JPH0132738Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は被焼付け部材、とくにウエハマウン
トに保持され、表面にフオトレジスト膜面を有す
るウエハを、ウエハマウントによつて持ち上げ、
下面にパターンが形成された透明なパターンマス
クに密着させ、密着露光を行うに当つて、前記パ
ターンマスクを保持するマスクホルダーに関する
ものである。

〔従来の技術〕

最近半導体素子に要求される性能に対応するた
め、半導体基板に−族化合物、たとえばGa
−As化合物からなる著しく脆い材料を用いたも
のにおいて、製作工程間に損傷し易いことが問題
とされている。たとえば前記したマスクパターン
による密着露光工程では、従来ウエハマウントの
可動部に保持させたウエハを、マスクホルダーの
固定部に保持させたパターンマスクに、前記ウエ
ハマウントの可動部によつて近接させて密着させ
る際に、アライメント精度を向上させようとして
ウエハに過大な接触圧力を加えてしまい、ウエハ
を破壊したり、もしくは破壊するに到らなくとも
そのフオトレジスト膜面をマスクのパターン面に
接着させるなどのトラブルを完全に防止すること
ができなかつた。このような密着露光工程におけ
るトラブルの解消手段としては、投影露光を行い
うる露光装置の使用が考えられる。しかし直径が
少なくとも４ないし５インチのウエハのフオトレ
ジスト膜面の大部分の領域にマスクパターンを収
差なしに高精度に投影するため特別な光学系を具
備しなければならないから、この種の露光装置は
高価であり、おのずから用途が限定される。

〔考案が解決しようとする問題点〕

半導体基板、とくに著しく脆弱な化合物半導体
基板のたとえば密着露光工程における問題点、す
なわちマスクアライメントを向上させようとし
て、ウエハとマスクとの接触時に過大な接触圧力
を生じさせ、この過大圧力の発生によるトラブル
を皆無になしえないことが従来のマスクホルダー
における問題点である。

この考案は、高価な投影露光式の露光装置を用
いずとも、密着露光に際してアライメント精度を
良好に保持しながら、従来の装置におけるような
トラブルの発生を未然に防止しうるマスクホルダ
ーを提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、前記した課題を解決するための技
術的手段として、マスクホルダーをつぎのように
構成した。すなわち、固定部３に取り付けられ、
その固定部からの張り出し部に露光用の開口１を
有する固定台板２と、この固定台板２に傾動自在
に支持され、前記固定台板２の開口１に沿うよう
に一対の腕部４を張り出した可動台板５と、この
可動台板５にほぼ水平位置に保たれるよう傾動自
在に支持され、下面がパターンマスクＭの吸着面
をなすとともに、露光用開口９を有するマスク保
持部９と、前記可動台板５の支持軸６の位置に対
して前記開口１，９とは反対側で前記可動台板５
に弾発力を上向きに作用させるように設けられた
弾性手段１１，１４と、前記マスク保持部８に保
持されたパターンマスクＭと被焼付け部材Ｗとの
接触に際し前記マスク保持部８に作用する押圧力
を検出する押圧力検出用センサ１３とによつて構
成されている。

〔作用〕

この考案にかかるマスクホルダーは、前記した
ように構成されているので、つぎのとおり作用す
る。マスクホルダーのマスク保持部８にマスクＭ
が水平状態で保持され、マスク保持部８とともに
傾動自在とされている。したがつて被焼付け部
材、たとえばウエハＷをウエハマウントに水平に
保持させ、ウエハマウントを上昇させることによ
つて前記マスクＭに接触させるときは、マスクＭ
はウエハＷになじみながら接触してゆき、両者の
接触は均一に行われる。そしてその間に生ずる接
触圧力は圧縮コイルばね１１に予め付与された変
形量によつて左右されるが、この圧縮コイルばね
１１の弾発力によつてマスク保持部８に加えられ
る押圧力は押圧力検出用センサ１３の出力から算
出して知りうるので、接触圧力を所定の値におさ
えることができる。

〔実施例〕

以下、この考案にかかる実施例装置について図
面を参照しながら詳細に説明する。第１図は、こ
の実施例装置の要部の構成を示す展開斜視図であ
り、第２図はその外形側面図である。左側端部に
露光用の開口１を備えた固定台板２が、第２図に
示すように、たとえば基台に固定した支持台など
の固定部３に張り出して水平に固定されており、
この固定台板２に、その開口１に沿うように一対
の腕部４を張り出した可動台板５が固定台板２に
水平に挿入されたピン６を介して傾動自在に支持
されている。この可動台板５には、その一対の腕
部４に水平に挿入されたピン７を介して、マスク
保持部８がそのほぼ中央部で傾動自在に支持され
ている。マスク保持部８は、露光用円形開口９を
有する偏平な筐体で、その下面は、四隅に真空吸
引孔が開口し、パターンマスクＭを吸引して保持
する吸着面とされている。またピン７はその中心
軸線がマスク保持部８の重心位置の直上をよぎる
ようにされていて、自由状態においてはマスク保
持部８は水平姿勢に保たれている。

固定台板２には、その長手方向の軸線上で、そ
の開口１とは反対側に、円形状凹みからなるばね
座１０が設けられ、このばね座１０に可動台板５
に弾発力を作用させるコイルばね１１がガイドブ
ツシユ１２に収められて取り付けられており、さ
らにコイルばね１１の近傍に押圧力検出用センサ
１３が同じく長手方向の軸線上に固定されてい
る。

一方可動台板５には、その長手方向の軸線上
で、コイルばね１１および押圧力検出用センサ１
３にそれぞれ対応する位置に小孔が穿設され、こ
れら各小孔を介して先端面でコイルばね１１およ
び押圧力検出用センサ１３にそれぞれ接触するよ
うに押圧力調整用のマイクロメータヘツド１４、
センサ感度調整用の小形マイクロメータヘツド１
５がそれぞれの取り付け片１６，１７を介して固
定されている。

さらにマスク保持部８にパターンマスクＭを吸
着させるに先立つて、パターンマスクＭを前記吸
着面に近接してマスク保持部８に送り込む手段と
して、マスク保持部８の前端部の隅部に垂直に挿
入されたピン１８を介して、前記吸着面の下方に
若干の間隙を保つて水平面において回動自在に支
持され、かつ露光用開口１９を備えた装填板２０
が設けられている。把手２１は装填板２０を回動
させるためのものである。

つぎにこの装置における動作について第３図を
併せて参照しながら説明する。

把手２１を水平面においてピン１８のまわりに
回動することによつて装填板２０をマスク保持部
８の側方に引き出し、この引き出した装填板２０
に、所定のパターンが下面に形成された透明なマ
スクＭが載置されると、装填板２０をマスクＭと
ともに把手２１によつてマスク保持部８の下面に
持つてき、マスクＭを真空吸引によつてマスク保
持部８の吸着面に固定する。この場合、マスク保
持部８は、その重心位置の直上を水平によぎるピ
ン７で可動台板５の腕部４に傾動自在に支持され
ているので、マスクＭは水平に保持されている。

このように水平に保持れたマスクＭの下方に
は、ウエハマウント２５の上部の吸着板２６に吸
着されたウエハＷが同じく水平に保持されてい
る。ウエハマウント２５は、前記基台上に設けら
れたＸ−Ｙ−θテーブル（図示せず）の中央部
に、このテーブルに対し昇降自在に係合されてい
る。ウエハＷに密着露光を行うに先立つてウエハ
マウント２５を上昇させ、ウエハＷをマスクＭに
たとえば50μｍ程度のアライメントギヤツプを隔
てて近接させ、ウエハマウント２５によりマスク
ＭとウエハＷとの位置合せを行う。ついでウエハ
Ｗを、ウエハマウント２５によつて前記アライメ
ントギヤツプををころし、さらにわずかに上昇さ
せる。第３図はこの状態を誇張して模式的に示し
たものである。すなわちウエハＷがマスクＭに接
触するまではたとえば水平に保持たれていた可動
台板５が図示のとおり傾斜し、圧縮コイルばね１
１はx₂だけ予め圧縮された初期状態よりΔx₂だけ
圧縮変形し、その結果コイルばね１１に生ずる弾
発力W₂に比例した押圧力W₁がピン７を介してマ
スク保持部８に加えられている。そしてこの場
合、マスクＭはウエハＷになじみながら接触して
ゆくので、両者の接触は均等に行われ、またその
接触圧力は、前記押圧力W₁の大きさを押圧力検
出用センサ１３の出力により算出して知りうるの
で、所定の値におさえ、過大な接触圧力を発生さ
せないようにコントロールすることができる。い
ま第３図においてマスクＭとウエハＷとの接触圧
力をｐ、接触面積をＡ、ウエハマウント２５から
上向きに作用する反力をW₁とすると、W₁＝ｐ・
Ａ……(イ)となる。

圧縮コイルばね１１のばね定数をｋ、その設定
変形量をx₂、その際の弾発力をW₂とすると、W₂
＝ｋ・x₂……(ロ)となる。

反力W₁および弾発力W₂は支点（ピン）６に対
し同じ大きさのモーメントを付与することによつ
てバランスしているからW₁・l₁＝W₂・l₂……(ハ)
となる。

ウエハＷ、マスクＭ接触後における支点（ピ
ン）７の上昇量Δx₁、圧縮コイルばね１１の圧縮
変形量Δx₂およびセンサ１３のONとなる位置と
小形マイクロメータヘツド１５の下端面との距離
Δyはいずれも微小量であるので、Δx₁／l₁＝Δx₂／l₂
＝ Δy／l₃……(ニ)なる関係が成立する。

したがつて(イ)，(ロ)，(ハ)各式より、接触圧力ｐ＝
（ｋ・Δx₂／Ａ）・（l₂／l₁）……(ホ) (ニ)，(ホ)式よりΔp＝（ｋ・Δx₂／Ａ）・（l₂／l₁
）＝
（ｋ・Δx₁／Ａ）・（l₂／l₁）² l₁≒l₂であればΔp＝ｋ・Δx₁／Ａ……(ヘ) (ホ)式より接触圧力ｐの設定は、マイクロメータ
ヘツド１４によつて、コイルばね１１を自然状態
よりx₂だけ予め変形させることで行われる。

また(ニ)式よりΔy＝Δx₁・l₃／l₁となるので、この 値どおり小形マイクロメータヘツド１５を調整し
ておけばよい。

〔効果〕

この考案にかかるマスクホルダーにおいては、
それに保持されたマスクに下方からウエハが上昇
して接触するに当つて、常にマスクはウエハにな
じむように保持されているので両者間には均一な
接触状態のもとで、徐々に接触圧力が高められ、
しかもこの接触圧力をコントロールすることがで
きるようにされているので、従来の装置における
ようなウエハとマスクの接触時に過大な接触圧力
を生じさせたことにもとづくトラブルの発生を完
全に防止することができるとともに、アライメン
ト精度の高に密着露光を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の１実施例であるマスクホ
ルダーの要部の構成を示す展開斜視図、第２図は
その外形側面図、第３図はこの装置の作動状態を
誇張して示した模式説明図である。 １……露光用開口、２……固定台板、３……固
定部、４……腕部、５……可動台板、６……ピ
ン、７……ピン、８……マスク保持部、９……露
光用開口、１１……圧縮コイルばね、１３……押
圧力検出用センサ、１４……マイクロメータヘツ
ド、１５……小形マイクロメータヘツド、２５…
…ウエハマウント、Ｍ……パターンマスク、Ｗ…
…ウエハ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 固定部に取り付けられ、その固定部からの張り
   出し部に露光用の開口を有する固定台板と、この
   固定台板に傾動自在に支持され、前記固定台板の
   開口に沿うように一対の腕部を張り出した可動台
   板と、この可動台板にほぼ水平位置に保たれるよ
   う傾動自在に支持され、下面がパターンマスク吸
   着面をなすとともに、露光用開口を有するマスク
   保持部と、前記可動台板の支持軸の位置に対して
   前記開口とは反対側で前記可動台板に弾発力を上
   向きに作用させるように設けられた弾性手段と、
   前記マスク保持部に保持されたパターンマスクと
   被焼付け部材との接触に際し前記マスク保持部に
   作用する押圧力を検出する押圧力検出用センサと
   を備えたことを特徴とするマスクホルダー。