JP3359330B2 - マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 - Google Patents
マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法Info
- Publication number
- JP3359330B2 JP3359330B2 JP2000392993A JP2000392993A JP3359330B2 JP 3359330 B2 JP3359330 B2 JP 3359330B2 JP 2000392993 A JP2000392993 A JP 2000392993A JP 2000392993 A JP2000392993 A JP 2000392993A JP 3359330 B2 JP3359330 B2 JP 3359330B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mask
- conical hole
- chuck
- groove
- force
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
- Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
るマスクの保持方式に関するものである。
高密度化が進んでおり、これらを製造するための半導体
製造装置も、高集積度化に伴って焼付線幅が細まり、よ
り高い露光精度が要求されている。焼付線幅をより細く
するには、露光に使用する光源の波長を短くするのが有
効である。そこで、現在一般的に使用されている紫外光
よりも波長の短いX線を用いたX線露光装置の開発が進
められている。
いるX線マスクとマスクチャックの概略を示す。図16
(a)はX線マスクである。100は補強用のマスクフ
レーム、101はシリコンからなるマスク基板、102
はマスク基板の一部をバックエッチングによって除去し
て形成した無機膜(マスクメンブレン)、103はマス
クメンブレン上にEB描画装置等によって描画形成され
た半導体回路等の転写パターンである。105は磁性体
材料で作られた磁性リングで、マスク支持フレーム1に
埋め込まれている。図16(b)は磁気吸着方式のマス
クチャックを示す。110はリング形状のチャックベー
スで、内部には露光用X線が通過する孔111が設けら
れている。112は磁気ユニットで、磁性リング105
に対応して円周状に配置され、X線マスクを吸着保持す
るのに十分な磁力を発生する。この構成において、X線
マスクのマスクフレーム100はチャックベース110
の保持面に面接触によって磁気吸着され保持される。
又、この磁気吸着方式のほかに真空吸着方式もあり、そ
の場合、磁気ユニットの代わりにバキュームポートとな
り、真空力によってマスクフレームとチャックベースと
が面接触して吸着保持される。
マスクフレーム100とチャックベース110とは面接
触であるため、両者の接触面は高い平面度に仕上げる必
要がある。仮に、マスク作製時、EB描画装置によって
転写パターンを形成する時点で、マスクフレーム100
の吸着面に僅かでも反りなどの歪みがあると、X線露光
装置のチャックベース110に保持した際、マスクフレ
ーム100の反りが矯正されることによってマスクフレ
ーム100が変形し、この応力がマスク基板101、マ
スクメンブレン102を介して転写パターン103に伝
わり、転写パターン103が描画時に対して歪んでしま
う可能性がある。転写パターン103が形成されるマス
クメンブレン102の厚さは2μm程度であり、数mm
厚のマスク基板101やマスクフレーム100に比べれ
ば、その剛性は非常に小さい。このため、マスク基板1
01やマスクフレーム100の歪みは、マスクメンブレ
ン102に多大な影響を与えて転写パターンにも大きな
歪みをもたらす。これは極薄のマスクメンブレン上に転
写パターンが形成されているマスクに特有の問題といえ
る。
クチャックにチャックされた時、保持力によりX線マス
クが変形を受けない、言い換えれば、パターン形成時の
マスクフレームの歪んだ状態を保ったまま保持する方法
(以下、キネマティックマウントと称する)が提案され
ている。
す。図17(a)はキネマティックマウント用のX線マ
スクを示す。117は円錐形状(じょうご形状)の孔
部、118は平面部、119は図中X方向に沿って直線
状に切込み溝が形成されたV溝部であり、これらはマス
クフレーム100の保持面に形成されている。図17
(b)はキネマティックマウント用のマスクチャックを
示す。チャックベース110の保持面には、上記マスク
の円錐孔部117、平面部118、V溝部119とそれ
ぞれ係合する球状突起物120が3ケ所に設けられてい
る。又、3点においてマスクを機械的に押え付けて保持
するためのクランプ機構115が設けられている。
示す保持状態となり、マスクの6自由度が過剰拘束なく
位置決めされる。
保持の際にマスクフレーム100を変形させる外力は殆
ど働かず、EB描画装置によるマスクパターン形成時と
同一状態でマスク保持(無歪保持)できるため、マスク
支持フレームの変形によるパターン歪みが抑制できると
いう特徴がある。
キネマティックマウント方式によってマスクを重力に抗
して垂直に保持しようとした場合などは、必然的にマス
クをクランプせねばならず、クランプ機構とマスクの間
に発生する摩擦力及びマスクの自重が付加されるため
に、厳密にみれば過剰拘束となり、マスクの正確な位置
決めが難しい。又、過剰拘束の結果、マスクにモーメン
ト力が発生してパターン歪が発生する要因ともなる。
で、水平方向に対して傾けた場合でも高精度にマスク位
置決め保持できるキネマティックマウント方式やマス
ク、これを用いたデバイス製造方法など提供することを
目的とする。
明のある形態は、露光用マスクにおいて、マスク保持面
の3か所に円錐孔部、V溝部、平面部を設け、マスクを
縦にしてマスクチャックに保持した際、マスクチャック
保持面の3か所に設けた突起部とそれぞれ係合するよう
にしたマスクにおいて、前記円錐孔部の角度を前記V溝
部の角度よりも大きくしたことを特徴とするマスクであ
る。
面に基づいて説明する。図1は第1実施例のマスクチャ
ックの構成図、図2はその断面図である。マスクがマス
クチャック2に重力に抗して垂直に保持された状態を示
している。マスクはリング形状のマスクフレーム1にシ
リコンのマスク基板7が貼り付けられ、マスク基板7の
内側には金などによる転写パターン8が形成されたメン
ブレンが設けられている。又、マスクフレーム1の裏面
側には、(1)じょうご形状の円錐孔部1a 、(2)稜
線が円錐孔部1a の方向を向いた直線状のV溝部1b 、
(3)平面部1c 、が3箇所に設けられている。これら
はマスク中心を円中心とする同一円周上に等間隔(12
0°ピッチ)に3か所設けられたものである。一方、マ
スクチャック2には先端が半球状の突起部2a 〜2c が
3か所に設けられて、上記円錐孔部1a 、V溝部1b 、
平面部1c とそれぞれ対向し係合するようになってい
る。又、3つのクランプアーム3a 〜3c が設けられて
いる。それぞれのクランプアームは回転動作と直動動作
が可能となっており、各クランプアームとマスクチャッ
クの突起部とによって、マスクフレーム1をはさみ込む
ようになっている。なお、変形例として図3のようにし
ても良く、これはクランプアーム3の直動動作の代わり
に、突起部2a 〜2c が独立に突き出る構造となってお
り、クランプアーム3は回転動作だけを行なう。
図示のマスクハンドによってマスクがマスクチャック面
に搬送されると、各クランプアーム3a 〜3c がマスク
を押える側に回転し、次いで僅かにマスクチャック側に
移動して、マスクフレーム1をマスクチャック2に捕捉
する。この状態では円錐孔部1a とV溝部1b におい
て、半球状突起部2a,2b とクランプアーム3a,3b と
の距離がマスクの保持部の厚みT(図4参照)よりも小
さいため、これら2か所でマスクが突起に支えられ吊り
下がった状態となり、マスクの落下を防止している。但
し、強く押さえ付けた状態では無く、マスクは若干動く
ことができる。
マスクチャック側に更に移動させ、図2に示すように係
合する円錐孔部1a と突起部2a とを押し付ける。これ
によって3自由度(XYZ)が位置決めされる。ここで
突起部2a の先端とクランプアーム3a の先端は正確に
対向している。仮に、図4に示すように、円錐孔部1a
が正確に位置決めされていないと、偏心量δC によって
マスクフレームにモーメント力が発生してパターン歪の
原因になる。
とによって、V溝部1b と突起部2b とを押し付ける。
これでマスクの回転方向の2自由度(θX,θY )が固定
される。そして最後に、残りのクランプアーム3c を引
き込んで平面部1c と突起部2c を押し付けて、残りの
1自由度(θZ )を固定する、これでマスクが6自由度
とも過剰拘束なく位置決め固定されることになる。
で、マスクの円錐孔部1a に働く力の関係を示してい
る。V溝部1b 及び平面部1c が固定されていない状態
で、円錐孔部1a の押し付け力fC でマスクを円錐孔部
1a で位置決め固定するために必要な条件を求めてみ
る。ここでは条件の厳しいと思われる図5に示すような
状態、すなわちマスクの重心線上に円錐孔部1a がある
場合を考える。マスク平面に平行な面に対する円錐孔部
1a の溝角度θc とすると、重力方向に働く力Fはマス
クの重さWとクランプアーム力fc による摩擦力のみ考
慮すればよいから、 F=W+μ1 ×fC (1) (μ1 :クランプアームとマスクの間の摩擦係数) 力のつり合いから、円錐孔部方向に働く垂直抗力は 垂直抗力NC =fC × cosθC +F× sinθC (2) 円錐孔部に働く摩擦力は 摩擦力=μ2 ×NC (3) (μ2 :突起部とマスクの間の摩擦係数) 摩擦力に打ち勝って、マスクを位置決め固定するために
は、 引き上げる力=fC × sinθC −F× cosθC ≧μ2 ×(fC × cosθC + F× sinθC ) (4) を満たせばよい。
を位置決めしたら、次は、V溝部を位置決めするのが良
い、これは平面部を先に位置決めすると、最後にV溝部
1bを位置決めする時、平面との摩擦力が余分に加わ
り、位置決めにより大きな力が必要となるためである。
(1)でW=0として F=μ1 ×fV (5) を式(1)に代入し計算を行ない、式(4)の関係を満
たせばよい。但し、θCの代わりにV溝のマスク平面に
平行な面に対する溝角度θv を用い、fC の代わりにf
V を用いる。
態、すなわち円錐孔部1a とV溝部1b が重力方向に対
して直交配置される場合は、式(1)のWの代わりに、 W′= {(W/2)2 +F′2 }1/2 但し、 F′=μ2 ×W/(2 sinθV )+μ1 ×W cosθV /(2 sinθV ) (1′) を式(1)に代入して計算を行なえば求めることができ
る。V溝部1b にかかる力は、W′=W/2とおいて、
同様に式(1)に代入し、式(4)の関係を満たせばよ
い。
の重心線上にある場合には、式(1)式のWの代わり
に、
(4)の関係を満たせば良い。
1 =μ2 、θV =θC とした場合の結果を示す。横軸は
円錐孔部1a の角度(deg) 、縦軸は円錐孔部1a での必
要な押し付け力を示している。円錐孔部1a に関して言
えば、円錐孔部1a とV溝部1b を重力方向に対して水
平配置にした(すなわち図6の形態)方が容易に位置決
めできることが分かる。
溝部、平面部の順に押え付けてマスクを固定する方法を
とったが、以下に別の方法を示す。
て最初に位置決め固定したとき、V溝1b 及び平面1c
で発生する力に打ち勝って円錐孔部1a 部で位置決め可
能とするための条件を求める。図5は円錐孔部1a 部と
マスクに発生する力を示したものである。同図より、V
溝部1b に関して、 ベクトルFV =μ1 ×fV +μ2 ×fV / cosθV (6) 平面1c 部に関して、 ベクトルFF =μ1 ×fF +μ2 ×fF (7) よって両者の力のベクトル合成は、ベクトルF′=ベク
トルFV +ベクトルFF +ベクトルW、ここでは簡略化
のため、W=0とおく、これによってベクトルWがどの
向きであっても、換言すえば円錐孔部1a 及びV溝1b
がどの位置であっても、式(2)を適用することができ
る。
FF /(FV +1/2 FF)とする。
(4)の関係を満たせば良い。
F とした場合の計算結果を図11に示す。横軸は摩擦係
数、縦軸はズレたマスクを円錐孔部によって位置決めす
るに必要な引き上げ力(fC で無次元化)を示してい
る。引き上げ力が負の範囲では位置決めできない。位置
決め可能とするためには、円錐孔部1a の角度θC =6
0゜とした場合でも摩擦係数0.12以下であることが
必要となる。さらに、マスクの自重を考慮すれば、この
ままでは正確な位置決めは困難であることが分かる。
部1a の押し付け力を最大にして、他の2箇所の押し付
け力を弱くする。平面部に加える力は、面外方向を拘束
するのに必要な最小限の力で良く、これ以上の力を加え
ても余分な摩擦力を生じることになる。よって、押し付
け力の関係を、FC (円錐孔部)>FV (V溝部)>F
F (平面部)、のようにするのが最も好ましい。
に代入して、式(4)の関係を満たすように、円錐孔部
の角度θC とV溝部の角度θV の関係をθC >θV とし
ても良い。
1 やマスクの自重Wを小さくするという方法もとれる。
μ1 を小さくする方法の具体例を説明する。ここではク
ランプアーム側の摩擦抵抗を減らすことを考える。式
(1)(6)(7)のμ1 =0とおいて、やはり式
(2)に各式を代入して計算を行えば求めることができ
る。
数、縦軸は位置決めされるに必要なマスクを引き上げる
力(fC で無次元化)を示している。縦軸が負の範囲で
は位置決めできない。図12は簡略化のためマスクの自
重の影響を考慮していないが、図11と比べて摩擦低減
の効果が大きいことがわかる。又、マスクの自重を0と
することは重量補償バネを用いることで実現可能であ
る。
すために具体的構成を示すもので、クランプアームの先
端から空気を噴出させて、マスクフレーム1とクランプ
アーム先端の接触点の摩擦係数を減じる。位置決めが完
了したら、空気の噴出を停止して、固体接触でのクラン
プさせる。
て、マスクのマスクチャック押し付け方向の剛性が高
く、これと直交する横方向は剛性の低いバネ材を利用し
た実施例である。クランプアームは複数の平行棒バネ1
0によって支持されている。マスクフレームを押え付け
た際にバネが撓むことで、摩擦係数μ1 を低減したのと
同じ効果が得られる。
示す。図9はマスクハンド11により、マスクをマスク
チャック2の保持面に搬送し、このマスクハンド11に
よってマスクの押し付けを行っている状態を示す図であ
る。マスクを装着しやすくするため、最初退避していた
クランプアーム3がマスクの押し付け動作が行われる際
には捕捉状態になり、マスクの落下を防いでいる。12
はマスクハンドの吸着パッドである。マスクハンド11
によってマスクチャック2に対してマスクの位置決め完
了後、クランプアーム3によってマスクを固定する。マ
スクの自重Wはマスクハンド11が支えているため、実
質的にW=0となっている。
マスクチャックを用いた微小デバイス(半導体装置、薄
膜磁気ヘッド、マイクロマシンなど)製造用の露光装置
の実施例を説明する。図13は本実施例のX線露光装置
の構成を示す図である。図中、SR放射源20から放射
されたシートビーム形状のシンクロトロン放射光21
を、凸面ミラー22によって放射光軌道面に対して垂直
な方向に拡大する。凸面ミラー22で反射拡大した放射
光は、シャッタ23によって照射領域内での露光量が均
一となるように調整し、シャッタ23を経た放射光はX
線マスク24に導かれる。X線マスク24は上記説明し
たようなマウント方式で不図示のマスクチャックに保持
されている。X線マスク24に形成されている露光パタ
ーンを、ステップ&リピート方式やスキャニング方式な
どによってウエハ25上に露光転写する。
イスの製造方法の実施例を説明する。図14は微小デバ
イス(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネル、C
CD、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン等)の製造のフ
ローを示す。ステップ1(回路設計)では半導体デバイ
スの回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では
設計した回路パターンを形成したマスクを製作する。一
方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を
用いてウエハを製造する。ステップ4(ウエハプロセ
ス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハを
用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回
路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と
呼ばれ、ステップ4によって作製されたウエハを用いて
半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダ
イシング、ボンディング)、パッケージング工程(チッ
プ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステ
ップ5で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、
耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半
導体デバイスが完成し、これが出荷(ステップ7)され
る。
ーを示す。ステップ11(酸化)ではウエハの表面を酸
化させる。ステップ12(CVD)ではウエハ表面に絶
縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ
上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオ
ン打込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ1
5(レジスト処理)ではウエハに感光剤を塗布する。ス
テップ16(露光)では上記説明した露光装置によって
マスクの回路パターンをウエハに焼付露光する。ステッ
プ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステッ
プ18(エッチング)では現像したレジスト像以外の部
分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッ
チングが済んで不要となったレジストを取り除く。これ
らのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上
に多重に回路パターンが形成される。本実施例の製造方
法を用いれば、従来は製造が難しかった高集積度の半導
体デバイスを製造することができる。
による過剰拘束の影響を回避し、それによってマスクの
正確な位置決め固定が実現でき、同時にマスクのパター
ン歪の発生を抑えることができる。
る。
スクにかかる力を示す図である。
スクにかかる力を示した図である。
施例の説明図である。
バネ材を利用したクランプアームの説明図である。
施例の説明図である。
合において、必要なクランプアーム力を示したグラフ図
である。
て、必要な引き上げ力を示したグラフ図である。
場合において、必要な引き上げ力を示したグラフ図であ
る。
る。
する図である。
チャックを説明する図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 露光用マスクにおいて、マスク保持面の
3か所に円錐孔部、V溝部、平面部を設け、マスクを縦
にしてマスクチャックに保持した際、マスクチャック保
持面の3か所に設けた突起部とそれぞれ係合するように
したマスクにおいて、前記円錐孔部の角度を前記V溝部
の角度よりも大きくしたことを特徴とするマスク。 - 【請求項2】 前記マスクはX線露光用のマスクである
請求項1のマスク。 - 【請求項3】 請求項1または2のマスクを保持し、前
記マスクの転写パターンをウエハに露光転写することを
特徴とするデバイス製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000392993A JP3359330B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000392993A JP3359330B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29991893A Division JP3200265B2 (ja) | 1993-11-30 | 1993-11-30 | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001210590A JP2001210590A (ja) | 2001-08-03 |
JP3359330B2 true JP3359330B2 (ja) | 2002-12-24 |
Family
ID=18858888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000392993A Expired - Fee Related JP3359330B2 (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3359330B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7145157B2 (en) | 2003-09-11 | 2006-12-05 | Applied Materials, Inc. | Kinematic ion implanter electrode mounting |
JP3913265B2 (ja) | 2004-08-18 | 2007-05-09 | 三菱電機株式会社 | 反射体の支持機構および投写装置 |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000392993A patent/JP3359330B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2001210590A (ja) | 2001-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5608773A (en) | Mask holding device, and an exposure apparatus and a device manufacturing method using the device | |
JP3244894B2 (ja) | マスク保持方法、マスク及びマスクチャック、ならびにこれを用いた露光装置とデバイス製造方法 | |
JP3960820B2 (ja) | マスク引継ぎ方法およびデバイス製造方法 | |
US9921490B2 (en) | Substrate holding device, exposure apparatus, and device manufacturing method | |
US7307698B2 (en) | Exposure apparatus and device manufacturing method | |
JP2005150527A (ja) | 保持装置、それを用いた露光装置およびデバイス製造方法 | |
JP2008103703A (ja) | 基板保持装置、該基板保持装置を備える露光装置、およびデバイス製造方法 | |
JP3224157B2 (ja) | X線マスクとその製造方法、並びに該x線マスクを用いたデバイス製造方法とx線露光装置 | |
JP4447872B2 (ja) | ステージ装置、該ステージ装置を用いた露光装置および該露光装置を用いたデバイス製造方法 | |
JP2006041302A (ja) | 露光装置 | |
JPH10321515A (ja) | 半導体露光装置 | |
US20060017909A1 (en) | Stage apparatus, exposure apparatus, and semiconductor device manufacturing mehtod | |
JP2002305138A (ja) | 露光装置および露光方法 | |
JP3200265B2 (ja) | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 | |
JP3634539B2 (ja) | マスク保持装置、露光装置、デバイス製造方法、及びマスク構造体 | |
JP3359330B2 (ja) | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 | |
JP3359329B2 (ja) | マスク保持方法とマスク、並びにこれを用いたデバイス製造方法 | |
US6381005B1 (en) | Mask holding device, exposure apparatus and device manufacturing method | |
TW202236496A (zh) | 吸盤、基板保持裝置、基板處理裝置、及物品的製造方法 | |
JP2009016388A (ja) | 原版搬送装置、露光装置およびデバイス製造方法 | |
JP2005228978A (ja) | 露光装置及び半導体デバイスの製造方法 | |
JP3278312B2 (ja) | マスク、マスク支持方法、マスク支持機構、並びにこれを用いた露光装置やデバイス製造方法 | |
US20060209289A1 (en) | Exposure apparatus, and device manufacturing method | |
TW202245129A (zh) | 夾頭、基板保持裝置、基板處理裝置及物品之製造方法 | |
JP3450631B2 (ja) | マスク保持装置、露光装置、デバイス製造方法、及びマスク構造体 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020924 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071011 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081011 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091011 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101011 Year of fee payment: 8 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |