JP2006189669A

JP2006189669A - 露光装置用マスクステージ

Info

Publication number: JP2006189669A
Application number: JP2005002065A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsuto; 宏之津戸; Tomoyuki Hikita; 友幸引田; Ichiro Aoki; 一郎青木; Tadashi Matsumoto; 匡史松本; Tatsuya Shiogai; 達也塩貝
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】露光装置用マスクステージの部材を軽量で高剛性のものとすることで、自重たわみによる基板とマスクステージの間の隙間が生ずることがなくなるようにして、良好に酸化防止用の気体を収容することが可能とする。
【解決手段】微細なパターンをフォトリソグラフィーにより基板のレジストに転写する露光装置に搭載されるマスクステージであって、該基板のレジストの酸化防止をするための気体を収容するマスクステージがセラミックス−金属複合材料からなり、かつ、該セラミックス−金属複合材の表面に緻密質の膜が形成されていることを特徴とする露光装置用マスクステージ。ここで、前記セラミックス−金属複合材料のセラミックス強化材がＳｉＣであり、金属マトリックスがAl合金であり、かつ、該セラミックス強化材の含有率が４０〜８０体積％であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、フォトリソグラフィー用の露光装置に搭載して用いられる露光装置用マスクステージに関するものである。

フォトリソグラフィーにおいては、基板に塗布したレジストに対してマスクを対向させ、このマスクに光を照射して、マスクのパターンをレジストに転写する。
高精細パターニング用のレジストとしては、ネガ型レジストが用いられている。ネガ型レジストは、紫外線などの放射線に反応し、重合や架橋などの化学反応を起こして硬化する。しかし、その際、レジストの周囲にＯ₂を含む大気があると、レジストがＯ₂と先に反応して酸化膜（−ＮＯ，−ＮＯ₂）を生成し、重合や架橋反応が妨害される。この為、結果的に露光時間を長くしなければならないという問題がある。

したがって、従来までは、露光工程の前段階でレジスト上に酸化防止膜を塗布するなどの手段によりレジストの酸化防止を行っていたが、余計な工程が増えるため生産効率が低下するという問題があった。
この問題に対して、マスクを搭載するステージとしての機能に基板のレジストの酸化防止をするための気体を収容する機能とを兼ねた露光装置用マスクステージを搭載した露光装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平５−９０１４８号

しかしながら、近年特にガラス基板用の露光装置において、ガラス基板のサイズが大きくなり、マスクステージのサイズもそれに伴って大きくなってきた。このため、マスクステージの自重によるたわみが無視できなくなってきている。
特に上記のように気体を収容する機能を兼ねたマスクステージにおいては、その自重たわみにより基板とマスクステージの間に隙間が生じ、良好に気体を収容することが困難となる課題が出てきた。

したがって、本発明の目的は、マスクステージの部材を軽量で高剛性のものとすることで、自重たわみによる基板とマスクステージの間の隙間が生ずることがなくなるようにして、良好に酸化防止用の気体を収容することが可能とした露光装置用マスクステージを提供することを目的としている。

上記した本発明の目的は、下記する手段により達成される。
（１）微細なパターンをフォトリソグラフィーにより基板のレジストに転写する露光装置に搭載されるマスクステージであって、該基板のレジストの酸化防止をするための気体を収容するマスクステージがセラミックス−金属複合材料からなり、かつ、該セラミックス−金属複合材の表面に緻密質の膜が形成されていることを特徴とする露光装置用マスクステージ。
（２）前記セラミックス−金属複合材料のセラミックス強化材がＳｉＣであり、金属マトリックスがＡｌ合金であり、かつ、該セラミックス強化材の含有率が４０〜８０体積％であることを特徴とする（１）記載の露光装置用マスクステージ。

本発明によれば、軽量で高剛性であるためその自重たわみにより基板とマスクステージの間に隙間が生ずることがなくなり、良好に気体を収容することが可能となる。しかも、マスクステージを高速に移動させても露光精度の微細化に十分に対応可能となる効果がある。

以下本発明について更に詳しく説明する。
本発明者らは、微細なパターンをフォトリソグラフィーにより基板のレジストに転写する露光装置に搭載されるマスクステージであって、該基板のレジストの酸化防止をするための気体を収容するマスクステージがセラミックス−金属複合材料からなり、かつ、該セラミックス−金属複合材の表面に緻密質の膜が形成されていることを特徴とする露光装置用マスクステージを提案している。（請求項１）

本発明において、マスクステージをセラミックス−金属複合材料からなるようにする理由は、マスクステージを軽量で剛性の高い金属−セラミックス複合材料で作製すること、およびその表面に緻密質の膜を形成することで、自重たわみにより基板とマスクステージの間に隙間が生ずることがなくなり、良好に気体を収容することが可能となるということを見出したためである。

本発明のマスクステージの製造方法を述べると、先ずＳｉＣ粉末を、金属としてＡｌもしくはＡｌ合金又は、シリコンもしくはシリコン合金を用意する。用意したＳｉＣ粉末とＡｌ合金等を非加圧金属浸透法で複合化するのが望ましい。一般に、ＳｉＣ粉末は、他のセラミックス粉末と同様、Ａｌ合金等との濡れ性が悪く、複合化が困難である。従来は粉末冶金法、高圧鋳造法などで複合化していたが、これらの製造方法では、大型の加圧装置が必要であり、ニアネット成形が困難であった。

このような中で、これらの問題を解決した製造方法として注目されているのが、最近米国ランクサイド社が開発した非加圧金属浸透法である。この方法は、ＳｉＣ粉末で形成されたプリフォームに、Ａｌ合金を接触させ、窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で加熱処理し、溶融したＡｌ合金をプリフォーム中に浸透させる方法であるが、これは、化学反応を利用して溶融したＡｌ合金のＳｉＣ粉末への濡れ性を改善し、機械的な加圧を行わなくてもＡｌ合金がプリフォーム中に浸透できるという特徴を持つ。

本発明では、複合化方法としてこの方法を採用した。すなわち、先ず用意したＳｉＣ粉末で４０〜８０体積％の充填率を有するプリフォームを形成する。プリフォームの形成方法としては、ＳｉＣ粉末に有機バインダーを添加し、プレスにより形成する方法や、ＳｉＣ粉末に水などの溶媒を加え、フィルタープレスにより形成する方法などが挙げられる。

次いで、得られたプリフォームをＡｌ合金と共に窒素雰囲気中で７００〜９００℃の温度で加熱処理し、溶融したＡｌ合金を非加圧でプリフォーム中に浸透させて複合材料を作製する。得られた複合材料を必要に応じて機械加工を施し露光装置用のマスクステージを作製する。金属−セラミックス複合材料で形成したことを特徴とするマスクステージは、文字通りマトリックス部分が金属であり、セラミックス粒子、セラミックス粒子等を複合化してなるものである。金属質物質のみからなるマスクステージに比して充填材部分により軽量なセラミックス等を選択できるため全体としての軽量化が実現する。

また、これらを複合化することにより、応力に対する変形を防止することが可能となる。また、靭性の面でも金属質物質のみからなるものと比べても現実の使用において問題はない。特にＳｉＣ粉末を強化材とし、Ａｌ合金をマトリックスとする金属基複合材料からなるマスクステージは、Ａｌ合金の軽量性とＳｉＣ粉末粒子の硬度及び両者の相性の面で好適である。

こうして得られるマスクステージは、嵩密度が小さく、剛性の高いＳｉＣ粉末と、軽量であるＡｌ合金とを複合化した複合材料としたので、軽量で、かつ剛性の高いマスクステージである。

複合材料の重さはできるだけ軽い方が自重によるたわみが小さくなるため好ましい。一方、複合材料の剛性の大きさとしては、これも高い方が好ましいが、従来の鉄系金属の剛性がヤング率で概ね１２０ＧＰａ程度であるので、それと同等以上のヤング率を有していればよく、例えば、ＳｉＣとＡｌ合金との複合材料の場合には、ＳｉＣ粉末の含有率が３０体積％以上で１２５ＧＰａ以上となり、酸化アルミニウムとＡｌ合金との複合材料の場合には、酸化アルミニウム粉末の含有率が３０体積％以上で１２５ＧＰａ以上となるので、これらの複合材料は、ＳｉＣまたは酸化アルミニウムの含有率が３０体積％以上であれば良い。その他金属の種類がＡｌ合金と違うＳｉＣとシリコンとの組み合わせなども好ましいものとして用いることができる。
ここで、より好ましくはセラミックス−金属複合材料のセラミックス強化材がＳｉＣであり、金属マトリックスがＡｌ合金であり、かつ、該セラミックス強化材の含有率が４０〜８０体積％であることを特徴とする露光装置用マスクステージである。（請求項２）
その理由は、セラミックス強化材の含有率が４０体積％より低いと複合材料の剛性が低下し、８０体積％より高いと製造が困難となるからである。

以上の方法でマスクステージを作製すれば、軽量であって、かつ剛性の高いマスクステージとすることができるようになる。
さらに、金属−セラミックス複合材料の表面に緻密質の膜を形成することにより部材のシール性能が高まり、気体の収容に好適なマスクステージとすることができる。緻密質の膜を形成する方法としては慣用の方法を用いることができるが、例えば低融点ガラス粉末ペーストを塗布後焼成する方法や、半田による金属膜形成などの方法が挙げられる。

ここで、本発明に係わる露光装置用マスクステージの概略構成断面図を図１に示した。
図１において、１は光源部で、２は露光装置用マスクステージで、３はガラス等のマスクで、４は基板のレジストの酸化防止をするための気体を導入する気体導入管で、５は基板６を支持する基板ステージで、７はシール部材である。
光源部１は、マスク３に対して光を照射して、基板６に微細なパターンをフォトリソグラフィーにより基板のレジストに転写する。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
（１）複合材料の作製
（実施例１）
市販のＳｉＣ粉末（信濃電気精錬社製、平均粒径１０μｍ）１００重量部に、有機バインダーとしてＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を５重量部添加し、これをプレスして２００×２００×２０ｍｍの大きさに成形して、セラミックス強化材の充填率が５０体積％となるプリフォームを形成した。得られたプリフォームをＡｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ａ）と共に炉内に設置し、窒素雰囲気中で８００℃の温度で加熱処理してＡｌ合金を溶融し、溶融したＡｌ合金をプリフォーム中に非加圧で浸透させ、冷却して複合材料を作製した。（得られた複合材料のセラミックス強化材の含有率は５０体積％である。）

（２）評価
得られた複合材料の嵩密度をＪＩＳＲ１６３４記載の方法で求めた。また、得られた複合材料から３×４×４０ｍｍの試験片を切り出し、その試験片を用いて公知の方法でヤング率を求めた。

（実施例２）
ＳｉＣ粉末として平均粒径６０μmのもの７０重量部と平均粒径１０μmのもの３０重量部を用いてセラミックス強化材の充填率が６０体積％のプリフォームを形成した以外は実施例１と同様に複合材料を作製し（得られた複合材料のセラミックス強化材の含有率は６０体積％である。）、実施例と同様に嵩密度とヤング率を評価した。

（比較例１）
比較のために比較例１では、マスクステージ用の材料を複合材料の代わりにＡｌ合金（ＪＩＳＡＣ８Ａ鋳造品）とし、それを実施例１と同様に評価した。得られた結果を表１にまとめて示した。

表１の結果から明らかなように、実施例全てが嵩密度が低く、またヤング率が高く、軽量高剛性を示していた。このことは、この複合材料を用いてマスクステージを作製すれば、軽量であって、かつ剛性の高いマスクステージが得られることを示している。これに対して比較例では、材質が複合材料ではなく、Ａｌ合金単味であるので、ヤング率が低く、剛性が劣っていた。
したがって、実施例に係わるセラミックス−金属複合材料は、自重たわみによる基板とマスクステージの間の隙間が生ずることがないマスクステージ用の材料として比較例の部材よりも適していることが分かった。

(３)稼動試験
実施例１および実施例２と同様にして得られたセラミックス−金属複合材料でマスクステージ用の部材を形成し、低融点ガラス粉末ペーストを塗布後焼成する方法により表面に緻密質の膜を形成した露光装置用マスクステージを用い、実際に露光操作を行った。
その結果、露光操作を100回連続して稼働しても、露光装置用マスクステージの自重たわみによる基板とマスクステージの間の隙間が生ずることがなかった。

本発明に係わる露光装置用マスクステージの概略構成断面図である。

符号の説明

１；光源部で
２；露光装置用マスクステージ
３；マスク
４；気体導入管
５；基板ステージ
６；基板
７；シール部材

Claims

微細なパターンをフォトリソグラフィーにより基板のレジストに転写する露光装置に搭載されるマスクステージであって、該基板のレジストの酸化防止をするための気体を収容するマスクステージがセラミックス−金属複合材料からなり、かつ、該セラミックス−金属複合材の表面に緻密質の膜が形成されていることを特徴とする露光装置用マスクステージ。
前記セラミックス−金属複合材料のセラミックス強化材がＳｉＣであり、金属マトリックスがＡｌ合金であり、かつ、該セラミックス強化材の含有率が４０〜８０体積％であることを特徴とする請求項1記載の露光装置用マスクステージ。