(57)【要約】      （修正有）【課題】はんだバンプ・プロセス用のマスクと基板の位置合わせを提供する。【解決手段】マスク145および基板215を互いに対して固定の位置に一時的に保持するための位置合わせフィクスチャと、基板を下面によって保持するための手段260がテーブルの開口およびフィクスチャの開口から突出し、保持するための手段がステージ・アセンブリ上に固定式に取り付けられ、ステージ・アセンブリ325が第１および第２の方向に移動可能であり、テーブルに対して軸の周りに回転可能である、保持するための手段と、マスクおよび基板を含有するフィクスチャをテーブルに一時的に固着するための手段と、フィクスチャの周辺部の周りに一様な力が発生するように一時的に固着するための手段を制御するための手段と、ステージ・アセンブリの第１および第２の方向の移動および軸の周りの回転を制御する手段とを備えるシステム。【選択図】図１０
2006013137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクを基板に位置合わせするためのシステムであって、
前記マスクおよび前記基板を互いに対して固定の位置に一時的に保持するための位置合わせフィクスチャと、
前記基板を下面によって保持するための手段であって、前記基板を下面によって保持するための前記手段がテーブルの開口および前記位置合わせフィクスチャの開口から突出し、前記保持するための手段がステージ・アセンブリ上に固定式に取り付けられ、前記ステージ・アセンブリが第１および第２の方向に移動可能であり、前記テーブルに対して軸の周りに回転可能である、保持するための手段と、
前記マスクおよび前記基板を含有する前記位置合わせフィクスチャを前記テーブルに一時的に固着（affix）するための手段と、
前記一時的な固着を実現するために前記位置合わせフィクスチャの周辺部の周りに一様な力が発生するように前記一時的に固着するための手段を制御するための手段と、
前記ステージ・アセンブリの前記第１および第２の方向の移動および前記軸の周りの回転を制御する、前記マスクを前記基板に位置合わせするための手段と、
前記位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定（fasten）するための手段と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１および第２の方向が互いに直交し、前記テーブルに平行である請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記軸が前記テーブルに直角である請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１および第２の方向に移動可能な追加のステージ・アセンブリをさらに含み、前記ステージ・アセンブリおよび前記テーブルが前記追加のステージ・アセンブリ上に取り付けられ、前記追加のステージ・アセンブリの前記第１および第２の方向の移動が前記位置合わせするための手段によって制御される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記基板を前記保持するための前記手段が、チャックの周辺部に隣接するＯリングの円形アレイを含むチャックであり、各Ｏリングが前記チャックの上面の上に延び、真空ポートを囲む請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記一様な力が所定の値に達したときに前記真空チャックに加えられる真空圧力を解放するための手段をさらに含む請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
少なくとも２つのマスク位置合わせピン機構をさらに含み、前記マスク位置合わせピン機構が前記テーブルに取り付けられ、位置合わせピンを含有し、前記位置合わせピンが前記テーブルの位置合わせピン・ホールおよび前記位置合わせフィクスチャの位置合わせピン・ホールを通過し、前記マスクのマスク位置合わせホールに係合する請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記位置合わせピンがばね付きであり、前記テーブルに直角な第３の方向に移動することができる請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記マスク位置合わせホールが円形位置合わせホールおよびスロットを備える請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記マスク位置合わせホールが直径方向に対向する請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記一時的に保持するための手段が、前記位置合わせフィクスチャの周辺部の周りに一様に離間した２つまたはそれ以上の締付け（clamping）機構である請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記締付け機構が、前記位置合わせフィクスチャを圧縮し、締め付けるための締付けフィンガ、および前記締付けフィンガを移動するためのプッシュ・ロッドをさらに含む請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記テーブルに直角な第３の方向に移動可能な回転可能なリングによって前記回転可能なリングが回転すると前記プッシュ・ロッドが同時に作動する請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記一時的に固定するための手段が、前記位置合わせフィクスチャの下部リングの下に延びる保持ポストの下側部分に取外し可能なばねクリップを挿入し、前記保持ポストが前記位置合わせフィクスチャの上部リング部分に固定され、そこから延び、前記マスクの保持ポスト・ホールおよび前記下部リングの保持ポスト・ホールを通る請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記一時的に固定するための手段が、前記取外し可能なばねクリップを前記保持ポストに同時に挿入する請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記一時的に固定するための手段が、前記取外し可能なばねクリップを前記保持ポストに挿入する前に前記取外し可能なばねクリップを圧縮する請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記位置合わせするための手段が、カメラおよびコンピュータを含むパターン認識システムを備え、前記パターン認識システムが、前記基板上の位置合わせターゲットの中心点および前記ステージ・アセンブリの固定の位置に対する前記マスク上の位置合わせマークの位置を決定し、前記ステージ・アセンブリを前記第１の方向に移動するための距離、前記ステージ・アセンブリを前記第２の方向に移動するための距離、および前記位置合わせターゲットの前記中心点を前記位置合わせマークの前記中心点に位置合わせするために前記ステージ・アセンブリを回転させる角度を計算する請求項１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記位置合わせフィクスチャが、
上部リングと、
前記基板の内部領域を支持するための内側リップ、および前記マスクの周辺領域を支持するための外側リップを有し、前記内側リップが前記外側リップよりも高い、下部リングと、
前記上部リングに固定され、そこから延び、前記下部リングの保持ポスト・ホールを通る保持ポストと、
前記保持ポストに係合する取外し可能なばねクリップとを備え、
前記位置合わせフィクスチャが組み立てられたときに前記上部リングが前記マスクの前記周辺部分を前記外側リップに押し付ける請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記基板を保持するための手段への真空圧力と、前記２つまたはそれ以上の記一時的に固着するための手段の動作と、前記一時的に固着するための手段を制御するための前記手段の動作と、前記位置合わせするための手段の動作と、前記一時的に固定するための手段の動作とを制御および調整するためのコンピュータをさらに含む請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記マスクが金属マスクである請求項１に記載のシステム。
【請求項２１】
前記基板が半導体ウエハである請求項１に記載のシステム。
【請求項２２】
前記マスクがはんだバンプ蒸発マスクである請求項１に記載のシステム。
【請求項２３】
マスクを基板に位置合わせするための方法であって、順に
（ａ）位置合わせフィクスチャの下部リングを位置合わせツール上に配置するステップと、
（ｂ）基板をチャックに装填するステップと、
（ｃ）前記基板を前記チャックに固締（secure）するステップと、
（ｄ）前記基板上で第１のＸ−Ｙステージおよび前記第１のＸ−Ｙステージ上に取り付けられた回転ステージの固定の位置に対して位置合わせターゲットを位置決定（locate）するステップと、
（ｅ）前記マスクを前記下部リング上に配置し、前記位置合わせフィクスチャの上部リングを前記マスク上に配置するステップであって、前記上部リングが前記下部リングに位置合わせされるステップと、
（ｆ）前記マスクが前記上部リングおよび前記下部リングに対して移動するのを防ぐのに十分な第１の所定の量の力の締付け力を前記位置合わせフィクスチャに加えるステップと、
（ｇ）前記マスク上で第２のＸ−Ｙステージの固定の位置に対して位置合わせマークを位置決定するステップであって、前記第１のＸ−Ｙステージおよび前記テーブルが前記第２のＸ−Ｙステージに取り付けられ、前記第１および第２のＸ−Ｙステージの各々に関連付けられたＸ−Ｙ直交変位方向が共同位置合わせされるステップと、
（ｈ）前記第１のＸ−Ｙステージを移動するための前記Ｘ方向のＸ距離および前記Ｙ方向のＹ距離、および前記位置合わせマークを前記位置合わせターゲットに位置合わせするために前記回転ステージを回転する角度を計算するステップと、
（ｉ）加えられた締付け力を第２の所定の量の力まで大きくし、前記基板を前記チャックから解放し、加えられた締付け力を第３の所定の量の力まで大きくするステップと、
（ｊ）前記マスクおよび前記基板を含有する前記位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するステップと、
（ｋ）前記加えられた締付け力を解放するステップと
を含む方法。
【請求項２４】
ステップ（ｅ）の後に、前記テーブルおよび前記下部および上部リングの開口を介して前記テーブルに取り付けられ、マスク位置合わせホールに係合する少なくとも２つのマスク位置合わせピン機構に含有された位置合わせピンを通すステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ステップ（ｆ）および（ｉ）で、前記第１、第２および第３の所定の締付け力が前記位置合わせフィクスチャの周辺部に沿って一様に分配される請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
ステップ（ｊ）が、前記下部リングの下に延びる保持ポストの下側部分に取外し可能なばねクリップを同時に挿入するステップをさらに含み、前記保持ポストが前記上部リングに固定され、そこから延び、前記マスクの保持ポスト・ホールおよび前記下部リングの保持ポスト・ホールを通る請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
ステップ（ｊ）が、前記取外し可能なばねクリップを前記保持ポストに挿入する前に前記取外し可能なばねクリップを圧縮するステップをさらに含む請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
ステップ（ｃ）の後に、前記第１のＸ−Ｙステージを前記Ｘ方向に第１の所定のＸ距離および前記Ｙ方向に第１の所定のＹ距離だけ移動するステップと、前記回転ステージを所定の角度だけ回転するステップとをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
ステップ（ｆ）の後に、前記第２のＸ−Ｙステージを前記Ｘ方向に第２の所定のＸ距離および前記Ｙ方向に第２の所定のＹ距離だけ移動するステップをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
ステップ（ｈ）が、前記パターン認識システムを使用して前記ステージ・アセンブリの固定の位置に対して前記マスク上の前記基板位置合わせマーク上の位置合わせターゲットの中心点の位置を決定するステップと、前記ステージ・アセンブリを前記第１の直交方向に移動する距離、前記ステージ・アセンブリを前記第２の直交方向に移動する距離、および前記位置合わせターゲットの前記中心点を前記位置合わせマークの前記中心点に位置合わせするために前記コンピュータを使用して前記ステージ・アセンブリを回転する角度を計算するステップとをさらに含む請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
前記下部リングが、前記基板の内部領域を支持するための内側リップ、および前記マスクの周辺領域を支持するための外側リップを有し、前記内側リップが前記外側リップよりも高く、
保持ポストが前記上部リングに固定され、そこから延び、前記下部リングの保持ポスト・ホールを通り、
取外し可能なばねクリップが前記保持ポストに係合し、
取外し可能なばねクリップが前記保持ポストに係合したときに、前記上部リングが前記マスクの前記周辺部分を前記外側リップに押し付ける請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記マスクが金属はんだバンプ蒸発マスクであり、前記基板が半導体ウエハである請求項２３に記載の方法。
【請求項３３】
マスクを基板に位置合わせする方法であって、順に
（ａ）前記マスクおよび前記基板を互いに対して固定の位置に一時的に保持するための位置合わせフィクスチャを設けるステップと、
（ｂ）ステージ・アセンブリおよびテーブルを含む位置合わせツールを設けるステップと、
（ｃ）前記位置合わせフィクスチャの下部リングを前記テーブルに配置するステップと、
（ｄ）前記基板を前記チャックに固締し、前記基板上の位置合わせターゲットを前記ステージ・アセンブリの固定の位置に対して位置決定するステップと、
（ｅ）前記マスクを前記下部リング上に配置し、前記位置合わせフィクスチャの上部リングを前記マスク上に配置するステップであって、前記上部リングが前記下部リングに位置合わせされるステップと、
（ｆ）前記マスクが移動するのを防ぐのに十分な第１の所定の量の力の固着力を前記位置合わせフィクスチャに加えるステップと、
（ｇ）前記マスク上の位置合わせマークを前記ステージ・アセンブリの固定の位置に対して位置決定するステップと、
（ｈ）前記位置合わせマークを前記位置合わせターゲットに位置合わせするために前記基板を前記マスクに対して移動するステップと、
（ｉ）加えられた固着力を第２の所定の量の力まで大きくし、前記基板を前記チャックから解放し、加えられた固着力を第３の所定の量の力まで大きくするステップと、
（ｊ）前記マスクおよび前記基板を含有する前記位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するステップと、
（ｋ）前記加えられた固着力を解放するステップと
を含む方法。
【請求項３４】
前記第１および第２の方向が互いに直交し、前記テーブルに平行である請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記軸が前記テーブルに直角である請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１および第２の方向に移動可能な追加のステージ・アセンブリをさらに含み、前記ステージ・アセンブリおよび前記テーブルが前記追加のステージ・アセンブリ上に取り付けられ、前記追加のステージ・アセンブリの前記第１および第２の方向の移動が前記位置合わせするための手段によって制御される請求項３３に記載の方法。
【請求項３７】
前記基板を前記保持するための前記手段が、真空チャックの周辺部に隣接するＯリングの円形アレイを含む真空チャックであり、各Ｏリングが前記チャックの上面の上に延び、真空ポートを囲む請求項３３に記載の方法。
【請求項３８】
前記位置合わせツールは、前記固着力が所定の値に達したときに前記真空チャックに加えられる真空圧力を解放するための手段をさらに含む請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
ステップ（ｆ）の後に、前記テーブルおよび前記位置合わせフィクスチャの開口を介して前記テーブルに取り付けられ、前記マスクのマスク位置合わせホールに係合する少なくとも２つのマスク位置合わせピン機構に含有された位置合わせピンを通すステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項４０】
前記位置合わせピンがばね付きであり、前記テーブルに直角な第３の方向に移動することができる請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記マスク位置合わせホールが円形位置合わせホールおよびスロットを備える請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記マスク位置合わせホールが直径方向に対向する請求項３９に記載の方法。
【請求項４３】
前記一時的に保持するための手段が、前記位置合わせフィクスチャの周辺部の周りに一様に離間した２つまたはそれ以上の締付け機構を備え、前記第１、第２および第３の所定の固着力が前記位置合わせフィクスチャの前記周辺部に沿って一様に分配される請求項３３に記載の方法。
【請求項４４】
前記締付け機構が、前記位置合わせフィクスチャを圧縮し、締め付けるための締付けフィンガ、および前記締付けフィンガを移動するためのプッシュ・ロッドをさらに含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記テーブルに直角な第３の方向に移動可能な回転可能なリングによって前記プッシュ・ロッドが同時に作動する請求項請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
ステップ（ｊ）が、前記位置合わせフィクスチャの下部リングの下に延びる保持ポストの下側部分に取外し可能なばねクリップを一時的に挿入するステップをさらに含み、前記保持ポストが前記位置合わせフィクスチャの上部リングに固定され、そこから延び、前記マスクの保持ポスト・ホールおよび前記下部リングの保持ポスト・ホールを通る請求項３３に記載の方法。
【請求項４７】
前記取外し可能なばねクリップが前記保持ポストに同時に挿入される請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
ステップ（ｊ）が、前記取外し可能なばねクリップを前記保持ポストに挿入する前に前記取外し可能なばねクリップを圧縮するステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項４９】
ステップ（ｈ）が、前記パターン認識システムを使用して前記ステージ・アセンブリの固定の位置に対して前記マスク上の前記基板位置合わせマーク上の位置合わせターゲットの中心点の位置を決定するステップと、前記ステージ・アセンブリを前記第１の方向に移動する距離、前記ステージ・アセンブリを前記第２の方向に移動する距離、および前記位置合わせターゲットの前記中心点を前記位置合わせマークの前記中心点に位置合わせするために前記コンピュータを使用して前記ステージ・アセンブリを回転する角度を計算するステップとをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項５０】
前記位置合わせフィクスチャが、
上部リングと、
前記基板の内部領域を支持するための内側リップ、および前記マスクの周辺領域を支持するための外側リップを有し、前記内側リップが前記外側リップよりも高い、下部リングと、
前記上部リングに固定され、そこから延び、前記下部リングの保持ポスト・ホールを通る保持ポストと、
前記保持ポストに係合する取外し可能なばねクリップとを備え、
前記位置合わせフィクスチャが組み立てられたときに前記上部リングが前記マスクの前記周辺部分を前記外側リップに押し付ける請求項３３に記載の方法。
【請求項５１】
ステップ（ｄ）が、前記コンピュータを使用して前記チャックへの真空圧力を制御するステップをさらに含み、
ステップ（ｅ）が、前記コンピュータを使用して前記固着するための手段によって加えられた力の量を制御するステップをさらに含み、
ステップ（ｉ）が、前記コンピュータを使用して前記一時的に固定するための手段の動作を制御するステップをさらに含む請求項３３に記載の方法。
【請求項５２】
前記マスクが金属マスクである請求項３３に記載の方法。
【請求項５３】
前記基板が半導体ウエハである請求項３３に記載の方法。
【請求項５４】
前記マスクがはんだバンプ蒸発マスクである請求項３３に記載の方法。
【請求項５５】
前記位置合わせツールが、
前記基板を前記基板の下面に保持するための手段であって、前記保持するための手段が前記テーブルの開口および前記位置合わせフィクスチャの開口から突出し、前記保持するための手段が前記ステージ・アセンブリ上に固定式に取り付けられ、前記ステージ・アセンブリが第１および第２の方向に移動可能であり、前記テーブルに対して軸の周りに回転可能である、保持するための手段と、
前記マスクおよび前記基板を含有する前記位置合わせフィクスチャを前記テーブルに一時的に固着するための手段であって、前記位置合わせフィクスチャの周辺部の周りに実質的に一様な力を加える、一時的に固着するための手段と、
カメラおよびコンピュータを含むパターン認識システムであって、前記コンピュータが前記ステージ・アセンブリの前記第１および第２の方向の移動および回転運動を制御する、パターン認識システムと、
前記位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するための手段と
をさらに備える請求項３３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体処理の分野に関し、より詳細には、本発明は、はんだバンプ・マスクを基板に位置合わせするための装置および方法に関する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
はんだバンプまたは被制御崩壊チップ接続（Ｃ４）相互接続を半導体基板上に形成するには、基板を保持する位置合わせフィクスチャと、スパッタ洗浄、パッド制限冶金蒸発およびはんだバンプ蒸発のはんだバンプ・プロセスがそれを介して実行されるホールを有する金属マスクとのアセンブリが必要である。これらのプロセス・ステップに先だって、マスクを基板に位置合わせしなければならない。旧来、基板へのマスクの位置合わせは手作業で行われてきたが、はんだバンプのサイズおよびはんだバンプ間の間隔が減少すると、手作業による位置合わせでは必要な位置合わせ確度が得られないことが明らかになった。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の第１の態様は、マスクを基板に位置合わせするためのシステムであって、マスクおよび基板を互いに対して固定の位置に一時的に保持するための位置合わせフィクスチャと、基板を下面によって保持するための手段であって、基板を下面によって保持するための手段がテーブルの開口および位置合わせフィクスチャの開口から突出し、保持するための手段がステージ・アセンブリ上に固定式に取り付けられ、ステージ・アセンブリが第１および第２の方向に移動可能であり、テーブルに対して軸の周りに回転可能である、保持するための手段と、マスクおよび基板を含有する位置合わせフィクスチャをテーブルに一時的に固着するための手段と、一時的な固着を実現するために位置合わせフィクスチャの周辺部の周りに一様な力が発生するように一時的に固着するための手段を制御するための手段と、ステージ・アセンブリの第１および第２の方向の移動および軸の周りの回転を制御する、マスクを基板に位置合わせするための手段と、位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するための手段とを備えるシステムである。
【０００４】
本発明の第２の態様は、マスクを基板に位置合わせするための方法であって、順に（ａ）位置合わせフィクスチャの下部リングを位置合わせツール上に配置するステップと、（ｂ）基板をチャックに装填するステップと、（ｃ）基板をチャックに固締（secure）するステップと、（ｄ）基板上で第１のＸ−Ｙステージおよび第１のＸ−Ｙステージ上に取り付けられた回転ステージの固定の位置に対して位置合わせターゲットを位置決定（locate）するステップと、（ｅ）マスクを下部リング上に配置し、位置合わせフィクスチャの上部リングをマスク上に配置するステップであって、上部リングが下部リングに位置合わせされるステップと、（ｆ）マスクが上部リングおよび下部リングに対して移動するのを防ぐのに十分な第１の所定の量の力の締付け力を位置合わせフィクスチャに加えるステップと、（ｇ）マスク上で第２のＸ−Ｙステージの固定の位置に対して位置合わせマークを位置決定するステップであって、第１のＸ−Ｙステージおよびテーブルが第２のＸ−Ｙステージに取り付けられ、第１および第２のＸ−Ｙステージの各々に関連付けられたＸ−Ｙ直交変位方向が共同位置合わせされるステップと、（ｈ）第１のＸ−Ｙステージを移動するためのＸ方向のＸ距離およびＹ方向のＹ距離、および位置合わせマークを位置合わせターゲットに位置合わせするために回転ステージを回転する角度を計算するステップと、（ｉ）加えられた締付け力を第２の所定の量の力まで大きくし、基板をチャックから解放し、加えられた締付け力を第３の所定の量の力まで大きくするステップと、（ｊ）マスクおよび基板を含有する位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するステップと、（ｋ）加えられた締付け力を解放するステップとを含む方法である。
【０００５】
本発明の第３の態様は、マスクを基板に位置合わせする方法であって、順に（ａ）マスクおよび基板を互いに対して固定の位置に一時的に保持するための位置合わせフィクスチャを設けるステップと、（ｂ）ステージ・アセンブリおよびテーブルを含む位置合わせツールを設けるステップと、（ｃ）位置合わせフィクスチャの下部リングをテーブルに配置するステップと、（ｄ）基板をチャックに固締し、基板上の位置合わせターゲットをステージ・アセンブリの固定の位置に対して位置決定するステップと、（ｅ）マスクを下部リング上に配置し、位置合わせフィクスチャの上部リングをマスク上に配置するステップであって、上部リングが下部リングに位置合わせされるステップと、（ｆ）マスクが移動するのを防ぐのに十分な第１の所定の量の力の固着力を位置合わせフィクスチャに加えるステップと、（ｇ）マスク上の位置合わせマークをステージ・アセンブリの固定の位置に対して位置決定するステップと、（ｈ）位置合わせマークを位置合わせターゲットに位置合わせするために基板をマスクに対して移動するステップと、（ｉ）加えられた固着力を第２の所定の量の力まで大きくし、基板をチャックから解放し、加えられた固着力を第３の所定の量の力まで大きくするステップと、（ｊ）マスクおよび基板を含有する位置合わせフィクスチャを一緒に一時的に固定するステップと、（ｋ）加えられた固着力を解放するステップとを含む方法である。
【０００６】
本発明の特徴は添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体は、添付の図面を参照しながら例示的な実施形態についての以下の詳細な説明を読むことによって最も良く理解されよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
ここで、相互接続という用語は、マスクに形成されたホールを介して蒸発によって基板上に形成されたはんだバンプまたはＣ４相互接続と定義される。基板という用語は、限定はしないが、バルク・シリコン基板およびシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）基板を含む半導体基板（またはウエハ）を含むように定義される。マスクという用語は、限定はしないが、モリブデンまたは他の金属から製作される金属マスクを含む。方向は相互に直交するＸ、ＹおよびＺ方向のいずれかの移動および（下記で説明する）回転θ方向は正および負の方向の移動を含む。
【０００８】
図１は本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャに対する基板の下部リング１００の平面図であり、図２は図１の線１Ｂ−１Ｂを通る断面図である。図１および図２で、下部リング１００は一体型プレート１１５によって接合された外側リップ１０５と内側リップ１１０とを含む。内側リップ１１０は下部リング１００を中心とする開口１２０の範囲を画定する。プレート１１５は多数の開口１２５を含む。開口１２０は基板位置決めチャック（図１０参照）用のアクセスを与え、開口１２５は蒸発プロセス中の熱膨張および熱保持制御用および下部リング１００の軽量化用である。外側リップ１０５と内側リップ１１０の間の高さの差はＨ１である。一実施例では、標準の直径２００ｍｍ、厚さ約６５０ミクロンのウエハの場合、Ｈ１は約０．００７インチ（０．１７７８ミリ）である。下部リング１００はまた、それぞれ下部リングの外側周辺部１３５に隣接して位置する位置合わせピン・ホール１３０Ａと直径方向に対向する位置合わせピン・スロット１３０Ｂとを含む。下部リング１００はさらに、下部リングの外側周辺部１３５の周りに均等に離間し、それに隣接する多数（本例では６つ）のリテーナ・ポスト・ホール１４０を含む。
【０００９】
図３は本発明による相互接続を形成するための蒸発マスクの平面図である。図３で、円形マスク１４５はグループ１５５に配置された多数の開口１５０を含む。各グループ１５５は図６に示すように、下記で説明するマスク１４５の下に配置される基板上のチップ（図示しない）に対応する。マスク１４５はまた、それぞれマスクの外側周辺部１６０に隣接して位置する位置合わせピン・ホール１６０Ａと直径方向に対向する位置合わせピン・スロット１６０Ｂとを含む。マスク１４５はさらに、マスクの外側周辺部１６０の周りに均等に離間し、それに隣接する多数（本例では６つ）のリテーナ・ポスト・ホール１６５を含む。
【００１０】
図４は本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャに対する基板の上部リング１７５の平面図であり、図５は図４の線３Ｂ−３Ｂを通る断面図である。図４および図５では、上部リング１７５は、フランジ１８５から突出する下側リップ１８０を有する。下側リップ１８０は距離Ｈ２だけ突出する。一実施例では、標準の直径２００ｍｍ、厚さ約７２５ミクロンのウエハの場合、Ｈ２は約０．００２インチ（０．０５０８ミリ）である。上部リング１７５上部リング１７５内を中心とする開口１９０を含む。上部リング１７５はまた、それぞれマスクの外側周辺部２００に隣接して位置する位置合わせピン・ホール１９５Ａと直径方向に対向する位置合わせピン・スロット１９５Ｂとを含む。上部リング１７５はさらに、マスクの外側周辺部２００の周りに均等に離間し、それに隣接する多数（本例では６つ）のリテーナ・ポスト２０５を含む。
【００１１】
図６は本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャ２１０に対する組み立てられた基板の部分断面図である。図６では、組み立てられたフィクスチャ２１０の一部のみが示されている。基板２１５およびマスク１４５は位置合わせフィクスチャ２１０に含有されている状態が示されている。リテーナ・ポスト２０５は下部リング１００のリテーナ・ポスト・ホール１４０から突出し、マスク１４５のリテーナ・ポスト・ホール１６５を通過する。ばねクリップ２２０がリテーナ・ポスト２０５にスライドすると、マスク１４５の周辺部１６０がばねクリップ２２０の外側リップ１０５に当たって下部リング１７５の下側リップ１８０によってわずかに押下された位置に保持され、したがって基板２１５、マスク１４５、下部リング１７５および下部リング１００を一緒に保持する。ばねクリップ２２０は、マスク１４５が基板２１５に位置合わせされるまで所定の位置に入らない。
【００１２】
下部リング１００の外側リップ１０５および内側リップ１１０と下部リング１７５の下側リップ１８０との間の高さの差の組合せは基板２１５およびマスク１４０を偏向（または湾曲）させて、マスク１４５の周辺部１６０および基板２１５の周辺部２２５を下部リング１００のほうに押すことによって非常に狭いが半円形の形状にする。
【００１３】
位置合わせフィクスチャ２１０は金属蒸発器のドーム中に取り付けられているので、基板２１５に加えられた湾曲は、スパッタ・ヘイズ、ＰＬＭフレアおよびはんだパッド・ハローなどのマスクのナイフ・エッジ開口からの蒸発に関連するそのような問題を防止または低減する。
【００１４】
図７は図６に示されるばねクリップ２２０の平面図であり、図８は図６に示されるばねクリップ２２０の側面図である。ばねクリップ２２０は図６に示されるリテーナ・ポスト２０５の下側端部２３５に係合するノッチ２３０を含む。ばねクリップ２２０はまた、ばねクリップ２２０の取外し、したがって位置合わせフィクスチャ２１０の分解を可能にするために後退ホール２４０を含む（図６参照）。図８はリテーナ・ポスト２０５に係合する前のばねクリップ２２０を示す。
【００１５】
図９は本発明による位置合わせツール２５０の平面図である。図５で、位置合わせツール２５０は、上部プレート２５５、チャック２６０、位置合わせピン機構（図１３に示され、下記でより十分に説明する）、多数の締付け機構２７０（図１４に示され、下記でより十分に説明する）および多数のクリッピング機構２７５（図１５に示され、下記でより十分に説明する）を含む。チャック２６０は上部プレート２５５の開口２８０中に延び、多数のＯリング２８５を含む。各Ｏリングはリング内を中心とする真空ポート２９０を囲む。Ｏリング２８５はリングに構成され、チャック２６０の周辺部２９５に隣接して位置する。締付け機構２７０は、位置合わせフィクスチャ２１０によって占有される位置を大まかに画定するチャック２６０上を中心とするロケータ・リング３００の周りに均等に離間する。クリッピング機構２７５はロケータ・リング３００の周りに均等に離間する。（位置合わせピン３０５を含有する）位置合わせピン機構はロケータ・リング３００に隣接してその内部に直径方向に対向して位置する。上部プレート２５５の下側には、外側に突出するスポーク３１５を有する固定の内側アクチュエータ・リング３１０が取り付けられる。スポーク３１５は回転可能な外側アクチュエータ・リング３２０中で偏心スロット３５０（図９には示されず、図１０を参照）中に延びる。外側アクチュエータ・リング３２０はＺ方向（図１０参照）に上下に移動し、かつＺ方向によって規定される軸の周りをθ方向（図１０参照）に回転する。
【００１６】
６つの締付け機構２７０および６つのクリッピング機構２７５が図９には示されているが、３つに等しいかまたはそれよりも多い任意の数の各タイプの機構を使用することができる。２つの位置合わせピン機構が図９には示されているが、より多い数の位置合わせピン機構を使用することができ、その場合、ピン・ホール１３０Ａおよび１９５Ａならびに位置合わせピン・スロット１３０Ｂおよび１９５Ｂ（それぞれ図１および図４参照）が変化する。
【００１７】
８つのＯリング２８５が図９には示されているが、チャック２６０はより少ないまたはより多い数のＯリングを含むことができ、最小数は３つである。本発明者等は、従来の単一のＯリング設計を使用したチャックは位置合わせプロセス中のＯリング歪みのためにエンコーダの確度の最高１０倍大きい誤差を含むことがあることを発見した。この歪みは、マスク１４５（図３参照）と基板２１５（図６参照）がわずかに摩擦接触し、単一のＯリングの歪みまたはクリープを引き起こすことがあることによって起こる。チャック２６０の半径方向に配向したマルチＯリング設計はＯリング・クリープによって生じる並進誤差をほとんどなくす。硬いＯリングを使用する単一Ｏリング設計は、あまりフレキシブルでなく、加速誘導衝撃を吸収するためにＯリングの圧縮性が不十分なので、基板破壊などの他の問題を提示することに留意されたい。
【００１８】
図１０は図９の線６−６を通る断面図である。図１０で、チャック２６０はθ調節用の回転ステージ３２５上に取り付けられ、回転ステージ３２５は基板２１５の位置のＸ方向およびＹ方向（Ｙ方向は紙面に対立している）の調整用の上側Ｘ−Ｙステージ３３０上に取り付けられる。上側Ｘ−Ｙステージ３３０は下側Ｘ−Ｙステージ３４０上に取り付けられる。上側Ｘ−Ｙステージ３３０のＸ移動は下側Ｘ−Ｙステージ３４０のＹ移動に直角であり、上側Ｘ−Ｙステージ３３０のＹ移動は下側Ｘ−Ｙステージ３４０のＸ移動に直角であり、回転ステージ３２５、それぞれ上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０の上面３２５Ａ、３３０Ａおよび３４０Ａは平行であることが、必要ではないが好ましい。上部プレート２５５はブラケット３４５を介して下側Ｘ−Ｙステージ３４０に取り付けられる。位置合わせピン機構２６５は上部プレート２５５に固定されているので、回転ステージ３２５および下側Ｘ−Ｙステージ３４０の相対位置が既知である限り、位置合わせピン３０５とチャック２６０の間に測定可能で繰り返し可能な関係が存在する。
【００１９】
外側アクチュエータ・リング３２０が回転すると、内側アクチュエータ・リング３１０に固定され、外側アクチュエータ・リングの傾斜したスロット３５０を通過するスポーク３１５が外側アクチュエータ・リングＺ方向に並進させる。Ｘ、ＹおよびＺ方向は互いに直交することに留意されたい。したがって、外側アクチュエータ・リング３２０に取り付けられたリップ３５５もＺ方向に移動する。締付け機構２７０に取り付けられたプッシュ・ロッドがリップ３５５（図１３参照）に載り、したがって外側アクチュエータ・リング３２０の回転によって締付けが制御され、締付け力がすべてのクリッピング機構２７５（図９参照）によって一様に加えられる。位置合わせツール２５０はまた、パターン認識ソフトウェアならびに回転ステージ３２５、上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０の移動を制御するためのソフトウェアを含有するコンピュータ３６５にリンクされた光学システム３６０（概してレンズおよびカメラ）を含む。パターン認識ソフトウェアは基板２１５上の位置合わせターゲットおよびマスク１４５上の位置合わせマークの位置を検出する。コンピュータ３６５は、基板２１５の移動を制御するために回転ステージ３２５、上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０上のステッピング・モータにリンクされる。コンピュータ３６５は、マーク１４５を基板２１５に位置合わせするために必要な上側Ｘ−Ｙステージ３３０、下側Ｘ−Ｙステージ３４０および回転ステージ３２５の移動の量を計算する。
【００２０】
位置合わせプロセス中、基板２１５の移動が精密で正確であることが重要である。一実施例では、回転ステージ３２５内のエンコーダは０．００１度まで正確であり、上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０内のエンコーダは１ミクロンまで正確である。
【００２１】
図１１は本発明による位置合わせピン機構２６５を通る断面図である。図１１で、位置合わせピン機構２６５は、上側チャンバ３８０に開いた下側チャンバ３７５を有する本体３７０を有する。位置合わせピン３０５は狭い上側部分３８５および広い下側部分３９０を含む。位置合わせピン３０５は上側チャンバ３８０を通って下側チャンバ３７５中に延びる。位置合わせピン３０５はスリーブ・ベアリング３９５によってＸおよびＹ方向に移動が制限され、下側チャンバ３７５内に含有されるばね４００によりＺ方向に移動可能である。ピン３０５の下側部分３９０は下部リング１００のピン・ホール１３０Ａ（または位置合わせピン・スロット１３０Ｂ）ならびに上部プレート２５５の開口４０５を通過する。ピン３０５の上側部分３８５はマスク１４５の位置合わせピン・ホール１６０Ａ（または位置合わせピン・スロット１６０Ｂ）を通過する。ピン３０５の上側部分３８５はまた、上部リング１７５の位置合わせピン・ホール１９５Ａ（または位置合わせピン・スロット１９５Ｂ）を通過する。
【００２２】
図１２は図１１の位置合わせピン３０５とマスク１４５の間の公差を示す図である。図１２で、位置合わせピン３０５の上側部分３８５はＤ１の直径を有する。位置合わせピン３０５の下側部分はＤ２の直径を有する。マスク１４５の位置合わせピン・ホール１６０ＡはＤ３の直径を有する。位置合わせピン・スロット１６０Ｂ（図３参照）はＤ３の幅を有し、長さ約２×Ｄ３であることに留意されたい。Ｄ２はＤ１よりも大きい。一実施例では、Ｄ２−Ｄ１＝０．０１０インチ（０．２５４ミリ）であり、Ｄ３−Ｄ１＝０．００２インチである。
【００２３】
図１１に戻ると、基板２１５へのマスク１４５の位置合わせ中、マスクが移動しないことが重要である。マスク１４５はＸ、Ｙおよびθ方向の力を受ける。位置合わせピン３０５はこの移動を制限する。また、位置合わせピン３０５はＺ方向に自由に移動することが重要である。ばね４００は、マスクと下部リング１００の間の一定の接触を保つために位置合わせプロセス中に締付け機構２７０（図９参照）によってマスク１４５に加えられる下方向力（負のＺ方向）に抵抗するために位置合わせピン３０５に正味の上側力（正のＺ方向）が常にあることを保証する。
【００２４】
図１３は本発明による締付け機構２７０の側面図である。図１３で、締付け機構２７０は、上部プレート２５５に取り付けられた取付けブラケット４１０、本体４１５、本体４１５に滑動可能に取り付けられた移動可能なクランプ・フィンガ４２０、および外側アクチュエータ・リング３２０のリップ３５５に動作可能に係合するプッシュ・ロッド４３０を含む。クランプ・フィンガ４２０は図示しない機能によって上部リング１７５の上で滑動するか、またはそこから後退することができる。外側アクチュエータ・リング３２０が回転すると、スポーク３１５が内側アクチュエータ・リング３１０に固定され、偏心スロット３５０中に延びているので、リップ３５５は外側アクチュエータ・リング３２０の回転方向に応じて上または下に移動する。リップ３５５に係合するプッシュ・ロッド４３０はリップ３５５とともに上および下に移動し、クランプ・フィンガ４２０が下部リング１００、基板２１５、マスク１４５および下部リング１７５を備える組み立てられた位置合わせフィクスチャ２１０に圧力を加えることになる。クランプ・フィンガ４２０はばね付きであり、したがって上部プレート２５５へ向かうリップ３５５の移動がばねに逆らって作用し、クランプ・フィンガ４２０を位置合わせフィクスチャ２１０から離す。リップ３５５が下がると、増大する圧力が位置合わせフィクスチャ２１０に加えられる。
【００２５】
ひとたび位置合わせプロセスが終了したら、締付けプロセスが位置合わせフィクスチャ２１０上で一様で、常に平滑で、再現可能であることが重要である。非一様性があるとマスク１４５または基板２１５あるいはその両方の横方向スリップが起こり、したがって位置合わせプロセス後に位置合わせミスが起こることになる。締付けに非平滑性があると衝撃が生じて、マスク１４５または基板２１５あるいはその両方が移動し、同じく位置合わせプロセス後に位置合わせミスが起こることになる。締付け圧力に非再現性があるとクリッピング（図１４および以下の議論参照）問題が起こることがある。すべての締付け機構２７０は外側アクチュエータ・リング３２０によって駆動されるので、締付けは一様で平滑である。外側アクチュエータ・リング３２０を駆動する精密駆動機構（図示せず）が再現可能で精密な被制御締付け圧力を保証する。
【００２６】
図１４は本発明によるクリッピング機構２７５の側面図である。図１４で、クリッピング機構２７５は、上部プレート２５５に取り付けられたベース４３５、クリップ２２０を保持するためのスロット（図示せず）を有するスライド４４０、およびベース４３５に取り付けられたサポート４５０に取り付けられたローラ４４５を含む。動作中、クリップ２２０がスライド４４０上に配置される。スライド４４０が保持ポスト２３５へ向けて前方に押されると、クリップ２２０はローラ４４５によって圧縮される。スライド４４０が前方に続行すると、クリップ２２０は保持ポスト２３５に係合し、ローラ４４５から解放され、クリップ２２０がばねで開く。スライド４４０が後退すると、クリップ２２０はクリップと下部リング１００の間の摩擦力により所定の位置に留まる。
【００２７】
クリップ２２０の挿入は、リテーナ・ポスト２３５がそれに固定式に取り付けられた上部リング１７５を移動することが重要である。上部リング１７５の移動はマスク１４５を移動させ、したがって基板２１５へのマスク１４５の位置合わせを変更することになる。クリッピング機構２７５は、挿入中にＺ方向の力がなくなり、挿入中に最小のＸ方向およびＹ方向の力がリテーナ・ポスト２３５および上部リング１７５に加えられるように、クリップ２２０を事前荷重する。各スライド４４０は機械的機構によって同時にリテーナ・ポスト２３５に係合するように移動される。
【００２８】
図１５は本発明による位置合わせマークを有する基板の平面図である。図１５で、基板１００は、それぞれ直径方向に対向する（またはほぼ直径方向に対向する）左および右粗位置合わせターゲット４５５Ａおよび４５５Ｂ、およびそれぞれ直径方向に対向する（またはほぼ直径方向に対向する）左および右密位置合わせターゲット・セット４６０Ａおよび４６０Ｂを含む。左および右粗位置合わせターゲット４５５Ａおよび４５５Ｂは位置合わせ動作中にコンピュータ３６５（図１０参照）上に常駐するパターン認識ソフトウェアによって使用される。左および右密位置合わせターゲット・セット４６０Ａおよび４６０Ｂは位置合わせ動作の品質をチェックするためにオペレータによって使用される。
【００２９】
図１６は本発明による位置合わせマークを有するマスクの平面図である。図１６で、マスク１４５は、それぞれ直径方向に対向する（またはほぼ直径方向に対向する）左および右粗位置合わせターゲット４６５Ａおよび４６５Ｂ、およびそれぞれ直径方向に対向する（またはほぼ直径方向に対向する）左および右密位置合わせターゲット・セット４７０Ａおよび４７０Ｂを含む。左および右粗位置合わせターゲット４６５Ａおよび４６５Ｂは位置合わせ動作中にコンピュータ３６５（図１０参照）上に常駐するパターン認識ソフトウェアによって使用される。左および右密位置合わせターゲット・セット４７０Ａおよび４７０Ｂは位置合わせ動作の品質をチェックするためにオペレータによって使用される。また、図１６には位置合わせピン・ホール１６０Ａおよび位置合わせピン・スロット１６０Ｂが示されている。
【００３０】
図１７は完全に位置合わせされたように見える基板とマスクの位置合わせの平面図である。図１７で、粗基板位置合わせターゲット４５５Ａ（４５５Ｂ）は中間の２つの粗マスク位置合わせマーク４６５Ａ（４６５Ｂ）上を中心とする。すべてのマスク密位置合わせマーク４７０Ａ（４７０Ｂ）は基板密位置合わせターゲット４６０Ａ（４６０Ｂ）上を中心とする。
【００３１】
図１８は本発明によるマスクとウエハの位置合わせに先立つ初期ウエハ位置合わせ基準座標の図である。図１８で、回転ステージ３２５はθ方向に移動することができ、上側Ｘ−Ｙステージ３３０はＸおよびＺ方向に移動することができる。基準位置４７５は上側Ｘ−Ｙステージ座標のＸ０およびＹ０および回転ステージ３２５の座標θ０を有する。回転ステージ３２５および上側Ｘ−Ｙステージ３３０は最初に（図２０を参照しながら下記で説明する）それぞれ座標Ｘ０、Ｙ０およびθ０に移動され、回転ステージ３２５のすべての以後の運動および上側Ｘ−Ｙステージ３３０のステージ運動はそれぞれ座標Ｘ０、Ｙ０およびθ０を基準とする。ウエハ２１５は、左粗位置合わせターゲット４５５Ａ（図１５参照）および密位置合わせターゲット４６０Ａ（図１５参照）を含有する左基準マーク４８０、および右粗位置合わせターゲット４５５Ｂ（図１５参照）および密位置合わせターゲット４６０Ｂ（図１５参照）を含有する右基準マーク４８５を含む。回転ステージ３２５および上側Ｘ−Ｙステージ３３０がそれぞれ座標Ｘ０、Ｙ０およびθ０に移動されると、左基準４８０が位置ＸＬＷ０、ＹＬＷ０およびθＬＷ０になり、右基準４８５が位置ＸＲＷ０、ＹＲＷ０およびθＲＷ０になる。
【００３２】
図１９は本発明によるマスクとウエハの位置合わせに先立つ初期マスク位置合わせ基準座標の図である。図１９で、下側Ｘ−Ｙステージ３４０はＸおよびＺ方向に移動することができる。下側Ｘ−Ｙステージ３４０は基準位置４７５を基準とする。下側Ｘ−Ｙステージ３４０のすべての以後の運動は座標Ｘ０およびＹ０を基準とする。上側Ｘ−Ｙステージ３３０のＸ移動が下側Ｘ−Ｙステージ３４０のＹ移動に直角であれば、上側Ｘ−Ｙステージ３３０のＹ移動は下側Ｘ−Ｙステージ３４０のＸ移動に直角であり、回転ステージ３２５、上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０の上面は平行である。マスク１４５は、左粗位置合わせマーク４６５Ａ（図１６参照）および密位置合わせマーク４７０Ａ（図１６参照）を含有する左基準マーク４９０、および右粗位置合わせマーク４６５Ｂ（図１５参照）および密位置合わせマーク４７０Ｂ（図１６参照）を含有する右基準マーク４９５を含む。上側Ｘ−Ｙステージ３３０が座標Ｘ０およびＹ０に移動されると、左基準４９０が位置ＸＬＷ０およびＹＬＷ０になり、右基準４９５が位置ＸＲＭ０およびＹＲＭ０になる。
【００３３】
図１８および図１９の参照は、図２０に示され、下記で説明するプロセスを理解するのに有用になる。図２０で、上側Ｘ−Ｙステージ３３０のＸ移動は下側Ｘ−Ｙステージ３４０のＹ移動に直角であり、回転ステージ３２５、上側Ｘ−Ｙステージ３３０および下側Ｘ−Ｙステージ３４０の上面は平行であると仮定する。これらの条件からの逸脱は次いで図２０を参照しながら下記で説明するより複雑な計算を必要とする。
【００３４】
図２０は本発明による基板をマスクに位置合わせするための方法のフローチャートである。ステップ５００で、位置合わせフィクスチャの下部リングを位置合わせツールに載せ、ステップ５０５で、基板を位置合わせツールのチャックに配置し、真空をチャックに加えて、基板をチャックに固く保持する。
【００３５】
ステップ５１０で、粗基板位置合わせターゲットを位置決定する。最初に、上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを事前決定されたＸ０、Ｙ０およびθ０位置に移動する。基板左粗位置合わせターゲットに対して、パターン認識ソフトウェアは左粗位置合わせターゲットの中心を位置決定し、左粗位置合わせターゲットの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを移動する。パターン認識ソフトウェアは再び基板左粗位置合わせターゲットの中心を位置決定し、左粗位置合わせターゲットの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを移動する。二重の位置決定は基板左粗位置合わせターゲットを光学システム内の最小歪みの領域にもっていく。これはＸＬＷ０、ＹＬＷ０およびθＬＷ０として上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージ上の基板左粗位置合わせターゲットの開始位置を固定する。
【００３６】
基板右粗位置合わせターゲットに対して、パターン認識ソフトウェアは右粗位置合わせターゲットの中心を位置決定し、右粗位置合わせターゲットの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを移動する。パターン認識ソフトウェアは再び基板右粗位置合わせターゲットの中心を位置決定し、右粗位置合わせターゲットの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを移動する。二重の位置決定は基板右粗位置合わせターゲットを光学システム内の最小歪みの領域にもっていく。これはＸＲＷ０、ＹＲＷ０およびθＲＷ０として上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージ上の基板右粗位置合わせターゲットの開始位置を固定する。
【００３７】
次に、ステップ５１５で、上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを固定の距離Ｄｘ、ＤｙおよびＤθだけ移動する。この運動はステージ機構に固有のスラックを補償する。
【００３８】
ステップ５２０で、（位置合わせピンを使用して）マスクを基板上に位置決めし、ステップ５２５で、（位置合わせピンを使用して）位置合わせフィクスチャの上部リングを位置決めする。
【００３９】
ステップ５３０で、後続の上側Ｘ−Ｙステージ、回転ステージおよび下側Ｘ−Ｙステージの移動中にマスクの運動を防ぐために締付け機構によって軽い締付け圧力を加える。加えられた圧力はマスクおよび位置合わせフィクスチャの上部リングを接触させるのにちょうど十分である。
【００４０】
ステップ５３５で、上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを距離−Ｄｘ／２、−Ｄｙ／２および角度−Ｄθ／２だけ移動する（すなわちＸ０、Ｙ０およびθ０に半分戻る）。この運動マスクと位置合わせピンの間の固有のスラックを補償し、マスクを安定な位置に配置する。
【００４１】
ステップ５４０で、パターン認識ソフトウェアは左粗位置合わせマークの中心を位置決定し、左粗位置合わせマークの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージを移動する。パターン認識ソフトウェアは再びマスク左粗位置合わせマークの中心を位置決定し、左粗位置合わせマークの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように上側Ｘ−Ｙステージを移動する。二重の位置決定はマスク左粗位置合わせマークを光学システム内の最小歪みの領域にもっていく。これはＸＬＭ０およびＹＬＭ０として下側Ｘ−Ｙステージ上の左粗マークの開始位置を固定する。
【００４２】
マスク右粗位置合わせマークに対して、パターン認識ソフトウェアは右粗位置合わせマークの中心を位置決定し、右粗位置合わせマークの中心が光学システム（概してレンズおよびカメラ）の中心に位置合わせされるように下側Ｘ−Ｙステージを移動する。パターン認識ソフトウェアは再びマスク右粗位置合わせマークの中心を位置決定し、右粗位置合わせマークの中心が光学システムの中心に位置合わせされるように下側Ｘ−Ｙステージを移動する。二重の位置決定はマスク右粗位置合わせマークを光学システム内の最小歪みの領域にもっていく。これはＸＲＭ０およびＹＲＭ０として下側Ｘ−Ｙステージ上のマスク右粗位置合わせマークの開始位置を固定する。
【００４３】
ステップ５４５で、第１に、基板の回転変位θＷ＝ｔａｎ−１（（ＹＬＷ０−ＹＲＷ０）／（ＸＬＷ０−ＸＲＷ０））およびマスクの回転変位θＭ＝ｔａｎ−１（（ＹＬＭ０−ＹＲＭ０）／（ＸＬＭ０−ＸＲＭ０））を計算する。第２に、マスクと基板の間の相対回転変位（および補正シータ変位）ΔθＭＷ＝θＭ−θＷを計算する。ＸおよびＹ方向に基板をマスクに位置合わせするために、加えられた回転の補償が必要である。第３に、Ｘ並進、Ｘ'＝ＸＷＬ０ｃｏｓΔθＭＷ−ＹＬＷ０ｓｉｎΔθＭＷ（またはＸ'＝ＸＷＲ０ｃｏｓΔθＭＷ−ＹＷＲ０ｓｉｎΔθＭＷ）およびＹ並進、Ｙ'＝ＹＷＬ０ｓｉｎΔθＭＷ＋ＹＬＷ０ｃｏｓΔθＭＷ（またはＹＲ'＝ＸＷＲ０ｓｉｎθＭＷ−ＹＷＲ０ｃｏｓθＭＷ）を計算する。補正変位ΔＹ＝ＹＭＬ０−Ｙ'または（ΔＹ＝ＹＭＲ０−Ｙ'）およびΔＸ＝ＸＭＬ０−Ｘ'または（ΔＸ＝ＸＭＲ０−Ｘ'）を計算する。第５に、上側Ｘ−Ｙステージおよび回転ステージのＹＡＬＩＧＮ＝ΔＹ＋（−Ｄｙ／２）、ＸＡＬＩＧＮ＝ΔＸ＋（−Ｄｘ／２）およびθＡＬＩＧＮ＝ΔθＭＷ＋（−Ｄθ／２）移動を計算する。
【００４４】
ステップ５５０で、上側Ｘ−Ｙステージを距離ＸＡＬＩＧＮおよびＹＡＬＩＧＮだけ移動し、回転ステージ角度をθＡＬＩＧＮだけ移動することによってマスクと基板を位置合わせする。
【００４５】
ステップ５５５で、締付け機構が下部リング、マスクおよび基板を下部リングに十分に圧縮する。チャック真空は基板を破損するのを回避するために約７５％全圧縮で解放され、これは次に締付けによってわずかに湾曲され、締付け圧力が大気圧よりも大きいという条件下で基板がチャックから解放されたときにチャックに入る空気によってさらに衝撃を受けることがある。
【００４６】
ステップ５６０で、クリッピング機構が下部リング、基板、マスクおよび下部リングのスタックを圧縮および位置合わせされた状態に保つ保持ポストにクリップを設置する。
【００４７】
ステップ５６５で、基板へのマスクの位置合わせが仕様内にあるように密位置合わせターゲット／マークを検査する。
【００４８】
上記で説明した位置合わせフィクスチャ、位置合わせツールおよび位置合わせ／締付け／クリッピング手順を使用して、本発明者等は２０ミクロンよりも良い２００ｍｍウエハ上でマスクと基板の間の位置合わせを達成することができた。
【００４９】
以上、本発明を理解するために本発明の実施形態についての説明を行った。本発明は本明細書で説明した特定の実施形態に限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく今や当業者には明らかになろう様々な修正、再構成および代用が可能であることが理解されよう。したがって、本発明の真の趣旨および範囲内に入る首記の特許請求の範囲はすべてのそのような修正および変更を包含するものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャに対する基板の下部リングの平面図である。
【図２】図１の線１Ｂ−１Ｂを通る断面図である。
【図３】本発明による相互接続を形成するための蒸発マスクの平面図である。
【図４】本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャに対する基板の上部リングの平面図である。
【図５】図１の線３Ｂ−３Ｂを通る断面図である。
【図６】本発明による相互接続を形成するためのマスク位置合わせフィクスチャに対する組み立てられた基板の部分断面図である。
【図７】図６に示されるばねクリップの平面図である。
【図８】図６に示されるばねクリップの側面図である。
【図９】本発明による位置合わせツールの平面図である。
【図１０】図９の線６−６を通る断面図である。
【図１１】本発明による位置合わせピン機構を通る断面図である。
【図１２】図１１の位置合わせピンとマスクの間の公差を示す図である。
【図１３】本発明による締付け機構の側面図である。
【図１４】本発明によるクリッピング機構の側面図である。
【図１５】本発明による位置合わせマークを有する基板の平面図である。
【図１６】本発明による位置合わせマークを有するマスクの平面図である。
【図１７】完全に位置合わせされたように見える基板とマスクの位置合わせの平面図である。
【図１８】本発明によるマスクとウエハの位置合わせに先立つ初期ウエハ位置合わせ基準（fiducial）の図である。
【図１９】本発明によるマスクとウエハの位置合わせに先立つ初期マスク位置合わせ基準座標の図である。
【図２０】本発明による基板をマスクに位置合わせするための方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００５１】
１００  下部リング
１０５  外側リップ
１１０  内側リップ
１１５  プレート
１２０  開口
１２５  開口
１３０Ａ  位置合わせピン・ホール
１３０Ｂ  位置合わせピン・スロット
１３５  外側周辺部
１４０  リテーナ・ポスト・ホール
【図１】
2006013137.tif 000003
【図２】
2006013137.tif 000004
【図３】
2006013137.tif 000005
【図４】
2006013137.tif 000006
【図５】
2006013137.tif 000007
【図６】
2006013137.tif 000008
【図７】
2006013137.tif 000009
【図８】
2006013137.tif 000010
【図９】
2006013137.tif 000011
【図１０】
2006013137.tif 000012
【図１１】
2006013137.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2006013137.tif 000015
【図１４】
2006013137.tif 000016
【図１５】
2006013137.tif 000017
【図１６】
2006013137.tif 000018
【図１７】
2006013137.tif 000019
【図１８】
2006013137.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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