JPS63307729A

JPS63307729A - 半導体ウエハの露光方法

Info

Publication number: JPS63307729A
Application number: JP62143827A
Authority: JP
Inventors: Shinji Akaike; 伸二赤池; Masaki Narishima; 正樹成島; Masao Kubodera; 久保寺　正男
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-06-09
Filing date: 1987-06-09
Publication date: 1988-12-15

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】し発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウェハの露光方法に関する。

（従来の技術）従来から、半導体ウェハの露光方式として、近接露光方
式、反射プロジェクション方式、レンズプロジェクショ
ン方式等の各種の方式が知られている。

これらの方式では、いずれも紫外線ランプのような光源
を用いた露光部の光の通路にマスクを固定しておき、こ
のマスクを通過した光の通路に露光対象のレジスト展を
形成したウェハを搬入して位置合せし露光させる方法が
採用されている。

（発明が解決しようとする問題点）このように、従来の露光方法では、露光部の光の通路に
マスクを固定しておき、予め位置決めされたウェハを、
被照射位置に導入して露光部でマスクとウェハとを所定
の相対位置関係となるようにしている上に、マスクの方
がウェハよりも高温雰囲気中に長時間置かれる結果とな
るなめ、両者の相対位置関係に誤差を生じ充分な合せ精
度が得られず、また解像力も不十分になってしまうとい
う問題があった。

本発明は、かかる従来の問題を解決すべくなされたもの
で、マスクとウェハの相対位置関係が−定し、これによ
って良好な合せ精度および解像力が得られる半導体ウェ
ハの露光方法を提供することを目的としている。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明の露光装置は、マスクとウェハとを微小間隔をお
いて重ね合せマスク側から高エネルギー線を照射して前
記マスクのマスクパターンを前記ウェハ上に投影させる
露光方法において、位置決めされたマスクと位置決めさ
れたウェハとを、高エネルギー線被照射位置外で照射時
における相対位置関係となるように位置合せし、しかる
後、これらのマスクとウェハとをこの相対位置関係を維
持したまま高エネルギー線被照射位置に搬入して露光を
行うことを特徴としている。

（作用）本発明においては、まず、マスクは、例えばＸ、Ｙ方向
に位置調整可能な水平に保持されたマスクホルダー上に
位置決めされる。一方、半導体ウェハは、Ｚおよびθ方
向に移動可能なウェハステージ上に位置決めされて載置
される。マスクとウェハとの重ね合せは、例えば、次の
ように行われる。

すなわち、このウェハステージを囲んで複数のボールか
らなるマスクステージを頂面が水平となるように配置し
、ウェハステージ上に置かれたウェハの面とマスクステ
ージの頂面間に微小間隔が形成されるようにウェハステ
ージをＺおよびθ方向に微調整する０次にマスクステー
ジをウェハステージとともにマスクホルダーの下方に相
対的に移動させてマスクをマスクステージ上に移載して
保持する。しかる後、ウェハとマスクとを、この状態を
保持したまま露光用の光源を備えた照射部に導入して、
マスク側から高エネルギー線を照射してウェハ表面のレ
ジストにマスクパターンを露光させる。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。

第１図は、本発明の一実施例に使用される露光装置の外
観を示す斜視図であり、ウェハ供給部１と、ウェハおよ
びマスクの位置合せおよび搬送を行う位置合せ搬送部２
と、紫外線の照射を行う露光部３と、電源供給部４とか
ら主に構成されている。

ウェハ供給部１は、着脱自在のウェハカセット５と、こ
のウェハカセット５をウェハ１枚分ずつ昇降させるエレ
ベータ−機構と、ウェハカセット５からウェハ６を　１
枚ずつ引出しセンター出しとオリエンテーションフラッ
トの検出を行うアライメントポジションＡまで搬送する
、図示を省略した真空ピンセットと、第２図に示すよう
に、アライメントポジションＡでセンター出しとオリエ
ンテーションフラットの検出を終えたウェハ６をウェハ
ステージへ搬送する上面に真空吸着部を有するスイング
アーム７とを備えている。

位置合せ搬送部２は、第２図ないし第５図に示すような
、Ｘ、Ｙ方向に移動可能なウェハ・マスクステージ８と
、マスク位置合せ装置９と、静電容量を測定することに
より非接触でウェハ・マスクステージ８の各部の高さを
測定する高さ検出装置１０とを備えている。

ウェハ・マスクステージ８は、ウェハの搬入、搬出時に
、第３図に示すように、降下して中央寄りに３本のビン
Ｐを突出させるＺおよびθ方向に移動可能なウェハステ
ージ１１と、このウェハステージ１１を囲むようにその
外周近傍に配置された先端が完全な同一平面内にある３
本のポールを有するマスクステージ１２と、これらのウ
ェハステージ１１およびマスクステージ１２を、一体的
にＸ−Ｙ方向に搬送するＸ−Ｙステージ１３とから構成
されている。

このウェハ・マスクステージ８は、Ｘ−Ｙステージ１３
のプログラム制御により、ウェハ受渡しポジションＢ、
高さ検出ポジションＣ、マスク受渡しポジションＤ、露
光ポジションＥ間を所定のタイミングで移動する。また
ウェハステージ１１は、高き検出装置１０の測定結果に
基いてＺ方向およびθ方向にフィードバック制御される
。

マスク位置合せ装置９は、上下に移動可能なマスクホル
ダー１４とマスク１５の基準マークを視認する顕微鏡１
６とから構成されている。マスクホルダー１４は、第６
図に示すように、水平部を内側に向けたＬ字形状のマス
ク保持部を有しており、そのマスク保持部の上面にはフ
ッ素樹脂のコーティングが施され、かつマスクの縁部を
吸引保持する吸引溝１４ａが形成されている。ｔ、た、
水平面内で位置決めのための微小な移動が可能とされて
おり、かつそのマスク保持部の基準レベルはウェハステ
ージ１１の先端より１０μＩＩ〜５０μｍ高い位置とさ
、れている、マスク１５をマスクステージ１２へ搭載す
る際には、Ｘ−Ｙステージ１３がマスクホルダー１４に
保持されたマスク１５の下方の所定の位置にきたとき、
基準レベルから２１１降下し、逆にマスクをマスクステ
ージから離脱させる際には基準レベルから３寵上昇する
ようになっている。なお、マスクホルダー１４へのマス
ク１５の搭載は手操作あるいは自動操作のいずれでも可
能とされている。

また、高さ検出装置１０は、高さ検出ポジションＣにマ
スク・ウェハステージ８がきたとき、プログラム制御に
よりウェハ６の上面の数箇所とマスクステージ１１の各
ボールの先端の高さを測定し、この測定データに基いて
、ウェハの上面とマスクステージの先端間の間隔が２０
μｍ程度の所定の微小間隔となるようにウェハステージ
１２がフィードバック制御されてＺ方向に移動する。

本発明は、このような露光装置を用いて次のように行わ
れる。

まず真空ピンセットがウェハカセット５からレジスト膜
の形成されたウェハ６を１枚取出しアライメントポジシ
ョンＡにこのウェハ６を載置すると、アライメントポジ
ションＡにおいてウェハ６のセンター出しとオリエンテ
ーションフラットの検出が行われる。このときウェハ・
マスクステージ８はウェハ受渡しポジションＢにあり、
ウェハステージ１１が下降し、ビンＰが突出した状態と
なっている。

次にスイングアーム７が、ウェハ６をウェハ・マスクス
テージ８のウェハステージ１１上に載置すると、ウェハ
ステージ１１が上昇してステージ面でウェハ６を支持し
、図示を省略した吸引孔から吸引してウェハ６をウェハ
ステージ１１上に固定する。

この後、ウェハ・マスクステージ８は高さ検出ポジショ
ンＣに移動する。

高さ検出装置１０は、ウェハ６の表面の数箇所と各マス
クステージ１２の先端の高さを測定し、ウェハステージ
１１は、マスクステージ１２の各先端とウェハ６の表面
間に２０μｍの間隔が生じるようにＺ方向に移動する。

一方、マスク位置合せ装置９のマスクホルダー１４には
、マスク１５が手操作あるいは自９ＪＪｎ作により供給
され、図示を省略した位置出し爪により押え、マスク１
５の位置出しを行い、吸引孔１４ａによって吸引保持し
た後、位置出し爪を退避させる。

そしてウェハ６の表面とマスクステージ１２の先端間の
間隔調整の終了したウェハ・マスクステージ８は、マス
クホルダー１４の下方の所定位置に導入される。このと
き、マスクホルダー１４の基準レベルは顕微鏡１６の焦
点深度以内となるように、ウェハステージ１１の先端よ
り１０μｍ〜５０μｍ高い位置とされる。

次に、マスク１５とウェハ６に形成された基準マークを
顕微鏡１６で視認しながら、これらが一致するように、
ウェハ６が固定されているウェハ・マスクステージ８を
Ｘ、Ｙ方向に移動させ、かつマスクステージ１２をθ回
転させて水平面内の位置合せが行われる。

その後、マスクホルダー１４が下降してマスク１５をマ
スクステージ１２の先端に載せ、ウェハステージ１１は
マスク１５をその先端に設けた吸引孔により吸引保持す
る。

これによって、マスクとウェハとは所定の間隔を置いて
重ね合されたことになる。

しかる後、ウェハ・マスクステージ８は、ウェハ６とマ
スク１５とをこのままの状態で保持して露光部３内の露
光ポジションＥに移動して露光が行われる。露光後、ウ
ェハ・マスクステージ８は、露光部３から出て再びマス
クホルダー１４の下方のマスク受渡しポジションＤに移
動してマスク１５がとり外され、ウェハ受渡しポジショ
ンＢに戻ってウェハ６がスイングアーム７によってとり
外され、この露光されたウェハ６はウェハカセット５に
収納される。そして別の未露光のウェハについて再び同
様の操作が繰り返される。

なお、以上の実施例では、仮位置合せされたウェハを、
位置合せされたマスクの下方に移動させてマスクとウェ
ハの位置合せを行うようにした例について説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるべきものではな
く、位置合せされたマスクを位置合せされたウェハ側に
移動させたり、あるいは両者を移動させてこれらの位置
合せを行うようにしてもよいことは勿論である。

［発明の効果］以上説明したように、本発明においては、マスクとウェ
ハとを微小間隔をおいて重ね合せマスク側から高エネル
ギー線を照射して前記マスクのマスクパターンを前記ウ
ェハ上に投影させる露光方法において、位置決めされた
マスクと位置決めされたウェハとを、高エネルギー線被
照射位置外で照射時における相対位置関係となるように
位置合せし、しかる後、これらのマスクとウェハとをこ
の相対位置関係を維持したまま高エネルギー線被照射位
置に搬入して露光を行うようにしたので、露光時におけ
るマスクとウェハの相対位置関係が一定し、これによっ
て良好な合せ精度および解像力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に使用する装置の外観を示す
斜視図、第２図はこの実施例におけるウェハの移動経路
を示す平面図、第３図はこの実施例に使用されるウェハ
・マスクステージの平面図、第４図はそのウェハ搬入搬
出時の状態を示す側面図、第５図はその各部の高さ測定
状況を示す側面図、第６図はマスクホルダーからマスク
ステージにマスクを移載する状況を示す側断面図である
。１・・・ウェハ供給部、２・・・位置合せ搬送部、３・
・・露光部、４・・・電源供給部、５・・・ウェハカセ
ット、６・・・ウェハ、７・・・スイングアーム、８・
・・ウェハ・マスクステージ、９・・・マスク位置合せ
装置、１０・・・高さ検出装置、１１・・・ウェハステ
ージ、１２・・・マスクステージ、１３・・・Ｘ−Ｙス
テージ、１４・・・マスクホルダー、１５・・・マスク
、１６・・・顕微鏡、Ａ・・・アライメントポジション
、Ｂ・・・ウェハ受渡しポジション、Ｃ・・・高さ検出
ポジション、Ｄ・・・マスク受渡しポジション、Ｅ・・
・露光ポジション、Ｐ・・・ピン。出願人　　東京エレクトトロン株式会社代理人弁理士　
　須　山　佐　− 第３図業４図

Claims

【特許請求の範囲】

　マスクとウェハとを微小間隔をおいて重ね合せマスク
側から高エネルギー線を照射して前記マスクのマスクパ
ターンを前記ウェハ上に投影させる露光方法において、
位置決めされたマスクと位置決めされたウェハとを、高
エネルギー線被照射位置外で照射時における相対位置関
係となるように位置合せし、しかる後、これらのマスク
とウェハとをこの相対位置関係を維持したまま高エネル
ギー線被照射位置に搬入して露光を行うことを特徴とす
る半導体ウェハの露光方法。