JP3433898B2

JP3433898B2 - Ｘ線マスク接着装置

Info

Publication number: JP3433898B2
Application number: JP11053498A
Authority: JP
Inventors: 雅則鈴木; 真福田; 政利小田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2018-04-21
Also published as: JPH11307423A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路や
電子デバイス等の微細パタンを軟Ｘ線を用いて転写する
ときに必要なＸ線マスクを装着フレームに接着するため
の装置、いわゆるＸ線マスク接着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】波長が５〜１５オングストロームの軟Ｘ
線を用いてマスクパタンをウエハに転写するＸ線転写技
術は、サブミクロンメータからナノメータ幅のパタンま
で高精度に転写できる技術であり、今後の超大容量集積
回路や超高速電子デバイス開発の有力な手段として注目
されている。Ｘ線転写技術開発の重要な課題として、高
精度なパタンを有するＸ線マスクの作成、およびマスク
と転写するウエハの高精度な位置合わせを行うＸ線ステ
ッパの開発があり、精力的な研究開発が進められてい
る。

【０００３】装着フレーム付きＸ線マスクの構造は、図
２に示すように、マスク基板２上に吸収体パタン１が形
成され、このマスク基板２をマスク支持体３で支持して
いる。マスク支持体３はＳｉ等からなり装着フレーム４
上に接着剤５によって接着されている。マスク基板２は
Ｘ線透過率を大きくするため、１〜３μｍ厚の極薄膜に
する必要があり、そのため機械的強度の大きい材料、例
えばＳｉＮやＢＮ等が用いられている。吸収体パタン１
には密度が高くＸ線吸収係数の大きい重金属、例えばＡ
ｕ，Ｔａ，Ｗ等が用いられている。マスク支持体３には
平坦性に優れ、強度の大きい材料で、かつウインド加工
し易いＳｉウエハが一般的に用いられている。なお、
２’はマスク基板２と同じＳｉＮである。

【０００４】装着フレーム付きＸ線マスクの一般的な製
造方法は、円板状のＳｉウエハ表面にマスク基板材料を
堆積し、その上に吸収体パタン１を形成した後、転写に
必要な領域のＳｉを裏面からエッチングし、マスク基板
２を完成させる。装着フレーム４はパイレックスガラス
や石英ガラス等が用いられ、接着剤５でマスク支持体３
と装着フレーム４をＳｉＮ２’を介して接着する。接着
剤５としては、紫外線硬化型接着剤が広く用いられてい
る。これは接着の際に加熱を必要としないことが最大の
理由であるが、他にも取扱いが容易で、接着層を薄くで
きることも挙げられる。

【０００５】図２に示すＸ線マスク構造において、装着
フレーム４を必要とする理由は次の３点である。第１の
理由はＸ線マスクの取扱いを容易にし、アライナヘの自
動装着を可能にするためである。マスク支持体３となる
Ｓｉウエハには通常０．４〜２ｍｍ厚のものが用いられ
ており、装着フレーム４がないとピンセットを用いて取
扱うことになり、Ｘ線ステッパに装着する場合熟練を要
する。また、Ｘ線ステッパの環境温度を確保するために
はＸ線マスクの自動装着が不可欠となり、その場合に装
着機構が複雑になる。装着フレーム４の代わりにマスク
支持体３となるＳｉウエハを厚く、直径を大きくする
と、上述した裏面のエッチング時間が長くなることやマ
スク製造プロセスでの取扱いが困難になる等の問題を生
じる。

【０００６】第２の理由はマスク表面の汚れに対する余
裕度が増大することである。Ｘ線リソグラフィではＸ線
マスクと転写されるウエハとのギャップを１０〜５０μ
ｍの範囲の一定値に厳密に制御する必要があり、そのた
めマスク表面はギャップ設定以下の平面度が要求され
る。Ｘ線マスクに塵や汚物等が付着した場合には、ウエ
ハに接触することも考えられ、パタン転写に支障をきた
す。したがって、マスク表面に塵が付着しないように管
理する必要があり、ピンセット等でのＸ線マスクの取扱
いは不適当である。しかし、装着フレーム４がある場合
は、フレーム部分に限定して取り扱えば、Ｘ線マスクに
接触することがないため、塵等の付着が避けられる。ま
た、装着フレーム４とマスク表面はウエハの厚さだけ段
差があるので、装着フレーム４上に小さな塵が付着して
も露光に際して支障はない。

【０００７】第３の理由は平坦性の矯正である。これま
でマスク基板２や吸収体パタン１は、強い引張り応力を
持っていたので、マスク支持体３の変形が生じ、微小な
ギャップ設定ができなかった。そのため、ウエハに接触
しないように支持体周辺をエッチングするなど煩雑な工
程を行わなければならなかった。そこで、マスク支持体
３を平坦性の良い装着フレーム４に矯正して接着するこ
とでこの変形を低減してきた。

【０００８】従来、装着フレーム４の必要な理由として
は、第３の平坦に矯正するための補強枠としての役割が
最も大きかったが、近年薄膜の応力制御技術の進展によ
り、矯正しなくても平坦性が確保できるようになってき
た。ところで、Ｘ線ステッパにおける装着フレーム付き
Ｘ線マスクの装着に際しては、図３に示すように、装着
フレーム４の外周をＸ線ステッパの基準面３６に押付け
て固定し、予めＸ線マスクに作成された転写用位置合わ
せマーク３１を光学系３２で検出し、ウエハステージ３
５を矢印Ｃで示す方向へ移動させてウエハ３４に作成さ
れたウエハマーク３３に合わせる。

【０００９】ところが、装着フレーム４をＸ線ステッパ
に装着した段階でＸ線マスク上の転写用位置合わせマー
ク３１と位置合わせ用光学系３２が数百μｍ以上ずれた
場合には、マーク３１を見つけ出すのに長時間を要し、
最悪の場合には、再度装着し直すこともある。さらに、
ＬＳＩデバイス等の転写では数層もの重ね合わせ転写を
行う必要がある。そのため、転写を行うＸ線マスクもそ
れだけの種類が必要となるが、さらに予備として各層ご
とに数枚準備するので数量も多くなる。したがって、装
着フレーム４とＸ線マスクが一定の位置に高精度に接着
され、かつＸ線ステッパの定められた位置に再現性良く
装着されないと、Ｘ線マスクを交換するたびに位置合わ
せ調整を行わなければならず、作業能率が著しく低下す
る。

【００１０】従来、Ｘ線マスク接着装置としては、図４
に示す装置が知られている（特開平５−３２６３７７号
公報）。図４において、１１は装着フレーム４を固定す
る装着フレーム固定載置台である。１２はマスク保持腕
支持機構、１３は真空吸着機構１５を有するマスク保持
腕、１４はマスク保持腕支持機構１２とマスク保持腕１
３間に介在されたバネ材料等の弾性体であり、これらに
よりＸ線マスク１６を保持するためのマスク保持機構を
構成している。この場合、Ｘ線マスク１６は前述と同様
の構造を有しており、マスク基板２上に吸収体パタン１
と転写用位置合わせマーク３１が形成され、このマスク
基板２をマスク支持体３で支持している。また、１７は
マスクパタン検出用光学顕微鏡であり、１８は装着フレ
ーム４上の接着剤５を硬化させるための紫外線ランプで
ある。なお、図中同一の構成部材または相当部分につい
ては、同一符号をもって示している。

【００１１】装着フレーム固定載置台１１上の直角をな
す２つの突き当て基準面１１ａから光学顕微鏡１７まで
の距離は、予め所定の値に調整されており、装着フレー
ム固定載置台１１上に装着フレーム４を押付けて搭載す
ると、２つの光学顕微鏡１７のレンズ中心が装着フレー
ム４の中心に一致するように設計されている。また、Ｘ
線マスク１６の転写用位置合わせマーク３１は、マスク
中心から一定位置に、この場合は各光学顕微鏡１７の中
心位置に対応して２つ形成される。真空吸着機構１５は
Ｘ線マスク１６と接触する部分を１箇所とし、その表面
外周部を吸着する構造になっている。

【００１２】また、Ｘ線マスク１６はマスク保持腕１３
の先端に取付けた真空吸着機構１５により一部分が吸着
された状態で、装着フレーム４と光学顕微鏡１７の間に
搬送される。そしてマスク保持腕支持機構１２を前後左
右（矢印ａの方向）に移動させ、Ｘ線マスク１６の中心
から一定位置に作成されたマーク３１を光学顕微鏡１７
の視野内に移動させて中心位置に一致させる。このマス
クパタンと光学顕微鏡１７の中心位置が一致したとき、
Ｘ線マスク１６と装着フレーム４の位置含わせが完了し
たことになる。

【００１３】次に、そのままの状態でＸ線マスク１６を
装着フレーム４上の接着剤５に押付ける（矢印ｂの下方
向）。ここで、マスク保持腕支持機構１２とマスク保持
腕１３はバネ材料等の弾性体１４で互いに接続されてお
り、Ｘ線マスク１６を装着フレーム４に押付けるときの
衝撃を和らげると同時に、押付ける力を調整でき、最終
的にＸ線マスク１６と装着フレーム４は平行になるよう
に調整可能になっている。この後、最終の位置合わせを
行い、下方から装着フレーム固定載置台１１を通して紫
外線ランプ１８で紫外線１９を照射して接着剤５を硬化
させ、接着を完了する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来のＸ線マスク接着装置では、Ｘ線マスクの保持
方法としてマスク表面の一部を真空吸着して保持する構
成となっているため、Ｘ線マスクの吸着部が汚れたり傷
ついたりし易く、マスク表面の汚れに対する余裕度が減
少し、パタン転写時にＸ線マスクとウエハとが接触して
ギャップを１０〜５０μｍの範囲の一定値に制御できな
いという問題があった。また、真空吸着により周辺部か
らマスク表面へと塵等が吸い寄せられて付着し易くな
り、マスクパタン部に欠陥が発生するという問題が起こ
っていた。

【００１５】本発明は、上記した従来の問題を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、マス
ク裏面を真空吸着して保持することにより、ウエハ表面
を非接触で装着フレームに接着でき、マスク表面の汚
れ、傷、欠陥等を未然に防止し得るようにしたＸ線マス
ク接着装置を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の発明は、吸収体パタンと転写用位置合わせマー
クが形成されたマスク基板とこのマスク基板を支持する
マスク支持体とからなるＸ線マスクを保持するマスク保
持機構と、前記Ｘ線マスクと装着フレームを位置合わせ
する位置合わせ機構と、前記Ｘ線マスクと前記装着フレ
ームを接着する接着機構とを備え、前記マスク保持機構
は、前記マスク支持体の裏面外周部の一箇所を吸着する
吸着手段を有し、前記転写用位置合わせマークを用いて
前記Ｘ線マスクと前記装着フレームを位置合わせし、こ
の状態でＸ線マスクを前記装着フレームに押し付けて接
着剤により接着することを特徴とする。

【００１７】第２の発明は、上記第１の発明において、
マスク保持機構は、Ｘ線マスクと装着フレームが接触す
るときの衝撃力を軽減する緩衝手段を備えたことを特徴
とする。

【００１８】第３の発明は、上記第１または第２の発明
において、吸着手段のＸ線マスクを吸着する先端部は、
弾性体で形成されていることを特徴とする。

【００１９】

【００２０】本発明においては、Ｘ線マスクの裏面を吸
着保持して装着フレームに接着ので、マスク表面は非接
触となり、汚れ、傷、欠陥等に対する余裕度が増大し、
高精度、無欠陥のＸ線マスクの製作が容易となる。ま
た、マスク保持機構の弾性体は、Ｘ線マスクと装着フレ
ームが接触するときの衝撃力を軽減できる。この弾性体
としては、ばね等が用いられる。マスク保持機構のＸ線
マスクと接触する部分をＸ線マスクの一部分に集中させ
て吸着保持することにより、接着時にＸ線マスクに作用
する機械的な力を小さくでき、しかもＸ線マスクを歪ま
せる不均衡な力が作用しなくなるので、Ｘ線マスクを変
形なしで装着フレームに接着固定することができる。吸
着手段の先端部は弾性体で形成されているので、Ｘ線マ
スクを傷つけることがない。この弾性体としては、ゴ
ム、シリコーンゴム等が用いられる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係る
Ｘ線マスク接着装置の一実施の形態を示す断面図であ
る。同図において、１０１は吸収体パタン、１０２はマ
スク基板、１０３はマスク支持体で、これらによってＸ
線マスク１０６を形成している。１０４は装着フレー
ム、１０５は接着剤、１１１は装着フレーム１０４を固
定する装着フレーム固定載置台である。１１２はマスク
保持腕支持機構、１１３は真空吸着機構１１５を構成す
るマスク保持腕（吸着手段）、１１４はマスク保持腕支
持機構１１２とマスク微動機構１２０間に介在されたバ
ネ材料等の弾性体であり、これらによりＸ線マスク１０
６を保持するためのマスク保持機構を構成している。マ
スク保持腕１１３は上下動自在で、Ｘ線マスク１０６を
吸着する先端部がゴム、シリコーンゴム等の弾性体によ
って形成されている。これはＸ線マスク１０６に接触し
たとき、Ｘ線マスク１０６を傷つけないようにするため
である。また、１１７はマスクパタン検出用光学顕微鏡
であり、１１８は装着フレーム１０４上の接着剤１０５
を硬化させるための紫外線ランフである。

【００２２】前記Ｘ線マスク１０６は前述と同様の構造
を有しており、マスク基板１０２上に吸収体パタン１０
１と転写用位置合わせマーク１３１が形成され、このマ
スク基板１０２を支えるためにマスク支持体１０３が構
成されている。

【００２３】前記装着フレーム固定載置台１１１上の直
角をなす２つの突き当て基準面１１１ａから光学顕微鏡
１１７までの位置は、予め所定の値に調整されており、
装着フレーム固定載置台１１１上に装着フレーム１０４
を押付けて搭載すると２つの光学顕微鏡１１７の中心が
装着フレーム１０４の中心に一致するように設計されて
いる。また、Ｘ線マスク１０６は、マスク搬送機構１３
２に設置され、装着フレーム１０４の上方に設定され
る。装着フレーム１０４の下方に設定されているマスク
微動機構１２０を上方（矢印Ｚ方向の上方向）に移動さ
せて、真空吸着機構１１５により装着フレーム１０４を
通してＸ線マスク１０６をマスク裏面から吸着する。真
空吸着機構１１５はＸ線マスク１０６と接触する部分を
１箇所とし、そのマスク支持体１０３の外周部を裏面か
ら吸着する構造になっている。マスク吸着後、マスク搬
送機構１３２は左右（矢印のＸ方向）に移動して退避す
る。さらに、Ｘ線マスク１０６の転写用位置合わせマー
ク１３１は、マスク中心から一定位置に、この場合は各
光学顕微鏡１１７の中心位置に対応して２つ形成されて
いる。

【００２４】ここで、Ｘ線マスク１０６は、マスク保持
腕１１３の先端に取付けた真空吸着機構１１５により一
部分が吸着され、装着フレーム１０４と光学顕微鏡１１
７の間でマスク微動機構１２０を前後左右（矢印ａの方
向）に移動させ、Ｘ線マスク１０６の中心から一定位置
に作成されたマーク１３１を光学顕微鏡１１７の視野内
に移動させて中心位置に一致させる。このマスクパタン
と光学顕微鏡１１７の中心位置が一致したとき、Ｘ線マ
スク１０６と装着フレーム１０４の位置合わせが完了し
たことになる。

【００２５】次に、そのままの状態でＸ線マスク１０６
を装着フレーム１０４上の接着剤１０５に押付ける（矢
印Ｚの下方向）。ここで、マスク保持腕１１３を取付け
てあるマスク保持腕支持機構１１２とマスク微動機構１
２０は、バネ材料等の弾性体１１４で互いに接続されて
おり、Ｘ線マスク１０６を装着フレーム１０４に押付け
るときの衝撃を和らげると同時に、押付ける力を調整で
き、最終的にＸ線マスク１０６と装着フレーム１０４は
平行になるように調整可能になっている。この後、最終
の位置合わせを行い、装着フレーム１０４の下方から、
マスク保持腕支持機構１１２上に取付けた紫外線ランプ
１１８で装着フレーム固定載置台１１１を通して紫外線
１１９を照射して接着剤１０５を硬化させ、接着を完了
する。

【００２６】このようなＸ線マスク接着装置によると、
マスク保持腕１１３はＸ線マスク１０６の接着前の位置
合わせにおける保持をそのマスク裏面の一部分のみ吸着
する、言い換えればマスク表面とは無接触でマスク裏面
と１点吸着する機構を有しているので、マスク表面側の
汚れ、傷、欠陥等に対する余裕度を増大させ、Ｘ線マス
ク１０６の無欠陥が容易となる。また、接着時にＸ線マ
スク１０６に作用する機械的な力を低減できると共に、
Ｘ線マスク１０６を歪ませる不均衡な力が作用しなくな
る。そのため、Ｘ線マスク１０６を変形無しで装着フレ
ーム１０４に接着固定することができる。

【００２７】さらに、Ｘ線マスク１０６に形成された位
置合わせマーク１３１を用いてそのＸ線マスク自体のマ
ーク１３１と光学顕微鏡１１７のマークを位置合わせが
でき、マスク保持機構を構成するマスク微動機構１２０
とマスク保持腕支持機構１１２間に介在された弾性体１
１４の作用によって、Ｘ線マスク１０６と装着フレーム
１０４が接触するときの衝撃力を軽減できる。

【００２８】なお、上記した実施の形態では、Ｘ線マス
ク１０６の中心からの位置が明確なパタンであればマス
ク合わせ用パタンの形状に制限されるものではない。ま
た、本発明はＸ線マスク１０６の基板、吸収体、支持体
材およびフレーム材料によっては何ら制限されるもので
はない。さらに、上記した実施の形態においては、マス
ク保持腕１１３を１つ設けた例を示したが、これに限ら
ず複数個用いてもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るＸ線マ
スク接着装置は、Ｘ線マスクの保持をそのマスク裏面の
一部分のみ吸着する、つまりマスク表面とは無接触でＸ
線マスク裏面の一部分のみと１点吸着するので、マスク
表面側の汚れ、傷、欠陥等に対する余裕度を増大させ、
Ｘ線マスクの無欠陥が容易となり、接着時にＸ線マスク
に作用する機械的な力を低減できると共に、Ｘ線マスク
を歪ませる不均衡な力が作用しなくなる。また、Ｘ線マ
スクの吸収体に形成されたパタンを用いてＸ線マスクの
位置設定を行うようにし、マスク保持機構は緩衝手段を
備えているので、Ｘ線マスクと装着フレームが接触する
ときの衝撃力を軽減できる。したがって、Ｘ線マスクの
汚れ、欠陥、さらにパタンの位置ずれを発生させること
なく、Ｘ線マスクを装着フレームに高精度に接着するこ
とができる。さらに、吸着手段の先端部を弾性体で形成
しているので、Ｘ線マスクを傷つけることもない。その
結果、高精度で無欠陥のＸ線マスクを製造することがで
き、高性能な半導体デバイスの製造が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線マスク接着装置の一実施の
形態を示す断面図である。

【図２】従来の装着フレーム付きＸ線マスクの構造を
示す断面図である。

【図３】Ｘ線ステッパヘの装着および位置合わせを説
明するための図である。

【図４】従来のＸ線マスク接着装置の断面図である。

【符号の説明】

１…吸収体パタン、２…マスク基板、３…マスク支持
体、４…装着フレーム、５…接着剤、１１…装着フレー
ム載置台、１２…マスク保持腕支持機構、１３…マスク
保持腕、１４…弾性体、１５…真空吸着機構、１６…Ｘ
線マスク、１７…光学顕微鏡、１８…紫外線ランプ、３
１…転写用位置合わせマーク、３２…位置合わせ用光学
系、３４…ウエハ、１０１…吸収体パタン、１０２…マ
スク基板、１０３…マスク支持体、１０４…装着フレー
ム、１０５…接着剤、１０６…Ｘ線マスク、１１１…装
着フレーム載置台、１１２…マスク保持腕支持機構、１
１３…マスク保持腕、１１４…弾性体、１１５…真空吸
着機構、１１７…光学顕微鏡、１１８…紫外線ランプ、
１２０…マスク微動機構、１３１…転写用位置合わせマ
ーク、１３２…マスク搬送機構。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−112324（ＪＰ，Ａ) 特開平５−326377（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−36019（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027 G03F 1/16

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸収体パタンと転写用位置合わせマーク
が形成されたマスク基板とこのマスク基板を支持するマ
スク支持体とからなるＸ線マスクを保持するマスク保持
機構と、前記Ｘ線マスクと装着フレームを位置合わせす
る位置合わせ機構と、前記Ｘ線マスクと前記装着フレー
ムを接着する接着機構とを備え、前記マスク保持機構
は、前記マスク支持体の裏面外周部の一箇所を吸着する
吸着手段を有し、前記転写用位置合わせマークを用いて
前記Ｘ線マスクと前記装着フレームを位置合わせし、こ
の状態でＸ線マスクを前記装着フレームに押し付けて接
着剤により接着することを特徴とするＸ線マスク接着装
置。
【請求項２】請求項１記載のＸ線マスク接着装置にお
いて、マスク保持機構は、Ｘ線マスクと装着フレームが接触す
るときの衝撃力を軽減する緩衝手段を備えたことを特徴
とするＸ線マスク接着装置。
【請求項３】請求項１または２記載のＸ線マスク接着
装置において、吸着手段のＸ線マスクを吸着する先端部は、弾性体で形
成されていることを特徴とするＸ線マスク接着装置。