JP3359330B2 - Mask holding method and mask, and device manufacturing method using the same - Google Patents

Mask holding method and mask, and device manufacturing method using the same

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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
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  • 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

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に用いられ
るマスクの保持方式に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for holding a mask used in an exposure apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路の集積度は近年ますます
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。
2. Description of the Related Art In recent years, the integration density of semiconductor integrated circuits has been increasing more and more, and the semiconductor manufacturing equipment for manufacturing them has also been reduced in printing line width as the integration density has increased. Exposure accuracy is required. In order to make the printing line width narrower, it is effective to shorten the wavelength of the light source used for exposure. Therefore, an X-ray exposure apparatus using X-rays having a shorter wavelength than ultraviolet light generally used at present is being developed.

【0003】図16は従来のX線露光装置に搭載されて
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。
FIG. 16 schematically shows an X-ray mask and a mask chuck mounted on a conventional X-ray exposure apparatus. FIG.
(A) is an X-ray mask. 100 is a mask frame for reinforcement, 101 is a mask substrate made of silicon, 102
Denotes an inorganic film (mask membrane) formed by removing a part of the mask substrate by back etching, and 103 denotes a transfer pattern of a semiconductor circuit or the like drawn and formed on the mask membrane by an EB drawing apparatus or the like. Reference numeral 105 denotes a magnetic ring made of a magnetic material, which is embedded in the mask support frame 1. FIG. 16B shows a magnetic chuck type mask chuck. Reference numeral 110 denotes a ring-shaped chuck base, in which a hole 111 through which exposure X-rays pass is provided. Reference numeral 112 denotes a magnetic unit.
And generate a magnetic force sufficient to attract and hold the X-ray mask. In this configuration, the mask frame 100 of the X-ray mask is a chuck base 110.
Is magnetically attracted to the holding surface by surface contact and held.
In addition to the magnetic attraction method, there is a vacuum attraction method. In this case, a vacuum port is provided instead of the magnetic unit, and the mask frame and the chuck base are brought into surface contact with each other by a vacuum force to be held by suction.

【0004】しかしながら、これらの吸着保持方式は、
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。
[0004] However, these suction holding methods are:
Since the mask frame 100 and the chuck base 110 are in surface contact, the contact surfaces of both need to be finished to a high flatness. If a transfer pattern is formed by an EB lithography apparatus at the time of manufacturing a mask, the mask frame 100
If there is any distortion such as warpage in the suction surface of the mask frame 100, the mask frame 100 is deformed by correcting the warp of the mask frame 100 when held on the chuck base 110 of the X-ray exposure apparatus. There is a possibility that the transfer pattern 103 is transmitted to the transfer pattern 103 via the mask membrane 102 and is distorted when writing. The thickness of the mask membrane 102 on which the transfer pattern 103 is formed is about 2 μm, and is several mm.
Its rigidity is very small as compared with the thick mask substrate 101 and mask frame 100. Therefore, the mask substrate 1
01 and the distortion of the mask frame 100 have a great influence on the mask membrane 102 and bring about a large distortion to the transfer pattern. This can be said to be a problem peculiar to a mask having a transfer pattern formed on an extremely thin mask membrane.

【0005】これを解決する方式として、マスクがマス
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。
As a method for solving this problem, when the mask is chucked by the mask chuck, the X-ray mask is not deformed by the holding force. In other words, the mask frame is held in a distorted state at the time of pattern formation. (Hereinafter referred to as a kinematic mount) has been proposed.

【0006】図17はキネマティックマウントの例を示
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。
FIG. 17 shows an example of a kinematic mount. FIG. 17A shows an X-ray mask for a kinematic mount. 117 is a conical (funnel-shaped) hole, 118 is a plane portion, and 119 is a V-groove having a cut groove formed linearly along the X direction in the figure. These are formed on the holding surface of the mask frame 100. Have been. FIG.
(B) shows a mask chuck for kinematic mounting. On the holding surface of the chuck base 110, there are provided three spherical projections 120 respectively engaging with the conical hole portion 117, the flat portion 118, and the V-groove portion 119 of the mask. Further, a clamp mechanism 115 for mechanically pressing and holding the mask at three points is provided.

【0007】この構成においては、各点において以下に
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。
In this configuration, the holding state shown below is established at each point, and the six degrees of freedom of the mask are positioned without excessive constraint.

【0008】 このキネマティックマウントによれば、露光時のマスク
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。
[0008] According to this kinematic mount, almost no external force for deforming the mask frame 100 is exerted when the mask is held during exposure, and the mask can be held (with no distortion) in the same state as when the mask pattern is formed by the EB lithography apparatus. The feature is that pattern distortion due to deformation of the mask support frame can be suppressed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
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。
However, when the mask is to be held vertically against the gravity by the kinematic mounting method described above, the mask must be clamped inevitably. Since the frictional force generated during the process and the weight of the mask are added, strictly speaking, it is excessively restrained, and it is difficult to accurately position the mask. In addition, as a result of the excessive constraint, a moment force is generated in the mask, which is a factor of causing pattern distortion.

【0010】本発明は上記課題を解決すべくなされもの
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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a kinematic mount system, a mask, and a device manufacturing method using the same, which can position and hold a mask with high accuracy even when inclined with respect to a horizontal direction. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
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。
According to an aspect of the present invention, there is provided an exposure mask, wherein a conical hole, a V-groove, and a plane portion are provided at three positions on a mask holding surface, and the mask is vertically set. The angle of the conical hole is made larger than the angle of the V-groove portion in a mask which is adapted to engage with projections provided at three places on the mask chuck holding surface when held on the mask chuck. This is a characteristic mask.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】<実施例1>本発明の実施例を図
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。
<Embodiment 1> An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the mask chuck of the first embodiment, and FIG. 2 is a sectional view thereof. This shows a state where the mask is held vertically by the mask chuck 2 against the gravity. As the mask, a silicon mask substrate 7 is attached to a ring-shaped mask frame 1, and a membrane on which a transfer pattern 8 of gold or the like is formed is provided inside the mask substrate 7. On the back side of the mask frame 1, (1) a funnel-shaped conical hole 1a, (2) a straight V-shaped groove 1b whose ridge line is directed toward the conical hole 1a,
(3) The plane portions 1c are provided at three places. These are equally spaced on the same circumference centered on the mask center (12
(0 ° pitch). On the other hand, the mask chuck 2 is provided with protrusions 2a to 2c having hemispherical tips at three places, and the conical hole 1a, the V-groove 1b,
The flat portion 1c is opposed to and engaged with each other. Further, three clamp arms 3a to 3c are provided. Each clamp arm is capable of rotating and linearly moving, and the mask frame 1 is sandwiched between each clamp arm and the projection of the mask chuck. 3 may be modified as shown in FIG. 3. Instead of the linear motion of the clamp arm 3, the protrusions 2a to 2c independently protrude. Do.

【0013】本実施例の動作手順を以下に説明する。不
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。
The operation procedure of this embodiment will be described below. When the mask is conveyed to the mask chuck surface by a mask hand (not shown), the clamp arms 3a to 3c rotate to the side that presses the mask, and then slightly move to the mask chuck side to move the mask frame 1 to the mask chuck 2. To capture. In this state, in the conical hole portion 1a and the V-groove portion 1b, the distance between the hemispherical projections 2a, 2b and the clamp arms 3a, 3b is smaller than the thickness T of the mask holding portion (see FIG. 4). At this point, the mask is suspended by being supported by the projections, thereby preventing the mask from falling. However, the mask is not strongly pressed and the mask can move slightly.

【0014】ここで、最初にクランプアーム3a だけを
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。
Here, first, only the clamp arm 3a is further moved to the mask chuck side, and the engaging conical hole 1a and the projection 2a are pressed as shown in FIG. Thereby, three degrees of freedom (XYZ) are positioned. Here, the tip of the projection 2a and the tip of the clamp arm 3a are exactly opposite. As shown in FIG. 4, the conical hole 1a
If is not accurately positioned, a moment force is generated in the mask frame by the amount of eccentricity ΔC, causing pattern distortion.

【0015】次に、クランプアーム3b を更に引込むこ
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。
Next, the V-groove 1b and the protrusion 2b are pressed by further retracting the clamp arm 3b.
As a result, the two degrees of freedom (θX, θY) in the rotational direction of the mask are fixed. Finally, the remaining clamp arm 3c is pulled in to press the flat portion 1c and the protruding portion 2c to fix the remaining one degree of freedom (θZ). With this, the mask is positioned and fixed without excessive restraint in all six degrees of freedom. Will be.

【0016】図4はマスクが円錐孔部で支持された状態
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。
FIG. 4 shows the relationship of the force acting on the conical hole 1a of the mask when the mask is supported by the conical hole. With the V-groove portion 1b and the flat portion 1c not fixed, conditions necessary for positioning and fixing the mask in the conical hole portion 1a with the pressing force fC of the conical hole portion 1a will be obtained. Here, let us consider a state as shown in FIG. 5, which is considered to be a severe condition, that is, a case where there is a conical hole 1a on the center line of the mask. Assuming that the groove angle θc of the conical hole portion 1a with respect to a plane parallel to the mask plane, the force F acting in the direction of gravity only needs to consider the weight W of the mask and the frictional force due to the clamp arm force fc, so that F = W + μ1 × fC (1) (μ1: friction coefficient between the clamp arm and the mask) From the balance of the forces, the normal force acting in the direction of the conical hole is as follows: Normal force NC = fC x cosθC + F x sinθC (2) Friction force acting on the conical hole Is the frictional force = μ2 × NC (3) (μ2: coefficient of friction between the protrusion and the mask) To overcome the frictional force and position and fix the mask, the lifting force = fC × sinθC−F × cosθC ≧ μ2 × (fC × cos θC + F × sin θC) (4)

【0017】最初に円錐孔部1a で3自由度(XYZ)
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。
First, three degrees of freedom (XYZ) are set in the conical hole 1a.
Next, it is better to position the V-groove part. This is because, when the flat part is positioned first, when the V-groove part 1b is finally positioned, an extra frictional force with the flat surface is applied. Is necessary.

【0018】V溝部1b が位置決めされる条件は、式
(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。
The condition for positioning the V-groove portion 1b is as follows: W = 0 in equation (1), F = μ1 × fV (5) is substituted into equation (1) and calculation is performed to satisfy the relation of equation (4). I just need. However, the groove angle θv with respect to the plane parallel to the mask plane of the V-groove is used instead of θC, and fC is used instead of fC.
Use V.

【0019】なお、変形例として図6に示すような状
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。
In a modification shown in FIG. 6, that is, when the conical hole 1a and the V-groove 1b are arranged orthogonally to the direction of gravity, W 'in the equation (1) is used instead of W'. = {(W / 2) 2 + F'2} 1/2 where F '= μ2 × W / (2 sin θV) + μ1 × W cos θV / (2 sin θV) (1 ′) is substituted into equation (1). It can be obtained by performing calculations. The force acting on the V groove 1b is W '= W / 2,
Similarly, it is only necessary to substitute the expression (1) and satisfy the relationship of the expression (4).

【0020】又、別の変形例として、V溝1b がマスク
の重心線上にある場合には、式(1)式のWの代わり
に、
As another modified example, when the V groove 1b is located on the center of gravity of the mask, instead of W in the equation (1),

【外1】 [Outside 1]

【0021】を式(1)に代入して計算を行ない、式
(4)の関係を満たせば良い。
Equation (1) may be substituted into equation (1) for calculation to satisfy equation (4).

【0022】図10に、マスクの自重W=200g、μ
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。
FIG. 10 shows the mask's own weight W = 200 g, μ
The results when 1 = μ2 and θV = θC are shown. The horizontal axis indicates the angle (deg) of the conical hole 1a, and the vertical axis indicates the required pressing force in the conical hole 1a. As for the conical hole 1a, it can be seen that the conical hole 1a and the V-groove 1b can be positioned more easily if they are arranged horizontally with respect to the direction of gravity (that is, the configuration of FIG. 6).

【0023】<実施例2>上記実施例では円錐孔部、V
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。
<Embodiment 2> In the above embodiment, the conical hole, V
The method of fixing the mask by pressing in the order of the groove portion and the flat portion was adopted, but another method will be described below.

【0024】V溝部1b 及び平面部1c の2箇所におい
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。
When the positioning and fixing are first performed at the two positions of the V-groove 1b and the plane 1c, the V-groove 1b and the plane 1c are fixed.
A condition for overcoming the force generated in the step (1) and enabling positioning in the conical hole 1a is determined. FIG. 5 shows the force generated in the conical hole 1a and the mask. According to FIG.
For the groove 1b, the vector FV = μ1 × fV + μ2 × fV / cos θV (6) For the plane 1c, the vector FF = μ1 × fF + μ2 × fF (7) Therefore, the vector composition of the two forces is expressed by the vector F ′ = vector FV + Vector FF + vector W, here W = 0 for simplicity, so that the vector W is in any direction, in other words, the conical hole portion 1a and the V-groove 1b
Equation (2) can be applied to any position.

【0025】 F′=FV cos α+FF cos(60゜-α) (8) ここで3点FCVがなす角度=60°、 tanα= 3/2
FF /(FV +1/2 FF)とする。
F ′ = FV cos α + FF cos (60 ° −α) (8) Here, the angle formed by the three points FCV = 60 °, tan α = 3/2
FF / (FV + 1 / 2FF).

【0026】 F=F′+μ1 ×fC (9) 式(9)を式(1)に代入して同様に計算を行って式
(4)の関係を満たせば良い。
F = F ′ + μ1 × fC (9) The equation (9) may be substituted into the equation (1) and the same calculation may be performed to satisfy the relation of the equation (4).

【0027】μ1 =μ2 、θV =θC 、fC =fV =f
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。
Μ1 = μ2, θV = θC, fC = fV = f
FIG. 11 shows the calculation result when F is set. The horizontal axis indicates the coefficient of friction, and the vertical axis indicates the lifting force (dimensioned by fC) required to position the displaced mask by the conical hole. Positioning cannot be performed when the lifting force is in the negative range. In order to enable positioning, the angle θC of the conical hole 1a is 6
Even when the angle is set to 0 °, the coefficient of friction needs to be 0.12 or less. Furthermore, if the self-weight of the mask is taken into account, it can be seen that accurate positioning is difficult without any change.

【0028】そこで位置決めを可能とするには、円錐孔
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。
Therefore, in order to enable positioning, the pressing force of the conical hole 1a is maximized, and the pressing forces at the other two locations are reduced. The force applied to the plane portion is the minimum force necessary to restrain the out-of-plane direction, and an extra frictional force will be generated even if more force is applied. Therefore, the relationship of the pressing force is expressed as FC (conical hole)> FV (V groove)> F
Most preferably, F (plane portion).

【0029】又、別の方法として、式(9)を式(2)
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。
As another method, equation (9) is replaced with equation (2)
And the relationship between the angle θC of the conical hole and the angle θV of the V-groove may be set to satisfy θC> θV so as to satisfy the relationship of Expression (4).

【0030】<実施例3>上記方法の他に、摩擦係数μ
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。
<Embodiment 3> In addition to the above method, the friction coefficient μ
1 or the weight W of the mask can be reduced.
A specific example of a method for reducing μ1 will be described. Here, consideration is given to reducing the frictional resistance on the clamp arm side. With μ1 = 0 in the equations (1), (6) and (7), the values can also be obtained by substituting the equations into the equation (2) and performing calculations.

【0031】図12に計算結果を示す。横軸は摩擦係
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。
FIG. 12 shows the calculation results. The abscissa indicates the coefficient of friction, and the ordinate indicates the force for lifting the mask required for positioning (dimensioned by fC). Positioning cannot be performed in the negative range of the vertical axis. Although FIG. 12 does not consider the effect of the weight of the mask for simplicity, it can be seen that the effect of reducing friction is greater than that of FIG. The weight of the mask can be reduced to zero by using a weight compensation spring.

【0032】図7はクランプアーム側の摩擦抵抗を減ら
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。
FIG. 7 shows a specific configuration for reducing the frictional resistance on the clamp arm side. Air is blown out from the tip of the clamp arm to reduce the friction coefficient at the contact point between the mask frame 1 and the tip of the clamp arm. . When the positioning is completed, the air blow is stopped and the solid contact is clamped.

【0033】<実施例4>図8は、クランプアームとし
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。
<Embodiment 4> FIG. 8 shows an embodiment in which a spring having a high rigidity in a mask pressing direction of a mask and a low rigidity in a transverse direction perpendicular to the direction is used as a clamp arm. The clamp arm is composed of a plurality of parallel bar springs 1
Supported by 0. By bending the spring when pressing the mask frame, the same effect as reducing the friction coefficient μ1 can be obtained.

【0034】<実施例5>次にWを小さくする具体例を
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。
<Embodiment 5> Next, a specific example of reducing W will be described. FIG. 9 is a view showing a state in which the mask is transferred to the holding surface of the mask chuck 2 by the mask hand 11 and the mask is pressed by the mask hand 11. In order to facilitate the mounting of the mask, the clamp arm 3 which has been initially retracted is in a trapped state when the mask is pressed, thereby preventing the mask from falling. 12
Is a suction pad of the mask hand. Mask hand 11
After the positioning of the mask with respect to the mask chuck 2 is completed, the mask is fixed by the clamp arm 3. Since the weight W of the mask is supported by the mask hand 11, W = 0 substantially.

【0035】<実施例6>次に上記説明したマスク及び
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。
<Embodiment 6> Next, an embodiment of an exposure apparatus for manufacturing a micro device (semiconductor device, thin-film magnetic head, micromachine, etc.) using the above-described mask and mask chuck will be described. FIG. 13 is a diagram showing the configuration of the X-ray exposure apparatus of the present embodiment. In the figure, a synchrotron radiation 21 in a sheet beam shape emitted from an SR radiation source 20 is shown.
Is enlarged by the convex mirror 22 in a direction perpendicular to the radiation light orbit plane. The emitted light reflected and expanded by the convex mirror 22 is adjusted by the shutter 23 so that the exposure amount in the irradiation area becomes uniform.
It is guided to the line mask 24. The X-ray mask 24 is held on a mask chuck (not shown) by the mounting method described above. The exposure pattern formed on the X-ray mask 24 is exposed and transferred onto the wafer 25 by a step & repeat method, a scanning method, or the like.

【0036】次に上記説明した露光装置を利用したデバ
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。
Next, an embodiment of a device manufacturing method using the above-described exposure apparatus will be described. FIG. 14 shows a micro device (a semiconductor chip such as an IC or an LSI, a liquid crystal panel,
2 shows a flow of manufacturing a CD, a thin-film magnetic head, a micromachine, and the like. In step 1 (circuit design), the circuit of the semiconductor device is designed. Step 2 is a process for making a mask on the basis of the circuit pattern design. On the other hand, in step 3 (wafer manufacturing), a wafer is manufactured using a material such as silicon. Step 4 (wafer process) is called a pre-process, and an actual circuit is formed on the wafer by lithography using the prepared mask and wafer. The next step 5 (assembly) is called a post-process, and is a process of forming a semiconductor chip using the wafer produced in step 4, and includes processes such as an assembly process (dicing and bonding) and a packaging process (chip encapsulation). including. In step 6 (inspection), an operation confirmation test of the semiconductor device manufactured in step 5 is performed.
An inspection such as a durability test is performed. Through these steps, a semiconductor device is completed and shipped (step 7).

【0037】図15は上記ウエハプロセスの詳細なフロ
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。
FIG. 15 shows a detailed flow of the wafer process. Step 11 (oxidation) oxidizes the wafer's surface. Step 12 (CVD) forms an insulating film on the wafer surface. Step 13 (electrode formation) forms electrodes on the wafer by vapor deposition. In step 14 (ion implantation), ions are implanted into the wafer. Step 1
In 5 (resist processing), a photosensitive agent is applied to the wafer. Step 16 (exposure) uses the above-described exposure apparatus to print and expose the circuit pattern of the mask onto the wafer. Step 17 (development) develops the exposed wafer. In step 18 (etching), portions other than the developed resist image are removed. In step 19 (resist stripping), unnecessary resist after etching is removed. By repeating these steps, multiple circuit patterns are formed on the wafer. By using the manufacturing method of this embodiment, it is possible to manufacture a highly integrated semiconductor device, which has been conventionally difficult to manufacture.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、摩擦力やマスクの自重
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。
According to the present invention, it is possible to avoid the influence of excessive restraint due to frictional force and the weight of the mask, thereby realizing accurate positioning and fixing of the mask and, at the same time, suppressing the occurrence of mask pattern distortion. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施例の構成の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the configuration of the first embodiment.

【図3】図2の変形例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing a modification of FIG. 2;

【図4】円錐孔部にかかる力の具合を示す説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state of a force applied to a conical hole.

【図5】円錐孔部がマスク重心線上に位置する場合のマ
スクにかかる力を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a force applied to the mask when the conical hole is located on the center line of the mask.

【図6】円錐孔とV溝が重力に対し水平に配置されたマ
スクにかかる力を示した図である。
FIG. 6 is a diagram showing a force applied to a mask in which a conical hole and a V-shaped groove are horizontally arranged with respect to gravity.

【図7】クランプアームの先端から空気を噴出させる実
施例の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory view of an embodiment in which air is ejected from the tip of a clamp arm.

【図8】押し付け方向の剛性が高く横方向は剛性の低い
バネ材を利用したクランプアームの説明図である。
FIG. 8 is an explanatory view of a clamp arm using a spring material having high rigidity in a pressing direction and low rigidity in a lateral direction.

【図9】マスクハンドによって押し付け位置決めする実
施例の説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of an embodiment in which pressing and positioning are performed by a mask hand.

【図10】円錐孔部のみで位置決め固定しようとした場
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。
FIG. 10 is a graph showing a necessary clamp arm force in a case where positioning and fixing are performed only by a conical hole.

【図11】3箇所同時にクランプアームした場合におい
て、必要な引き上げ力を示したグラフ図である。
FIG. 11 is a graph showing the required lifting force when three clamp arms are simultaneously held.

【図12】クランプアームとマスクの摩擦力を0とした
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。
FIG. 12 is a graph showing a necessary lifting force when the frictional force between the clamp arm and the mask is set to zero.

【図13】X線露光装置の実施例を示す全体図である。FIG. 13 is an overall view showing an embodiment of an X-ray exposure apparatus.

【図14】デバイス製造方法のフローを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a flow of a device manufacturing method.

【図15】ウエハプロセスの詳細なフローを示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing a detailed flow of a wafer process.

【図16】従来の磁気吸着方式のマスクチャックを説明
する図である。
FIG. 16 is a view for explaining a conventional magnetic chuck type mask chuck.

【図17】従来のキネマティックマウント方式のマスク
チャックを説明する図である。
FIG. 17 is a view for explaining a conventional kinematic mount type mask chuck.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 マスクフレーム 1a 円錐孔部 1b V溝部 1c 平面部 2 マスクチャック 2a〜2c 突起部 3 クランプアーム 4 マスクハンド 7 マスク基板 8 転写パターン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Mask frame 1a Conical hole part 1b V groove part 1c Flat part 2 Mask chuck 2a-2c Projection part 3 Clamp arm 4 Mask hand 7 Mask substrate 8 Transfer pattern

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【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。
In an exposure mask, a conical hole, a V-groove, and a plane portion are provided at three locations on a mask holding surface, and when the mask is held vertically on a mask chuck, the mask chuck holding surface has three locations. Wherein the angle of the conical hole is greater than the angle of the V-groove.
【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。
2. The mask according to claim 1, wherein said mask is a mask for X-ray exposure.
【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。
3. A device manufacturing method comprising: holding a mask according to claim 1; and exposing and transferring a transfer pattern of the mask onto a wafer.
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