JPH0729814A - マスク基板保持機構 - Google Patents

マスク基板保持機構

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JPH0729814A
JPH0729814A JP19184693A JP19184693A JPH0729814A JP H0729814 A JPH0729814 A JP H0729814A JP 19184693 A JP19184693 A JP 19184693A JP 19184693 A JP19184693 A JP 19184693A JP H0729814 A JPH0729814 A JP H0729814A
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JP
Japan
Prior art keywords
mask substrate
electrostatic chuck
holding mechanism
mask
deformation
Prior art date
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Pending
Application number
JP19184693A
Other languages
English (en)
Inventor
Tatsuya Kunioka
達也 國岡
Nobuo Shimazu
信生 島津
Akira Shimizu
彰 清水
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Electron Beam Exposure (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小変形保持、短い熱時定数、リジッド
固定の3条件を同時に満足することが可能で、描画精度
およびスループットの向上を図る。 【構成】 高さの等しい3つの静電チャック4によって
マスク基板2を吸着保持する。静電チャック4は、マス
ク基板2の自重による変形量が最小となる位置に配置さ
れている。具体的にはマスク基板2の中心0を中心とす
る同一円周上に等分に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はX線マスク用電子ビーム
描画装置に用いられるマスク基板保持機構に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】X線マスク用電子描画装置に用いられる
マスク基板保持機構としては以下に示す3つの条件が要
求される。 保持によってマスク基板を変形させない(小変形保
持)。 マスク基板温度を短時間で設定値にする(短い熱時定
数)。 マスク基板をリジッドに固定する(リジッド固定)。 条件はX線マスクを使って実際にパタンをウエハに焼
き付けるアナライザで、マスク基板が保持によって変形
しない小変形機構が真空チャックを使用して実現されて
いるためであり、電子ビーム描画装置でマスク基板を描
画したときのマスク基板形状とアナライザで露光する時
のマスク基板形状とが異なると露光精度(位置、形状)
が低下する。条件は電子ビーム描画装置内でマスク基
板が置かれた雰囲気が大気から真空になる時の断熱膨張
によって熱が奪われてマスク基板の温度が低下するため
である。マスク基板温度が低下した状態で描画すると、
アナライザで実際に露光するときには温度が上昇するた
めマスク基板が伸びて露光精度が低下する。そのためマ
スク基板描画においてはマスク基板温度が設定値になっ
てから描画を開始しなければならず、マスク基板温度が
短時間で設定値にならないとマスク描画のスループット
が低下する。条件はマスク基板保持機構として必然的
な条件であるが、電子ビーム描画装置のXYステージの
最大加速度は約0.3Gと他の装置のステージと比較し
て大きな値であるので、よりリジッドな固定が必要であ
る。
【0003】以上より条件〜がX線マスク用電子ビ
ーム描画装置に用いるマスク基板保持機構において非常
に重要であることは明らかであるが、従来はウエハ直接
描画用電子ビーム描画装置のウエハ保持機構をそのまま
流用していた。すなわち、雰囲気が真空のため真空チャ
ックは使用できないので、機械式にクランプするメカニ
カルチャックまたは静電力によって吸着する静電チャッ
クが使用されてきた。
【0004】図4(a),(b)は従来のメカニカルチ
ャックによる保持機構を示すもので、ステージ1上に載
置されたマスク基板2の外周部を複数個のクランプ3に
よってクランプするようにしたものである。
【0005】図5(a),(b)は静電チャックを用い
た従来の保持機構を示すもので、1つの静電チャック4
の上にマスク基板2を載置して裏面全体を密着させ、静
電チャック用電極5に電圧を印加して吸着保持するよう
に構成したものである。なお、6は高圧直流電源であ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のメカニカルチャ
ックによる保持機構では図4に示したように一般にマス
ク基板2をクランプ3によってクランプする構造のた
め、マスク基板2の外周部しか保持することができず、
マスク基板2の中央部が自重で下がるため条件の小変
形保持を満足することは難しい。また、条件のリジッ
ド固定を満足するためにクランプする力を強くすると力
の作用点の小さなバラツキでもマスク基板2内に応力が
発生して変形が生じてしまう。さらに熱的には、真空中
では輻射熱がほとんど無視でき接触による熱伝達が主で
あるが、メカニカルチャックの場合、マスク基板2と保
持機構(ステージ1、クランプ3、)との接触面積が小
さいためマスク基板2と保持機構間の熱抵抗が大きくな
りマスク基板2が保持機構の温度(設定温度)と一致す
るのに時間を要する。そのため条件の短い熱時定数を
満足することも難しい。
【0007】図5に示した静電チャック4による保持で
は大きな吸着力によってマスク基板2の裏面が静電チャ
ック4の表面に習うため、マスク基板2と静電チャック
4の表面間の摩擦力が大きくなり、かつ接触面積が大き
くなるので条件の短い熱時定数、条件のリジッド固
定は満足する。しかし、マスク基板2の裏面全体が静電
チャック4の表面に習うということはマスク基板2が静
電チャック4の表面の平坦度に矯正されることになるの
で条件の小変形保持は満足されないという問題があっ
た。
【0008】そこで、本発明は上記したような従来の問
題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところ
は、上記した条件,,の全てを同時に満足するこ
とができ、描画精度およびスループットの向上を図るよ
うにしたマスク基板保持機構を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明は、マスク基板裏面を同一高さからなる
3つの静電チャックによって吸着保持したものである。
第2の発明は、第1の発明において、静電チャックはマ
スク基板の自重による変形が最小となる位置に配置され
ているものである。
【0010】
【作用】図6に示すようにマスク基板2を先端が先鋭な
3本の支持突起7の上に静置する三点支持方式の場合、
マスク基板2の自重による変形が最小になるように支持
突起7の位置を最適化すれば小変形保持方法としては最
適である。しかし、マスク基板2をマスク基板と同一面
内に固定する力は3本の支持突起7がマスク基板2の裏
面に接触する時の摩擦力のみであり、非常に小さい。そ
のため、三点支持方式を比較的加速度の大きな電子ビー
ム描画装置のステージに採用することはできない。
【0011】しかし、前記支持突起7の代わりに図1に
示すように3つの小面積の静電チャック4を用いてマス
ク基板2を支持すると、マスク基板2を固定する摩擦力
は静電チャック4への印加電圧と静電チャック面積によ
って可変できるので、電子ビーム描画装置のステージに
搭載するのに必要な固定力(摩擦力)を得ることが可能
である(以下疑似三点支持方式という)。但し、この場
合は点支持ではなく局所的な面支持になるので、各静電
チャック4においてマスク基板2を静電チャック4の表
面に習わそうとする力が働くため、図6の純粋な三点支
持に比べてマスク基板2の変形量は当然大きくなる。し
たがって、マスク基板2のリジッド固定の観点からは静
電チャック4はなるべく大面積で吸着力は強い方が好ま
しく、マスク基板2の小変形保持の観点からは逆になる
べく小面積で吸着力は弱い方が好ましい。さらに、マス
ク基板温度の熱時定数の観点からは、マスク基板2と静
電チャック4との熱抵抗が小さい方が、すなわち静電チ
ャック4が大面積で吸着力は大きい方が好ましい。
【0012】以上のように、マスク基板2のリジッド固
定と小変形保持・熱時定数とでは静電チャック4に対す
る要求が相反するので全てを最適化する静電チャック4
の面積・吸着力は存在しないが、これらをパラメータと
してマスク基板2の変形量および熱流量のシミュレーシ
ョンを行なうことによって現実的にマスク基板2のリジ
ッド固定と小変形保持・熱時定数を許容範囲内にする静
電チャック4の面積・吸着力を得ることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。図2(a),(b),(c),(d)
は双極型静電チャックを使用した場合のマスク基板保持
機構の一実施例を示す平面図、B−B線断面図、C部拡
大平面図、D部拡大断面図である。なお、図中、図1お
よび図5と同一構成部材のものに対しては同一符号をも
って示す。同図において、静電チャック4は、それぞれ
2枚の半円型の静電チャック用電極5を内蔵した小さな
丸型の双極型静電チャックであり、マスク基板2の自重
による変形量が最小となる位置に配置されている。具体
的にはマスク基板2の中心0を中心とする同一円周上に
等分に配置されている。また、3つの静電チャック4は
同一高さで、表面が研磨によって仕上げ加工されてお
り、高い平坦度を有している。静電チャック用電極5の
面積および吸着力はシミュレーションを元に予め決定す
る。前記マスク基板2を静電チャック4の上に載置した
後、シミュレーションから決定された吸着力が発生する
ような電圧を静電チャック用電極5に高圧直流電源6か
ら供給すればマスク基板2は静電チャック4によって吸
着保持される。
【0014】図3はシミュレーションの結果であり、本
実施例の構成で3つの面積2.5cm2 の静電チャック
4をマスク基板2の自重による変形が最小となる位置に
配置して直径3インチのマスク基板2(自由状態での反
り:5μm凹状)を吸着保持した時の自由状態からの反
りの変化量を有限要素法によって求めた結果である。図
中、縦軸はマスク基板2の反りの自由状態からの変化量
[μm]、横軸はマスク基板2の中心からの距離[c
m]、パラメータは静電チャック4の単位面積当たりの
吸着力[g/cm2 ]である。図より100g/cm2
の吸着力でもマスク基板2の中心部25mm角の描画領
域の変形量が実用上無視できる0.5μm以下になって
いる。また、この時の摩擦力(総吸着力×0.1)は吸
着力50g/cm2 ,100g/cm2 に対してそれぞ
れ37.5gf,75.0gfであり、加速度によって
固定力としては十分である。さらに、本条件での熱流量
のシミュレーション結果は、マスク基板2が設定温度±
0.1°Cの範囲に入るまで約10分で実用上問題のな
い値となった。
【0015】上記実施例を実測した結果、吸着力90
〜100g/cm2 の時マスク基板2の変形量が1μm
以下(25mm角)、マスク基板2が設定温度±0.
1°Cの範囲に入るまで約15分、1G以上の加速度
までリジッドに固定されるというほぼシミュレーション
に一致する結果が得られた。
【0016】以上より、疑似三点支持によって小変形
保持、短い熱時定数、リジッド固定の三条件を同時
に満足することが可能である。
【0017】なお、本実施例では静電チャック4として
双極型の静電チャックを用いたが単極型の静電チャック
を用いても同様な効果が得られる。また、静電チャック
4および静電チャック用電極5の形状が本実施例以外の
形状であっても同様な結果が得られることは言うまでも
ない。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るマスク
基板保持機構は高さが等しい3つの静電チャックによっ
てマスク基板を吸着保持するように構成したので、マス
ク基板を変形させないで保持すること、マスク基板を短
時間で設定温度にすることおよびマスク基板をリジッド
に固定することを同時に満足させることができる。した
がって、X線マスク用電子ビーム装置の描画精度および
スループットの向上に寄与することができるなど優れた
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は本発明の動作原理を説明する
ための平面図およびA−A線断面図である。
【図2】(a),(b),(c),(d)は双極型静電
チャックを使用した場合のマスク基板保持機構の一実施
例を示す平面図、B−B線断面図、C部拡大平面図、D
部拡大断面図である。
【図3】実施例におけるマスク基板の反りの変化量のシ
ミュレーション結果を示す図である。
【図4】(a),(b)は従来のメカニカルチャックに
よる保持機構を示す平面図およびE−E線断面図であ
る。
【図5】(a),(b)は従来の静電チャックによる保
持機構を示す平面図およびF−F線断面図である。
【図6】(a),(b)は三点支持方式の原理を説明す
るための平面図およびG−G線断面図である。
【符号の説明】
1 ステージ 2 マスク基板 3 クランプ 4 静電チャック 5 静電チャック用電極 6 高圧直流電源 7 支持突起
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/68 R 7352−4M H01L 21/30 531 A

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク基板裏面を同一高さからなる3つ
    の静電チャックによって吸着保持したことを特徴とする
    マスク基板保持機構。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のマスク基板保持機構にお
    いて、静電チャックはマスク基板の自重による変形が最
    小となる位置に配置されていることを特徴とするマスク
    基板保持機構。
JP19184693A 1993-07-07 1993-07-07 マスク基板保持機構 Pending JPH0729814A (ja)

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JP19184693A JPH0729814A (ja) 1993-07-07 1993-07-07 マスク基板保持機構

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