JP3928232B2 - 露光装置におけるマスク保持装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、液晶基板製造装置、マルチチップモジュール等のミクロサイズの加工が必要な様々な電気部品等の製造に使用されるプロキシミティまたはコンタクト露光装置におけるマスク保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ，ＬＳＩ等の半導体装置等の製造に際しては、ワークの表面にフォトレジストを塗布し、フォトマスク（以下マスクという）の上面から露光光を含む光を照射してマスクパターンをワーク上に転写する露光工程が行われる。
上記露光工程においては、投影レンズを使用しマスクパターンをワーク上に投影する投影露光装置、マスクとワークを接近させてマスクパターンをワーク上に転写するプロキシミティ露光装置、あるいは、マスクとワークを密着させてマスクパターンをワーク上に転写するコンタクト露光装置が用いられる。
【０００３】
図８は上記コンタクトあるいはプロキシミティ露光装置におけるマスクの取り付けを示す図である。
通常、プロキシミティ露光装置あるいはコンタクト露光装置においては、マスクＭとワークＷを接近もしくは密着させて露光を行うが、露光の前にマスクＭとワークＷを接近させてマスクＭとワークＷのアライメントが行われる。このアライメントの際、マスクＭがマスクステージＭＳの上面に取り付けられていると、ワークステージＷＳの移動範囲がマスクステージＭＳの開口部の大きさに制限される。そこで、プロキシミティ露光装置あるいはコンタクト露光装置においては、ワークステージＷＳの移動可能範囲を大きくするため、通常、マスクＭをマスクステージＭＳの下面に取り付ける。
マスクＭをマスクステージＭＳに固定・保持するには、通常、真空吸着手段が使用される。すなわち、図８に示すように、マスクステージＭＳの開口部の周縁部にマスク真空吸着溝ＶＳを設け、マスクＭをマスクステージＭＳの下面に当接させた後、図示しない真空源から真空吸着溝に真空を供給し、マスクＭを真空吸着させることにより保持する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、液晶基板の露光等においては、大型のマスク（例えば４００ｍｍ×４００ｍｍ）が用いられるようになってきた。
マスクＭが大型化することにより、次のような問題が生じた。
一般に、露光装置におけるマスクＭには高価な材料が使用され、また高精度の表面加工が行われる。これらの理由により、マスクＭの面積が大きくなるにつれコストが非常にアップする。したがって、マスクＭはなるべく小さくしたいという要請が強く、通常、マスクＭはワークＷに対して両側で１／２インチ（≒１３ｍｍ）程度しか大きくない。このため、マスクＭをマスクステージＭＳに固定する際には、このマスクＭの周辺部の約１３ｍｍの部分を使って真空吸着により保持することになる。
【０００５】
一方、大型のマスクＭは自重によりたわみが生じやすい。このため、マスクＭがマスクステージＭＳの下面に上記約１３ｍｍという狭い部分に働く真空吸着力で固定・保持されている場合、図９に示すように、マスクＭとマスクステージＭＳとの間に隙間ができ、真空がリークすることがある。これによってマスクＭをマスクステージＭＳに保持する力が弱まり、場合によってはマスクＭが落下し、高価なマスクを破損することがある。
そこで、大型のマスクＭを使用する場合、マスクＭを確実に保持し、真空のリークを防ぐ機構が必要となってきた。しかしながら、ねじ止め等でマスクＭをマスクステージＭＳに固定する方法を採用すると、ねじの取り付け、取り外しに時間がかかり、マスク交換時の作業性が悪くなる。
【０００６】
一方、ワークステージＷＳ側にマスクＭを下側から押し付ける機構を設けることも考えられるが、ワークステージＷＳの近傍にはマスクＭを押し付ける機構を取り付ける余裕がないことが多い。すなわち、ワークステージＷＳは、高い精度で移動させる必要があることから、ワークステージＷＳを移動させる機構が大型であり、また、ワークステージＷＳの近傍には、例えばワークステージＷＳを一定温度に保持するための温度調整手段の配管、配線が設けられたり、ワークＷの裏面側にアライメントマークが施されている場合には、裏面アライメントマーク観察用顕微鏡等の色々の設備が取り付けられ、マスクＭを押し付ける機構を取り付ける余裕がない。
【０００７】
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、ワークステージ側に設置された種々の設備・機構に干渉することなく、大型のマスクをマスクステージに押さえ付けることができ、しかもマスクの交換作業が極めて容易なプロキシミティ／コンタクト露光装置におけるマスク保持装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明においては、フォトマスクをマスクステージの下面に真空吸着によって保持し、マスクステージの上面側から露光光を含む光を照射するプロキシミティまたはコンタクト露光装置において、マスク保持用爪を有するマスク保持装置を設け、マスク保持用爪によりマスクを保持させる。
上記マスク保持装置には、ばね材のマスク保持用爪と、該マスク保持用爪をフォトマスク面にほぼ平行な面上で移動させる駆動手段と、上記マスク保持用爪に設けられたスライドバーを案内する傾斜台とを設ける。そして、上記駆動手段によりマスク保持用爪をフォトマスクに接近させ、マスク保持用爪がフォトマスク下面近傍に到達したとき、上記傾斜台によりスライドバーを案内して上記マスク保持用爪の先端を上げ、マスク保持用爪によりフォトマスクを支持する。
【０００９】
以上のようにマスク保持用爪によりマスクを保持することにより、マスクが大型化し、マスクが自重でたわんで真空がリークしてもマスクが落下することを防ぐことができる。また、マスク保持用爪は、マスク面にほぼ平行な方向からマスクに接近するので、ワークステージに設けられた各種機器に干渉することがない。
さらに、マスク保持用爪を移動させる駆動手段と、上記マスク保持用爪に設けられたスライドバーを案内する傾斜台を設け、マスク保持用爪を上記駆動手段により移動させ、マスク保持用爪がフォトマスク下面の近傍に到達したとき、傾斜台によりマスク保持用爪の先端を上げるようにしたので、ねじ等を用いてマスクを保持する場合に比べ、作業性を著しく向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１、図２は本発明の第１の実施例のマスク保持装置の構成を示す図であり、図１はマスク保持装置の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１、図２において、マスクステージＭＳの近傍に設けられた支持台１の上面側にはエアシリンダ２が取り付けられ、エアシリンダ２の軸２ａには連結プレート４の一端が取り付けられている。連結プレート４は、マスクステージＭＳの下面側まで延びており、連結プレート４の他端には、スライドブロック６（図２参照、図１ではスライドブロック、スライドテーブルは図示せず）と、ばね付き蝶番８を介してマスク保持用爪５が取り付けられている。
【００１１】
スライドブロック６は支持台１の下面に設けられたスライドテーブル７上をスライドするように設けられており、スライドブロック６の移動方向はエアシリンダ２の軸２ａの移動方向と同一方向である。このため、エアシリンダ２により軸２ａ、連結プレート４が図２の左右方向に移動すると、スライドブロック６も左右方向に移動する。
またスライドテーブル７の両側には傾斜台３が取り付けられている。傾斜台３は同図に示すようにマスクステージＭＳに近い方が滑らかでかつ急峻に傾斜し、その他の部分はぼぼ平らに形成されている。
マスク保持用爪５は板ばねで構成されており、その略中央に上記ばね付き蝶番が取り付けられている。マスク保持用爪５の一端はマスクＭをマスクステージＭＳに押しつけるために丸みが設けられており、他端には丸棒等から構成されるスライドバー５ａが溶接等により取り付けられている。また、スライドバー５ａはばね付き蝶番８により常に傾斜台３に押しつけられる方向に付勢されている。
【００１２】
図２の実線は、エアシリンダ２により軸２ａが駆動され、連結プレート４がマスクステージＭＳ側に移動した状態を示しており、エアシリンダ２の軸２ａが伸びると、スライドブロック６はスライドテーブル７上を滑り、連結プレート４、マスク保持用爪５、スライドブロック６の一式がマスクＭ側に移動する。スライドバー５ａにはばね付き蝶番８により、傾斜台３に押し付けられる方向の力が働いているので、スライドバー５ａは傾斜台３上を移動する。
マスク保持用爪５がマスクＭを保持する位置まで移動すると、スライドバー５ａは傾斜台３の傾斜部分により下方に押し下げられる。これにより、マスク保持用爪５には、ばね付き蝶番８を軸として時計方向に回転させようとする力が働く。このため、マスク保持用爪５により、マスクＭはマスクステージＭＳ側に押しつけられる。
【００１３】
一方、図２の点線に示すように、エアシリンダ２の軸２ａが縮むと、連結プレート４、マスク保持用爪５、スライドブロック６の一式がマスクＭから離れる方向に移動し、スライドバー５ａは傾斜台３の平坦部分に移動する。これにより、前記したマスク保持用爪５に働く回転力が解除され、マスク保持用爪５の先端位置は同図の点線に示す位置となり、マスクＭの保持が解除される。
図１、図２に示すマスク保持装置がマスクステージＭＳの周辺部に少なくとも３〜４組（好ましくは４組以上）設けられており、これらのマスク保持装置によりマスクＭは保持される。
【００１４】
図３、図４は本実施例のマスク保持装置の動作を説明する図であり、同図により本実施例の動作を説明する。図３、図４において、Ｍはマスク、ＭＳはマスクステージ、ＶＳはマスク真空吸着溝、ＷＳはワークステージ、ＷＤはワークステージＷＳを移動させるワークステージ駆動機構であり、ワークステージ駆動機構ＷＤによりワークステージＷＳはＸＹＺθ方向（Ｘ方向は例えば同図の左右方向、Ｙ方向は同図の紙面の垂直方向、Ｚは上下方向、θ方向はＺ軸を中心とした回転）に駆動される。また、ＧＳはマスクＭと図示しないワークの平行出しを行うための間隙設定機構である（間隙設定機構については、例えば特開平７−７４０９６号公報を参照されたい）。
なお、上記したように実際には少なくとも３〜４組のマスク保持装置がマスクステージＭＳの周辺部に設けられており、少なくとも３〜４か所でマスクＭを保持するが、各マスク保持装置の動作は同一なので、以下の説明では一組のマスク保持装置についての動作を説明する。
【００１５】
（１）図３（ａ）に示すようにワークステージＷＳ上にマスクＭを載置する。この状態では、エアシリンダ２の軸２ａは縮んでおり、マスク保持用爪５は前記図２の点線の位置にある。
（２）ワークステージ駆動機構ＷＤにより図３（ｂ）に示すようにワークステージＷＳを上昇させ、マスクＭをマスクステージＭＳの下面に当接させる。そのとき、前記した間隙設定機構ＧＳが働き、マスクＭはマスクステージＭＳと間隙がない状態で接する。この状態では、ワークステージＷＳがマスクＭ全体を下から支持しているので、マスクＭがたわんだ状態になることはない。
【００１６】
（３）マスクＭがマスクステージＭＳに当接したら、真空吸着溝ＶＳに真空を供給してマスクＭを固定・保持する。
（４）図４（ａ）に示すようにマスク保持装置のエアシリンダ２の軸２ａが伸び、前記したようにマスク保持用爪５がマスクＭをマスクステージＭＳに押さえ付ける。
（５）図４（ｂ）に示すようにワークステージＷＳが下降する。これにより、マスクＭのマスクステージＭＳへの取り付けが終了する。
【００１７】
なお、上記実施例では、支持台１を設けマスク保持装置を取り付けるようにしているが、マスクＭに連結プレート４が通過できる開口部を設け、マスク保持装置のエアシリンダ２をマスクステージＭＳの上面に取り付け、スライドテーブル７等をマスクステージＭＳの下面に取り付けてもよい。また、マスクステージＭＳに開口部を設けず、マスク保持装置全体をマスクステージＭＳの下面側に取り付けてもよい。
いずれにせよ、マスク保持装置の取り付け位置は、アライメントユニットやその他のマスクステージＭＳやワークステージＷＳ等に取り付けられた様々な付属品の取り付け位置を考慮して定めればよい。
【００１８】
図５、図６、図７は本発明の第２の実施例のマスク保持装置の構成を示す図であり、本実施例はマスク保持用爪を回転させてマスクを保持する実施例を示している。
図５はマスクステージＭＳの下面側から本実施例のマスク保持装置を見た図、図６は本実施例のマスク保持装置の動作を示しており、前記図２と同一のものには同一の符号が付されている。
【００１９】
図５、図６において、マスクステージＭＳの近傍に設けられた支持台１の上面側にはモータ１１が取り付けられており、モータ１１の軸１１ａは支持台１を貫通して支持台１の下面側まで伸びており、軸１１ａにばね部材から構成されるマスク保持用爪５’が取り付けられている。マスク保持用爪５’は図７に示すようにジョイント１２によりモータ１１の軸１１ａに軸支されており、図７の矢印方向に回動可能である。
マスク保持用爪５’の一端にはスライドバー５ａ’が取り付けられている。また、支持台１には円弧状に形成された傾斜台３’が取り付けられており、傾斜台３’の傾斜面は図６に示すように一方端が滑らかでかつ急峻に傾斜し、その他の部分はぼぼ平らに形成されている。また、スライドバー５ａ’はジョイント１２に設けられた図示しないばねにより、傾斜台３’に押しつけられる方向に付勢されている。
【００２０】
図５の実線、図６（ａ）は、モータ１１により軸１１ａが駆動され、マスク保持用爪５’がマスクＭを保持している状態を示しており、モータ１１によりマスク保持用爪５’が回転し、その先端がマスクＭに近づくように移動すると、スライドバー５ａ’が傾斜台３上を移動する。そして、マスク保持用爪５’がマスクＭを保持する位置まで移動すると、スライドバー５ａ’は傾斜台３’の傾斜部分により下方に押し下げられる。これにより、マスク保持用爪５’には、ジョイント１２を軸として時計方向に回転させようとする力が働き、マスクＭはマスク保持用爪５’によりマスクステージＭＳ側に押しつけられる。
【００２１】
一方、図５の点線、図６（ｂ）に示すように、モータ１１によりマスク保持用爪５’の先端がマスクＭから離れるように移動すると、スライドバー５ａ’が傾斜台３’上の平坦部分に移動する。これにより、マスク保持用爪５の先端位置は図６（ｂ）に示す位置となり、マスクＭの保持が解除される。
本実施例のマスク保持装置によるマスクの保持動作は前記図３、図４で説明したのと同様であり、ワークステージＷＳに載置されたマスクＭがマスクステージＭＳに当接したら、真空吸着溝ＶＳに真空を供給してマスクＭを固定・保持し、マスク保持装置のモータ１１によりマスク保持用爪５’を回転させて、マスク保持用爪５’によりマスクＭをマスクステージＭＳに押さえ付ける。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）マスク保持装置をマスクの周辺部に設け、マスクの周辺部をマスク保持装置のマスク保持用爪により押さえるようにしたので、マスクが大型化し、マスクが自重でたわんで真空がリークしてもマスクが落下することを防ぐことができる。
（２）マスク保持装置のマスク保持用爪は、マスク面にほぼ平行な方向からマスクに接近するのでワークステージに設けられた各種機器に干渉することがない。
（３）マスク保持用爪を移動させる駆動手段と、上記マスク保持用爪に設けられたスライドバーを案内する傾斜台を設け、マスク保持用爪を上記駆動手段により移動させ、マスク保持用爪がフォトマスク下面の近傍に到達したとき、傾斜台によりマスク保持用爪の先端を上げるようにしたので、ねじ等を用いてマスクを保持する場合に比べ、作業性を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のマスク保持装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施例のマスク保持装置をマスクステージ面に平行な方向から見た図である。
【図３】第１の実施例のマスク保持装置によるマスク保持動作を説明する図（１）である。
【図４】第１の実施例のマスク保持装置によるマスク保持動作を説明する図（２）である。
【図５】本発明の第２の実施例のマスク保持装置をマスクステージの下面側から見た図である。
【図６】本発明の第２の実施例のマスク保持装置を動作を説明する図である。
【図７】第２の実施例におけるモータ軸へのマスク保持用爪の取り付けを説明する図である。
【図８】プロキシミティ／コンタクト露光装置におけるマスクの取り付けを説明する図である。
【図９】大型のマスクを取り付けた場合の真空リークを説明する図である。
【符号の説明】
１ 支持台
２ エアシリンダ
２ａ エアシリンダ軸
３，３’ 傾斜台
４ 連結プレート
５，５’ マスク保持用爪
５ａ，５ａ’ スライドバー
６ スライドブロック
７ スライドテーブル
８ ばね付き蝶番８
１１ モータ
１２ ジョイント

Claims (1)

1. フォトマスクを、マスクステージの下面に真空吸着によって保持し、マスクステージの上面側から露光光を含む光を照射するプロキシミティまたはコンタクト露光装置におけるマスク保持装置であって、
   ばね材のマスク保持用爪と、該マスク保持用爪をフォトマスク面にほぼ平行な面上で移動させる駆動手段と、上記マスク保持用爪に設けられたスライドバーを案内する傾斜台とを備え、
   上記駆動手段によりマスク保持用爪をフォトマスクに接近させ、マスク保持用爪がフォトマスク下面近傍に到達したとき、上記傾斜台によりスライドバーを案内して上記マスク保持用爪の先端を上げ、マスク保持用爪によりフォトマスクを支持する
   ことを特徴とするプロキシミティまたはコンタクト露光装置におけるマスク保持装置。

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