らかな曲面を備えている。

これら３個の球体は、ウェハ表面上の焦欝結像面を正確
に決定する所定の共通平面内に固定されるように配置さ
れている。これら３個の固定球体に支持されている時に
ウェハが相対的に動いても、例えば、ウェハの取付は取
外しの為に支持板に対してウェハが動いても、実質的に
、ウェハ表面から識別し得るような屑が出ることがない
。

支持板の３個の球体は、各々、非常に平坦な板と接触す
るように、各タブに設けられた孔に挿入されて所定共通
平面内に正確に位置決めされた後、その位置に固定され
る 〈詳細な説明〉 第１図に示すように、この発明のウェハ支持板構体１０
ハ、普通、フォトリソグラフィ装置１２で使用される。

構体１ｏの斜視図が第２図に示されている。フォトリソ
グラフィ装置１２は、例えば、パーキ７−１３／　マ（
Ｐｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ　）　７オトリソグラフイ装
置のマイクラリン（Ｍｉｃｒａｌｉ−ｇｎ　１−Ｅ：デ
Ａ／　２３０／ＨＴを用いることができる。装置１２は
ウェハ位置付は手段１４ヲ含んでおり、この手段１４は
ウェハ２０を適正な平面内に適正な向きに保持する友め
の、適当な真空保持手段（図示せず）を備えたウェハ保
持チャック構体１６ヲ有する。この手段１４のチャック
構体１６は装置１２の制御機構（図示せず）に結合され
た位置付はアーム１８によって支持されている。位置決
め手段１４ハウエバ２０をウェハ貯蔵場所（図示せず）
から運び出して、支持板構体１０に接するように置く。

構体１０は、各々がタブ２３によって支持された、３個
の実質的に球状のもの、例えば、鋼鉄製のポール２２を
備えている。チャック構体１６の凹所にはばね１７が配
置されており、ウェハ２０を約２２７　ｇ　（約８オン
ス）のばねバイアスで３個のｙｔニーＡ／２２に対して
適正位置に保持している。

支持板構体１０Ｆｉプレート１３の表面１１に３本の整
合用ピン２４ｆ備えており、これらのビン２４はチャッ
ク構体１６上の３本の垂直整合ピン２４ａの対応するも
のに滑動して接触するようにされている。このようにし
て、ウェハ２０をプレート１３中の開口２８に対して正
しく位置決めすることができる。

３個のポール２２に接する平面はプレート１３の表面１
１と共通な平面である。従って、ポール２２と接触する
ウェハ２０のフォトレジスト面２１モ、後述するように
、表面１１と同一平面内にある。チャック構体１６の環
状リング部１９が一対の円孤状真空溝１５を設けた表面
１１の部分を覆っている。この一対の真空溝１５は、整
合及び結像工程中、チャック構体１６を支持板構体１０
と一体に適正位置に保持するために、真空源（図示せず
）に適切に接続されている。

マスク３２を支持するためにマスク保持器３０が設けら
れている。マスク３２ハ、従来通り、集光レンズ３６な
どの投光結像光学系を介して与えられる露出光ビーム３
４を受光する。普通は、マスク３２とウェハ２０との間
には視野レンズ（図示せず）が配置される。光源３８が
ビーム３４ヲ供給する。　゛動作を説明すると、ウェハ
２０ｉｊ位置付はアーム１８に支持されたチャック溝体
１６上に適切に配置され、位置決め手段１４が作動して
、ウェハ２０を３個のボー）Ｖ２２に対接するように、
開口２８内に適正に位置付けする。整合ピン２４が、チ
ャック構体１６上の互いに垂直に延びる３本の整合ビン
２４と滑動接触するように配置され、これによって、チ
ャック構体１６のプレート１３に対する正確な位置合わ
せと整合が得られる。図において、Ｌｌはプレート１３
の前面からウェハ２０の表面２１までの距離で、投光結
像光学系中の距離Ｌ２よりも短かくなければならない。

ウニ八制御位置決め手段１４はウェハ２０ヲマヌク３２
に対して整合させまた傾斜させて、マスク３２の像が距
離Ｌ２だけ離れたウェハ２０上に正確に位置するように
する。従って、マスク３２とウェハ３０ハ互いに正確に
平行になる。マスク３２に対するプレート開口２８上の
ウェハ２０の所望の姿勢はウェハ２０を約２２７　ｇ　
（約８オンス）のばねの力でポー）ｖ２２に押圧しつ＼
、ウェハをＸ−Ｙ方向に動かしたり、θ（傾斜）回転さ
せて得られる。ウェハ２０とマスク３２との間に少しで
も傾き不整合（即ち不平行）がある場合には、位置決め
手段１４によってウェハ２０ヲ適当に傾斜させることに
よって補正する。

整合位置決め工程の後、ウェハ２０に対する結像工程が
行われる。次に、装置１２は露光済みのウェハ２０ヲ支
持仮構体１０から切離すことができるように排気状態を
解除して、露光済みウェハ２０を取外す。ウェハ２０は
移送され、次のウェハ２０が代りに配置されて再び上記
工程が繰返えされる。位置付は手段１４の機構は従来通
りであり、この発明の溝成要件ではないので、これ以上
の説明は詳略する。

この発明によれば、以下説明するように、従来のフオ）
　ＩＪソグラフイ装置で非常にしばしば発生している重
大な問題を解決することができる。第３図には、ウェハ
２０と係合した状態における従来のタブ２３″に示す。

ウェハ２ｏに細密な寸法形状のバタンを結像させるため
には、結像工程中、ウェハ２０を装置１２中に、約１ミ
クロンの焦点深度内で装置１２中に正確に位置付けする
必要がある。３個の従来型タブ２３ヲウエハ２０に接触
させて配置した時に、これらのタブ２３の接触部分に集
まって溜った屑２７（第３図参照）９ために、第３図に
多少誇張して示すように、ウェハ２０はタブ２３の表面
２５に対して傾斜してしまい、そのために、ウェハ２０
Ｈその全体が、あるいは部分的に焦点が外れてしまう。

焦点外れになると、当業者には明らかなように、鮮鋭度
が低下し、微妙な寸法形状の調整が不可能になる。

この焦点外れの問題の根本的な原因は以下の説明により
明らかとなろう。各ウェハ２０は普通は、その表面２１
が脆い材料、例えば、フォトレジスト材料、の非常に薄
い被膜で覆われている。このようなフォトレジスト材料
の厚さは典型的には約１ミクロンである。フォトレジス
ト材料は、非常に脆いので、衝撃を受けると、破壊され
て小さな破片となってしまう可能性がある。フォトレジ
スト材料を担持するウェハ２０の表面２１がタブ２３に
よって衝撃を受けると、フォトレジスト材料の粉（この
明細書で「屑」と称するもの）が生じ、表面２１から離
れる可能性がある。第３図に示す従来型タブ２３には、
前述した第２図に示すような支持板構体１０における球
形ボール２２ハ設けられていない。

従来型タブ２３の各々の平坦前２５には傾斜部２６が設
けられている。タブ２３のウェハ表面２１に対する相対
的な運動のために、フォトレジスタ材料が削られ、ある
いは、表面２１に切込みが生じてしまう。

傾斜部２６の端縁部及び／又はタブ表面２５がこの研削
作用あるいは切込み作用に与っていると考えられる。ウ
ェハ２０のフォトレジスト表面２１に対するタブ２３の
衝撃に加え、この研削及び切込み作用の結果、フォトレ
ジスト表面２１から生じた屑２７がクプの表面２５上に
集積する。その後、多くのウエノ１２０に対して位置付
は手段１４ヲ繰返し使用することにより、屑２７がタブ
面２５に多量に集積してしまう。

屑２７の集積が増すにつれて、３個のタブ２３上のウェ
ハ２０の不整合が大きくなり、その結果、マスク３２か
らウェハ２０へ投影されるマスクの像の焦点外れがさら
に大きくなってしまう。

さらに、タブ２３に隣接するウェハ２０の部分から生じ
る屑はウェハの内側表面上に落ちて、結像工程中に傷を
生じる可能性がある。

この発明によれば、各タブ２３に球形ポール２２を取付
けてあり、このポール２２ハウエバ表面２１に対し、本
質的にフォトレジスト材料を削ったり切込みを生じ次す
することのない点接触を行うので、完全に防止すること
は出来なくとも、屑２７の発生を相当域じることができ
る。さらに、ボーＩｖ２２はフォトレジスト材料を削り
取ることなく、その表面を変形させるだけなので、衝撃
効果を減じることができる。また、ボー／ｌ／２２の表
面は曲面であるから、屑はそこから落ちヤすい。この発
明を実施した装置を繰返し使用した結果、ウェハ支持板
構体１０を用いたフォトリソグラフィ装置１２で処理し
たウェハの質がめざましく向上していることがわかった
。

次に、従来型のウェハ保持板溝体のタブ（２３）に球形
ポール（２２）を所定の正確な平面溝底を形成するよう
に取付ける方法について説明する。

第４図に示すように整合板４０を、その精密に研摩され
た表面４２に球形ポールを備えていないウェハ支持板構
体１０のプレート１３の表面２１が面するように、この
支持板構体１０を支持するように置く。

ここで説明している推奨実施例においては、整合板４０
は直径約１２０（４，７５インチ）で、厚さが約１．９
　ｃＭ（０，７５インチ）である。この整合板はロック
ウェル硬度″Ｃ″−５０まで硬くされ九油焼入れした、
ＡＪＳ工（ＡＩＴｌｅｒｉＣａｎ　■ｒｏｎ　ａｎａ　
５ｔｅｅｌ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｅ）番号（ｏ−１）の工
具鋼製のディスクを応力除去し、ついで、６０Ｈ酸化ア
ルミニウム研摩ホイールで１６仕上げ度まで平坦になる
ように研摩して形成したものである。次に、整合板４０
は通常の技法により、光学的に測定したヘリウム充填ラ
ンプからの光の１波長（λ）、即ち、０．４０６４　ｔ
ｔ　（０，００００１６インチ）の波長（λ）の平坦度
に研摩する。こうすることにより、研摩された表面４２
Ｉｆｉ本質的に平坦になる。

第４図に示すように、整合板４０上に配置される前の支
持板構体１０の従来型タブ２３は、３個の鋼製のポール
２２を収容するようにするために、次のようにして改造
される。１つの実施例においては、鋼製ポール２２は直
径が約２．３８１２５１１１−±０．００１２７　Ｉｌ
ｍ（０，０９３７５インチ±０．００００５インチ）で
ある。こに 得る材料として知られているＮＯ，４４０硬化ステンレ
スで形成される。ある場合には、通常の磁性鋼で作って
もよい。しかし、ステンレススチールは本質的に非腐食
性なので好ましい。タブ２３の平坦表面は、第６図に示
す表面部分４４を形成するために、＋　０．０００〜−
０．１２７　ｙｍ　（＋　０．０００〜−〇、ＯＱ５イ
ンチ）の許容誤差で約０．２５４ＷＭ（０，０１０イン
チ）研削される。表面４４に、直径約２．４３８４１ｎ
Ｒ（，０，０９６インチ）の貫通孔４６が形成される。

表面４４に沿って研削されたタブ２３と、それに穿設さ
れた孔４６とが上述のようにして形成された支持板構体
１０は、次に、第４図に示すように、整合板４ｏ上に配
置される。次に、鋼ボール２２がタブ２３の面４５から
それぞれの孔４６中に、整合板面４２と確実に接触する
まで挿入される。ポー／Ｌ／２２は前述した寸法形状で
あれば、孔４９にタイトフィツトするはずである。各ポ
ール２２は孔４６を通り、第６図に示すような面４２と
の接触が確実に行われるに充分な力で挿入される。ポー
ル２２が孔４６中にタイトフィツトすることにより、ポ
ーＪＶ２２の表面周縁における漏洩が非常に僅かなもの
となる。後述するように、この後、ウェハが適正な焦点
面においてマスク像の投影を受けられるようにするため
に必要な所定平面内にポールが位置しているかどうか測
定する。

次に、孔４６の各々に、これらの孔４６を充填するに充
分な粘度を持ったエポキシ系接着剤４８を充填して、孔
４６中で露出しているポール２２の表面を完全に覆って
、ポール２２ｆｔ正し−接触位置に保持するようにする
。これに適したエポキシ接着系４８の一例は、次のよう
な割合の成分からなる。ビスフエニ／Ｌ／Ａエポキシ［
脂１００　ｇに対し、アミン触媒、例えｉｄ’ＤＥＴＡ
（ジエチレントリアミン）１０ｇ及び粉状のアルミナ（
Ａ１２０３）充填剤３０１：ｅ加えたもの。接着系４８
を形成するこの混合物を前述したように各孔４９中に入
れる。

接着系４８中に気泡を生じさせないようにするために、
プローブ、例えば、つま楊枝、を用いて、その場で接着
剤４８を充分かきまぜて、気泡が残らないようにする。

気泡が多いようであれば、接着剤４８ヲ加熱して気泡を
放出させることが望ましい。

この後、第４図に示すように、支持板構体１ｏｔ工ポキ
シ接着系４８が完全に硬化するように２４時間程度放置
する。この場合、必ずしも加熱する必要はない。硬化時
間が終了すれば、構体１０は、第Ｃ図に示すように、装
置１２に用いることが可能となる。

以上に述べたような支持板構体１ｏの製造方法を用いる
と、ボー／Ｉ／２２に対して正接する平面ば表面１１と
正確に同一平面となる。従って、ボーｌし２２がウェハ
２０の表面２１と接線において接する時は、ウェハ２０
はポール２２と正確に同一平面内に、あることになる。

従って、この発明によれば、ポール２２の接触部に対し
てウェハ表面２１が動いたとしても、従来装置（第３図
参照）におけるようなウェハ２０上のフォトレジスト材
料が引掻き傷ができたり、削り取られたりするようなこ
とがない。

３個のボー／Ｌ／２２が正しく所定平面内にあるかどう
かを知るために、通常のインジケータゲージを用いて、
ポール２２に隣接するプレート１３の表面部１１に対す
る各ポール２２の正確な高さの差を測定する。この発明
を使用した実例のあるものでは、このような測定を数日
にわたって行い、エポキシ接着系４８が完全に硬化して
ポール２２が正しい位置を取り続けていることを確かめ
た。このような測定により、高さの違いは５ミクロン程
度であった。

この発明の実施に使用した装置１２でに、レンズ系３６
の焦点深度は±５ミクロン（±０．０００２インチ）で
ある。従って、インジケータゲージを用いて測定した表
面１１に対するポール２２の相対的な高さが５ミクロン
以下の場合、３つのポールの同一平面度は充分許容し得
るものであった。このウェハ支持板溝体１ｏを使用する
と、正確な集束が行われ、ポール２２上には見につくよ
うな屑２７の発生は見られなかった。

表面１１に対する３個のポール２２の同一平面度の精度
を知る念めの別の方法は、表面４２に対して完全に平坦
なＲｆｔ所定位置に保持するように溝１５全排気するこ
とにより、その真空度が適正かどうかを知る方法である
。鏡が排気不良のために適正位置に保持されない場合は
、表面１１に対するポール２２の同一平面性が不適であ
るということになる。

この発明によるウェハ支持板構体１０全用いると、処理
したウェハ２０は非常に高Ａ歩留りを示した。

以上、この発明の実施例を投影型方式で使用する場合に
ついて説明したが、この発明は近接結像方式にも使用で
きる。さらに、結像光学系としては、屈折型と反射型の
いずれをも必要に応じて用いることができる。

いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施に適したフオ）　ＩＪソグラフ
イ装置の概略図、第２図はこの発明を実施したウェハ支
持板同体の斜視図、第３図はウェハを支持しているウェ
ハ支持タブを示す従来の支持板の一部を示す図、第４図
は第２図に示したウェハ支持板構体を、この発明のウェ
ハ支持板構体を作るために用いる精密平坦面を持つプレ
ートとの関連において示す断面図、第５図は第４図の線
５−５に沿う拡大断面図、第６図は第５図の線６−６に
沿う拡大断面図である。 １０・・・ウェハ支持板構体、２ｏ・・ｅウェハ、２２
・・・・鋼製ボール、２３・・−タブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）フォトリソグラフィ装置で処理するために、脆性
   材料からなる表面を有するウェハをマスクに対する結像
   位置に支持するためのプレートであつて、このプレート
   はこれに形成された開口の周囲表面に配置された３個の
   タブを有し、各タブには滑らかな曲面を有する部材が内
   部に配置されている孔を有し、上記滑らかな曲面を有す
   る部材の各各は上記ウェハの表面部分と正接関係で接触
   するようにされており、これによつて、上記ウェハとタ
   ブの相対運動によつてウェハの表面からの上記脆性材料
   の認められる程の研削が実質的に生じないようにされて
   いるフォトリソグラフィ装置で使用するウェハ支持プレ
   ート。