JP6376871B2

JP6376871B2 - 密着露光装置

Info

Publication number: JP6376871B2
Application number: JP2014145815A
Authority: JP
Inventors: 秀樹岡谷; 恒光鳥越; 敦桝添; 佐治　伸仁; 伸仁佐治
Original assignee: V Technology Co Ltd
Current assignee: V Technology Co Ltd
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2014-07-16
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-07-16
Also published as: JP2015038981A; TWI548954B; TW201510675A

Description

本発明は、密着露光装置に関し、より詳細には、集積回路や集積回路間をつなぐ電気配線などが搭載される半導体チップの製造に好適な密着露光装置に関する。

モバイル機器などの小型化要求に対応するため、半導体における実装技術においては、ウェハーレベルパッケージングにより、集積回路を高密度化すると共に、集積回路を搭載したチップを３次元的に積層化し、更に、積層化したチップをダイシング（Die cutting）して個片化することが行われている。このようなチップを製造する際には、ウェハー上に搭載した集積回路や電気配線を樹脂（ポリアミドイミド等）などによって覆った状態での露光が行われるが、樹脂を熱硬化する必要があるため、ウェハーに反り（撓む）などが生じ、露光する際にマスクとの密着不良の一因となっていた。

従来、マスクパターンに隣接するとともに、ガラス基板の周縁まで連通する通気溝を、ガラス基板の片面に複数本形成して、フォトレジスト層の架橋重合反応により発生する窒素ガスをフォトマスクの外部に排出して、厚膜のフォトレジストが形成された基板とマスクとの密着不良の不具合を解消するようにした密着露光用フォトマスクが開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ウェハーの周縁部のみを露光装置の露光台に接触させて固定し、さらにウェハーの中央部と露光台との間に圧力調整室を設け、該圧力調整室に正圧または負圧を加えて圧力調整することで、ウェハーの中央部に生じた撓みを補正するようにしたウェハーの固定方法及び投影露光装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−９１６４７号公報特開平１１−１１１８１９号公報

しかしながら、特許文献１は、架橋重合反応で発生する窒素ガスをフォトマスクの通気溝から排出して、窒素ガスによる基板とマスクとの密着不良を抑制するものであるが、ウェハーの反りによる密着不良を解消するものではない。また、特許文献２は、つめによりウェハーを露光台に固定するようにしているが、密着露光装置に適用しようとすると、マスクとつめが干渉してしまうという課題がある。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、表面に凹凸がある基板に対しても、基板の表面形状に倣わせてマスクを密着させることができ、良好な露光精度が得られる密着露光装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
前記基板を囲み、且つ、前記マスク保持部に保持される前記マスクの周縁部の下方に位置して、前記マスクの下面と当接するように前記基板保持部に設けられる密封部材と、
前記マスク、前記基板保持部、及び前記密封部材によって囲まれた密封空間内のエアを吸引して減圧させ、前記マスクを前記基板上面の表面形状に倣わせて前記基板に密着させる減圧機構と、
前記マスクに対して前記基板と反対側に配設され、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照明光学系と、
を備え、
前記基板保持部の上面は、互いに独立した複数の凹部を備える、前記基板が載置される基板載置面と、前記基板載置面より外側に位置する吸引孔と、該吸引孔が形成される位置よりも外側に形成された周溝と、を備え、
前記密封部材は、前記周溝に固定して配置される断面中空のＯリングであることを特徴とする密着露光装置。
（２）前記マスクの下面には、レジスト付着防止膜が設けられていることを特徴とする（１）に記載の密着露光装置。
（３）前記各凹部内のエアを吸引するため、前記各凹部に開口する少なくとも一つの吸引孔をそれぞれ備え、前記各凹部内の圧力を独立して減圧可能な基板保持用減圧機構を備え、
前記各凹部における前記吸引孔の合計開口面積は、前記各凹部の吸着面積の大きさに応じて変更することを特徴とする（１）又は（２）に記載の密着露光装置。

本発明の密着露光装置によれば、被露光材としての基板を保持する基板保持部と、露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、基板を囲み、且つ、マスク保持部に保持されるマスクの周縁部の下方に位置して、マスクの下面と当接するように基板保持部に設けられる密封部材と、マスク、基板保持部、及び密封部材によって囲まれた密封空間内のエアを吸引して減圧させ、マスクを基板上面の表面形状に倣わせて基板に密着させる減圧機構と、マスクに対して基板と反対側に配設され、パターン露光用の光をマスクを介して基板に照射する照明光学系と、を備えるため、基板の反りや集積回路の高さによって生じる段差などが基板上面にあっても、マスクを基板に倣わせて密着させることができ、これにより精度よく露光することができる。また、密封部材をマスクの下面と当接するようにしたので、マスクの振動を抑え、マスクのマスク保持部からの脱落を確実に防止し、さらに、コンパクトな設計を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る密着露光装置を示す、図３のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。図１のマスクの要部拡大断面図である。図１に示す基板保持部の平面図である。本発明の第２実施形態に係る密着露光装置の断面図である。本発明の第３実施形態に係る密着露光装置の断面図である。変形例に係る基板保持部の平面図である。他の変形例に係るマスクの要部拡大断面図である。

以下、本発明に係る密着露光装置の各実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
まず、図１〜図３を参照して、本発明に係る密着露光装置の第１実施形態について説明する。
本実施形態の密着露光装置１０は、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、マスクＭを保持するマスク保持部１２と、密封部材１３と、減圧機構１４と、図示しない照明光学系と、を備える。

基板Ｗでは、シリコンウェハ４２上にＣＰＵやメモリ等の集積回路４１が形成され、該集積回路４１の表面が、ポリアミドイミド等の樹脂４３によって覆われている。基板Ｗでは、樹脂４３を熱硬化する際に生じる反りや、集積回路４１などの高さの差による凹凸によって表面の平面度が良好でない場合が生じる。

マスクＭは、図２に示すように、熱膨張係数が小さく、熱による反りが少ない、厚さ０．３〜０．７ｍｍ程度の薄肉の無アルカリガラス板や石英ガラス板などで製作され、下面（基板Ｗ側）には露光すべきパターンＰが形成されている。なお、図中、Ｐａは、露光パターンＰを形成するクロムメッキを示す。また、マスクＭの下面には、さらに、フッ素樹脂を溶剤化したものをコーティングして形成されたフッ素系樹脂皮膜などの防汚性皮膜からなるレジスト付着防止膜４５が設けられている。マスクＭは、Ｏリング１５などを介して枠形状のマスク保持部１２に真空吸着によって保持されている。

対向配置された基板保持部２１の上面２１ａと、マスク保持部１２の下面１２ａとの間には、マスクＭ及び基板Ｗを囲むようにＯリングやパッキンなどの断面中空の密封部材１３が設けられている。これにより、基板保持部２１、マスクＭ、マスク保持部１２、及び密封部材１３によって囲まれた密封空間１６が形成される。密封部材１３としては、変形して密封空間１６を形成するものであればＯリングやパッキンに限定されないが、変形が容易な方が高い密封性を有するため、中心部が中空とされたＯリングが好適である。また、密封部材１３の支持方法は任意であり、基板保持部２１の上面２１ａと、マスク保持部１２の下面１２ａのいずれかに予め支持されてもよいし、単に間に配置されていてもよい。

基板保持部２１には、載置される基板Ｗより外側、且つ密封部材１３の接触位置より内側に位置する吸引孔１７が密封空間１６に貫通して下向きに設けられており、真空ポンプなどの減圧機構１４が接続されている。減圧機構１４は、密封空間１６内のエアを吸引孔１７から下向きに吸引して密封空間１６内の圧力を減圧させる。

また、基板保持部２１は、図３も参照して、例えば、円形板状の基板Ｗより大きな直径を有し、金属やセラミックス材などにより形成され、基板保持部２１の上面には、基板Ｗの載置面を形成する複数の環状凸部２４ａ，２４ｂ，２４ｃが同心円状に形成されている。
なお、本実施形態では、環状凸部２４ｃは、吸引孔１７が形成される基板保持部２１の上面と連続して形成されているが、図５では、第３実施形態に対応して環状に示されている。

隣り合う環状凸部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ同士は、９０°間隔で半径方向に延びる４本のリブ２５によって接続されている。また、環状凸部２４ａ，２４ｂ，２４ｃの上面には、ゴムなどの弾性材料からなる円形（円筒形）で断面中空の封止部材２７が配置されている。環状凸部２４ａ，２４ｂ，２４ｃ及びリブ２５の高さは、同じであることが好ましい。また、封止部材２７は、リブ２５の上面にも配置されてもよい。

換言すれば、環状凸部２４ａの中心部には、本発明の凹部である円形溝２６ａが形成され、環状凸部２４ａ，２４ｂ間、及び環状凸部２４ｂ，２４ｃ間には、それぞれ環状溝２６ｂ，２６ｃが形成されている。環状溝２６ｂ，２６ｃは、更に、半径方向に延びる４本のリブ２５によって４分割されて本発明の凹部である円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４を形成する。なお、円形溝２６ａ、及び円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４は、互いに独立している。

円形溝２６ａ、及び４分割された環状溝２６ｂ，２６ｃ（円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４）の底部には、吸引孔２８が下向きに形成されており、真空ポンプなどの基板保持用減圧機構２９に接続されている。基板保持用減圧機構２９は、円形溝２６ａ、及び各円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４内のエアを下向きに吸引することで、基板保持部２１上に載置された基板Ｗと、円形溝２６ａ及び各円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４とで囲まれた空間を負圧にして、基板Ｗを円形溝２６ａ及び各円弧状溝に均一に吸着して保持する。なお、円形溝２６ａ、及び各円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４内のそれぞれの圧力を独立に制御して、基板Ｗの平坦度を矯正するようにしてもよい。
なお、各溝２６ａ、２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４に形成される吸引孔２８は、これら各溝２６ａ、２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４に臨む配管によって構成されてもよい。
また、基板保持部２１は、不図示のピンなどによって、基板Ｗを昇降可能に構成されている。

このような密着露光装置１０において、基板保持部２１上に基板Ｗを載置した後、マスクＭを保持するマスク保持部１２を降下させ、マスクＭ及び基板Ｗを囲むように、基板保持部２１の上面２１ａと、マスク保持部１２の下面１２ａとの間を密封部材１３で封止する。これにより、マスクＭ、マスク保持部１２、基板保持部２１、及び密封部材１３によって囲まれた密封空間１６を形成する。

次いで、減圧機構１４により密封空間１６内のエアを、基板Ｗの外周部に位置する吸引孔１７から下向きに吸引することで、基板Ｗの外周側からマスクＭを基板Ｗに接触させて、基板Ｗ上面の表面形状に倣わせて基板Ｗに均等に密着させる。ここで、マスクＭは、薄肉のため撓みやすく設計されているので、基板Ｗ上面の表面形状に良好に倣うことができる。

このように、基板Ｗの反りや集積回路４１の高さなどにより生じる表面形状の凹凸に合わせてマスクＭを基板Ｗに密着させた状態で、マスクに対して基板と反対側に配設された照明光学系によって、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射することで、精度の高い露光を行うことができる。また、マスクＭにはレジスト付着防止膜４５が設けられているので、基板ＷにマスクＭを付着させてもマスクＭの汚れを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態の密着露光装置１０によれば、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、露光すべきパターンを有するマスクＭを保持するマスク保持部１２と、マスクＭ及び基板Ｗを囲み、マスク保持部１２と基板保持部２１との間に設けられる密封部材１３と、マスクＭ、マスク保持部１２、基板保持部２１、及び密封部材１３によって囲まれた密封空間１６内のエアを吸引して減圧させ、マスクＭを基板Ｗ上面の表面形状に倣わせて基板Ｗに密着させる減圧機構１４と、マスクＭに対して基板Ｗと反対側に配設され、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照明光学系と、を備えるため、基板Ｗの反りや集積回路４１の高さによって生じる段差などが基板Ｗ上面にあっても、マスクＭを基板Ｗに倣わせて密着させることができ、これにより精度よく露光することができる。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明に係る密着露光装置の第２実施形態について説明する。
本実施形態の密着露光装置１０Ａは、第１実施形態と同様、基板保持部２１と、マスクＭを保持するマスク保持部１２と、密封部材１３と、減圧機構１４と、図示しない照明光学系と、を備える。

本実施形態の密封部材１３は、基板保持部２１の吸引孔１７が形成される位置よりも外側に形成された周溝２４ｄに接着などによって固定して配置されている。密封部材１３は、マスク保持部１２に保持されるマスクＭの周縁部の下方に位置し、基板Ｗを囲み、且つ、マスク保持部１２が降下することで、マスクＭの下面と当接する。

したがって、基板保持部２１上に基板Ｗを載置した後、マスクＭを保持するマスク保持部１２を降下させ、基板Ｗを囲むように、基板保持部２１の上面２１ａと、マスクＭの下面との間を密封部材１３で封止する。これにより、マスクＭ、基板保持部２１、及び密封部材１３によって囲まれた密封空間１６を形成する。

次いで、第１実施形態と同様に、減圧機構１４により密封空間１６内のエアを、基板Ｗの外周部に位置する吸引孔１７から下向きに吸引することで、基板Ｗの外周側からマスクＭを基板Ｗに接触させて、基板Ｗ上面の表面形状に倣わせて基板Ｗに均等に密着させる。

これにより、本実施形態の密着露光装置１０Ａによれば、密封部材１３は、基板Ｗを囲み、且つ、マスクＭの下面と当接するように基板保持部２１に設けられているので、マスク保持部１２によるマスクＭの吸着力に対して、密封空間１６内のエアの吸引力が相対的に大きくなった場合であっても、マスクＭの振動を抑制することができ、また、マスク保持部１２からマスクＭが脱落したりするのを確実に防止することができる。また、密封部材１３は、マスクＭの下面と当接する位置に配置することで、第１実施形態に比べて、コンパクトな設計を実現することができる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明に係る密着露光装置の第３実施形態について説明する。本実施形態の密着露光装置１０Ｂは、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、枠形状のマスク保持部２２と、加圧機構２３と、図示しない照明光学系と、を備える。

基板保持部２１は、円板状に形成され、基板Ｗを吸着保持する構成において第１実施形態と同じであるが、基板Ｗより外側の吸引孔１７を有する面は設けられていない。

マスク保持部２２は、下面２２ａにマスクＭが気密に固定されると共に、上面２２ｂにマスク保持部２２の開口を覆うようにカバーガラス３０が気密に固定されている。これにより、マスク保持部２２、マスクＭ、及びカバーガラス３０によって外部から閉鎖された密封空間３１が画成される。マスク保持部２２には、密封空間３１に連通する通気孔３２が形成されており、該通気孔３２が加圧機構２３に接続されている。

加圧機構２３は、送風ポンプなどから構成されており、加圧機構２３から送気するエアの圧力を制御することで、密封空間３１内の圧力を増圧する。

このような密着露光装置１０Ｂにおいて、先ず、基板保持部２１上に基板Ｗを載置した後、基板保持用減圧機構２９で円形溝２６ａ及び環状溝２６ｂ，２６ｃ内の圧力を負圧にして基板Ｗを吸着保持する。次いで、加圧機構２３から送気して、密封空間３１内の圧力を増圧することでマスクＭを基板Ｗ側に撓ませた後、マスク保持部２２を下降させてマスクＭを基板Ｗに押し付ける。これにより、マスクＭを基板上面の表面形状に倣わせて基板Ｗに密着させ、照明光学系によって、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射することで、精度の高い露光を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態の密着露光装置１０Ｂによれば、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、露光すべきパターンを有するマスクＭを下面２２ａに保持すると共に、上面２２ｂ側にカバーガラス３０を保持するマスク保持部２２と、少なくともマスク保持部２２、マスクＭ、及びカバーガラス３０によって画成される密封空間３１内の圧力を増圧する加圧機構２３と、マスクＭに対して基板Ｗと反対側に配設され、パターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照明光学系と、を備え、密封空間３１の圧力を増圧することでマスクＭを基板Ｗ側に撓ませた状態で基板Ｗに接触させ、マスクＭを基板Ｗ上面の表面形状に倣わせて基板Ｗに密着させるようにしたため、基板Ｗの反りや集積回路４１の高さによって生じる段差などを考慮することなく、マスクＭを基板Ｗに密着させて精度よく露光することができる。

尚、本発明は、前述した実施形態及び実施例に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、本発明の基板保持部は、基板を保持するものであれば、本実施形態のものに限定されるものではない。

上記実施形態の基板保持部２１では、各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４ごとに開口面積が同じ吸引孔２８を１つずつ設置しているが、例えば、少なくとも一つの吸引孔２８を各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４ごとに配置し、各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４における吸引孔２８の合計開口面積を、各凹溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４の吸着面積の大きさに応じて変更するようにしてもよい。

具体的に、図６（ａ）に示すように、開口面積の異なる吸引孔２８を各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４に１つずつ配置してもよい。この場合、円形溝２６ａ、円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４、円弧状溝２６ｃ１〜２６ｃ４の順に吸着面積が大きくなることから、吸引孔２８の開口面積も、円形溝２６ａ、円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４、円弧状溝２６ｃ１〜２６ｃ４の順に大きくしている。
又は、図６（ｂ）に示すように、開口面積が同じ吸引孔２８の数を各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４ごとに変えるようにしてもよい。この場合、吸引孔２８の数は、円形溝２６ａ、円弧状溝２６ｂ１〜２６ｂ４、円弧状溝２６ｃ１〜２６ｃ４の順に多くしている。
なお、吸引孔２８が配管によって構成される場合には、配管径または配管の数を変更すればよい。また、配管径と配管の数の両方を変更して、吸引力を適切に設定することも可能である。
これにより、単一の真空ポンプを用いて、バルブなどで吸引力の調整を行うことなく、各溝２６ａ，２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４ごとに適切な吸引力を設定することができる。

また、上記実施形態では、マスクＭを基板Ｗに向けて押し付け、基板Ｗの上面の表面形状に倣わせているが、押し付けるだけでは、基板Ｗに接触する箇所と接触しない箇所が生じるため、露光エリア内で露光パターンＰのない部分に図７に示すような凸形状部Ｍａを設けて押し付けてもよい。凸形状部Ｍａは、マスクパターンを焼き付けた後で、接着などにより形成してもよい。
また、上記凸形状部Ｍａには、レジスト付着防止膜４５を設けてレジストの付着を防止してもよく、また、レジスト付着防止膜４５は、凸形状部Ｍａを含むマスクの下面全体に設けられてもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ密着露光装置
２１基板保持部
１２，２２マスク保持部
１３密封部材
１４減圧機構
１６，３１密封空間
２２ａ下面
２２ｂ上面
２３加圧機構
２６ａ円形溝（凹部）
２６ｂ１〜２６ｂ４，２６ｃ１〜２６ｃ４円弧状溝（凹部）
３０カバーガラス
Ｍマスク
Ｗ基板（被露光材）

Claims

被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
露光すべきパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、
前記基板を囲み、且つ、前記マスク保持部に保持される前記マスクの周縁部の下方に位置して、前記マスクの下面と当接するように前記基板保持部に設けられる密封部材と、
前記マスク、前記基板保持部、及び前記密封部材によって囲まれた密封空間内のエアを吸引して減圧させ、前記マスクを前記基板上面の表面形状に倣わせて前記基板に密着させる減圧機構と、
前記マスクに対して前記基板と反対側に配設され、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照明光学系と、
を備え、
前記基板保持部の上面は、互いに独立した複数の凹部を備える、前記基板が載置される基板載置面と、前記基板載置面より外側に位置する吸引孔と、該吸引孔が形成される位置よりも外側に形成された周溝と、を備え、
前記密封部材は、前記周溝に固定して配置される断面中空のＯリングであることを特徴とする密着露光装置。
前記マスクの下面には、レジスト付着防止膜が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の密着露光装置。
前記各凹部内のエアを吸引するため、前記各凹部に開口する少なくとも一つの吸引孔をそれぞれ備え、前記各凹部内の圧力を独立して減圧可能な基板保持用減圧機構を備え、
前記各凹部における前記吸引孔の合計開口面積は、前記各凹部の吸着面積の大きさに応じて変更することを特徴とする請求項１又は２に記載の密着露光装置。