DE3213239C2

DE3213239C2 -

Info

Publication number: DE3213239C2
Application number: DE3213239A
Authority: DE
Inventors: Kazuo Tokio/Tokyo Jp Takahashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1981-04-13
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1992-12-24
Also published as: US4503335A; DE3213239A1; JPS57169244A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiterdruckein richtungen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3.

Solche Einrichtungen sind in der US 42 02 623 ge zeigt, wobei dort zur Ausschaltung von Relativverset zungen des Musters zwischen einer Maske und einem Halb leiterscheibchen ein Luftstrom auf die Projektionsmaske geblasen wird, um deren Temperatur zu steuern, wobei automatisch die Temperaturdifferenz zwischen Maske und Scheibchen konstant gehalten werden soll.

In der DE 27 35 043 A1 ist eine Vorrichtung zum Kompen sieren der Wärmeeinwirkung an Justier- und Belichtungs einrichtungen beschrieben, bei der sowohl das Halbleitersubstrat als auch die Maske mittels einer ei genen Heiz- und/oder Kühlvorrichtung temperaturgesteu ert wird. Dabei wird jedoch stets die gesamte Masken fläche sowie die gesamte Halbleiterplättchenfläche auf homogene Temperatur geregelt, so daß eine abschnitts weise unterschiedliche Temperatur nicht einregelbar ist.

In der US 41 39 051 ist ein Gerät zum thermischen Sta bilisieren von zu bearbeitenden Werkstücken beschrie ben, bei dem eine temperaturgesteuerte Wärmesenke mit einem klebrigen Polymerfilm überzogen ist, auf dem das Werkstück aufgelegt wird. Zur Sicherstellung engen Kon taktes zwischen Werkstück und Polymerfilm wird das Werkstück während der Bearbeitung mittels Unterdruck zur Wärmesenke angezogen. Nach erfolgter Bearbeitung wird auf Überdruck umgeschaltet, so daß das Werkstück von der Wärmesenke abnehmbar ist.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu grunde, eine gattungsgemäße Halbleiterdruckeinrichtung zu schaffen, mit der durch Parameteränderung verur sachte Fehler der gewünschten Musterausrichtung zwi schen Maske und Halbleiterscheibchen präzise ausge schaltet werden können.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 bzw. 3 genannten Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Halbleiterdruckeinrichtung findet somit an mehreren Stellen des Halbleiterscheib chenträgers eine selektive Erwärmung und/oder Kühlung statt, so daß die lokale Temperaturverteilung über der Oberfläche derart steuerbar ist, daß eine präzise Kom pensation von Musterausrichtfehlern erzielbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläu tert.

Fig. 1A, 1B und 1C sind schematische Darstellungen des herkömmlichen Ausrichtens zwischen Maske und Scheibchen,

Fig. 2 Veranschaulicht den Grundgedanken des auf Ab schnitte aufgeteilten Temperatursteuersystems bei der Halbleiterdruckeinrichtung,

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Halbleiterdruck einrichtung,

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem Halbleiter-Thermomodule eingesetzt werden,

Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht dieses Ausführungsbeispiels,

Fig. 6 zeigt eine Anordnung konzentrischer Ringblock- Heizvorrichtungen,

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Anord nung konzentrischer Ringblock-Heizvorrichtungen eingesetzt ist,

Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halb leiterdruckeinrichtung, bei dem ein Ausrichtfeh ler-Meßsystem eingesetzt ist,

Fig. 9 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel der Halb leiterdruckeinrichtung, bei dem der Abstand zwi schen einer Heiz-/Kühlvorrichtung und der Maske bzw. dem Halbleiter-Scheibchen verändert wird.

Zunächst wird anhand der Fig. 1A bis 1C die Art und Weise des gegenseitigen Ausrichtens eines Halbleiter-Scheibchens und einer Maske beschrieben.

In der Fig. 1A sind M1 und M2 an einer Maske angezeichnete Richtmuster, während W1 und W2 Richtmuster an einem ent sprechenden Halbleiter-Scheibchen sind. Jedes der Richtmu ster M1 und M2 an der Maske ist als ein Paar von Doppelli nien ausgezeichnet, die einander unter rechten Winkeln schneiden. Die Richtmuster W1 und W2 an dem Scheibchen entsprechen hinsichtlich der Lage und der Form den Richt mustern M1 und M2 mit der Ausnahme, daß jedes der Richtmu ster W1 und W2 als ein Paar einzelner Linien aufgezeichnet ist.

Diese Richtmuster werden beispielsweise mittels eines Ab taststrahls gemäß der Darstellung in der Fig. 1B abgeta stet. Während des Abtastens werden von einem fotoelektri schen Ausrichtungsmeßsystem in zeitlicher Folge Stufensig nale gemäß der Darstellung in der Fig. 1C abgegeben, die aus den Aufzeichnungslinien der Richtmuster an der Maske und dem Scheibchen abgeleitet sind. Wenn die Richtmuster W1 und W2 in die entsprechenden Richtmuster M1 und M2 ein gesetzt gesehen werden und in die jeweiligen Mitten der Muster M1 und M2 gelangt sind, ist das Ausrichten des Scheibchens mit der Maske vollendet. Daher kann irgendein Ausrichtfehler als Zeitdifferenz zwischen zwei Intervallen t₁ und t₂ oder t₃ und t₄ (nach Fig. 1C) erfaßt werden.

Die Richtmuster M1 und M2 wurden zwar zur Vereinfachung in der Fig. 1A in gegenseitigem Abstand dargestellt, jedoch ist es ersichtlich, daß die Muster nahe beieinander angeordnet sein können. Ferner ist es möglich, diese Richtmuster an benachbarten Stellen in ein Muster für tat sächliche Elemente einzugliedern. Wie es später beschrie ben wird, können dort auch Fühler wie Temperaturfühler eingegliedert werden.

Der vorstehend beschriebene Ausrichtungsvorgang muß für jeden Bearbeitungsschritt wiederholt werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Bedingungen wie die Temperatur, unter welchen ein Bearbeitungsschritt ausgeführt wird, sich im allgemeinen von denjenigen bei der Ausführung des nächsten Bearbeitungsschrittes unterscheidet. Falls nach dem Ausrichten für einen vorhergehenden Bearbeitungsschritt kein Ausrichten für den nächsten Bearbeitungsschritt erfolgt, entsteht eine gewisse Versetzung des Musters, die die Halbleiterbauelemente-Herstellung behindert.

Anhand der Fig. 2 und 3 wird nun ein Ausführungsbeispiel der Halbleiterdruckeinrichtung beschrieben.

Mit 1 ist eine Signaleingabeeinheit für das Einstellen von Steuerparametern bezeichnet. Die Signaleingabeeinheit kann beispielsweise eine Tastatur eines Fernschreibgeräts sein. 2 ist ein Fühler für die Erfassung der Temperatur und der Temperaturverteilung der Maske. 3 ist eine Aus richtfehler-Meßeinheit für die Ermittlung irgendeiner Versetzung der Muster (diese Einheit 3 kann weggelassen wer den, wenn ein entsprechendes Signal aus irgendeiner Aus richtfehler-Meßvorrichtung zur Verfügung steht, die ur sprünglich an der Druckeinrichtung angebracht ist, wie beispielsweise ein fotoelektrisches Ausrichtungs-Meßsy stem). 4 ist eine Hauptsteuereinheit mit einem Vergleicher, einem Rechenwerk einem Speicher zur Speicherung von In formationen usw. (die Hauptsteuereinheit 4 kann ein Mikro computer sein). Mit 5 sind Steuereinheiten zum Steuern von Heizvorrichtungen oder Halbleiter-Thermomodulen (bzw. Peltier-Elementen) entsprechend Signalen aus der Haupt steuereinheit 4 bezeichnet. 6 sind Heiz- und/oder Kühlele mente, die jeweils durch Heizvorrichtungen oder Halblei ter-Thermomodule gebildet sind. 7 sind Fühler zum Erfassen der Oberflächentemperatur des Halbleiter-Scheibchens oder des Scheibchen-Spannfutters in den Elementen 6 entspre chenden Abschnitten. Die Fühler 7 geben entsprechende Steuersignale an die Steuereinheiten 5 ab. 8 ist die Foto maske, während 9 das Halbleiter-Plättchen ist. 10 ist ein Maskenhalter zum Festhalten der Fotomaske; während 11 ein Scheibchen-Spannfutter zum Einspannen des Halbleiter- Scheibchens ist.

Die Temperaturfühler 2 an der Maske können beispielsweise in irgendwelchen kleinen Zwischenräumen zwischen den tat sächlichen Elementmustern der Maske angebracht sein (wie z. B. in einem Zeilenbereich für das Beschriften). Anderer seits können die Temperaturfühler 7 gemäß der Darstellung in der Fig. 5 an dem Scheibchen zwischen den Heiz- und/ oder Kühlelmenten 6 eingebettet sein. Die auf diese Weise angeordneten Fühler behindern nicht die Belichtung, so daß der Belichtungszustand aufrecht erhalten werden kann.

Hinsichtlich der Anbringungslage der Temperaturfühler be steht keine Einschränkung auf die vorangehend beschriebe ne. Die Fühler können in der Umgebung des belichtungsfrei en Bereichs außerhalb des Belichtungsbereichs angebracht werden, obgleich dadurch die Genauigkeit der Temperaturer fassung etwas verringert sein kann. In diesem Fall kann jedoch auch das Ausrichten unter Aufrechterhalten des er wünschten Belichtungszustands vorgenommen werden, da die Fühler nicht auf den Belichtungsbereich einwirken. Wenn es nicht notwendig ist, die Beeinflussung des Belichtungs zustands zu beachten, können die Temperaturfühler direkt oberhalb der Maske und direkt oberhalb des Scheibchens angeordnet werden. Die Temperaturfühler 7 an dem Scheib chen können so angeordnet werden, daß sie den Fühlern 2 an der Maske direkt im Verhältnis 1:1 oder in einem sol chen Verhältnis entsprechen, daß einer der Fühler 7 je weils zwei oder mehreren Fühlern 2 entspricht. Die Anzahl der Temperaturfühler 7 an dem Scheibchen sollte gleich der Anzahl der gleichfalls an dem Scheibchen angeordneten Heiz-und/oder Kühlelemente 6 sein. Wenn die Temperaturfühler 7 an dem Scheibchen in dem letztgenannten Verhältnis der Übereinstimmung eines der Fühler 7 mit jeweils zwei oder mehreren Fühlern 2 an der Maske angeordnet sind, wird die Temperatur eines jeden Abschnitts des Scheibchens so geregelt, daß sie der Durchschnittstemperatur in den ent sprechenden mehreren Abschnitten der Maske entspricht.

Bei einem später beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zugleich die Versetzung des Musters an der Maske und dem Scheibchen mittels der Ausrichtfehler-Meßeinheit erfaßt. In diesem Fall werden die Richtmuster als Bezugsorte ein gesetzt. Wie die vorstehend genannten Temperaturfühler können die Richtmuster zwischen dem tatsächlichen Element muster an der Maske angebracht sein. An dem Scheibchen können die Richtmuster unter jeweiliger Übereinstimmung mit einem der Richtmuster an der Maske oder unter jeweili ger Übereinstimmung mit zwei oder mehreren Richtmustern der Maske angeordnet werden.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Heiz- und/oder Kühlelemente 6 in dem Scheib chen-Spannfutter so angeordnet, daß sie diesem eine be stimmte geregelte Temperaturverteilung erteilen. Das Scheibchen 9 wird hinsichtlich der Temperatur indirekt über das Scheibchen-Spannfutter 11 geregelt. Es ist natür lich möglich, die Heiz- und/oder Kühlelemente 6 in der Weise anzuordnen, daß das Scheibchen 9 hinsichtlich der Temperatur direkt mittels der Elemente 6 geregelt wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Scheib chen-Spannfutter 11 gleichzeitig zwei verschiedene Funk tionen, nämlich das Scheibchen festzuhalten und die Tem peratur des Scheibchens zu regeln.

Die Funktionsweise bei dem vorstehend beschriebenen Aus führungsbeispiel ist folgende:
Zu Beginn des Ausrichtungsvorgangs gibt die Bedienungsper son mittels der Signaleingabeeinheit 1, die eine Schreib maschine oder eine Tastatur sein kann, die Steuerparameter für die Einstellung der notwendigen Steuergrößen ein. Die eingegebenen Steuerparameter werden in die Hauptsteuerein heit 4 eingeleitet, die eine Reihe von Betriebsablauffol gen hat, welche im Voraus in dem Speicher gespeichert sind. Entsprechend den nunmehr eingegebenen Steuerparame tern aus der Signaleingabeeinheit 1 wählt die Hauptsteuer einheit 4 die für die eingegebenen Steuerparameter am be sten geeignete Ablauffolge aus den eingespeicherten ver schiedenen Ablauffolgen. Dann führt die Hauptsteuereinheit 4 die gewählte Betriebsablauffolge aus. Gewünschtenfalls können diese Betriebsablauffolgen für verschiedenerlei unterschiedliche Steuerparameter in dem Speicher in der Hauptsteuereinheit automatisch bei der Einstellung der Parameter über einen an die Signaleingabeeinheit 1 ange schlossenen Magnetspeicher eingelesen werden. Ferner ist es möglich, derartige Betriebsablauffolgen in irgendein nicht-flüchtiges Speicherelement einzuschreiben (wie bei spielsweise in einen programmierbaren Festspeicher (PROM), einen löschbaren und neu programmierbaren Festspeicher (EPROM) oder dergleichen). Ferner kann an die Hauptsteuer einheit 4 eine Sichtanzeigeeinheit wie ein Kathodenstrahl röhren-Endgerät, eine Leuchtdioden- oder Flüssigkristall anzeige und/oder eine Aufzeichnungseinheit wie ein Drucker angeschlossen werden, um während des Betriebs die Be triebsdaten zu überwachen und/oder aufzuzeichnen.

Beispiele für die vorangehend genannten Betriebsablauffol gen für verschiedenerlei unterschiedliche Steuerbedingun gen sind folgende:

Ablauffolge I

Die Temperaturverteilung der von dem Maskenhalter 10 ge haltenen Fotomaske 8 wird mittels einer Vielzahl von Ver teilungsmeß-Temperaturfühlern 2 ermittelt, die an der Mas ke 8 angeordnet sind. Die Daten für die ermittelte Tempe raturverteilung werden in die Hauptsteuereinheit 4 einge geben, die Signale an die jeweiligen Steuereinheiten abgibt, um die Temperaturverteilung an der Oberfläche des Spannfutters 11 gleich der mittels der Fühler 2 erfaßten Temperaturverteilung der Maske zu machen. Entsprechend den Signalen aus der Hauptsteuereinheit 4 setzen daher die jeweiligen Steuereinheiten 5 die daran angeschlossenen Heiz- und/oder Kühlelemente 6 (in Form von Heizvorrichtun gen oder Halbleiter-Thermomodulen) gemäß den Signalen aus der Hauptsteuereinheit 4 in Betrieb. Zugleich steuern die jeweiligen Steuereinheiten 5 die Heiz- und/oder Kühlele mente 6 in der Weise, daß unter Bezugnahme auf die ent sprechend den an die jeweiligen Steuereinheiten 5 ange schlossenen Elementen 6 angeordneten Spannfutteroberflä chen-Temperaturfühler 7 die Temperaturen der Elemente auf den den von der Hauptsteuereinheit 4 angelegten Signalen entsprechenden Werten gehalten werden.

Ablauffolge II

Falls einer Steuereinheit 5 mehrere Fühler 2 zugeordnet sind, wird mittels der Fühler 2 die Temperaturverteilung der Maske 8 ermittelt, wobei die erfaßten Daten in die Hauptsteuereinheit 4 eingegeben werden. Die Hauptsteuer einheit 4 führt einen Rechenvorgang zur Ermittlung eines Mittelwerts der erfaßten Daten aus und legt an die Steuer einheiten 5 Signale zum Einregeln der Oberflächentempera tur des Spannfutters 11 an einem jeweiligen Abschnitt auf den Mittelwert an. In Bezug auf die Fühler 7 steuern die jeweiligen Steuereinheiten 5 die Heiz- und/oder Kühlele mente 6, wodurch die jeweiligen Oberflächentemperaturen der mehreren Abschnitte des Spannfutters 11 auf die jewei ligen Mittelwerte der Temperaturverteilungen der entspre chenden Abschnitte der Maske 8 gesteuert werden. Der hier bei angewandte Mittelwert kann das einfache arithmeti sche Mittel der Temperaturen sein, die mittels der mehre ren Fühler 2 erfaßt werden, die für ein einzelnes Heiz- oder Kühlelement 6 vorgesehen sind, oder aber ein arithme tischer Mittelwert, der unter Berücksichtigung der Koordi natenstellen der Fühler 2 etwa bewertet ist.

Ablauffolge III

Diese Ablauffolge ist im wesentlichen die gleiche wie die vorstehend beschriebene Ablauffolge I. Die Oberflächentem peratur des Spannfutters 11 wird aber so gesteuert, daß die Temperaturdifferenz zwischen den den Fühlern 2 ent sprechenden verschiedenen Punkten an der Spannfutterober fläche konstant gehalten werden kann.

Ablauffolge IV

Diese Ablauffolge ist im wesentlichen die gleiche wie die vorstehend beschriebene Ablauffolge II. Die Oberflächen temperatur des Spannfutters 11 wird aber so gesteuert, daß die Oberflächentemperatur auf einen Wert einstellbar ist, der sich um einen bestimmten Wert von dem mittels der Hauptsteuereinheit 4 berechneten Mittelwert der Tempe raturverteilung an den Fühlern 2 unterscheidet.

Ablauffolge V

Die Temperatur an dem Maskenhalter 10 wird mit einem, zwei, drei oder vier von Sensoren 2′ erfaßt, die an dem Halter, jedoch im belichtungsfreien Bereich angeordnet sind. Aus den Ausgangssignalen der Fühler berechnet die Hauptsteuer einheit 4 auf die vorangehend beschriebene Weise den Mit telwert (wobei die Durchschnittsberechnung unnötig ist, wenn nur ein Fühler vorgesehen ist). Die jeweiligen Ab schnitte des Spannfutters 11 werden so geregelt, daß die Oberflächentemperatur eines jeweiligen Abschnitts auf den entsprechenden Mittelwert eingestellt wird.

Ablauffolge VI

In einer zur vorstehend unter V beschriebenen Weise gleichartigen Weise wird die Oberflächentemperatur des Spannfutters 11 an den jeweiligen Abschnitten so geregelt, daß sie auf einen Wert eingestellt wird, der sich von dem Mittelwert um einen bestimmten Wert unterscheidet.

Ablauffolge VII

In den Speicher in der Hauptsteuereinheit 4 werden im Vor aus Daten einer den Temperaturen der Fühler 2′ entspre chenden Temperaturverteilung an der Maske 8 eingespei chert. Die Hauptsteuereinheit 4 berechnet auf die vorste hend unter V beschriebene Weise die mittlere Temperatur der Fühler 2′ und liest die zuvor eingespeicherte, den Fühlern 2′ entsprechende Temperaturverteilung an der Maske 8 aus dem Speicher aus. Das Spannfutter 11 wird zu der aus dem Speicher ausgelesenen Temperaturverteilung hin gesteuert.

Ablauffolge VIII

Diese Ablauffolge ist im wesentlichen die gleiche wie die vorstehend beschriebene Ablauffolge VII. Die Oberflächen temperatur des Spannfutters 11 wird aber so gesteuert, daß an den jeweiligen Stellen der Spannfutteroberfläche die Temperaturdifferenz zwischen der aus dem Speicher aus gelesenen Temperaturverteilung an der Maske 8 und der Spannfutter-Oberflächentemperatur konstant gemacht wird.

Ablauffolge IX

Die Oberflächentemperatur des Spannfutters 11 an den je weiligen Abschnitten wird auf eine Temperatur oder eine Temperaturverteilung geregelt, die von der Hauptsteuerein heit 4 vorgegeben ist.

Ablauffolge X

Gemäß der Darstellung in der Fig. 8 wird aus einer Aus richtfehler-Meßeinheit 3 ein Fehlersignal gewonnen. (Im allgemeinen sind die derzeit erhältlichen Maskenausricht vorrichtungen mit einem fotoelektrischen Richtmuster-Er fassungssystem ausgestattet, das über ein Mikroskopobjek tiv 13 betreibbar ist. Dieses Erfassungssystem kann als Ausrichtfehler-Meßeinheit bzw. Fehlersensor 3 dienen. Wenn daher ein derartiges fotoelektrisches Richtmuster-Erfas sungssystem auch als Fehlermeßeinheit 3 eingesetzt werden soll, ist keine gesonderte Meßeinheit 3 mehr notwendig). Das Fehlersignal (das beispielsweise ein derartiges Signal sein kann, daß die in der Fig. 1C gezeigten Zeit intervalle t₁ und t₂ oder t₃ und t₄ einander nicht gleich sind) wird in die Hauptsteuereinheit 4 eingegeben, die es in eine Ausdehnung des Scheibchens umsetzt und dann die Oberflächentemperatur des Spannfutters 11 so steuert, daß der Fehler auf 0 oder ungefähr auf 0 verkleinert wird. Als Fehlermeßeinheit 3 kann auch eine Einrichtung zum Be obachten des Ausrichtfehlers mit dem bloßen Auge über das optische Ausrichtungssystem verwendet werden. Falls mehrere Richtmuster in den mehreren Abschnitten an gebracht sind, wobei jeweils ein Muster jeweils einem Ab schnitt entspricht, kann die Fehlerermittlung unter Bewe gen der Fehlermeßeinheit 3 längs der Maske erfolgen.

Ablauffolge XI

Diese Ablauffolge ist im wesentlichen gleich der vorste hend beschriebenen Ablauffolge X. Für irgendeinen, durch eine örtliche Verformung des Scheibchens verursachten ört lichen Ausrichtfehler wird aber die Temperatur in der Weise geregelt, daß nur diejenigen Heiz- oder Kühlelemente 6 gesteuert werden, die an den Stellen der örtlichen Ver formung des Scheibchens entsprechenden Stellen angeordnet sind. Die Heiz- oder Kühlelemente 6 werden so gesteuert, daß der örtliche Ausrichtfehler auf 0 oder ungefähr 0 ver ringert wird.

Aus diesen verschiedenen Betriebsablauffolgen kann nach Erfordernis irgendeine gewählt werden, wobei von einer Ablauffolge auf eine andere umgeschaltet wird. Ferner kön nen in Verbindung zwei oder mehrere unterschiedliche Ab lauffolgen eingesetzt werden.

Die Fig. 4 und 5 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halbleiterdruckvorrichtung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Oberflächen von Halbleiter-Thermomodulen 6′ gemeinsam als Scheibchen- Spannfutter-Oberfläche verwendet. Ein Zwischenraum 12 zwi schen den Modulen 6′ bei diesem Ausführungsbeispiel kann als Unterdruckkanal für das Festhalten des Scheibchens an der Spannfutter-Oberfläche durch Ansaugkraft eingesetzt werden. Da die Thermomodule in gegenseitigem Abstand ste hen, entsteht keine Wechselwirkung zwischen den Modulen, die sonst durch Wärmeübertragung zwischen den Modulen ver ursacht wäre. Das Scheibchen ist in direkter Berührung mit der Oberfläche der Module. Diese Eigenschaften dieses Ausführungsbeispiels ergeben auch einen Vorteil insofern, als die örtliche Temperaturregelung leicht ausführbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden ähnlich wie bei den vorangehenden Ausführungen die Temperaturfühler 7 nahe den Modulen innerhalb des Scheibchen-Spannfutters angeord net.

Die Fig. 6 und 7 zeigen die einfachste Ausführungsform der Halbleiterdruckeinrichtung.

Bei dieser Ausführungsform sind gemäß der Darstellung in der Fig. 6 Heizblöcke 6′′-1, 6′′-2 und 6′′-3 in Keramikpackung auf konzentrischen Kreisen angeordnet. Bei dieser Anordnung kann die Temperaturregelung in ausreichend sta biler Weise mittels eines sehr einfachen Steuersystems gemäß der Darstellung in der Fig. 7 vorgenommen werden.

Alle die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind Einrichtungen, mit denen alle möglichen Steuerparame ter einstellbar sind und die für die eingestellten Parame ter am besten geeignete Steuerablauffolge ausführbar ist. Bei dem Einbau in ein Druckgerät sind verschiedenerlei Abwandlungen der Ausführungsform möglich. Beispielsweise kann die Hauptsteuereinheit 4 in den zur Steuerung des Druckgeräts verwendeten Steuercomputer eingegliedert wer den. Ferner können zur Vereinfachung dieser Einrichtung die vorstehend beschriebenen Betriebsablauffolgen allein auf eine besonders festgelegte Ablauffolge oder allein auf zwei derartige Ablauffolgen beschränkt werden. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde eine Vielzahl von Heiz- und/oder Kühlelementen 6 in einem Spannfutter eingebettet. Wenn jedoch als Heiz- oder Kühl elemente 6 Halbleiter-Thermomodule verwendet werden und die Thermomodule gemäß der Darstellung in den Fig. 4 und 5 angeordnet werden, kann die Spannfutter-Oberfläche durch die Oberflächen der Thermomodule selbst gebildet sein. Falls die Arbeitstemperatur der Einrichtung auf den Be reich oberhalb der Raumtemperatur begrenzt wird, können statt der Heiz- oder Kühlelemente 6 einfache Heizelemente wie gewöhnlicher Metalldraht, eine Metallbeschichtung oder ein Halbleiter verwendet werden. Die einfachste Ausfüh rungsform der Heiz- oder Kühlelemente 6 ist die in den Fig. 6 und 7 gezeigte. Auch wenn dieser einfachste Aufbau der Elemente 6 verwendet wird, ist es leicht möglich, die Verteilung der Spannfutter-Oberflächentemperatur innerhalb eines Bereichs von ± 0,1°C zu halten.

Die Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Halbleiterdruckeinrichtung.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die Heiz- oder Kühl elemente 6 in Bezug auf das Halbleiter-Scheibchen 9 be wegt, wie es durch den Pfeil dargestellt ist. Daher er folgt die Temperaturregelung durch Änderung des Abstands zwischen dem Scheibchen 9 und dem Element 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel muß die Temperatur der Heiz/Kühlvor richtung nicht veränderbar sein, sondern kann konstant sein. Bei dieser Ausführungsform können alle Heiz- oder Kühlvorrichtungen mit einer konstanten Temperatur einge setzt werden. Natürlich sind bei diesem Ausführungsbei spiel Festkörperelemente wie der vorstehend genannte Ther momodul brauchbar. Ferner können auch Fluidstrahlvorrich tungen wie Luftdüsen eingesetzt werden. Durch zweidimen sionales Bewegen des Heiz- oder Kühlelements 6 zur Ober fläche des Scheibchens 9 hin und längs derselben ist es auch möglich, die Temperatur des Scheibchens abschnitts weise zu regeln.

Im Vorstehenden wurde die Halbleiterdruckeinrichtung im einzelnen anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben, bei welchen die Temperatur und die Tempe raturverteilung einzelner Objekte geregelt werden, um eine fehlerfreie Ausrichtung zweidimensionaler Miniaturmuster zu erzielen. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Einrich tung nicht allein auf die beschriebenen Ausführungsbei spiele beschränkt ist. Für den Fachmann ist es offensicht lich, daß die Einrichtung auch allgemein bei einer Fein einstellungs-Ausrichtung oder Musterausrichtung zwischen zwei Objekten anwendbar ist, von welchen eines aus einem thermisch ausdehnbaren oder zusammenziehbaren Material besteht. Daher sind die beschriebenen Merkmale nicht auf den Einsatz bei einer Halbleiterdruckeinrichtung be schränkt.

Wie aus dem Vorstehenden leicht ersichtlich ist, wird bei der Einrichtung ein in Abschnitte aufgeteiltes Temperatur regelsystem angewandt, das es ermöglicht, nach Belieben die für die Regelung am besten geeignete Betriebsablauf folge zu wählen. Insgesamt hat die Einrichtung die folgen den Wirkungen und Vorteile:

1) Ein durch den Wärmeausdehnungs-Unterschied zwischen der Fotomaske und dem Scheibchen hervorgerufener Aus richtfehler kann unterdrückt werden.
2) Ein durch eine nichtlineare Ausdehnung aufgrund der Temperaturverteilung verursachter Ausrichtfehler kann verringert werden, da mit der Einrichtung dem Scheib chen eine zur Temperaturverteilung der Fotomaske ana loge Temperaturverteilung erteilt wird.
3) Die Temperatur und die Temperaturverteilung des Scheibchen-Spannfutters kann von außen her geregelt werden. Daher ist die Halbleiterdruckeinrichtung auch für die Ausrichtung eines Musters brauchbar, das in einer anderen Druckeinrichtung oder unter anderen Temperaturbedingungen gedruckt wurde.
4) Die örtliche Temperaturregelung bei der Halbleiter druckeinrichtung ist dazu zweckdienlich, einen Muster ausrichtfehler zu verringern, der durch irgendeine örtliche Verformung des Scheibchens hervorgerufen wird, die bei dem Druckschritt oder einem anderen Schritt des Halbleiter-Herstellungsverfahrens entsteht (die Verringerung des Ausrichtfehlers wird allgemein als "Verformung in der Ebene" (in-plain distortion) bezeichnet).
5) Die Stabilität der Einrichtung kann verbessert werden. Keine Druckeinrichtung kann sofort nach der Inbetrieb nahme in einen stabilen Zustand gelangen. Nach Beginn des Betriebs steigt allmählich die Temperatur der Ein richtung selbst durch die eigene Wärmeerzeugung. Es dauert gewöhnlich einige Stunden, bis die Einrichtung einen stabilen Betriebszustand einnimmt. Daher unter scheidet sich genaugenommen ein unmittelbar nach Be ginn des Arbeitens gedrucktes Muster von einem bei dem stabilen Betriebszustand gedruckten Muster auf grund einer gewissen Temperaturdifferenz zwischen den beiden Druckzeitpunkten. Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es notwendig, eine Maßnahme vorzu sehen, mit der die Einrichtung immer in einem stabilen Zustand gehalten wird. Bei der Halbleiterdruckeinrich tung kann die Temperatur des Scheibchen-Spannfutters zwangsweise auf eine bezüglich der Temperatur der Fo tomaske konstante Temperatur geregelt werden. Daher wird mit der Halbleiterdruckeinrichtung das Problem gelöst und die Stabilität der Einrichtung verbessert.

Es wird eine Halbleiterdruckeinrichtung angegeben, mit der ein Ausrichtfehler ausgeschaltet wird, der durch ir gendeine zwischen einer Maske und einem Halbleiter-Scheib chen durch Parameteränderungen wie Temperaturänderungen, eine Zwischen-Bearbeitung wie beispielsweise das Ätzen oder dergleichen hervorgerufene relative Verformung verur sacht wird. Ein Merkmal der beschriebenen Einrichtung be steht darin, daß eine Vorrichtung zum jeweiligen unabhän gigen Kühlen oder Erwärmen mehrerer verschiedener Ab schnitte der Maske und/oder des Scheibchens vorgesehen ist.

Claims

1. Halbleiterdruckeinrichtung, bei der eine durch eine Parameteränderung hervorgerufene Relativversetzung des Musters zwischen einer durch einen Maskenhalter gehaltenen Maske und einem auf einem Halbleiterscheibchen-Träger ange ordneten Halbleiter-Scheibchen mittels einer durch eine Steuereinrichtung gesteuerten Heiz- und/oder Kühlvorrich tungsanordnung kompensierbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Heiz- und/oder Kühlvorrichtungsanordnung mehrere Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) aufweist, die an mehreren Abschnitten des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) angeordnet sind,
daß den Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) jeweils Temperaturmeßfühler (7) für das Halbleiter-Scheibchen (9) zugeordnet sind,
daß für jede der Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) Steuereinheiten (5) zum unabhängigen Steuern der Heizung oder Kühlung des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) an den jewei ligen Abschnitten auf der Basis der Ausgangssignale der Temperaturmeßfühler (7) vorhanden sind,
daß zum Erfassen der Temperatur der Maske (8) Tempe raturmeßfühler (2) vorgesehen sind,
daß eine Signaleingabeeinrichtung (1) zum Einstellen einer Steuerbedingung vorgesehen ist,
daß eine Hauptsteuereinrichtung (4) zum Wählen einer Betriebsfolge in Übereinstimmung mit der über die Signal eingabeeinrichtung (1) eingestellten Steuerbedingung sowie zum Erzeugen geeigneter Steuersignale für jede Steuerein heit (5) auf der Basis von Signalen, die der durch die Tem peraturmeßfühler (2) für die Maske (8) erfaßten Temperatur entsprechen, vorhanden ist und
daß die Temperaturverteilung auf dem Halbleiter-Scheibchen (9) durch Steuern der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) auf einen be stimmten Zustand eingestellt wird.

2. Halbleiterdruckeinrichtung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß eine Ausrichtfehler-Erfassungs einrichtung (3) zum Erfassen einer Relativbewegung zur und entlang der Maske (8) vorhanden ist.

3. Halbleiterdruckeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet,
daß die Heiz- und/oder Kühlvorrichtungsanordnung mehrere Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) aufweist, die an mehreren Abschnitten des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) angeordnet sind,
daß den Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) jeweils Temperaturmeßfühler (7) für das Halbleiter-Scheibchen (9) zugeordnet sind,
daß für jede der Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) Steuereinheiten (5) zum unabhängigen Steuern der Heizung oder Kühlung des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) an den jewei ligen Abschnitten auf der Basis der Ausgangssignale der Temperaturmeßfühler (7) vorhanden sind,
daß eine Ausrichtfehler-Erfassungseinrichtung (3) zum Messen des Ausrichtfehlers zwischen der Maske (8) und dem Halbleiter-Scheibchen (9) vorgesehen ist,
daß eine Signaleingabeeinrichtung (1) zum Einstellen einer Steuerbedingung vorhanden ist,
daß eine Hauptsteuereinrichtung (4) zum Wählen einer Betriebsfolge in Abhängigkeit von der über die Signalein gabeeinrichtung (1) eingestellten Steuerbedingung sowie zum Erzeugen geeigneter Steuersignale für jede Steuerein heit (5) auf der Basis der Meßsignale, die dem durch die Ausrichtfehler-Erfassungseinrichtung (3) ermittelten Aus richtfehler entsprechen, vorhanden ist und
daß die Temperaturverteilung auf dem Halbleiter- Scheibchen (9) durch Steuern der Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Halbleiterscheibchen-Träger (11) auf einen vorbestimmten Zustand eingestellt wird.

4. Halbleiterdruckeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe raturmeßfühler (7) für das Halbleiter-Scheibchen (9) inner halb des Halbleiterscheibchen-Trägers (11) angeordnet sind.

5. Halbleiterdruckeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe raturmeßfühler (7) jeweils entsprechend den Heizeinrichtungen angeordnet sind.

6. Halbleiterdruckeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein richtung zum Steuern der Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) in Übereinstimmung mit einer gewissen, der Parameter änderung eigenen erwarteten Größe vorgesehen ist.

7. Halbleiterdruckeinrichtung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen (6) als Thermomodule ausgebildet sind.

8. Halbleiterdruckeinrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Thermomodule durch Halblei ter-Thermomodule gebildet sind.

9. Halbleiterdruckeinrichtung nach einem der Ansprü che 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Thermomodule gemeinsam eine Halbleiterscheibchen-Trä gerfläche bilden und der zwischen den Thermomodulen vorhan dene Spalt als Unterdruck-Kanal zum Halten des Halbleiter- Scheibchen (9) durch Ansaugen eingesetzt wird.