DE3429084A1 - Roentgenstrahlen-belichtungsgeraet - Google Patents

Description

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ο / OQDD/ Dipl.-lng. R. Kinne

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Dipl.-lng. B. Pellmann Dipl.-lng. K. Grams Dipl.'Chem. Dr. B. Struif

Bavariaring 4, Postfach 20 24 C 8000 München 2

Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Munch·.

Canon Kabushiki Kaisha . ⁷" ^Au9^{ust 1984} Tokio, Japan DE 4124

Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, das bei einem Lithographieprozeß und insbesondere in einem Bildbelichtungsschritt dieses Prozesses verwenbar ist, um hochintegrierte Halbleiter-Bauelemente herzustellen.

Auf Grund der Forderungen nach einem erhöhten Grad in der Schaltungsintegration wird nun für die Breite einer Linie, die ein Leiterbild darstellt, verlangt, daß sie in der Größenordnung von Mikron und sogar von Submikron liegt. Um diese Forderung zu erfüllen, wird für den Druck des Schaltschemas eine Strahlungsenergie mit einer kürzeren Wellenlänge, z. B. eine UV-Strahlung, eine ferne UV-Strahlung und eine weiche Röntgenstrahlung, verwendet.

Dresdner Bank (Mjnctven) KtO 3939 844 Bayer. Vereiflsbank (München! Klo ECi 94!

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Im Hinblick auf ein Lithographiegerät, das die weiche Röntgenstrahlung benut2t, wurden seit über zehn Jahren Anstrengungen unternommen, ein gewerbsmäßig herstellbares Gerät zu entwickeln, jedoch ist bis heute über einen Erfolg im Zustandebringen eines praktisch anwendbaren Geräts für die Herstellung von Halbleiter-Bauelementen unter Anwendung von weicher Röntgenstrahlung nichts bekanntgeworden. Die Gründe hierfür dürften in den Schwierigkeiten liegen, eine geeignete und ausgewogene Auflösungskraft, Justiergenauigkeit, Durchsatzleistung, Zuverlässigkeit, Bedienbarkeit, Preiswürdigkeit usw. zu erreichen.

Betrachtet man die oben genannten Punkte jedoch näher, dann liegt eines der wesentlichsten Probleme darin, daß es im Vergleich mit der UV-Strahlung sehr viel schwieriger ist, mit weichen Röntgenstrahlen umzugehen und zu arbeiten. Wie bestens bekannt ist, müssen die weichen Röntgenstrahlen innerhalb einer evakuierten Kammer emittiert werden. Um eine Maske und ein Wafer (Halbleiterplättchen), die mit oder ohne Berührung übereinander angeordnet sind, mit v/eichen Röntgenstrahlen zu bestrahlen, werden deshalb diese Strahlen durch ein Fenster der Vakuumkammer, das durch eine Beryllium-Folie abgedichtet ist, in diese eingeführt. Die Beryllium-Folie kommt deswegen zur Anwendung, weil sie einen nur sehr geringen Anteil der weichen Röntgenstrahlen absorbiert. Jedoch muß diese Folie dem Druckunterschied zwischen dem Hochvakuum in der Kammer und dem Atmosphärendruck, dem die Maske und das Wafer ausgesetzt sind, standhalten, so daß für die Folie eine Stärke von etwa 50 ju erforderlich ist. Eine Beryllium-Folie mit dieser Stärke absorbiert aber bis zu 50% der weichen Röntgenstrahlung, was von Nachteil ist.

Ein anderes Problem hat seine Ursache in der Divergenz der weichen Röntgenstrahlen, denn wenn diese die Maske und das Wafer, die sich ohne Berührung übereinander befinden, bestrahlen, dann kann ein Bild des Maskenschemas, das auf dem Wafer ausgebildet wird, zum ursprünglichen Schema auf der Maske unterschiedliche Abmessungen haben, wenn das Wafer eine Neigung mit Bezug zur Maske aufweist. Um das zu vermeiden, ist das Aufrechterhalten einer Parallelität zwischen Maske und Wafer notwendig, jedoch ist es äußerst schwierig, diese mechanisch zu erreichen. Zusätzlich haben die divergierenden Strahlen notwendigerweise unterschiedliche Projektionsgrößen oder -maße zwischen dem mittigen Bereich und dem Randbereich zum Ergebnis. Das macht es erforderlich, die Mitte der Maske mit der Achse der Röntgenstrahlenquelle für jeden der Bildbelichtungsvorgänge auszurichten, und zwar zusätzlich zur Justierung zwischen Maske und Wafer.

Ein weiteres Problem wird dadurch hervorgerufen, daß dann, wenn das mit einem Schema belichtete Wafer chemisch durch Ätzen od. dgl. behandelt wird, dieses Wafer eine Vergrößerung oder Verkleinerung erfährt. Dieser Punkt ist dann von besonderer Bedeutung, wenn Wafer mit großem Durchmesser, verwendet werden, wofür in jüngerer Zeit ein Trend oder Bedarf besteht, und zwar Wafer mit einem Durchmesser von etwa 15 bis etwa 20 cm, weil in solchen Fällen die Vergrößerung oder Verkleinerung des. Wafers nicht mehr vernachlässigt werden kann,.

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Zusätzlich zu den obigen Problemen haben die Erfinder ein ganz besonderes, den weichen Röntgenstrahlen eigenes Problem festgestellt, auf das unter Bezugnahme auf die Fig. 24, welche die Beziehung zwischen der Energie und der Stärke der Röntgenstrahlen, wenn sie durch Beschleunigen von Elektronen auf hohe Geschwindigkeit und plötzliches Stoppen dieser durch Anstoßen an einen Auffangschirm

erzeugt werden. Die abfallende, ausgezogene Linie stellt die Dauereigenschaft, die Spitzen stellen die Sondereigenschaft, die vom Material des Auffangschirms abhängig ist, dar.

Der Bereich in dem Diagramm der Fig. 24, der in der Röntgenstrahlenenergie niedriger als 4 keV liegt, wird zur Belichtung des Wafers benutzt, jedoch wird der links der gestrichelten Linie liegende Bereich vom Beryllium absorbiert, so daß der Bereich, der tatsächlich für die Belichtungsenergie genutzt wird, nur derjenige ist, der von der gestrichelten Linie und der 4 keV-Linie bestimmt wird.

Kurz gesagt, es wird durch das Einführen der weichen Röntgenstrahlen von der Vakuumkammer her ein hoher Eenrgieverlust mit einbezogen.

Es ist demzufolge die Aufgabe der Erfindung, ein Röntgeristrahlen-Belichtungsgerät zu schaffen, bei dem die Energie der Röntgenstrahlungsquelle wirksam und leistungsfähig zum Bestrahlen einer Maske und/oder eines Wafers genutzt wird.

Hierbei zielt die Erfindung auf ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät ab, bei dem eine Komponente divergierender Eigenschaft, die Schwierigkeiten und Unannehmlichkeiten beim Belichten des Wafers mit einem Maskenschema hervorruft, beseitigt werden kann.

Ferner ist es ein Ziel der Erfindung, ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät zu schaffen, wobei ein von einem "Schuß" (einer Aufnahme) in der Belichtung erfaßter Bereich des Wafers vermindert wird, um den Einfluß der Verkleinerung oder Vergrößerung des Wafers auf ein Minium zu bringen.

Es hat sich herausgestellt, daß noch ein weiteres Problem vorliegt. Wenn nämlich eine Substanz in einem Vakuum untergebracht wird, dann werden die in der Oberflächenschicht der Substanz enthaltenen Gase emittiert und vermindern das Vakuum beträchtlich, d.h., die am in der Röntgenstrahlungsquelle verwendeten Auffangschirm erzeugten Gase können ein anderes Teil des Geräts nachteilig beeinflussen.

Insofern ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, ein RÖntgenstrahlen-Belichtungsgerät zu schaffen, das von diesem Problem frei ist.

Die Erfinder haben noch ein·weiteres und zusätzliches Problem festgestellt. Wenn ein mit einem Photo- oder Decklack beschichtetes Wafer in einem Vakuum angeordnet wird, dann werden die in der Oberflächenschicht enthaltenen Gase allmählich abgegeben, wodurch das Vakuum im Röntgenstrahl len-Belichtungsgerät merkbar vermindert wird. Wenn das eintritt, dann wird eine für die Erzeugung eines Elektronenstrahls verwendete Glühkathode ganz wesentlich verschlissen, was zum Ergebnis hat, daß eine Elektronenstrahlerzeugung unmöglich wird, wodurch das Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät unbrauchbar ist.

Darüber hinaus wird bei einer Verminderung des Vakuums ein kohlenstoffhaltiges Material an den Teilen, die sich auf hoher Temperatur befinden, niedergeschlagen, und es kann an den Teilen, denen eine hohe Spannung angelegt wird, eine elektrische Entladung auftreten, so daß diese Teile unbrauchbar werden. Des weiteren werden die eine hohe Präzision aufweisenden Teile durch das Niederschlagen der aus den Gasen erzeugten Substanz beschädigt.

Ferner werden/ nachdem Gase wiederholt mittels der Wafer oder Waferkassette eingebracht worden sind, die Gase selbst oder ein Produkt von diesen an der Innenseite des Geräts niedergeschlagen und angesammelt, und zwar sogar bis zu einem solchen Ausmaß, daß das Gerät nicht auf einen gewünschten Wert evakuiert werden kann.

Deshalb ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Waferkammer so auszubilden, daß die oben genannten Probleme beseitigt werden, und ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, das mit einer solchen Kammer versehen ist, zu schaffen.

Des weiteren zielt die. Erfindung auf die Schaffung und Weiterbildung von Mechanismen, Systemen, Anordnungen, Arbeitsweisen und -vorgängen ab, um das Wafer und/oder die Maske wie auch verschiedene andere Elemente und Bauteile mit hoher Wirksamkeit sowie Leistungsfähigkeit zu handhaben, zu lagern oder zu unterstützen, zu erfassen, zu überführen und zu bewegen.

Die Aufgabe der Erfindung und deren Lösung, die Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät in einer Ausführungsform gemäß der

Erfindung;
Fig. 2 den Längsschnitt nach der Linie II - II

in der Fig. 1;
Fig. 3 den Querschnitt nach der Linie III - III

in der Fig. 1;
Fig. 4 den Querschnitt nach der Linie IV - IV in der Fig. 1;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform verwendete Maske,

Fig. 6 eine Draufsicht, wobei eine Maske und ein Wafer gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung übereinander angeordnet sind;

Fig. 7 eine perspektivische Darstellung einer Waferzufuhrvorrichtung in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform; .

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Mechanismus zur Handhabung der Wafer in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 9 einenQuerschnitt durch einen Parallelflächen-Einstellmechanismus in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht einer Waferaustragvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung einer Waferabfuhrvorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 12 eine perspektivische Ansicht eines Trage- sowie eines Bestrahlungstisches in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung einer Grob- und Feinverschiebevorrichtung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 14 eine mehr ins einzelne gehende perspektivische Darstellung der in Fig. 13 gezeigten Grob- und Feinverschiebevorrichtung;

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht eines Grob- und Feinverschiebemechanismus, für die Vorrichtung von Fig. 13 bzw. 14;

Fig. 16 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise der Grob- und Feinverschiebevorrichtung;

Fig. 17 einen Schnitt durch einen Masken- sowie einen Waferträger gemäß der Erfindung, die übereinander angeordnet sind;

Fig. 18 eine optische Anordnung für ein Vorjustierraikroskop in einer erf.indungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 19 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung eines Justiervorgangs zwischen der Maske und dem Wafer unter Verwendung des Vorjustiermikroskops von Fig. 18;

Fig. 20 einen schematischen Schnitt durch ein Elektronenmikroskop zur Feinjustierung in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 21 einen Querschnitt zur Erläuterung der Arbeitsweise an einer Bestrahlungsstation des erfindungsgemäß ausgebildeten Geräts;

Fig. 22A und 22B die Bewegung des Wafers durch die Bestrahlungsstation mittels eines Bestrahlungsstation-Hubwerks gemäß einer Ausführungsform nach der Erfindung;

Fig. 23A und 23B einen Aufbau in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung/ durch den eine Mehrzahl von Masken durch eine einzige Röntgenstrahlungsquelle bestrahlt wird;

Fig. 24 das bereits eingangs besprochene Diagramm über die Beziehung zwischen der Energie und der Stärke der Röntgenstrahlen.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen die allgemeine Anordnung eines Röntgenstrahlen-Belichtungsgeräts in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung. Das Gerät weist eine Hauptkammer 1, eine Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 sowie eine Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3, die beide an entgegengesetzten Seiten der Hauptkammer 1 angeordnet sind, eine neben

der Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 und an einer Seite der Hauptkammer 1 befindliche Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4, Bestrahlungskammern 5a und 5b sowie eine Nebenkammer 6 auf.

Die Hauptkammer 1 hat ein erstes Teil 7, mit dessen entgegengesetzten Seiten die Aufnahmekammern 2 sowie 3 verbunden sind, und ein zweites Teil 8, mit dessen einer Seite die Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 verbunden ist. Die Verbindungen zwischen dem ersten Hauptkammerteil 7 und der Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 sowie der Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 und die Verbindung zwischen dem zweiten Hauptkämmerteil 8 sowie der Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 sind so ausgebildet, daß sie jeweils unabhängig von den anderen ein Vakuum aufrechterhalten können.

Die Verbindungen zwischen den Bestrahlungskammern 5a, 5b sowie der Hauptkammer 1 und zwischen den Kammern 5a, 5b sowie der Nebenkammer 6 sind ebenfalls so ausgestaltet, daß sie unabhängig von den anderen ein Vakuum jeweils aufrechterhalten. Zwischen diesen Kammern sind Absperrventile 9 vorgesehen, um die Kammern, wenn es nötig ist, voneinander zu trennen. Wenn es beispielsweise notwendig wird, eine Röntgenröhre in der Bestrahlungskammer 5a oder 5b auszutauschen oder zu warten, dann werden die dazu nötigen Arbeitsgänge nach Schließen des zugeordneten Absperrventils 9 ausgeführt, wobei die übrigen Kammern, d.h. die Kammern 1 und 6, das Vakuum halten können. Das ist insofern von Vorteil, als es vor Fortsetzen des Gerätebetriebs nach dem Wartungsvorgang für die Wiederaufnahme ausreichend ist, wenn lediglich die Bestrahlungskammer 5a oder 5b evakuiert wird, womit die für das Evakuieren erforderliche Zeit vermindert werden kann. Die Kammern 1, 2, 3, 4, 5a, 5b und sind an den jeweils passenden Seiten mit öffnungen verse-

hen, die über Rohrleitungen 10 in geeigneter Weise mit einer Vakuumpumpe 140 zu verbinden sind (Fig. 2 und 4).

Unter Bezugnahme auf die Fig. 2-4 werden kurze Erläuterungen bezüglich hauptsächlicher Vorrichtungen, Mechanismen und Arbeitsvorgänge gegeben.

Wie Fig. 4 zeigt, ist die Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 mit einer Vorrichtung zum Empfang einer Kassette 13 versehen, die mehrere Wafer 12 enthält, von denen jedes mit einem Photolack beschichtet ist, der durch das Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät zu einem Schaltschema belichtet werden soll. Diese Empfangsvorrichtung ist in der Lage, eine Vertikalbewegung der Kassette 13 herbeizuführen, um an der Zufuhr mehrerer Wafer in Aufeinanderfolge in das erste Hauptkammerteil 7 mitzuwirken.

Im ersten Hauptkammerteil 7 ist angrenzend an die Zufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 eine Vorrichtung zum Abführen der Wafer, und zwar einzeln, von der in der Kammer 2 befindlichen Kassette 13 vorgesehen. In der Mitte der Länge des ersten Hauptkammerteils 7 sind die Parallelflächen-Einstellmechanismen 44 für die Wafer angeordnet, durch die die Lage der Wafer eingestellt und fixiert wird, so daß eine Fläche des Wafers zu einer Bezugsfläche des am Bestrahlungstisch gelagerten Waferträgers parallel ist. An einer der Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 nahegelegenen Stelle des ersten Hauptkammerteils 7 ist eine Abfuhrvorrichtung vorgesehen, um das dem Belichtungsschritt für das Schema an seiner ganzen Oberfläche aussetzte Wafer in die Kammer 3 auszutragen.

In gleichartiger Weise wie zur Aufnahmekammer 2 ist in der Kammer 3 eine Vorrichtung zum Empfang einer Wafer enthaltenden Kassette 14 untergebracht. Diese Empfangsvorrich-

tung kann die Kassette 14 vertikal bewegen und bewirkt eine Stapelung der Wafer, die den Bestrahlungsschritten unterworfen worden sind, eines auf dem anderen.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 werden die wesentlichen Vorrichtungen und Arbeitsgänge, die sich auf die Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 und das zweite Hauptkammerteil 8 beziehen, erläutert. Die Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 enthält eine Maskenkassette 15 mit mehreren in dieser befindlichen Masken 16. Zusätzlich ist eine Vorrichtung zum Drehen der Maskenkassette 15 vorhanden, um eine gewünschte Maske 16 der mehreren Masken gemäß den Bestrahlungsschritten zu bewegen.

Das zweite Hauptkammerteil 8 weist nahe der Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 eine Vorrichtung zur Bewegung der Masken auf, die dazu dient, eine Maske aus der Kassette zu nehmen oder in diese wieder zurückzuführen. An einem oberen Teil des zweiten Hauptkammerteils 8 befindet sich eine vertikal bewegbare Vorrichtung zur Handhabung der Masken, die den Maskenträger hält. In der Mitte der Länge des zweiten Hauptkammerteils 8 ist an dessen Oberseite ein Vorjustiermikroskop 17 zur Ausführung einer Grobausrichtung oder -justierung zwischen der Maske und dem Wafer angeordnet. In der Nähe dieses Mikroskops 17 befindet sich ebenfalls am oberen Teil des zweiten Hauptkammerteils 8 ein Feinjustier-Elektronenmikroskop 18, mit dem eine genaue Justierung zwischen Maske und Wafer ausgeführt wird. Zusätzlich ist an einer Innenseite des zweiten Hauptkammerteils 8 eine Grob- und Feinverschiebevorrichtung vorgesehen, die über die Länge des Kammerteils 8 bewegbar ist, um die Maske und das Wafer während der Vor- und Feinjustiervoränge zu verschieben.

Die wesentlichen Vorrichtungen, Mechanismen und Vorgänge, die mit der Nebenkammer 6 zusammenhängen, sind zu denjenigen, die mit Bezug auf das zweite Hauptkammerteil 8 erläutert wurden, gleichartig, wobei die Ausnahme darin liegt, daß die Kammer 6 nicht mit der Maskenbewegungsvorrichtung ausgestattet ist, welche zum Herausnehmen einer Maske aus der Kassette oder Wiedereinführen einer Maske in diese betätigt wird.

Wie aus Fig. 2 zu entnehmen ist, enthält jede Bestrahlungskammer 5a und 5b eine Röntgenröhre 113. Die Maske und das Wafer werden von den Röntgenstrahlen, während sie auf einem Tisch durch die Kammer geführt werden, bestrahlt. Durch diese Bestrahlung wird das Wafer dem Muster oder Schema der Maske exponiert bzw. wird das Maskenschema auf das Wafer übertragen oder gedruckt.

Um das allgemeine Arbeiten des Röntgenstrahlen-Belichtungsgeräts zu erläutern, sei beispielsweise angenommen, daß ein Wafer vier getrennte Bestrahlungsbereiche hat.

Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine Maske 16, die eine für Röntgenstrahlen durchlässige Grundplatte, ein Schaltungsschema 20 und einen Satz von Justiermarken 21 aus einem für Röntgenstrahlen undurchlässigen Material aufweist. Die Fig. 6 zeigt in einer Draufsicht ein Beispiel für ein Wafer mit vier getrennten Bestrahlungsbere'ichen, die durch rechtwinklige, gestrichelte Linien 22 und 23 abgegrenzt sind. Die Bestrahlung wird durchgeführt, wenn die Maske 16 einem der getrennten Bestrahlungsbereiche des Wafers überlagert ist, d.h., daß zum Erfassen der gesamten Waferflache der Bestrahlungsschritt viermal wiederholt werden muß. Das Wafer kann mit vorher ausgebildeten Justiermarken versehen werden, und ein Satz 24, 25 oder 26 (bzw. 21) ist auf jedem

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der Bestrahlungsbereiche vorhanden.

Die Wafer 12, die mit diesen Justiermarken 24, 25, 26 versehen sind, werden in der Waferkassette 13 gestapelt und nacheinander durch die Zufuhrvorrichtung in das Kammer-' teil 7 eingeführt sowie dann so ausgerichtet, daß eine Orientierungskante 27 am Wafer 12 in eine vorbestimmte Richtung zeigt. Dann wird das Wafer 12 zu dem am Bestrahlungstisch angebrachten Waferträger überführt; die Parallelflächen-Einstel!vorrichtung regelt die Lage des Wafers 12 so, daß die Waferoberfläche parallel zur Waferträger-Bezugsfläche ist und zu dieser einen vorbestimmten Abstand hat. Das hat zum Ergebnis, daß das Wafer 12 und die Maske 16, die vom am Waferträger angebrachten Maskenträger getragen wird, nun einander gegenüberliegende Flächen haben, die zueinander parallel und in vorbestimmtem Abstand zueinander sind. , '

Der das Wafer 12 tragende Bestrahlungstisch wird in die Vor-Justierstation verschoben, die in der Mitte des Hauptkammerteils 8 liegt.

Andererseits wird die aus der Maskenkassette 15 genommene und vom Maskengreifer erfaßte sowie am Maskenträger befestigte Maske 16 zusammen mit dem Maskenträger von der Grob- und Feinverschiebevorrichtung aufgenommen, die den Maskenträger zum Bestrahlungstisch führt, der auf den Haskenträger an der Vorjustierstation mit dem Waferträger wartet, welchem er überlagert wird- An der Vorjustierstation werden die Maske 16 und der erste Bestrahlungsbereich des Wafers 12 grob miteinander ausgerichtet, worauf sie zur benachbarten FeinJustierstation geführt werden, in der sie einer Feinjustierung unterworfen werden.

Die Maske 16 und das Wafer 12 auf dem Bestrahlungstisch, die nun fein justiert sind, werden in die Bestrahlungskammer 5a transportiert, in der sie von Röntgenstrahlen bestrichen und bestrahlt werden. Das Wafer 12 wird im zweiten, dritten und vierten Bestrahlungsbereich abgedeckt oder abgeschirmt, so daß die anderen Bereiche mit Ausnahme des ersten Bereichs vor einer Belichtung durch Röntgenstrahlen geschützt sind.

Nach Durchlauf durch die Bestrahlungskammer 5a erreicht der Bestrahlungstisch die Nebenkammer 6, in der der Bestrahlungsbereich für das Wafer verschoben wird. Wenn die Maske 16 dem zweiten Bestrahlungsbereich des Wafers 12 überlagert ist, dann wird der Bestrahlungstisch zur VorJustierstation und dann zur Feinjustierstation in der Nebenkammer 6 bewegt, wobei die Maske 16 und der zweite Bestrahlungsbereich des Wafers 12 zuerst grob und dann fein miteinander ausgerichtet werden.

In gleichartiger Weise, wie oben beschrieben wurde, werden die Maske 16 und das Wafer 12 auf dem Bestrahlungstisch in die Bestrahlungskammer 5b geführt, in der sie von den Röntgenstrahlen abgetastet und bestrahlt werden. Während dieses Bestrahlens werden der erste, dritte und vierte Bestrahlungsbereich abgeschirmt, so daß nur der zweite Bestrahlungsbereich den Röntgenstrahlen ausgesetzt wird.

Wenn.der Bestrahlungstisch nach dem Durchlaufen der zweiten Bestrahlungskammer 5b das zweite Hauptkammerteil 8 erreicht, dann wird wiederum der Bestrahlungsbereich verändert oder umgestellt. Die oben beschriebenen Vorgänge werden auf diese Weise wiederholt, bis der dritte sowie vierte Bestrahlungsbereich und damit die gesamte Fläche des Wafers 12 den Röntgenstrahlen ausgesetzt worden sind. Hierauf wird

der Bestrahlungstisch vom zweiten Hauptkammerteil 8 zum ersten Hauptkammerteil 7 verbracht. Das den Schaltungsschemata ausgesetzte Wafer wird ausgetragen und von der Wafer abfuhrkassette in der Kammer 3 aufgenommen. Wenn eine andere Maske 16 zu benutzen ist, kann die Vorrichtung für die Maskenbewegung die alte Maske zur Maskenkassette 15 zurückbringen und aus dieser eine andere entnehmen.

Die obige Beschreibung war auf ein einzelnes zu bearbeitendes Wafer abgestellt; es dürfte jedoch klar sein, daß mehrere Wafer 12 parallel zueinander unter Verwendung mehrerer Bestrahlungstische bearbeitet werden können.

Anschließend werden zu den Hauptpunkten im Betrieb ins einzelne gehende Erläuterungen gegeben, um die gesamte Arbeitsweise des Röntgenstrahlen-Belichtungsgeräts in dieser Ausführungsform gemäß der Erfindung zu verdeutlichen.

1. Waferzufuhr, -Parallelflächen-Einstellung und -abfuhr

Wie die Fig. 4 zeigt, sind die Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 und die Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 an einander entgegengesetzten Seiten des ersten Hauptkammerteils 7 angebracht. In der Kammer 2 ist ein Tisch gelagert, der die Waferkassette 13, die eine Mehrzahl von jeweils mit einem für Röntgenstrahlen beschichteten Wafern 12 enthält, abstützt. . Der Tisch 30 ist für eine Vertikalbewegung der Waferkassette 13 an einem Hubwerk 31 befestigt. Die vom Tisch 30 getragene Waferkassette 13 wird durch das Hubwerk 31 abwärts bewegt/ nachdem ein in· der Kassette enthaltenes Wafer 12 in das erste Hauptkammerteil 7 eingeführt ist.

Die Aufnahmekammer 2 ist mit einem Anschluß versehen, mit dem eine Rohrleitung 10 verbunden ist, die ihrerseits an eine Vakuumpumpe 140 zur Evakuierung der Aufnahmekammer 2 angeschlossen ist. An der Innenseite der Deckenwand der Aufnahmekammer 2 ist ein Heizgerät 141 angebracht.

Die Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 ist vom Hauptkammerteil 7 abzutrennen, so daß die Evakuierung nur für die Kammer 2 ausgeführt werden kann. Durch diese Evakuierung können die in der Oberflächenschicht des Wafers enthaltenen Gase vorab entfernt werden. In dieser Beziehung arbeitet bei der beschriebenen Ausführungsform die Aufnahmekammer 2 auch als eine vorbereitende Entzug- oder Absaugkammer, und durch dieses vorbereitende Absaugen besteht keine oder eine nur geringe Möglichkeit, dass die Gase innerhalb des Bestrahlungsgeräts und insbesondere in der Nähe der Röntgenstrahlenquelle emittiert werden, so daß das Vakuum im Gerät im Belichtungsschritt für die Maske 16 und das Wafer 12 nicht beeinträchtigt oder gestört wird.

Ohne die vorbereitende Absaugkammer ist das zu evakuierende Volumen groß, was eine längere Zeitdauer für das Evakuieren zum Ergebnis hat. Um die erforderliche Zeit zu vermindern, wäre eine größere Pumpe mit einem höheren Durchsatz nötig, was wiederum einen größeren Raum erfordern und den Betrieb kostspielig machen würde.

Da die Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 gemäß dieser Ausführungsform auch als vorbereitende Absaugkammer arbeitet, wird der erforderliche Raum vermindert, so daß das ganze Gerät kleiner gebaut werden kann, und es ist kein Mechanismus notwendig, um die Waferkassette 13 von einer vorbereitenden Absaugkammer zur Waferzufuhrkammer zu fördern. Damit wird die Zahl der Eauteile herabgesetzt, die

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Bedienbarkeit des Geräts wird verbessert und dessen Kosten werden gesenkt.

Die Gase, die in das Gerät emittiert werden können, sind nicht nur im Wafer 12 enthalten, sondern auch in den inneren Wandflächen der Kammer 2 und der Waferkassette 13. Da nun aber bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform das Heizgerät 141 vorgesehen ist, so können diese Gase durch die Beheizung schnell zum Austreten gebracht werden, und sie werden durch die Vakuumpumpe 14o abgesaugt.

Als Heizgerät für die Aufnahmekammer 2 kann ein "Seath"-Heizgerät, ein Infrarot-Heizgerät und ein Posistor zur Anwendung kommen. Von diesem ist der Posistor vorzuziehen, da er die Eigenschaft hat, die Temperatur selbst einzuhalten, was die Regelung der Wärmequelle einfacher macht.

Wenn die Aufnahmekammer 2 beheizt wird, kann der Hauptteil des Röntgenstrahlen-Belichtungsgeräts durch die für die Kammer 2 bestimmte Wärme mit beheizt werden. Es ist insofern vorzuziehen, die Aufnahmekammer 2 vom Hauptteil des Geräts thermisch zu isolieren. So kann beispielsweise die Wand des Absperrventils zwischen der Aufnahmekammer 2 und dem ersten Hauptkammerteil 7 mit einer Rohrleitung 142 versehen werden, die von einer geeigneten Substanz durchflossen wird.

Die Fig. 7 zeigt die Waferzufuhrvorrichtung 32 in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung, die dazu dient, das Wafer 12 von der Kassette 13 dem ersten Hauptkammerteil 7 zuzuführen. Die Zufuhrvorrichtung 32 umfaßt einen verschiebbaren Tisch 33, der ein Wafer 12 abstützt und es aus der Kassette 13 zieht, sowie einen Schieber 35, der längs einer Führung 34 eine waagerechte Bewegung ausführt. Das vom Tisch 13 getragene Wafer 12 wird durch die Bewegung des Schiebers

35 zu einer über einem Waferhebeelernent 36 befindlichen Stelle gebracht, und dieses Hebeelement 36 ist mit einer Wafertragfläche 37, die drehbar ist, sowie mit einem Orientierungskantenfühler 38 an einer gegenüber der Tragfläche 37 tiefer liegenden Fläche versehen. Wenn das Wafer 12 das Hebeelement 36 erreicht, dann wird dieses zum Anheben der Tragfläche 37 betätigt, so daß letztere das Wafer 12 vom Tisch 33 übernimmt. Dabe¹' wird die Tragfläche 37 gedreht, um die Orientierungskante 27 mit Hilfe des Orientierungskantenfühlers 38 in eine vorbestimmte Richtung zu bringen.

In Fig. 8 ist ein Wafergreifer 40 gezeigt, der das auf der Tragfläche 37 und vom Hebeelement 36 angehobene Wafer 12 erfaßt sowie an einem Schlitten 42 angebracht ist, der längs einer Führung 41 bewegbar und auch mit einem vertikal verfahrbaren Zylinder 43 verbunden ist.

Der Wafergreifer 40 wird durch Bewegen des Schlittens 42 längs der Führung 41 über die Wafertragfläche 37 verlagert und dann durch Betätigen des Zylinders 43 abwärts bewegt. Nach Aufnehmen des Wafers 12 von der Tragfläche 37 wird der Wafergreifer 40 durch den Zylinder 43 aufwärts bewegt und dann längs der Führung 41 zur Parallelflächen-Ein-, Stellstation 44 (Fig. 4) verbracht.

An der Parallelflächen-Einstel!station 44 wird der Bestrahlungstisch 46, der längs der Schienen 45 bewegbar ist, zur Aufnahme des Wafers 12 hergerichtet. Wie die Fig. 9 zeigt, weist der Bestrahlungstisch 46 an seinem oberen Teil einen Waferträger 47 auf, innerhalb welchem ein Bestrahlungsbereich-Umstelltisch 48, eine sphärische Auflage 49 und eine Waferspannvorrichtung 50 in der angegebenen Reihenfolge von unten nach oben angeordnet sind. Die sphärische Auflage 49 hat eine solche Gestalt, daß sie durch eine teil-

sphärische Seitenfläche und parallele, vom Zentrum der Kugel gleichbeabstandete Flächen bestimmt ist.

Die unteren Flächen des Bestrahlungstisches 46 und des Waferträgers 47 haben miteinander fluchtende öffnungen 52 und 53, durch die sich eine piezo- oder druckelektrische Einrichtung aus Bauteilen 51 erstreckt, die auf einer vertikal bewegbaren Lagerplatte 54 an auf die öffnungen 52, ausgerichteten Stellen angebracht sind.

Die Waferspannvorrichtung 50 ist an ihrer ünterflache mit einer abwärts gerichteten Stange 55 versehen, die mit einem Kopfteil der piezoelektrischen Bauteile 51, das sich durch die öffnungen 52, 53 in den Waferträger 47 erstreckt, zur Anlage kommen kann. Die sphärische Auflage 49 ist an der Spannvorrichtung 50 fest angebracht und an ihrem Außenumfang mit piezoelektrischen Elementen 56 in Anlage.

An der Parallelflächen-Einstellstation 44 befindet sich ein durch ein Hebegerät 57, das an einem oberen Teil des Hauptkammerteils 7 gehalten ist, vertikal bewegbares Kalibriergerät 58, das eine Grundplatte 59 umfaßt, die eine öffnung 61, durch die sich ein Spaltfühler 60 erstreckt, und eine öffnung 63, durch die sich ein Spannvorrichtungsantrieb 62 erstreckt, aufweist.

Wenn das Wafer 12 durch den Greifer 40 der Parallelflächen-Einstellstation 44 zugeführt wird, so wird es zwi-: sehen dem Waferträger 47 sowie dem Kalibriergerät 58 angeordnet. Dann wird der Zylinder 43 (Fig. 8) betätigt, um den Wafergreifer 40 gegen die Spannvorrichtung 50 hin abzusenken. Wenn das Wafer 12 der Oberfläche der Spannvorrichtung 50 ganz nahe kommt, dann gibt der Greifer 40 das Wafer 12 frei, so daß dieses nun auf der Oberfläche der

Spannvorrichtung 50 gelagert ist, an welcher es durch eine elektrostatische Kraft festgehalten wird.

Nach Übergabe des Wafers 12 an die Spannvorrichtung 50 bewegt sich der Wafergreifer 40 mittels des Zylinders 43 aufwärts und durch Antreiben des Schlittens 42 längs der Führung 41 zur Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 hin.

Für den Parallelflächen-Einstellvorgang des an der Spannvorrichtung 50 festgehaltenen Wafers 12 senkt das Hebegerät 57 zuerst das Kalibriergerät 58 ab, bis dessen Grundplatte 59 mit einer oberen Bezugsfläche 65 des Waferträgers 47 zur Anlage kommt.

Dann wird die Lagerplatte 54 betrieben, um die piezoelektrischen Bauteile 51 durch die öffnungen 52, 53 zu bewegen, bis sie das untere Ende der Stange 55 erreichen. Zu diesem Zeitpunkt bestimmt der Spaltfühler 60 den Abstand zwischen der Oberfläche des Wafers 12 und der oberen Bezugsfläche des Waferträgers 47. Entsprechend dieser Bestimmung regeln die piezoelektrischen Bauteile 51 das Wafer bezüglich seiner vertikalen Lagen ein, so daß für dieses die Parallelflächen-Einstellung bewirkt wird. Anschließend kommen die am Umfang befindlichen piezoelektrischen Elemente 56 zum Einsatz, so daß sie zum sphärischen Umfang der Auflage 49 gedrückt werden und diese und damit auch die Spannvorrichtung 50 festlegen.

Anschließend hebt das Hebegerät 57 das Kalibriergerät 58 in seine obere Stellung, während die Lagerplatte 54 die piezoelektrischen Bauteile 51 absenkt. Der den Waferträger 47 haltende Bestrahlungstisch 46 wird hierauf aus der Parallelflächen-Einstellstation 44 längs der Schienen 45 durch einen (nicht gezeigten) Antrieb zur Vorjustierstation verfahren.

Das Abführen des Wafers, nachdem es dem Bestrahlungsvorgang unterworfen worden ist, wird im folgenden beschrieben. Hierzu ist die Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 mit einem Tisch 30 versehen, der die die Wafer 12 enthaltende Kassette 14 in gleichartiger Weise wie bei der Waferzufuhrkassetten-Aufnahmekammer 2 trägt* Der Tisch 30 wird ebenfalls von einem Hubwerk 31 getragen, das den Tisch 30 mit der darauf befindlichen Kassette 14 nach jedem Empfang eines Wafers 12 vom ersten Hauptkammerteil 7 her aufwärts bewegt.

Die Überführung des Wafers 12 vom ersten Hauptkammerteil 7 zur Kassette 14 wird durch einen Wafergreifer des in Fig. 8 gezeigten Aufbaus und durch die in Fig. 10 dargestellte Waferaustragvorrichtung 66, die eine Platte 67 und einen Schieber 68 umfaßt, bewerkstelligt.

Nach dem BestrahlungsVorgang wird, wie Fig. 11 zeigt, der Bestrahlungstisch 46 vom Maskenträger 70 durch den Maskengreifer 71 befreit und dann längs der Schienen 45 zum Wafergreifer. bewegt. -Hier wird das auf der Spannvorrichtung 50 gehaltene Wafer 12 an seinem Umfang vom Wafergreifer erfaßt und auf die Platte 67 der Waferaustragvorrichtung 66 überführt. Die das Wafer 12 tragende Platte 67 wird durch den Schieber 68 längs der Führung 69 zur Kassette 14 in der Waferabfuhrkassetten-Aufnahmekammer 3 verfahren. Durch Wiederholung dieser Schritte werden die Wafer 12, die belichtet worden sind, aufeinanderfolgend in der in der Aufnahmekammer 3 befindlichen Abfuhrkassette 14 aufgenommen.

2. Maskenzu- und -abfuhr

Das Zuführen und Abführen der Maske wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 11 erläutert.

Die Maskenkassette 15 weist eine obere sowie untere Abdeckung 15a bzw. 15b auf, und in dem dazwischen liegenden Raum wird eine Mehrzahl ' :>n Masken 16 aufgenommen, die an der oberen Abdeckung 15a durch Magnetkraft gehalten werden.

Wenn sich die Maskenkassette in ihrer Aufnahmekammer 4 befindet, so kann sie durch Absenken ihrer unteren Abdeckung 15b durch Betreiben einer öffnungsvorrichtung 72 geöffnet werden.

Die obere Abdeckung 15a der Maskenkassette 15 wird durch eine Dreheinrichtung so gedreht, daß eine gewünschte oder benötigte Maske 16 aus der Mehrzahl dieser an einer Zugriffstation positioniert werden kann, an der die Maske herausgenommen oder zurückgeführt wird.

Ein Deckel 75 der Kammer 4 wird geöffnet, eine Kassette 15 wird in die Kammer 4 eingesetzt, und dann wird der Deckel 75 wieder geschlo'ssen, woraufhin die Kammer 4 durch eine (nicht gezeigte) Absaugvorrichtung evakuiert wird. Wenn die Kammer 4 auf einen vorbestimmten Wert evakuiert ist, wird ein Schieberverschluß 76, der vorher geschlossen worden ist, geöffnet, und ein Maskenbewegungselement greift durch diesen vom zweiten Hauptkammerteil 8 in die Maskenkassetten-Aufnahmekammer 4 hinein. Das Maskenbewegungselement trägt an seinem freien Ende eine Mitnehmerklaue, um die an der oberen Abdeckung 15a der Maskenkassette 15 magnetisch festgehaltene Maske herauszuziehen, wobei die Klaue mit der ausgewählten Maske 16 zum Eingriff kommt und dann die obere Abdeckung 15a durch das Hubgerät 74b auf-

wärts bewegt wird, so daß die Maske 16 von der oberen Abdeckung 15a gelöst wird. Das Maskenbewegungselement wird dann in das zweite Hauptkammerteil 8 zurückgezogen, womit die Maske 16 von der Kaitimer 4 in das Hauptkammerteil 3, genauer gesagt zu einer Maskenbühne 77, gelangt.

An der Maskenbühne 77 sind eine Masken-Handhabeeinrichtung 78, ein die Lage einer Maske erfassender Maskenlagefühler 79 und ein Maskenhebewerk 80 zum Anheben der auf der Masken-Handhabeeinrichtung 78 lagernden Maske vorgesehen.

Die Masken-Handhabeeinrichtung 78, die die an der Maskenbühne 77 befindliche Maske trägt, ist drehbar, um die Maske entsprechend dem Ergebnis in der Lageerfassung seitens des Lagefühlers 79 zu positionieren.

Nachdem die Maske 16 in ihre korrekte Lage gebracht worden ist, wird die die Maske tragende Handhabeeinrichtung 78 durch das Hebewerk 80 aufwärts bewegt.

Der Lagefühler 79 ist waagerecht bewegbar, so daß er sich, wenn die Lage der Maske ermittelt werden soll, oberhalb der von der Handhabeeinrichtung 78 getragenen Maske 16 befindet, und er wird, nachdem das korrekte Positionieren der Maske bewerkstelligt ist, in seine Ausgangslage zurückgeführt, so daß er die Vertikalbewegung der Masken-Handhabeeinrichtung 78 nicht behindert.

Gleich oberhalb (und rechts) der Maskenbühne 77 befindet sich ein Maskengreifer 71, der Greifglieder 81 zum Erfassen des Maskenträgers 70 und Wellen 82 zur Bewegung des von den Greifgliedern 81 festgeklemmten Maskenträgers 70 aufweist. Die Wellen 82 werden von einem an einer hochgelegenen Stelle des Hauptkammerteils 8 angeordneten Hubgerät 83 vertikal bewegt. Die Greifglieder 81 sind mit den Wellen 82 drehbar

verbunden, so daß sie, wenn sie den Maskenträger 70 nach Beendigung des Bestrahlungsvorgangs empfangen, drehen können, um dem Träger 70 ein Vorbeigehen und Anliegen an einem der Greifglieder 81 zu erlauben. Das Greifglied 81, das aus der Bahn des Maskenträgers 70 durch seine Drehung entfernt worden ,ist, wird dann wieder gedreht, um den Maskenhalter 70 zusammen mit dem anderen Greifglied 81 festzuklemmen.

Der vom Maskengreifer ⁷I festgeklemmte Maskenträger 70 weist eine öffnung 84 zur teilweisen Aufnahme der Maske 16, die, während sie von der Handhabeeinrichtung 78 getragen wird, aufwärts bewegt wird, und an seiner Unterseite ein magnetisches Element auf, um die Maske 16 durch Magnetkraft zu halten. Die vom Maskenträger 70 getragene und auf der Handhabeeinrichtung 78 befindliche Maske 16 wird vom Maskenhebewerk 80 aufwärts bewegt, während andererseits die Handhabeeinrichtung 78 durch das Hebewerk 80, nachdem die Maske 16 freigegeben wurde, eine Abwärtsbewegung ausführt.

Anschließend wird die vom Maskenträger 70 gehaltene Maske 16 zur Kassette 15 zurückgeführt.

Hierzu wird zuerst das Maskenhebewerk 80 betätigt, um die Masken-Handhabeeinrichtung 78 in die Nähe der unter dem
Maskenträger gehaltenen Maske 16 zu bringen, worauf die
Handhabeeinrichtung 78 betätigt wird, um die Maske zu erfassen. Das an der Unterseite des Maskenträgers 70 befindliche magnetische Element wird entregt_f die Maske wird
vom Träger 70 freigegeben, und dann wird das Hebewerk 80 betätigt, um die Maske 16, während sie von der Handhabeeinrichtung 78 erfaßt ist, abzusenken=.

Die Mitnehmerklaue des Maskenbewegungselements empfängt
die von der Handhabeeinrichtung 78 ergriffene und auf der Maskenbühne 77 befindliche Maske, und zu der Zeit, da die

Klaue die Maske empfängt, wird die Handhabeeinrichtung 78 zur Freigabe der Maske betätigt. Anschließend wird das Maskenbewegungselement in die Kammer 4 hinein erstreckt, so daß es zwischen der oberen sowie unteren Abdeckung 15a bzw 15b der Kassette 15 angeordnet ist.

Das an der oberen Abdeckung 15a der Kassette 15 angebrachte magnetische Element zieht dann die sich am freien Ende des Maskenbewegungselements befindliche Maske 16 zur Unterseite der oberen Abdeckung 15a hin an.

3. Bestrahlungstisch und bewegbarer Schlitten

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 werden der Bestrahlungstisch und der bewegbare Schlitten beschrieben. Der bewegbare Schlitten 85 ist durch einen (nicht gezeigten) Antrieb entlang der Längsschienen 8 6 bewegbar, deren Länge so bemessen ist, daß der Schlitten 85 zwischen der Feinjustierstation A und der Maskenzu- und -abfuhrstation C verfahren werden kann. Am Schlitten 85 sind die Querschienen 45 befestigt, längs welcher der Bestrahlungstisch 46 bewegbar ist. Das eine Ende jeder Querschiene 45 ist so bestimmt, daß, wenn der Bestrahlungstisch 46 in der FeinJustierstation A ist, es mit je einer Überführungsschiene 8 7 verbunden werden kann, während das andere Ende der Querschienen so bestimmt ist, daß, wenn der Bestrahlungstisch 46 längs dieser Schienen bewegt wird, er die Waferzufuhr- sowie Waferabfuhrstation D bzw. E erreichen kann. Dadurch gelangt der Bestrahlungstisch 46, wenn sich der Schlitten 85 in der Vorjustierstation B befindet, bei seiner Wegbewegung vom Schlitten 85 längs der Querschienen 45 in die Waferzufuhrstation D. In gleicher Weise erreicht der Bestrahlungstisch 46, wenn sich der Schlitten 85 in der Maskenzufuhr-und -abfuhrstation C befindet, bei seiner Bewegung längs der Querschienen 45 die Waferabfuhrstation E. Der Waferträger 47 wird am Be-

Strahlungstisch 46 durch eine magnetische Spannvorrichtung gehalten und ist mit einer regelmäßigen quadratischen Ausnehmung versehen, innerhalb der der Bestrahlungsbereich-Umstelltisch 48 bewegbar ist. Die Relativbewegung zwischen dem Waferträger 47 sowie dem Bestrahlungsbereich-Umstelltisch 48 wird später beschrieben. Oberhalb des Umstelltisches 48 befindet sich d* > das Wafer festlegende Spannvorrichtung 50.

Über dem bewegbaren Schlitten 85 und dem Bestrahlungstisch 4 6 ist eine Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 vorgesehen, die als Ganzes in der Längsrichtung verfahren werden kann.

Die in Fig. 13 gezeigte Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 dient dazu, die Maske 16 und das Wafer 12 miteinander auszurichten, und sie ist längs eines weiteren Satzes von Längsschienen 89 bewegbar, die zu den Längsschienen 86 parallel sind.

Die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 ist in Fig. 14 in ihren Einzelheiten dargestellt und umfaßt einen Grobverschieberahmen 90, der an vier Stellen an dem Träger, der von den Schienen 89 durchsetzt ist, aufgehängt ist. Zwischen dem Träger und dem Rahmen 90 ist wenigstens eine Druckfeder angeordnet, um eine etwaige Stoßenergie zu absorbieren und den Rahmen in der unteren Position festzulegen. Der Masken- sowie Waferträger 70 bzw. 47 werden in den Rahmen 90 durch ein (nicht gezeigtes) bewegbares Schlitten-Hubwerk eingebracht, worauf noch eingegangen werden wird. An der Außenseite des Rahmens 90 sind von geschichteten piezoelektrischen Elementen getragene Grobverschiebemechanismen 91a und 91b angebracht, von denen jeder eine Schubstange 92a, 92b hat, die sich in den Rahmen 90 erstrecken. Gemäß Fig. 15 umfaßt der Grobverschiebemecha-

nismus 91a einen Grobverschiebemotor 93-a. und eine Zahnstangen/Ritzel-Anordnung zur Umsetzung der Drehbewegung des Motors 93a in eine geradlinige Bewegung der Schubstange 92a, die in einer V-förmigen, in einem Block 94a ausgebildeten Rinne gelagert ist, die an.ihrer Oberseite von einer einen Abwärtsdruck auf die Schubstange 92a ausübenden Blattfeder 95a überdeckt ist. Die Blattfeder 95a steht unter dem Druck einer piezoelektrischen Stange 96a, die bei ihrer Erregung über die Blattfeder 95a einen Druck auf die Schubstange 92a ausübt, so daß diese am Block 94a festgeklemmt wird. Geschichtete piezoelektrische Elemente 97 bewirken eine Vor- und Zurückbewegung des Grobverschiebemechanismus 91a, wobei von diesen Elementen das eine Ende fest am Grobverschiebemechanismus 9Ia, das andere Ende fest an der Außenseite des Grob- und Feinverschieberahmens 90 angebracht ist. Ein weiterer Grobverschiebemechanismus 91b von gleichem Aufbau wie der Mechanismus 91a ist an der Außenseite des Grob- und Feinverschieberahmens 90 über piezoelektrische Elemente befestigt.

Die Grob- und Feinverschiebungen werden unter Bezugnahme auf die Fig. 16 erläutert. Schubstangen 92a, 92b, 92c, 92d und 92e ragen vom oberen Teil des Rahmens 90 auswärts und können mit dem Maskenträger 70 zum Anstoßen kommen. Vom unteren Teil des Rahmens 90 ragen Schubstangen 92f, 92g, 92h, 92i und 92j auswärts, die mit dem Waferträger 47 zur Anlage kommen können. Die Schubstangen 92a und 92b können an der einen Seite des Maskenträgers 70, die Schubstange 92d kann an der gegenüberliegenden Seite angreifen, so daß der Maskenträger 70 eingeklemmt wird, mit dessen anderen beiden Seiten die Schubstangen 92c und 92e zur Anlage kommen. Der Waferträger 47 wird in gleichartiger Weise von der Schubstange 92f sowie den dieser gegenüberliegenden Schubstangen 92h, 92i und von den beiden anderen einander gegenüberliegenden Schubstangen 92g sowie 92j

festgeklemmt. Wenn beispielsweise die Lage des Maskenträgers 70 in der X-, Y- und Z-Richtung justiert wird, dann werden die Schubstangen 92c und 92e leicht gelöst, während die Schubstange 92d sowie das Schubstangenpaar 92a, 92b in Wechselbeziehung zueinander vorgeschoben oder zurückgezogen werden, um eine Einstellung in der X-Richtung zu bewirken. Für die Vor- und Zurückbewegungen wird der Grobverschiebemotor 93a in einem Anfa^r ^szustand in Gang gesetzt, um die Schubstange 92a zur Grobeinstellung vor- und zurückzubewegen, worauf die piezoelektrische Stange 96a betätigt wird, um die Schubstange 92a festzuklemmen. Anschließend werden die geschichteten piezoelektrischen Elemente 97 erregt, um den Grobverschiebemechanismus 91a vor- und zurückzubewegen, so daß der Maskenträger 70 mit hoher Genauigkeit positioniert wird. Zur Einstellung in der Y-Richtung werden die Schubstangen 92e und 92c in Wechselbeziehung bewegt.

Zur Ausrichtung in der Z-Richtung werden die Schubstangen 92c, 92e leicht gelockert und die Schubstangen 92a, 92b bewegt, was zum Ergebnis hat, daß der Maskenträger 70 um das Ende der Schubstange 92d dreht. In gleicher Weise wird der Waferträger 47 in seiner Lage eingestellt.

4. Vor- und Feinjustierung

Unter Bezugnahme auf die Fig. 12 werden die Vor- und Feinjustiervorgänge erläutert. Zuerst wird der mit der Maske 16 an der Maskenzu- und -abfuhrstation C bestückte Maskenträger 70 an der Grob- und Feinverschiebevorrichtung 8 8 angebracht. Um das zu bewirken, wird der Maskengreifer 71 abgesenkt, worauf die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 zur Station C überführt wird, in der die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 70 ausgerichtet wird. Dann wird der Maskengreifer 71 angehoben, um den Maskenträger

7O in den Grob- und Feinverschieberahmen 90 der Vorrichtung 88 einzusetzen, in dem der Maskenträger 70 durch Vorschieben der Schubstangen 92a - 92e festgeklemmt wird.

Andererseits wird die Waferspannvorrichtung 50 an der Waferzufuhrstation D mit dem Wafer 12 bestückt. Nach Beendigung der Parallelflächeneinstellung wird der Bestrahlungstisch 46 entlang der Querschienen 45 zur Vorjustierstation B verfahren. Während dieser Bewegung wird die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 längs der Längsschienen 89 (Fig.13) zur Vorjustierstation B transportiert, so daß sie dem Wa"ferträger 47 überlagert wird.

Das in Fig. 3 gezeigte Bestrahlungstisch-Hubwerk 98 wird zum Anheben des Bestrahlungstisches 46 betätigt, wobei eine Hubstange, die drei in eine in der Mitte des bewegbaren Schlittens 85 ausgebildete (nicht gezeigte) öffnung eingreifende Klauen hat, angehoben wird. Dadurch werden die Bezugsflächen 46a und 46b am Bestrahlungstisch 46 gegen die abwärts gerichtete Bezugsfläche des Rahmens der Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 gedrückt, so daß eine Höhenbestimmung und Abgleichung sowie Stabilisierung bewirkt werden.

In Fig. 17 ist der Zustand dargestellt, in dem der Masken- sowie Waferträger 70 und 47 durch eine (nicht gezeigte) elektrostatische Spannvorrichtung gekoppelt sind. Da die Parallelflächeneinstellung der Waferoberfläche und die Einstellung des Spalts über der Oberfläche (Bezugsfläche) 65 des Waferträgers 47 ausgeführt worden sind, werden, wenn die obere Bezugsfläche 65 des Waferträgers 47 mit der unteren Bezugsfläche des Maskenträgers 70 zur Anlage kommt, die untere Fläche der Maske 16 und die obere Fläche des Wafers 12 eng zueinander benachbart mit einem

Zwischenraum von beispielsweise mehreren Mikron angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt wird die magnetische Spannvorrichtung zwischen Bestrahlungstisch 46 und Waferträger 47 gelöst, worauf der Ausrichtvorgang zwischen der Maske 16 und dem Wafer 12 in der im Zusammenhang mit Fig. 16 beschriebenen Weise ausgeführt wird.

Die Justiermarke am Wafej 12 wird als Ritzlinie ausgebildet, um möglichst nichts an wirksamer Fläche am Wafer zu verlieren. Für die Endausrichtung zwischen Maske 16 und Wafer 12 wird eine Genauigkeit von O₇I Mikron oder noch feiner gefordert, und um diese hohe Präzisionsausrichtung zu erreichen, wird gemäß der Erfindung ein Elektronenmikroskop der Abtastbauart verwendet. Insofern wird während des Ausrichtvorgangs die Ausricht-marke am Wafer durch einen Elektronenstrahl abgetastet. Wenn dieser Strahl eine Ablenkung in einem solchen Ausmaß erfährt, daß er über die Breite der Ritzlinie hinausgeht, dann wird der Bereich, in dem das tatsächliche Schema ausgebildet werden soll, in unerwünschter Weise dem Elektronenstrahl ausgesetzt. Aus diesem Grund wird angestrebt, daß die Maske 16 und das Wafer 12 in der Größenordnung von IO Mikron ausgerichtet werden, bevor der Feinjustiervorgang unter Verwendung des Elektronenmikroskops ausgeführt wird, wobei der Fall, daß die Justiermarke in einem für diese ausschließlich bestimmten Bereich liegt, oder der Fall, daß der Raum zwischen den eigentlichen Schemata im Vergleich zur Präzision der anfänglichen mechanischen Ausrichtung relativ groß ist,ausgenommen sind.

Die Fig. 18 und 19 zeigen schematisch eine für die Vorjustierung verwendete Lichtmikroskop-Einrichtung 17, die zwei Mikroskope zum Erfassen der Justiermarken 21 der Maske 16 und zwei Mikroskope zum Erfassen der Justiermarken 26 am Wafer 12, wobei in Fig. 18 jeweils nur eine

Marke gezeigt ist, aufweist. Jedes dieser vier Mikroskope umfaßt ein Objektivlinsensystem 102 und ein Fernsehbild-Aufnahmegerät 103. Wie vorher erläutert wurde, werden der Masken- sowie Waferträger 70 und 47 unabhängig voneinander in ihren Lagen durch die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 justiert, so daß die Justiermarken 21 der Maske 16 und die Justiermarken 26 des Wafers 12 mit jeweiligen Justiermarken an einer Skala 101 ausgerichtet sind. Auf diese Weise werden Maske 16 und Wafer 12 vorjustiert, worauf der Masken- sowie Waferträger 70 und 47 durch die elektrostatische Spannvorrichtung gekoppelt und dann die Schubstangen 92a - 92j der Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 vom Masken- sowie Waferträger wegbewegt werden, um diese freizugeben. Anschließend wird die Hubstange des Bestrahlungstisch-Hubwerks 98 abgesenkt, um den Bestrahlungstisch 46 am bewegbaren Schlitten 85 abzusetzen.

Nach dem Aufspannen des Bestrahlungstisches 46 am bewegbaren Schlitten 85 wird dieser in die Feinjustierstation A verfahren, zu der auch die Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 verbracht wird. Das Bestrahlungstisch-Hubwerk 104 (Fig. 3) an der Feinjustierstation A wird zum Anheben des Bestrahlungstisches 46 betätigt, und dieses Hubwerk weist vorzugsweise einen Exzenterroilenmechanismis auf, da hierbei die Beschleunigung am höchsten Punkt des Hubwerks Null sein kann, so daß eine abrupte Kollision zwischen Masken- und Waferträger 70 und 47 vermieden werden kann.

Dann werden die Schubstangen 92a - 92j der Grob- und Feinverschiebevorrichtung 88 wieder gegen den Masken- und Waferträger 70 bzw. 47 geklemmt, und die magnetische Anziehung zwischen Masken- sowie Waferträger und zwischen Waferträger 47 sowie Bestrahlungstisch 46 wird aufgehoben. Anschließend beginnt das Elektronenmikroskop 18 für die

Feinjustierung damit, die Justiermarken zu erfassen.

In Fig. 20 ist schematisch eine Ausbildung des Feinjustier-Elektronenmikroskops 18 dargestellt, das vier unabhängig voneinander zu betreibende Abtast-Elektronenmikroskope umfaßt, von denen zwei für das Erfassen der Justiermarken 21 der Maske 16 bestimmt sind. Die anderen erfassen die Justiermarken 26 des /tfafers 12 durch das Fenster 105 (Fig. 11 und 12) des Maskenträgers 70. Das Fenster 105 wird geschlossen, wenn das Wafer 12 durch die Röntgenstrahlen in der Bestrahlungskammer 5a oder 5b bestrahlt wird.

Eine Elektronenschleuder 106 erzeugt einen Elektronenstrahl. Das Elektronenmikroskop enthält eine Kondensorlinse 107, eine Objektivlinse 108 und ein elektrostatisches Ablenkelement 109, das den Elektronenstrahl in zwei Dimensionen ablenkt. Der auf diese Weise erzeugte zweidimensionale Abtast-Elektronenstrahl wird durch einen in einer Bezugsplatte 110 ausgebildeten Schlitz auf die Justiermarken an Maske 16 und Wafer 12 gerichtet. Die von der Maske und dem Wafer reflektierten Elektronen werden von einem Reflexionselektronenempfänger 111 erfaßt, und entsprechend den Ergebnissen dieser Erfassung werden die Maske 16 und das Wafer 12 so bewegt, daß ihre Justiermarken in der Mitte des in der Bezugsplatte 110 ausgebildeten Schlitzes positioniert sind.

Während dieser Vorgänge steuern die Schubstangen 92a - 92j der Grob-und Feinverschiebevorrichtung 88 die Lagen des Masken- sowie Waferträgers 70 bzw. 47. Wenn alle Justiermarken auf die Achsen des jeweils zugeordneten Elektronenmikroskops ausgerichtet sind, so ist die Feinjustierung bewerkstelligt.

Dann werden der Maskenträger 70 und der Waferträger 47 durch die magnetische Spannvorrichtung gekoppelt. Die Schubstangen 92a - 92j der Verschiebevorrichtung 88 werden vom Masken- sowie Waferträger abgezogen, um diese freizugeben. Hierauf werden der Waferträger 47 und der Bestrahlungstisch 46 zusammengespannt, woraufhin die Hubstange des Bestrahlungstisch-Hubwerks 104 abgesenkt wird, bis der Bestrahlungstisch auf dem bewegbaren Schlitten 85 aufliegt, die dann zusammengespannt werden.

5. Bestrahlung

Die Bestrahlung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und erläutert. Die Bestrahlungsstation ist innerhalb einer Vakuumkammer untergebracht, und diese sind von anderen Teilen des Geräts unabhängig. Die Hauptkammer 1 und die Nebenkammer 6 sind durch" die dicht schließenden Absperrventile 9 und durch flexible Verbindungselemente 112 der Balgenbauart miteinander verbunden. Die Absperrventile sind üblicherweise offen; wenn jedoch ein Zugang beispielsweise zur Bestrahlungsstation erforderlich ist, wird das entsprechende Absperrventil 9 geschlossen, um das Vakuum in der anderen Kammer, z.B. in der Hauptkamemr 1, aufrechtzuerhalten.

Das Röntgenstrahlen-Bestrahlungssystem umfaßt eine Röntgenröhre 113 und Solarspalte 114a sowie 114b. Die Röntgenröhre 113 enthält einen Auffangschirm 115, der sich rechtwinklig zur Zeichnungsebene von· Fig. 2 erstreckt, längliche Elektronenschleudern 116 an beiden Seiten des Schirms 115 und eine Ablenkplatte 117, die den von den Elektronenschleudern 116 erzeugten Strahl so umlenkt, daß er zum Boden des Auffangschirms hin geführt wird. Die Länge der Elektronenschleudern 116 und des Auffangschirms 115 sind etwas größer als die Breite der. zu bestrahlenden Maske 16.

Die Solarspalte 114a, 114b dienen dem Aussondern einer Parallelkomponente aus den weichen, vom Auffangschirm 115 erzeugten Röntgenstrahlen, um diese zu kollimieren. Der Solarspalt ist eine Glas- oder Metallplatte mit einer Stärke in der Größenordnung von mm, die mit einer großen Anzahl von öffnungen mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 10 Mikron versehen ist. Die erzeugten weichen Röntgenstrahlen enthalten die Komponente, die mit den öffnungen und den anderen Komponenten parallel ist. Der Solarspalt wirkt dahingehend, die erwähnten anderen Komponenten zu blockieren. Es kommt eine Mehrzahl an Solarspalten zur Anwendung, um das Erfordernis in bezug auf Auflösung zu erfüllen. Wenn eine zu verwendende Maske eine hohe Auflösung erforderlich macht, dann sollten die weichen Röntgenstrahlen von größerer Parallelität genutzt werden, während bei einer zu verwendenden Maske, die keine hohe Auflösung erforderlich macht, die Röntgenstrahlen mit geringfügig schlechterer Parallelität mit einer erhöhten Bestrahlungsmenge genutzt werden sollten, so daß die für eine ausreichende Bestrahlung, benötigte Zeit vermindert werden kann. Ein Wähler 118 dient als Mechanismus für den Austausch der Solarspalte. Der Solarspalt 114a, der weiche Röntgenstrahlen von hoher Parallelität liefert, und der Solarspalt 114b, der eine normale Parallelität liefert, können ohne Verminderung des Vakuums ausgetauscht werden. Der Wähler 118 kann außerhalb der Kammer bedient werden.

Wie die Fig. 2 zeigt, erstrecken sich die mit Bezug auf Fig. 12 beschriebenen Überführungsschienen 87 durch das Innere der Absperrventile 9. Diese Schienen 87 dienen dazu, den Bestrahlungstisch 46, während er den Maskensowie Waferträger 70 bzw. 47 mit sich führt, mit konstanter Geschwindigkeit zu bewegen. Die Maske 16 und das Wa-

fer 12, die dicht beieinander gelagert sind, werden durch die parallelen weichen Röntgenstrahlen, die in rechtwinkliger Richtung zur Zeichnungsebene von Fig. 2 verlaufen, geführt, so daß sie von den Röntgenstrahlen bestrichen werden, womit die Maske 16 den Röntgenstrahlen ausgesetzt wird.

Das Vakuum der Bestrahlungskammer 5a ist im Betrieb derart, daß die Röntgenröhre 113 in geeigneter Weise arbei-

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tet, nämlich 133,32 χ IO Pa. Auch die vom Bestrahlungstisch 4 6 getragene Maske 16 und das Wafer 12 werden in einem solchen Vakuum angeordnet. Jedoch kann das Vakuum in dem Raum, in dem Maske und Wafer untergebracht sind, bis zu einem solchen Ausmaß vermindert werden, daß die Röntgenstrahlen keine beträchtliche Abschwächung erfahren, womit die Belastung der Vakuumpumpe herabgesettz werden kann. Um das zu erreichen, beträgt das Vakuum in diesem Fall 133,32 χ 1O~³ Pa.

Bei der besprochenen Ausführungsform wirkt der Solarspalt in der Bestrahlungskammer 5a als ein Widerstand gegenüber der Luftströmung. Insofern können die beiden durch die Solarspalte getrennten Räume von getrennten Absaugvorrichtungen evakuiert werden, so daß der obere Raum auf

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einem Vakuum von 133,32 χ 10 gehalten werden kann.

6. Bestrahlungsbereichumstellung

Nach Abschluß der Bestrahlung wird der Bestrahlungstisch 46 zur Bestrahlungsbereich-Umstellstation F überführt. Wie Fig. 12 zeigt, ist ein weiterer bewegbarer Schlitten 85 auf den Längsschienen 119 verfahrbar. An diesem Schlitten 85 sind mit diesem verfahrbare Querschienen 120 angebracht, und diese Bauteile werden in der abgedichteten

Nebenkammer 6 aufgenommen, die mit einer Vor- und einer Feinjustiervorrichtung versehen ist. Die Kammer 6 weist einen zur Häuptkammer 1 gleichartigen Aufbau mit der Ausnahme, daß die Masken- sowie Waferzu- und -abfuhrstationen nicht vorhanden sind, auf.

Gemäß Fig. 12 ist der zweite bewegbare Schlitten 85, wenn sich der Bestrahlungstisch 46 den Enden der Überführungsschienen 87 nähert, in einer solchen Stellung, daß die Querschienen 120 mit den Überführungsschienen 87 fluchten. Ein zweiter Maskengreifer 71 arbeitet so, daß er den Masken- sowie Waferträger 70 bzw. 47 in gleichartiger Weise wie der vorher beschriebene Maskengreifer erfaßt.

An der Bestrahlungsbereich-Umstellstation P ist zusätzlich zum zweiten Maskengreifer 71 ein Bestrahlungsbereich-Umstellhubwerk angeordnet. Der Bestrahlungstisch 46, die Querschienen 120, der bewegbare Schlitten 85 und die Längsschienen 119, die in Fig. 21 gezeigt sind, erfüllen die bereits erläuterten Funktionen. Der zweite bewegbare Schlitten 85 hat eine mittige öffnung, in deren Nachbarschaft ein vertieftes Bauteil 121 befestigt ist, in welchem gestapelte piezoelektrische Elemente 122a und 122b gehalten sind, über denen je ein Solenoid 123a bzw. 123b montiert ist.

An der Unterseite des Bestrahlungsbereich-Umstelltisches 48 ist über eine Stange eine Anziehungsplatte 124 mit einer unteren Fläche aus magnetischem Material gehalten, wobei sich die Stange durch im Waferträger 47 sowie im Bestrahlungstisch 46 ausgebildete öffnungen erstreckt. Die Anziehungsplatte ist innerhalb dieser öffnungen bewegbar. Nach dem magnetischen Klemmen zwischen dem Bestrahlungsbereich-Umstel!tisch 48 und dem Waferträger 47

werden die piezoelektrischen Elemente 122a erregt, wodurch sie sich ausdehnen, so daß die obere Stirnfläche des Solenoids 123a die Anziehungsplatte 124 anhebt, um den Umstelltisch 48 zum Waferträger 47 mit 0,02 - 0,03 mm zu beabstanden. Dann wird das Solenoid 123a erregt, um den Bestrahlungsbereich-ümstelltisch 48 am bewegbaren Schlitten 85 zu befestigen, und der Bestrahlungstisch 46 wird längs der Querschienen 120 um eine vorbestimmte Strecke verschoben, und dieses Verschieben führt zu einer Bewegung des Waferträgers 47 zusammen mit dem Bestrahlungstisch 46, wobei der Bestrahlungsbereich-Umstelltisch 48 relativ zum Waferträger 47 bewegt wird, d.h., der zu bestrahlende Bereich wird umgestellt oder geändert.

Da-nach wird das Solenoid 123a entregt, die piezoelektrischen Elemente 122a werden zu ihrer Größenverminderung deaktiviert, und das hat zum Ergebnis, daß der Bestrahlungsbereich-Umstelltisch 48 am Waferträger 47 anliegt, an dem der Umstelltisch 48 dann festgemacht wird, so daß diese beiden Bauteile für eine Bewegung zur zweiten Vorjustierstation G hin bereit sind. Wenn der Bestrahlungstisch 4 6 zu.dieser' Station zurückkommt, dann werden ein anderer Satz von piezoelektrischen Elementen 122b und das Solenoid 123b zur Änderung des Bestrahlungsbereichs benutzt. Anschließend werden die gleichen Vorgänge, die oben beschrieben wurden, wiederholt, d.h., der Maskenträger 70 wird von der zweiten (nicht gezeigten) Grob- und Feinverschiebevorrichtung erfaßt und zur VorJustierstation G transportiert, in der er dem auf dem bewegbaren Schlitten 85 befindlichen Waferträger 47 überlagert wird. Dann geht die Vorjustierung vor sich,.an die sich die Feinjustierung anschließt, und schließlich erfolgt das Aussetzen gegenüber den Röntgenstrahlen.

Das Umstellen des Bestrahlungsbereichs wird auch in der Waferzufuhrstation E vorgenommen. Wie Fig. 4 zeigt, hat ein Bestrahlungsbereich-Umstellhubwerk 125 die gleiche Funktion wie das vorher beschriebene Umstellhubwerk. Gemäß Fig. 22A ist eine von der unteren Wand der Kammer 7 aufragende Welle 126 vorgesehen, an der geschichtete piezoelektrische Elemente 127 gehalten sind, auf denen ein Solenoid 128 angebra*- ;«t ist. Wenn sich die piezoelektrischen Elemente 127 ausdehnen, dann hebt das Solenoid 128 die Anziehungsplatte 124 an. Nachdem das bewerkstelligt ist, wie Fig. 22B zeigt, Werden der Bestrahlungstisch 46, der Waferträger 47 und der Schlitten 85 entlang der Längsschienen 86 bewegt, was zum Ergebnis hat, daß die Lage des Bestrahlungsbereich-Umstelltisches 48 mit Bezug zum Waferträger 47 verschoben werden kann. Dann werden das Solenoid 128 und die piezoelektrischen Elemente 127 entregt, und der Umstelltisch 48 sowie der Waferträger 47 werden wieder gekoppelt.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen haben die längs der Umlaufbahn angeordneten Bestrahlungskammern 5a und 5b je eine Röntgenröhre; jedoch besteht die Möglichkeit, daß eine Röntgenröhre die Strahlen in mehreren Richtungen emittiert.

Die Fig. 23A und 23B zeigen eine entsprechende Ausführungsform mit einem Auffangschirm 115' und zwei Elektronenschleudern 116', deren ausgesandte Elektronenstrahlen auf den Auffangschirm 115' treffen, so daß weiche Röntgenstrahlen erzeugt werden, die durch Solarspalte 114', 114" treten. Diese Solarspalte sind in einem eine Röntgenstrahlung divergierenden Winkel angeordnet und haben zu den oben erwähnten Solarspalten die gleiche Funktion. Jedoch sind die Achsen der Solarspalte 114' und 114" geneigt, und der Bestrahlungstisch 46 wird den Röntgenstrahlen ausge-

setzt, während er einwärts geneigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist ein Neigungstisch 130 vorhanden, der eine Neigung um die innere Seite von einer der Überführungsschienen 87 hervorruft und den Neigungsvorgang ausführt, wenn der Bestrahlungstisch 46 von den Querschienen 45 auf die Überführungsschienen 87 gelangt. Nach dem Bestrahlungsvorgang stellt der Neigungstisch die Ausgangslage wieder her, so daß der Bestrahlungstisch 46 zu den folgenden Querschienen 120 verfahren werden kann. Der Durchgang unter dem anderen Solarspalt 114" ist von gleichartigem Aufbau. Eine gemäß diesen Merkmalen aufgebaute Strahlungskammer wird zwischen die Hauptkammer 1 und die Nebenkammer 6 geschaltet, womit ein Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät gebildet wird. .

Bei der in Fig. 1 gezeigten Äusführungsform sind zwei Bestrahlungskammern zwischen der Haupt- sowie Nebenkammer 1 bzw. 6 angeordnet. Diese Anordnung kann in Parallelität verdoppelt werden, was eine Erhöhung der Abtastgeschwindigkeit möglich macht. Ferner kann, wenn eine der Röntgenröhren ausfällt, der BeiichtungsVorgang oder -schritt unter Verwendung der anderen ausgeführt werden.

Die Waferzufuhrka"ssetten-Aufnahmekammer 2 ist so gestaltet, daß sie das Hochvakuum in der Hauptkammer 1 nicht vermindert, und zusätzlich werden die Wafer darin für eine ausreichende Zeitspanne festgehalten, um die in der Waferoberfläche enthaltenen Gase zu emittieren. Wenn jedoch die Wafer von einer Station zum Aufbringen von Photolack durch eine lange und evakuierte Rohrleitung zugeführt werden, dann kann die Kammer 2 entfallen oder nur zum Einregeln des Unterschieds im Vakuum zwischen der Rohrleitung und der Hauptkammer benutzt werden. ■

Wie oben gesagt wurde, kann die Kammer 2 in ihrem Inneren mit einem Heizgerät 141 versehen sein, das im Inneren der Kammer 2 eine Heizwirkung zu einem wirksameren Austreiben der Gase bewirkt.

Da, wie beschrieben wurde, gemäß der Erfindung kein solches Bauteil wie eine Fensterabschirmung vorhanden ist, das die Energie von der r .ese erzeugenden Quelle zur Maske einbringt, wird die MasKe in mehr wirksamer Weise bestrahlt, so daß die Stromzufuhr zur Energieerzeugungsquelle herabgesetzt oder die Bestrahlungsdauer vermindert werden kann, womit ein höherer Durchsatz erzielt wird.

Darüber hinaus wird die Maske durch kollimierte Röntgenstrahlen bestrahlt, so daß, wenn die Maske und das Wafer während ihrer Exponierung gegenüber den Röntgenstrahlen parallel gehalten werden., die Einstellung dieser Parallelität sehr viel weniger strikt zu sein braucht oder die Notwendigkeit einer Ausrichtung zwischen dem Maskenzentrum und der Achse der Röntgenstrahlen-Erzeugungsquelle beseitigt wird.

Wenn die Maske und das Wafer als ein Teil miteinander getragen und der Bestrahlung ausgesetzt werden, dann können mehrere Masken kontinuierlich zugeführt werden. Insbesondere kann, falls mehrere Bestrahlungssysteme parallel zueinander vorgesehen und die Masken darin abgetastet werden, die Abtastgeschwindigkeit gesteigert werden, so daß der Durchsatz erhöht werden kann. Ferner kann, wenn eines der Bestrahlungssysteme aus dem einen oder anderen Grund ausfällt, die geforderte Bestrahlungsstärke oder -menge geliefert werden, indem die Abtastgeschwindigkeit vermindert wird. Das ist von besonderem Vorteil, da das gesamte Belichtungsgerät nicht außer Betrieb gesetzt werden muß.

Da ein Wafer geteilte oder einzelne Bestrahlungsbereiche in einer Mehrzahl hat, hat zusätzlich eine Verformung des Wafers keinen bedeutsamen Einfluß, und darüber hinaus kann die Maske in ihrer Abmessung klein gehalten werden, was mit Vorteil zu einer kleinen Energieerzeugungsquelle führt.

Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Maske und das Wafer zuerst im Vakuum der Kassettenaufnahmekammern gehalten, bevor sie in die Hauptkammer eingeführt werden, weshalb die in Maske und Wafer enthaltenen Gase in den Aufnahmekammern ausgetrieben werden, so daß das Vakuum in der Hauptkammer nicht beeinträchtigt wird. Des weiteren befindet sich zwischen der Maske und dem Auffangschirm des Bestrahlungssystemseine mit dem Solarspalt versehene Abtrennung oder Trennwand, die solch feine öffnungen hat, daß die in der Nähe des Auffangschirms erzeugten Gase die Maskenseite nicht nachteilig beeinflussen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen und/oder Einzelheiten beschränkt, vielmehr sind Änderungen und Abwandlungen möglich, die als im Rahmen der bezweckten Verbesserungen und/oder der Patentansprüche liegend zu werten sind.

-so-

- Leerseite -

Claims (1)

1. Tedtke - BüHLiNG - Kinne-Pellmann - Grams - Struif"

   Patentanwälte und .Verfretpp beim EPA DipIHng.-H.Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. R Grupe Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

   Bavariaring 4, Postfach 2024 8000 München 2

   Tel.: 089-539653 Telex: 5-24 845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent Münchi.

   7. August 1984 DE 4124

   Patentansprüche

   Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113) ,

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, und

   - durch eine Einrichtung (140) zur Evakuierung der Bestrahlungskammer zur Ausführung der Belichtung in . einem Vakuum.

   Dresdner Bank {München) Kto 3939 844

   Bayer VeremSban

   Klo €70-43*504

   2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innenraum der Bestrahlungskammer (5a, 5b) mit einem Raum rund um die Röntgenstrahlenquelle in Verbindung steht.

   3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   im Betrieb der Druck in der Bestrahlungskammer geringer als 133,32 χ 1O~³ P? ist.

   4. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element aufnehmende Bestrahlungskammer (5a_f 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine eine Divergenz der Röntgenstrahlen, denen die Maske und 'das empfindliche Element ausgesetzt werden, beschränkende Einrichtung (114a, 114b) und

   - durch eine Einrichtung (140) zur Evakuierung der Bestrahlungskammer zur Ausführung der Belichtung in einem Vakuum.

   5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beschränkende Einrichtung (114a, 114b) zwischen einem Innenraum der Belichtungskammer und der Röntgenstrahlenquelle angeordnet ist.

   6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Innenraum der Bestrahlungskammer (5a, 5b) mit einem

   Raum rund um die Röntgenstrahlenquelle (113) durch die die Divergenz der Röntgenstrahlen beschränkende Einrichtung (114a, 114b) in Verbindung steht.

   7. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betrieb der Druck in der Bestrahlungskammer geringer als 133,32 χ 10 Pa ist.

   8. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113) ;

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine eine Divergenz der Röntgenstrahlen, denen die Maske und das empfindliche Element ausgesetzt werden, beschränkende Einrichtung (114a, 114b),

   - durch eine die Maske (16) in einem einem Teil des empfindlichen Elements (12) überlagerten Zustand tragende Einrichtung (70) und

   - durch eine Einrichtung (140) zur Evakuierung der Bestrahlungskammer zur Ausführung der Belichtung in einem Vakuum.

   9. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrah-

   lenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das empfindliche Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt sind, und

   - durch eine einen Belichtungsbereich, in dem die Maske und das empfindlicbe Element den Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, während des Aussetzens ändernde Einrichtung (48, 125) .

   10. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113) ,

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das empfindliche Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine die Maske (16) in einem einem Teil des empfindlichen Elements (12) überlagerten Zustand tragende Einrichtung (70) und

   - durch eine einen Belichtungsbereich, in dem die ϊ-Saske und das empfindliche Element den Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, während des Aussetzens ändernde Einrichtung (48, 125).

   11. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b) , in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine eine Divergenz der Röntgenstrahlen, denen die Maske und das empfindliche Element ausgesetzt werden, beschränkende Einrichtung (114a, 114b),

   - durch eine die Maske (16) in einem einem Teil des empfindlichen Elements (12) überlagerten Zustand tragende Einrichtung (70) und

   - durch eine einen Belichtungsbereich, in dem die Maske und das empfindliche Element den Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, während des Aussetzens ändernde Einrichtung (48, 125).,

   12. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine die Maske (16) in einem einem Teil des empfindlichen Elements (12) überlagerten Zustand tragende Einrichtung (70),

   - durch eine die Bestrahlungskammer (5a, 5b) für eine Ausführung der Belichtung im Vakuum evakuierende Einrichtung (140) und

   - durch eine einen Belichtungsbereich, in dem die Maske und das empfindliche Element den Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, ändernde Einrichtung (48, 125).

   13. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine eine Divergenz der Röntgenstrahlen, denen die Maske und das empfindliche Element ausgesetzt werden, beschränkende Einrichtung (114a, 114b),

   - durch eine die Maske (16) in einem einem Teil

   des empfindlichen Elements (12) überlagerten Zustand tragende Einrichtung (70),

   - durch eine die Bestrahlungskammer (5a, 5b) für eine Ausführung der Belichtung im Vakuum evakuierende Einrichtung (140) und

   - durch eine einen Belichtungsbereich, in dem die Maske und das empfindliche Element den Röntgenstrahlen ausgesetzt werden, während des Aussetzens ändernde Einrichtung (48, 125) .

   14. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, gekennzeichnet

   - durch eine mit einem Mechanismus (2, 13, 30, 31, 32) zur Zufuhr eines Wafers (12), mit einem Mechanismus (4, 15, 15a, 15b, 74b, 78) zur Zufuhr einer Maske (16) und mit einem Mechanismus (88) zur Ausrichtung

   342908A

   des vom Waferzufuhrrnechanismus zugeführten Wafers sowie der vom Maskenzufuhrmechanismus zugeführten Maske versehene Hauptkammer (1) und

   - durch eine mit der Hauptkammer verbundene, die Maske sowie das Wafer empfangende.Bestrahlungskammer (5a, 5b) mit einer Bestrahlungsquelle (113) zur Aussendung von Strahlungsenergie auf Maske und Wafer.

   15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammer (5a, 5b) mit der Hauptkarnmer

   (1) verbindbar ist und jede Kammer in der Lage ist, unabhängig von einer anderen Kammer ein Vakuum aufrechtzuerhalten.

   16. Gerät nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Bestrahlungskammern vorgesehen sind.

   17. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammern in Reihe angeordnet sind.

   18. Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestrahlungskammern parallel angeordnet sind.

   19. Gerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Maske

   (16) und Wafer (12) von der Hauptkammer (1) zur Bestrahlungskammer (5a, 5b) überführende Einrichtung (46).

   20. Gerät nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (9) zur lösbaren Verbindung von Hauptkammer (1) und Bestrahlungskammer (5a, 5b).

   21. Waferkammer zur Verwendung mit einem Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein Wafer durch Röntgenstrahlen mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema belichtet wird, gekennzeichnet

   - durch eine die Kammer (2) evakuierende Einrichtung (140) und

   - durch eine Einrichtung (13) zur Aufnahme eines Wafers (12).

   22. Kammer nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch ein das Innere der Kammer (2) beheizendes Heizgerät (141) .

   23. Waferkammer, gekennzeichnet

   - durch eine eine öffnung zur Verbindung eines Innenraumes der Kammer (2) mit einer Außenseite dieser bildende Einrichtung,

   - durch eine die öffnung zur Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Kammer freigebbar abdichtende Einrichtung (9) und

   - durch eine Einrichtung (13) zur Aufnahme eines Wafers (16).

   24. Röntgenstrahlen-Belichtungsgerät, in dem ein für Röntgenstrahlen empfindliches Element mit einem an einer Maske ausgebildeten Schema durch die Röntgenstrahlen belichtet wird,'gekennzeichnet

   - durch eine Röntgenstrahlen aussendende Röntgenstrahlenquelle (113),

   - durch eine die Maske (16) und das empfindliche Element (12) aufnehmende Bestrahlungskammer (5a, 5b), in der die Maske sowie das Element den von der Röntgenstrahlenquelle ausgesandten Röntgenstrahlen ausgesetzt werden,

   - durch eine das empfindliche Element (12) aufnehmende Kammer (2), die mit der Bestrahlungskammer trennbar verbunden ist, und

   - durch eine die Aufnahmekammer (2) evakuierende Einrichtung (140).