KR0174299B1 - 마스크와 마스크지지방법 및 마스크지지기구, 이를 구비한 노광장치 그리고 이 노광장치를 이용한 디바이스제조방법 - Google Patents

마스크와 마스크지지방법 및 마스크지지기구, 이를 구비한 노광장치 그리고 이 노광장치를 이용한 디바이스제조방법 Download PDF

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KR0174299B1
KR0174299B1 KR1019950005287A KR19950005287A KR0174299B1 KR 0174299 B1 KR0174299 B1 KR 0174299B1 KR 1019950005287 A KR1019950005287 A KR 1019950005287A KR 19950005287 A KR19950005287 A KR 19950005287A KR 0174299 B1 KR0174299 B1 KR 0174299B1
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신이찌 하라
노부토시 미즈사와
유지 치바
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미타라이 하지메
캐논 가부시기가이샤
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Abstract

본 발명의 마스크 및 마스크지지기구에 있어서는, 직사각형 모양의 마스크의 마스크프레임의 외주를, 마스크멤브레인의 중심선으로부터 대략 동일한 거리에 있는 3개의 지지점에서 지지함으로써, 마스크프레임을 X,Y,θ방향에 대해서 위치결정한다. 또한, 2개의 압압기구에 의해서 상기 지지점중에 2개의 지지점에 대략 대향하는 2개의 점에서 해당 마스크프레임을 압압한다. 또, 마스크프레임의 Z방향의 위치결정에 관해서는, 그의 바닥면의 3개의 점에서 지지함으로써 행한다.

Description

마스크과 마스크지지방법 및 마스크지지기구, 이를 구비한 노광장치 그리고 이 노광장치를 이용한 디바이스제조방법
제1a도 및 제1b도 각각, 본 발명의 일실시예의 의한 X선마스크의 구성을 도시한 개략도.
제2a도 및 제2b도는 각각 본 발명의 일실시예의 마스크척기구의개략도.
제3도(a) 및 제3도(b)는 각각, 본 말명의 다른 실시예의 의한 마스크척기구의개략도.
제4도(a) 및 제4도(b)는 각각, 본 발명의 일실시예의 검토용 모델을 도시한 개략도
제5도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제6도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제7도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제8도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제9도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제10도는 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제11도(a) 및 제11도(b)는 각각 본 발명의 일실시예의 검토용의 다른 모델을 도시한 개략도.
제12도는 제11도(a) 및 제11도(b)의 모델에서, 멤브레인의 X방향의 최대위치 어긋남량을 도시한 그래프.
제13도는 제11도(a) 및 제11도(b)의 모델에서, 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제14도(a) 및 제14도(b)는 각각, 본 발명의 일실시예의 검토용의 또다른 모델을 도시한 개략도.
제15도는 제14도(a) 및 제14도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제16도는 제14도(a) 및 제14도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제17도(a) 및 제17도(b)는 각각, 본 발명의 일실시예의 검토용의 또다른 모델을 도시한 개략도.
제18도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제19도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제20도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제21도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제22도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제23도는 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에서 멤브레인의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프.
제24도는 X선노광장치의 전체구조의 개략도.
제25도는 디바이스제조방법의 순서도.
제26도는 웨이퍼처리공정의 상세를 도시한 순서도.
제27도(a) 및 제27도(b)는 종래의 X선노광장치의 마스크척의 일예를 도시한 개략도.
제28도는 종래의 노광장치의 레티클척의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 마스크프레임 2 : 전사패턴
3 : 멤브레인 4 : 마스크기판
5-1, 5-2, 5-3, 15-1, 15-2, 15-3 : 지지부재
6-1, 6-3, 16-1, 16-3 : 압압기구
7-1, 7-2, 7-3 : 지지점
8-1, 8-2, 8-3 : 클램프기구
9 : 척베이스 10 : 창
11 : 블록 17 : 제어기
20 : SR방사원 21 : 싱크로트론방사광
22 : 볼록면거울 23 : 셔터
24 : X선마스크 25 : 웨이퍼
본 발명은, 예를 들면 X선노광장치에 적합하게 이용가능한 마스크, 마스크지지방법 및 마스크지지기구, 이 마스크지지기구를 구비한 노광장치, 그리고 이 노광장치를 이용한 디바이스제조방법에 관한 것이다.
노광장치에 의해서 반도체소자를 제조하는 데 있어서, 소자의 고집적화에 따라서 요구되는 프린트될 소자의 선폭은 점점 가늘어지고 있으며, 예를 들면, 256MDRAM에 대해서 0.25㎛의 선폭이 요구되고, 1GDRAM에 대해서는, 0.18㎛의 선폭이 요구된다. 이러한 요구에 부응하기 위해서는, 전체 중합정밀도는 80nm(256MDRAM) 또는 60nm(1GDRAM)를 필요로 한다. 통상. 노광광으로서는 i선광이나 KrF레이저 등을 이용하나, 회절에 의한 해상도의열화를 피하기 위해서는, 최근보다 파장이 짧은 X선을 이용하는 X선노광장치가 유망시되고 있다.
제27도(a) 및 제27도(b)는 각각 종래의 X선마스크와 X선노광장치에 탑재되어 있는 마스크 척을 도시한 개략도이다. 제27도(a)는 X선마스크의 구성을 도시한 것으로서, (100)은 링형상을 지닌 원형의 마스크프레임. (101)은 Si로 이루어진 마스크기판, (102)는 마스크기판의 일부를 백에칭에 의해서 제거하여 형성한 멤브레인(membrane), (103)은 마스크 멤브레인상에, 예를 들면 EB(전자빔)묘화장치에 의해서 묘화된 전사패턴, (105)는 예를 들면 자성재료로 이루어지고, 마스크프레임(100)에 매립되어 있는 자성링이다.
제27도(b)는 자기흡착방식의 마스크 척을 도시한 것이다. (110)은 내부에 X선이 통과하는 창(111)이 형성되어 있는 척 베이스이다. (112)는 자성링(105)에 따라서 원주형상에서 배치된 자기유닛이며, X선마스크의 마스크프레임(100)은 V자형상블록(113)에 접촉으로써, X,Y방향에 대해서 위치결정되고, 그후, 척 베이스(110)의 유지면에 자기적으로 흡착한다. 또, 이 자기흡착방식이외에 진공흡착방식도 이용가능하며, 그 경우, 자기유닛 대신에 진공 포트를 사용해서 진공력에 의해서 마스크를 흡착하여 지지한다.
그러나, i선광이나 KrF레이저를 이용한 노광장치의 분야에 있어서는 제28도에 도시한 바와 같은 레티클위치결정기구가 알려져 있다. 이 기구에 있어서는, 압압기구(126)와 지지부재(122)에 의해서 직사각형 모양의 레티클(120)의 X방향의 위치결정을 행하고, 압압기구(125)와 2개의 지지부재(123),(124)에 의해서 레티클(120)의 Y방향의 위치결정을 행함과 동시에 방향의위치규제를 행하고 있다. 이경우, 압압력을 등방적으로 분산하기 위하여, 압압기구(125),(126)는 동도면에 도시한 바와 같이, 레티클의 외주의 중심부를 압압하고 있다.
이 레티클(120)은 예를 들면 비교적 강성이 높은 용융실리카 등의 투명기판상에 Cr로 패턴을 형성한 것이며, 프레임과 같은 보강부재를 특별히 사용하지 않는다. 그러나, X선마스크의 경우, 패턴을 지니는 멤브레인은 X선의 흡수를 가능한한 적게 하도록 매우 얇게 되어 있으며, 통상 그 두께는 2㎛정도이다. 따라서, 그강성은 레티클의 투명판에 비하면 매우 작아, 프레임으로부터 전달되는 외력에 의해서도 용이하게 변형될 수 있으므로, 전사패턴의 일탈을 초래한다. 이것은, 마스크프레임의 창에 대응해서 형성된 극히 얇은 멤브레인상에 패턴이 형성되어 있는 구조의 X선마스크에 대한 특유한 문제라고 말할 수 있다.
따라서 직사각형 모양의 마스크프레임을 지닌 X선마스크를 사용해서, 제28도에 도시한 바와 같이 마찬가지의 방식으로 X선마스크의 위치결정을 행하면, 마스크프레임의 강성이 약간 부분에 외력이 가해지게 되어, 패턴에 큰 왜곡을 일으킬 염려가 있다. 본 발명자들의 연구에 의하면, 마스크프레임으로서, 직사각형 창의 크기가 55평방㎜이고, 두께가 6㎜인 내열성유리를 이용한 경우, 제28도에 도시한 바와 같이 지지해서, 가압력 0.46N을 가하면, 멤브레인은 Y방향으로 최대 19㎚의 위치어긋남(편차)을 일으키는 것을 확인할 수 있었다. 예를 들면, 80㎚ 전체중합정밀도를 만족하기 위해서는 (256MDAAM의 경우), 마스크의 기계적인 왜곡에 허용되는 오차는 14㎚정도이므로, 상기 19㎚의 위치어긋남은 이 허용오차로부터 상당히 떨어진 값이다.
본 발명의 목적은, 마스크패턴에 미치는 왜곡이 극히 적은 마스크지지방법 및 /또는 마스크 척을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 마스크 척 또는 마스크지지방법에 따라 적합하게 지지될 수 있는 마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 마스크지지방법 또는 마스크 척을 적절하게 이용한 고정밀한 노광장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 마스크지지방법 또는 마스크 척을 적절하게 이용한 고정밀한 디바이스제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 일형태에 의하면, 마스크프레임과, 상기 마스크프레임의 안쪽에 형성된 직사각형모양의 창과, 상기 창과 거의 동일한 형상 및 크기를 지닌 X선투과부를 지닌 멤브레인과, 해당 멤브레인상에 형성된 패턴을 구비한 마스크가 제공된다.
본 발명의 다른 형태에 의하면 직사각형모양의 마스크프레임의 외주부를, 그위의 3개의 지지점 및 이 지지점과 대략 대향하는 적어도 2개의 압압점에서 지지하는 것을 특징으로 하는 마스크지지방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 형태에 의하면, 직사각형모양의 마스크프레임의 외주부를 지지하기 위해, 3개의 지지부재 및 이 지지부재에 대향한 적어도 2개의 압압기구를 구비한 마스크지지기구가 제공된다. 상기 마스크지지기구는 마스크프레임의 바닥면상의 복수개의 점에서 마스크프레임을 지지하는 지지기구를 부가하여 구비한 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 목적, 기타목적, 특성 및 이점 등은 첨부도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시예의 이하의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 이하의 설명에 있어서는 X선마스크를 일예로서 설명하고 있으나, 본 발명은 X선을 사용하는 경우로 한정되지 않고, 예를 들면 진공자외선을 이용하기 위한 마스크와 같이, 마찬가지 구조의 마스크에도 적용가능함은 물론이다.
[제 1실시예]
제1도(a) 및 제1도(b)는 본 발명의 제 1실시예에 의한 X선마스크의 구성을 도시한 도면으로, 제1도(a)는 정면도 및 단면도를, 제1도(b)는 조립도를 나타낸다. 이들 도면에 있어서, (1)은 반송이나 위치결정시에 취급이 용이하도록 정사각형 또는 직사각형 모양을 지닌 마스크프레임이다. 이 마스크프레임(1)에 안쪽에는, 프레임의 외주형상과유사한 직사각형모양의 창(10)이 형성된 있다. 마스크프레임(1)의 재료에 대해서는, 저열팽창유리나기타 저열팽창재료, 예를 들면 Si 또는 저열팽창세라믹(예를 들면, SiC 또는 SiN)을 이용하면 된다. (4)는 마스크의 기판으로서 제공되는 실리콘웨이퍼이다. 마스크기판(4)은 접착이나 양극접합에 의해서 마스크프레임(1)에 접합되어 있다. (3)은 X선이 투과하고, SiN으로 이루어진 멤브레인이다. 이 멤브레인은 마스크기판(4)의 Si상에 CVD법에 의해서 SiN막을 형성하고, 에칭에 의해서 X선투과영역에 해당하는 직사각형부분의 Si재료를 제거함으로써 형성된다. 여기에서, 마스크프레이(1)에 형성된 창(10)과 멤브레인(3)에 형서된 X선투과영역은, 거의 동일한 형상 및 동일한 크기를 지닌다. 이 멤브레인(3)의 X선투과영역에는, 반도체소자의 회로패턴 등의 전사패턴(2)이 형성되어 있다. 이 전사패턴(2)은 중금속(예를 들면 Au)등의 X선흡수재료로 이루어져 있고, 예를들면 EB묘화장치에 의해서 패턴노광(인쇄)한 후에 막형성프로세스에 의해서 형성된 것이다.
제2도(a) 및 제2도(b)는 X선노광장치에 내장되는 마스크척기구를 도시한 것으로서, 제2도(a)는 마스크를 유지하지 않은 상태의 마스크 척기구를 나타낸 것이고, 제2도(b)는 마스크를 유지한 상태의 마스크척기구를 나타낸 것이다. 이 마스크척기구는 중력방향을 따라서 마스크를 수직상태(즉 직립위치)로 유지하도록 구성되어 있다.
동 도면에 있어서,(9)는 척베이스이고, (11)은 척베이스(9)에 고정된 블록으로, 반송시의 마스크핸드를 위한 오목부가 형성되 형상으로 되어있다. (5-1),(5-2)는 블록(11)에 설치되고, 각각 반구형상의 강구(rigid ball)로 이루어진 지지부재이다. 이들 지지부재는, 제2도(b)에 도시한 바와 같이, 유지된 마스크프레임(1)의 직사각형창(10)의 4변중 Y축과 평행한 2개의 변의 각각의 아래쪽 방향의 연장선상에 위치되어 있다. (6-1)은 에어실린더를 포함하는 압압기구로서, 마스크프레임을 개재해서 지지부재(5-1)과대향하는 위치에 배치되어 있다. 이것에 의해서, 압압기구(6-1)는 지지부재(5-1)를 향해서 압압력을 가해서, 마스크프레임(1)을 Y방향에 대해서 위치결정하는 것이 가능하다. 이 때, 지지부재(5-1),(5-2)에 의한 지지에 의해서, 마스크프레임의 Z방향의 어떠한 회전도 구속된다. 또, 이들 부재는 반드시 정확하게 상기 2변의 연장선상에 위치할 필요는 없고, 대략 이들 연장선을 따라 위치하면 된다.
마찬가지로, (5-3)은 마스크척상에 설치되고 반구형상의 강구로 이루어진 지지부재이며, 제2도(b)에 도시한 바와 같이, 유지된 마스크프레임(1)의 직사각형창(10)의 4변중 X축과 평행한 한쪽(위쪽)변의 연장선상에 배치되어 있다. 이 연장선을 따라 마스크프레임(1)을 개재해서 이 지지부재와 대향한 위치에는, 에어실린더를 포함하는 압압기구(6-3)가 배치되어 있다. 이 압압기구(6-3)에 의해서, 마스크프레임(1)을 X방향으로 위치결정하는 것이 가능하다. 마찬가지로, 이들 부재는 반드시 정확하게 상기와 같은 한쪽변의 연장선상에 위치할 필요논 없고, 대략 이들 연장선을 따라 위치하면 된다.
그러나, 종래와 같은 자기흡착방식 또는 진공흡착방식 등의 흡착유지방식에서는, 마스크프레임과 척면은 서로 면접촉을 통해 접촉하므로, 양자의 접촉면은 매우 높은 면편평도(surface flatness)로 마무리할 필요가 있다. 본 발명자들의 연구에 의하면, 이들 부재의 면편평도가 0.3㎛의 차이뿐 이어도, 프레임두께가 13㎜일 때 90㎚의 패턴의 위치어긋남을 초래하고, 프레임 두께가 2㎜일때에도 척킹에 의해 27㎚의 패턴의 위치어긋남을 초래한다는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 실시예에 있어서는 상기와 같은 면정밀도의 영향을 배제하기 위하여, 면이외의 방향, 즉 면외방향 (예를 들면 Z방향)의 지지를 3점에서 행하는 한편, 마스크척킹시의 휨의 교정은 행하지 않도록 하고 있다. 그것을 위한 기구로서, 각각 척베이스(9)상에 설치된 반구형상의 강구로 이루어진 지지점(7-1),(7-2),(7-3)과, 각각 지지점(7-1),(7-2),(7-3)에 대향해서 배치된 클램프기구(8-1),(8-2),(8-3)가 있다. 각 클램프기구는 회전과 직진기구를 지닌 액추에이터수단데 의해 X선마스크의 장착/탈착시에 이 동작을 방해하지 않는 위치로 이동하도록 구성되어 있다. 전술한 바와 같이 X,Y, 방향으로 위치결정된 X선마스크는 이들 지지부재 및 클램프기구에 의해서 척베이스(9)쪽으로 압압되어, Z방향의 위치결정이 이루어진다. 이 Z방향의 위치결정은 3점에서 행해지므로, 종래의 흡착방식과 같은 면을 따른 변형을 일으키는 면편평도의 교정을 행함이 없이 마스크를 유지하는 것이 가능하다.
제4도(a) 및 제4도(b)는, 이상과 같이 해서 X,Y, 및 Z방향으로 위치결정을 완료한 상태의 마스크의 모델을 도시한 것이다. 압압력은 마스크의 질량과 마찰계수와의 곱으로서 0.46N을 가하였다. 마스크프레임(1)의 직사각형창의 변은 중심으로부터 X방향의 거리가 27.5㎜였다.
제5도는, 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 44㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의거리 X를 변화시킨 때의 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X방향 또는 Y방향의길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제6도는, X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때에, 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제5도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 45㎜정도일 때 약 0이고 또, 제6도로부터 알 수 있는 바와 같이 Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 45㎜정도일 때 최소치로 된다.
제7도는, 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 33㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X방향 또는 Y방향의 길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제8도는, X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제7도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는 거리X가 32㎜정도일 때 약 0이고, 또 제8도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 34㎜정도일 때 최소치로 된다.
제9도는, 제4도(a) 및 제4도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 22㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때, 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X또는 Y방향의 길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제10도는 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제9도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 14㎜정도일때 약 0이고, 또, 제10도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 26㎜정도일때 최소치로 된다.
이상으로 알 수 있는 바와 같이, 거리X와 Y가 서로 거의 동일할 때 최대위치어긋남은 0으로 동일해진다. 이것은, 멤브레인에 가해지는 외력이 상기 위치어긋남을 적게 하도록 멤브레인에 대해서 대각선으로 작용하는 것으로 추정한다. 또, 거리 X 및 Y에 대해서는, Y=44㎜일 때, X방향의 0위치어긋남량의 거리X와 Y방향의 0위치어긋남량의 거리Y가 서로 동일하나, Y의 감소에 따라, X방향의 0위치어긋남량의 거리X와 Y방향의 0위치어긋남량의 거리Y는 서로 달라진다. 이것은, 거리 X가 X27.5㎜로 되면, 멤브레인이 매우 얇은 막으로 이루어져 그의 강성이 낮으므로 변형이 커지는 것으로 추정된다.
제11도(a) 및 제11도(b)는 제4도(a) 및 제4도(b)의 프레임(1)을 SiC로 형성한 때의 모델을 도시한 것이다. 제12도는, 제11도(a) 및 제11도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 44㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때, 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제13도는 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제12도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는,거리X가 41㎜정도일 때 약 0이고, 또, 제13도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 46㎜정도일 때 최소치로 된다.
제14도(a) 및 제14도(b)는 제4도(a) 및 제4도(b)의 프레임(1)의 두께를 10㎜로 한 때의 모델을 도시한 것이다. 제15도는 제14도(a) 및 제14도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 44㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2)및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 X방향의 최대 위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제16도는 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제15도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는 거리X가 42㎜정도일때 약 0이고, 또 제16도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 47㎜정도일 때 최소치로 된다.
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 프레임의 재료나 두께의 변화에 관계없이, 거리X가 41∼47㎜정도일 때 X방향 또는 Y방향의 최대위치어긋남량은 0이다.
이상의 각 모델은, 창(10)의 크기가 55㎟인 경우에 대해 제작하였으며, 이것은 4기가비트DRAM에 맞도록 선택된 것이다. 다음에, 1기가비트DRAM크기용의 창(10)의 크기가 33㎟인 경우에 대해서 설명한다.
제17도(a) 및 제17도(b)는 상기 경우의 모델을 도시한 것이다. 제18도는, 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 44㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때, 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X방향 또는 Y방향의 길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제19도는 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 X방향으로 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제18도로부터 알 수 있는 바와같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리 X가 42㎜정도일때 약 0이고, 또, 제19도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리 X가 46㎜정도일 때 최소치로 된다.
제20도는, 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 33㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X방향 또는 Y방향의 길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제21도는, 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 X방향으로 거리X를 변화시킨 때, 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제20도로부터 알 수 있는 바와 같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는 거리X가 31㎜정도일 때 약 0이고, 또 제21도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 35㎜정도일 때 최소치로 된다.
제22도는, 제17도(a) 및 제17도(b)의 모델에 있어서, 중심으로부터 Y방향으로 지지부재(5-3) 및 압압기구(6-3)의 거리Y가 33㎜이고, 중심으로부터 X방향으로 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 거리X를 변화시킨 때, 멤브레인(3)의 X방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 여기에서, 위치어긋남량이란, 멤브레인의 X방향 또는 Y방향의 길이의 변화량을 말한다. 마찬가지로, 제23도는 지지부재(5-1),(5-2) 및 압압기구(6-1)의 X방향으로 거리X를 변화시킨 때 멤브레인(3)의 Y방향의 최대위치어긋남량을 도시한 그래프이다. 제22도로부터 알 수 있는 바와같이, X방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 15㎜정도일 때 약 0이고, 또, 제23도로부터 알 수 있는 바와 같이, Y방향의 위치어긋남에 대해서는, 거리X가 26㎜정도일 때 최소치로 된다.
이상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 앞서의 모델에 대해서 얻은 결과와 마찬가지로, 거리X와 Y가 서로 거의 동일할 때 최대위치어긋남은 0으로 동일해진다. 또, 거리X 및 Y에 대해서는, Y=33㎜일 때, X방향의 0위치어긋남량의 거리X와 Y방향의 0위치어긋남량의 거리Y가 서로 동일하나, Y의 감소에 따라, X방향의 0위치어긋남량의 거리X와 Y방향의 0위치어긋남량의 거리 Y는 서로 달라진다.
앞서의 모델에 대해서 얻은 결과와 조합해서 고려해볼 때, 프레임의 재료나 두께의 변화에 관계없이, 거리X 및 Y가 서로 거의 동일할 때 최대위치어긋남량이 0(최적치)으로 동일해진다. 유사한 형상의 마스크에 대해서도, 당연히 마찬가지의 결과가 예상되는 것은 물론이다.
또, 마스크프레임(1)의 창(10)의 크기 및 형상을 멤브레인의 X선투과영역의 크기 및 형상과 거의 동일하게 설정함으로써, 마스크프레임(1)의 강성을 가능한 한 높히는 동시에 멤브레인(3)의 변형을 가능한 한 억제하는 데 효과적이다. 또, 지지부재의 지지점에 대향해서 압압기구의 압압점을 배치함으로써, 멤브레인(1)의 변형을 최소화하는 데 효과적이다.
상기 설명에서는 마스크를 직립위치에 유지한 예를 표시하였으나, 마스크의 유지방향은 이것으로 한정되지 않는다. 마스크의 면이외의 방향으로 중력이 작용할 경우에는, 스테이지의 가속도와 마스크의 직량과의 곱 또는 면의 방향의 압압력과 마찰계수와의 곱을 고려해서 압압력을 결정하면 된다. 압압력에 대해서 위치어긋남량은 거의 비례하므로, 상기 실시예에서 제안한 바와 같은 위치에 지지부재 및 압압기구를 배치하는 것이 매우 효과적이다.
이상의 본 실시예에 의하면, 상기 설명한 바와 같이, 외주형상 및 창의 형상이 직사각형모양인 마스크프레임을 사용하므로, 프레임의 가공정밀도의 향상이 용이하고, 또 가공비용이나 검사비용을 줄일 수 있다. 더욱이, 반송이나 위치결정시의 마스크의 취급이 상당히 용이해진다. 또, 본 실시예의 마스크지지공정에 의하면, 마스크패턴의 왜곡을 상당히 억제하면서도, X,Y, 방향 및 Z방향에 대한 마스크의 위치결정을 매우 정밀하게 행할 수 있다. 이와 같이, 본 실시예에서는, 마스크구조의 최적화와 마스크의 지지방법의 최적화를 실현함으로써, 상당히 유리한 결과를 얻고 있다.
[실시예 2]
상기에서는 X선노광장치에 사용하는 마스크척기구의 예를 설명하였으나, 마스크제작시의 EB패턴묘화장치에도 마찬가지의 기구를 이용하는 것이 가능하다. 이들 양자간의 차이는, X선 노광장치에서는, 중력방향을 따라서 마스크를 직립위치로 유지하는 데 대해서, EB묘화장치에서는 마스크를 수평으로 뉘어서 유지하는 점이다. 그래서, 중력에 의한 마스크의 무게의 영향을 보상하도록 압압력을 관리하면, 마스크의 유지방향에 관계없이, EB묘화장치와 X선노광장치의 양자에게 실질적으로 동일상태에서 위치결정하여 지지하는 것이 가능하다.
제3도(a) 및 제3도(b)는, 이것을 달성하기 위한 마스크척기구의 구성을 도시한 것으로, 제2도(a) 및 제2도(b)와 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 이들 도면에서 볼 수있는 바와 같이, EB묘화장치의 경우에는 도면의 지면에 수직인 방향으로 중력이 작용하나, X선노광장치에서는 아래쪽으로 중력이 작용한다.
본 실시예와 제2도(a) 및 제2도(b)의 실시예와의 주된 차이점은, X,Y방향의 지지부재(15-1),(15-2),(15-3)가, 마스크지지기능과 함께, 압력센서기능을 가지고 있는 점에 있다. 제어기(17)에서는, 압력센서기능을 통해 검출된 압력에 의거해서, 압압기구(16-1),(16-3)의 압압력을 소정레벨로 제어하고 있다. 이것에 의해서, 마스크의 유지방향에 관계없이 마스크프레임에 대해서 동일한 압압력을 부여하는 것이 가능하므로, 매우 높은 멤브레인(패턴)의 왜곡관리정밀도를 얻을 수있다.
본 발명자들의 연구에 의하면, EB묘화장치와 X선노광장치간의 멤브레인의 위치어긋남의 상대차는 1∼2㎚로 유지될 수 있음을 확인하였다. 본 발명의 본 실시예에 의하면, 앞의 제 1실시예의 유리한 결과에 더해서, EB묘화장치에 의한 마스크제작시와 X선노광장치에 의한 마스크사용시사이에, 패턴의 왜곡에 거의 차이가 생기지 않으므로, 매우 높은 정밀도의 리소그래픽노광동작의 효과가 있다.
[실시예 3]
다음에, 상기 설명한 마스크 및/또는 마스크척을 이용한 반도체디바이스, 박막자기헤드 또는 마이크로머신 등의 마이크로디바이스제조용의 노광장치에 대해 설명한다.
제24도는 본 실시예에 의한 X선노광장치의 구성의 개략도이다. 동도면에 있어서, SR방사원(20)으로부터 방사된 시트빔형상의 싱크로트론방사광(21)을 볼록면거울(22)에 의해서 방사광의 궤도면에 대해서 수직인 방향으로 확대한다. 볼록면거울(22)에 의해서 반사확대된 방사광은, 셔터(23)에 의해서 조사영역내에서의 노광량이 균일하도록 조정하고, 이와 같이 셔터(23)에 의해 조정된 X선과 X선마스크(24)에 인도된다. 이 X선마스크(24)는 전술한 바와 같이 마스크척기구에 의해 유지된다. 또 이 X선마스크(24)는 상기 설명한 바와 같은 전자빔패턴묘화장치에 의해서 형성된 패턴을 지니며, 이 마스크패턴을, 예를 들면 스텝 앤드 리피드(step-and-repeat)방식의 노광방식 또는 주사노광방식에 의해 웨이퍼(25)에 리소그래피로 전사한다.
다음에, 상기 설명한 노광장치를 이용한 반도체디바이스의 제조방법의 일실시예에 대해 설명한다.
제25도는 예를 들면 반도체칩(예를 들면 IC 또는 LSI), 액정패널 또는 CCD등의 반도체디바이스의 제조순서를 도시한 순서도이다. 스텝1은 반도체디바이스의 회로를 설계하는 회로설계공정이고, 스텝 2는 상기 설계한 회로패턴에 의거해서 마스크를 제작하는 공정이며, 스텝 3은 실리콘 등의 재료를 이용해서 웨이퍼를 제작하는 공정이다.
스텝 4는 상기 준비된 마스크와 웨이퍼를 이용해서, 리소그래피기술에 의해서 웨이퍼상에 실제의 회로를 형성하는 소위 전(前)공정이라 불리는 웨이퍼처리공정이며, 이후의 스텝 5는 스텝 4에서 제작된 웨이퍼를 반도체칩으로 형성하는 소위후공정이라 불리는 조립공정이며, 어셈블링(다이싱 및 본딩), 패키징(칩실링) 등을 포함한다. 스텝 6은 스텝 5에서 제작된 반도체디바이스의 동작성검사, 내구성검사등을 행하는 검사공정이다. 이들 공정을 거쳐서, 반도체디바이스가 완성되어, 출하된다(스텝 7).
제26도는 상기 웨이퍼처리공정의 상세를 도시한 순서도이다. 스텝 11은 웨이퍼의 표면을 산화하는 산화공정이고, 스텝 12는 웨이퍼표면에 절연막을 형성하는 CVD공정이며, 스텝 13은 웨이퍼상에 전극을 증착에 의해서 형성하는 전극형성공정이다. 스텝 14는 웨이퍼에 이온을 주입하는 이온주입공정이고, 스텝 15는 웨이퍼에 레지스트(감광제)를 도포하는 레지스트처리공정이며, 스텝 16은 상기 설명한 노광장치에 의해서 마스크의 회로패턴을 웨이퍼상에 노광에 의해 인쇄하는 노광공정이다. 스텝 17은 노광한 웨이퍼를 현상하는 현상공정이고, 스텝 18은 현상한 레지스트상이외의 부분을 제거하는 에칭공정이며, 스텝 19는 에칭처리후 웨이퍼에 남아있는 레지스트재료를 제거하는 레지스트박리공정이다. 이들 공정을 반복함으로써, 웨이퍼상에 다중으로 회로패턴이 형성된다.
이상, 본 발명에서는 여기에 개시된 구조에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 이것으로 한정되지 않고, 이하의 특허청구의 범위 또는 기타 개량의 목적의 범위내에 들어가는 그러한 모든 변형예나 수정예도 모두 커버하는 것으로 한다.

Claims (14)

  1. 직사각형의 창(10)을 구비한 직사각형의 마스크프레임(1)을 가진 마스크를 준비하는 단계와, (i) 3개의 지지부재 (5-3, 5-1, 5-2)와 (ii) 3개의 지지부재 (5-3, 5-1, 5-2)중에서 제 1, 제 2지지부재(5-3,5-1)에 대향하는 적어도 2개의 압압장치(6-3,6-1)를 사용하여, 마스크프레임(1)의 외주연부를 지지하는 단계로 이루어진 마스크지지방법에 있어서, 3개의 지지부재(5-3, 5-1, 5-2)중에서 상기 제 1지지부재(5-3)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 배치되고, 또한 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 수직인 방향으로 연장된 마스크프레임(1)의 제 2변에 배치되고, 상기 제 1지지부재(5-3)는 상기 제 1지지부재(5-3)에 대향한 제 1압압장치(6-3)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 또한 상기 제 2지지부재(5-1)는 상기 제 2지지부재(5-1)에 대향한 제 2압압장치(6-1)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  2. 제1항에 있어서, 마스크프레임(1)의 세로방향의 중심선으로부터 적어도 상기 2개의 압압장치중에서 한쪽의 압압장치(6-1)까지의 거리와 마스크프레임(1)의 가로방향의 중심선으로부터 적어도 상기 2개의 압압장치중에서 다른쪽의 압압장치(6-3)까지의 거리는 서로 대략 동일한 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  3. 제1항에 있어서, 마스크프레임(1)의 세로방향의 중심선으로부터 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1, 5-2)까지의 거리와 마스크프레임(1)의 가로방향의 중심선으로부터 상기 제 1지지부재(5-3)까지의 거리는 서로 대략 동일한 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  4. 제1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재(5-1,5-2,5-3)의 각각은, 마스크프레임(1)의 창(10)의 한변의 연장선과 마스크프레임(1)의 외측주변부사이의 교차점에 또는 이 교차점의 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  5. 제1항 내지 제 3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마스크프레임(1)은 마스크프레임(1)의 표면의 복수의 마스크지지점(7-1, 7-2, 7-3)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  6. 제5항에 있어서, 복수의 마스크지지점(7-1, 7-2, 7-3)은 3개의 지지점으로이루어진 것을 특징으로 하는 마스크지지방법.
  7. 직사각형의 창(10)을 구비한 직사각형의 마스크프레임(1)을 가진 마스크를 지지하는 마스크지지기구로서, 마스크프레임(1)의 외측주연부를 지지하는 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)와, 상기 3개의 지지부재(5-3,5-2,5-1)중에서 제 1, 제 2지지부재(5-3,5-1)에 대향하여 각각 배치된 적어도 2개의 압압장치(6-3,6-1)를 구비한 마스크지지기구에 있어서, 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 1지지부재(5-3)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 배치되고, 또한 상기 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 수직인 방향으로 연장된 마스크프레임(1)의 제 2변에 배치되고, 상기 제 1지지부재(5-3)는 상기 제 1지지부재(5-3)에 대향한 제 1압압장치(6-3)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 또한 상기 제 2지지부재(5-1)는 상기 제 2지지부재(5-1)에 대향한 제 2압압장치(6-1)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치된 것을 특징으로 하는 마스크지지기구.
  8. 제7항에 있어서, 마스크프레임(1)의 세로방향의 중심선으로부터 적어도 상기 2개의 압압장치중에서 한쪽의 압압장치(6-1)까지의 거리와 마스크프레임(1)의 가로방향의 중심선으로부터 적어도 2개의 압압장치중에서 다른 쪽의 압압장치(6-3)까지의거리는 서로 대략 동일한 것을 특징으로 하는 마스크지지기구.
  9. 제7항에 있어서, 마스크프레임(1)의 세로방향의 중심선으로부터 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)까지의 거리와 마스크프레임(1)의 가로방향의 중심선으로부터 상기 제 1지지부재(5-3)까지의 거리는 서로 대략 동일한 것을 특징으로 하는 마스크지지기구.
  10. 제7항 내지 제 23항중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지부재(5-1,5-2,5-3)의 각각은, 마스크프레임(1)의 창(10)의 한변의 연장선과 마스크프레임(1)의 외측주변부사이의 교차점에 또는 이 교차점의 바깥쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 마스크 지지기구.
  11. 제7항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 지지점에서 마스크프레임(1)의 표면을 지지하는 마스크지지점(7-1,7-2,7-3)을 부가하여 포함한 것을 특징으로 하는 마스크지지기구.
  12. 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 1지지부재(5-3)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 배치되고, 또한 상기 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 수직인 방향으로연장된 마스크프레임(1)의 제 2변에 배치되고, 상기 제 1지지부재(5-3)는 상기 제 1지지부재(5-3)에 대향한 제 1압압장치(6-3)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 또한 상기 제 2지지부재(5-1)는 상기 제 2지지부재(5-1)에 대향한 제 2압압장치(6-1)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 제 21항 내지 제 23항중 어느 한 항에 기재된 마스크지지기구와 조합한 마스크로서, 직사각형의 창(10)을 구비한 직사각형의 마스크프레임(1)과, 상기 마스크프레임(1)에 의해 유지되고 또한 마스크프레임(1)의 직사각형의 창(10)의 형상과 크기가 대략 동일한 직사각형의 창을 가지고 마스크기판(4)과, 마스크기판(4)에 의해 지지되는 패턴을 가지는 멤브레인(membrane)(3)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 마스크.
  13. 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 1지지부재(5-3)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 배치되고, 또한 상기 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 수직인 방향으로 연장된 마스크프레임(1)의 제 2변에 배치되고, 상기 제 1지지부재(5-3)는 상기 제 1지지부재(5-3)에 대향한 제 1압압장치(6-3)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 또한 상기 제 2지지부재(5-1)는 상기 제 2지지부재(5-1)에 대향한 제 2가압장치(6-1)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 제 21항 내지 제 23항중 어느 한 항에 기재된 마스크지지기구와, 상기 마스크지지구에 의해 지지된 마스크를 노광하는 노광수단을 구비한 것을 특징으로 하는 노광장치.
  14. 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 1지지부재(5-3)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 배치되고, 또한 상기 3개의 지지부재(5-3,5-1,5-2)중에서 상기 제 2, 제 3지지부재(5-1,5-2)는 마스크프레임(1)의 제 1변에 수직인 방향으로 연장된 마스크프레임(1)의 제 2변에 배치되고, 상기 제 1지지부재(5-3)는 상기 제 1지지부재(5-3)에 대향한 제 1압압장치(6-3)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치되고, 또한 상기 제 2지지부재(5-1)는 상기 제 2지지부재(5-1)에 대향한 제 2가압장치(6-1)에 의해 인가된 압압력의 작용선의 방향으로 배치된 마스크지지기구를 지지한 마스크지지방법으로서, 제15항 내지 제17항중 어느 한 항에 기재된 마스크지지방법을 포함하고, 기판을 마스크의 패턴에 노광하는 단계와, 노광된 기판을 사용하여 디바이스를 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 디바이스제조방법.
KR1019950005287A 1994-03-15 1995-03-15 마스크와 마스크지지방법 및 마스크지지기구, 이를 구비한 노광장치 그리고 이 노광장치를 이용한 디바이스제조방법 KR0174299B1 (ko)

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