JPH07147227A - 基板固定方法及び基板固定構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板を原形のままで保持し、固定時の変形を
なくし、描画位置精度の向上を図る。 【構成】 被描画基板１の一方の面を三つの第一ピン２
７先端に点接触させ、第一ピン２７と被描画基板１との
接触点を通り且つ被描画基板１の面に直交する軸線上で
被描画基板１の他方の面を第二ピンで押圧し、第一ピン
２７と第二ピンとで被描画基板１を両面で挟持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路のパターン描
画や転写を行う際の被露光基板の固定方法及び固定構造
に関し、特に、高い平面精度が要求されるＸ線露光用マ
スク等を行う電子線露光装置に用いて好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子線露光装置（以下、「ＥＢ装置」と
いう）では、被露光基板を真空中で固定することから、
基板固定方法は機械的固定か静電的固定が好適となる。
従来、この種の装置における固定では、パターン投影面
となる基板表面での焦点ずれを防ぐ目的で、基板表面の
反りを矯正してステージに固定する方法が一般的であっ
た。

【０００３】図７〜図９に基づき、これらの固定方法を
説明する。図７は基板の反りが露光装置の焦点深度を越
える場合の説明図、図８は機械的に基板の反りを矯正し
た場合の説明図である。図７に示すように、ＥＢ装置の
ビーム焦点深度ａを越えるような大きな反りをもつ被描
画基板（基板）１では、焦点の合わない領域ｓが生じ、
基板前面にわたり焦点を合わせることができないため、
微細パターンを全面に形成することが困難となる。これ
を解消するため、基板は、例えば機械的な固定により反
りが矯正される。即ち、図８に示すように、ステージ３
の下面には基板１の外径より大きい開口５が形成され、
開口５は基板１を収容する。開口５の基板１の上面側に
は縁部７が形成され、縁部７は基板１の外径より小さい
開口を形成している。基板１は、露光面を上にしてステ
ージ３の下面側から開口５へ挿入され、上面が縁部７に
当接される。次に、基板１の裏面が基板固定具９により
押圧されることで、基板１は縁部７と基板固定具９に挟
まれて固定される。縁部７の基板１と接触する面は高精
度に表面加工され、これが基準平面となって、反りをも
つ基板１が矯正されることになる。

【０００４】図９は静電的な固定により基板の反りを矯
正した場合の説明図である。ステージ１１の上には静電
吸着用のプレート（この例では二極式の電極を誘電体に
埋め込んだもの）１３が設けられ、プレート１３の上面
は高精度に表面加工された基準表面となっている。基板
１がプレート１３上に載置された後、プレート１３に直
流電圧が印加されると、プレート１３に静電引力が生
じ、基板１がプレート１３に吸着固定されることにな
る。これにより、反りをもつ基板１がプレート１３の基
準表面に倣って、矯正されることになるのである。以上
述べた基板固定方法は、ＥＢ直接描画のように多くのＬ
ＳＩ製造プロセスを経た歪みの大きい基板で、長寸法精
度（位置精度）が、ある程度犠牲にできる基板に対して
特に有効であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た基板の平面度を矯正する基板固定方法では、描画時に
基板１を元の形状から強制的に撓めて矯正しているの
で、描画後、基板１の矯正が解除されると、基板１は元
の形状に復元し、この時の変形により描画位置精度が劣
化するという問題があった。また、基準面に対して平面
度を矯正する固定方法では、基準平面となる縁部７、プ
レート１３等の加工精度の悪さ、基板装着状態の悪さ、
基板装着時における微小異物の挟み込み等の原因によ
り、元々平面度が良好であった基板を、かえって歪めて
しまう問題もあった。

【０００６】このような理由から、未処理のウエハやマ
スク、特にＸ線露光用マスクのように元々平面度が優れ
ている基板では、焦点ずれを防ぐための平面度矯正は不
要であり、また、厳密な描画位置精度が要求される用途
に対しても、上述した同様の原因から位置歪みが発生す
るので、従来の矯正を伴う基板固定方法は逆効果となる
ことが多かった。例えば、Ｘ線露光用マスクの描画にお
いて、基板固定時の歪みにより描画位置精度が劣化する
例を図１０に基づき説明する。図１０は、解釈を簡単に
するため、理想的平面基板が固定時に球状に歪んだ際の
基板断面を見た二次元的な位置ずれを表す説明図であ
る。なお、基板の歪みは、中心線の長さが一定に保持さ
れたままで生じるものと仮定する。理想的な平面基板１
５が、中心線ｃの曲率半径でＲにまで変形したとする
と、中心線ｃの長さは一定のため基板の表面には伸びが
生じる一方、裏面には縮みが生じる。このときの基板表
面の歪み率εは、表面の曲率半径をＲ’とすると、ε＝
（Ｒ’／Ｒ）−１となる。基板表面の曲率半径Ｒ’は、
基板の厚みをｄとするとＲ’＝Ｒ＋ｄ／２となるため歪
み率はε＝（Ｒ＋ｄ／２）／Ｒ−１となり、歪み率は基
板変形の大きさ、及び基板の厚さに依存することが分か
る。

【０００７】実際に良く用いられているＸ線露光用マス
クの形状（例えば、直径Ｌ＝７５ｍｍ、厚さｄ＝２ｍ
ｍ）で試算すると、反り量Δｈ＝３μｍが生じる場合に
は、Ｒ＝Ｌ² ／８Δｈであることから、曲率半径Ｒは約
２４０ｍｍとなり、歪み率εは約４．２ｐｐｍとなる。
この値は、例えば２５ｍｍ離れた地点にある二つの基準
点の位置ずれ量で０．１μｍ以上の値となり、厳密な位
置精度が要求されるＸ線露光用マスク描画では許容でき
ない大きさの誤差となる。本発明は上記状況に鑑みてな
されたもので、基板の固定に起因する描画パターン位置
精度の劣化現象を除去するため、固定時に基板の矯正を
行わずに、基板の原形を保持したままで、固定時の基板
変形をなくす基板固定方法及び基板固定構造を提供し、
もって、描画位置精度の向上を図ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る基板固定方法は、被描画基板を描画装置
のステージ上に固定する方法であって、被描画基板の一
方の面を三つの第一ピン先端に点接触させ、第一ピンと
被描画基板との接触点を通り且つ被描画基板の面に直交
する軸線上で被描画基板の他方の面を第二ピンで押圧
し、この第一ピンと第二ピンとで被描画基板を両面で挟
持することを特徴とするものである。また、基板固定構
造は、被描画基板を収容する基板収容穴を板状の基板ホ
ルダに形成し、被描画基板の面に直交方向で突出する三
つの第一ピンをこの基板ホルダの一方の面の基板収容穴
縁部に設け、基板収容穴に収容された被描画基板を基板
ホルダの他方の面から固定するための裏蓋を基板ホルダ
の他方の面に接近離反動自在に取り付け、第一ピンと被
描画基板との接触点を通り且つ被描画基板の面に直交す
る軸線上で第一ピンと対向して被描画基板を挟持する第
二ピンを裏蓋に設けたことを特徴とするものである。そ
して、基板固定構造は、基板収容穴に接近離反動する支
え板を基板ホルダの他方の面に取り付け、裏蓋を所定の
角度範囲で可動自在にこの支え板に取り付け、裏蓋が支
え板を介して基板収容穴に閉められた際、裏蓋を介して
被描画基板を押圧するスプリングを裏蓋と支え板との間
に配設したものであってもよい。また、支え板の先端が
基板収容穴に開閉自在となるように、支え板は、基端が
ヒンジを介して基板ホルダに固定されるものであっても
よい。更に、基板固定構造は、裏蓋の接近方向に徐々に
狭くなるテーパ溝を基板ホルダの他方の面に形成し、テ
ーパ溝に嵌入されることで第一ピンと第二ピンとを同一
軸線状に位置決めする突起を、裏蓋に形成することが好
ましい。

【０００９】

【作用】基板固定方法では、被描画基板の表裏面が対向
する第一ピン、第二ピンに固定され、被描画基板が強制
的に撓められなくなる。被描画基板の支持が点接触とな
り、基板面と支持面との間に異物が挟み込まれにくくな
る。基板固定構造では、基板収容穴に収容された被描画
基板の一方の面が第一ピンに点接触し、基板ホルダの他
方の面から裏蓋が閉められることで、第二ピンが被描画
基板の他方の面を押圧し、被描画基板が同軸上で対向す
る第一ピン、第二ピンにより挟まれて固定される。そし
て、裏蓋が可動自在に取り付けられるとともに、被描画
基板を押圧するスプリングが裏蓋と支え板との間に配設
され、被描画基板への押圧力が各ピンに等しく分散さ
れ、被描画基板が各ピン位置で均等な力で固定されるこ
とになる。また、支え板がヒンジを介して固定されるこ
とで、基板ホルダと裏蓋とが分離することなく連結状態
での開閉可能となる。更に、テーパ溝に突起が嵌入され
ると、基板ホルダに対して裏蓋が位置規制され、第一ピ
ンと第二ピンとが同一軸線状に位置決めされる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る基板固定方法及び基板固
定構造の好適な実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。図１は本発明基板固定構造を基板ホルダの上面から
見た平面図、図２は図１中のＰ部拡大図、図３は基板固
定構造を基板ホルダの下面から見た平面図、図４は図１
のＡ−Ａ断面図、図５は図１のＢ−Ｂ断面図、図６は図
２のＣ−Ｃ断面図である。図１に示すように、方形板状
の基板ホルダ２１の中央部には円形の基板収容穴２３が
形成され、基板収容穴２３の内径は基板１の外径よりや
や大きくなっている。ホルダ上面（一方の面）の基板収
容穴縁部には穴中心方向に突出する三つの突起２５が形
成され、突起２５は基板１を点接触で支持するための第
一ピン２７（図６参照）を下面側に有している。第一ピ
ン２７は、基板１の外周円に内接する正三角形の各頂点
近傍に配設されている。

【００１１】図３に示すように、基板ホルダ２１の下面
（他方の面）には支え板２９の基端がヒンジ３１を介し
て固定され、支え板２９はヒンジ３１を揺動中心に先端
側が基板ホルダ２１に接近離反動するように開閉自在と
なっている（図４参照）。また、基板ホルダ２１の下面
には止め具３３が設けられ、止め具３３は支え板２９が
閉められた際、支え板２９を固定できるようになってい
る。基板ホルダ下面と対向する支え板２９の面には基板
１を下側から固定する正三角形状の裏蓋３５が取り付け
られ、裏蓋３５は支え板２９に遊嵌された留め軸３７を
介して支え板２９に固定されている。裏蓋３５と支え板
２９の間の留め軸３７にはスプリング３９（図４参照）
が挟設され、スプリング３９は裏蓋３５を支え板２９か
ら離反方向に付勢している。従って、裏蓋３５は、遊嵌
される留め軸３７に固定されることで、支え板２９に対
して適宜な角度範囲で自由に動くことができるようにな
っている。

【００１２】裏蓋３５の各頂点近傍には基板面に直交す
る鋭利な第二ピン４１（図５参照）が合計三つ設けら
れ、第二ピン４１は裏蓋３５が閉められた際、基板１を
挟んで前述の第一ピン２７と対向するようになっている
（図５参照）。第一ピン２７と第二ピン４１は、基板表
裏面のピン接触点を通り且つ基板面に直交する軸線ｅ上
で、対向状態に配置されている。基板ホルダ２１には、
裏蓋３５が閉められた際、裏蓋３５の各頂角部分（突
起）３５ａと一致する三つのガイド溝４３が形成され、
ガイド溝４３には各頂角部分３５ａが嵌入するようにな
っている（図２参照）。裏蓋３５は、各頂角部分３５ａ
がガイド溝４３に嵌入することで位置規制され、第一ピ
ン２７と第二ピン４１が高精度で軸線ｅ上に位置決めさ
れるようになっている。これにより、ずれた軸中心によ
って生じる基板１のモーメントがなくなり、基板１の歪
みが防止されることになる。また、ガイド溝４３は、第
二ピン４１の挿入方向に徐々に狭くなるテーパ溝で形成
されることが好ましく、これにより、裏蓋３５の位置規
制作用が更に高められ、より高精度に上下ピンの位置合
わせが行えるようになる。

【００１３】このように構成された基板固定構造におけ
る基板固定時の作用を説明する。基板１が基板収容穴２
３に収容されると、基板１の上面が第一ピン２７に当接
し、次いで、裏蓋３５が閉められると、同一軸線ｅ上に
配置される第二ピン４１が基板１の下面に当接し、基板
１が対向する第一ピン２７と第二ピン４１により、三箇
所で挟持された状態となる。この際、裏蓋３５が適宜な
角度範囲で可動自在となり且つスプリング３９により基
板１を押圧していることから、各ピンでの押圧力が等し
く分散され、基板１が均等な力で基板ホルダ２１に固定
されることになる。これにより、基板１を強制的に撓め
る力が作用しなくなり、基板１に矯正による変形が生じ
なくなる。また、基板１の支持が点接触となることか
ら、基板面と支持面との間に異物が挟み込まれる確率が
低くなり、更に、支持面の凹凸によって基板に変形が生
じる可能性も低下することになる。

【００１４】上述の実施例によれば、基板１を三点にか
かる力のみで固定するようにしたので、基板固定構造の
加工精度をさほど高めることなく固定時の基板１の歪み
を防ぐことができ、パターン描画時の基板歪みに起因す
るパターンの位置ずれを防ぐことができる。このことに
より、Ｘ線露光用マスクのように、元々基板平面度が優
れており、厳密なパターン描画位置精度が要求されるよ
うな用途に関しては、特に効果がある。更に、この方
法、構造は一般のマスクにも勿論効果があり、ウエハに
対してもプロセスを経ない未処理の平面精度の高い場合
には効果がある。このため、ＥＢ直接描画におけるアラ
イメント用下地マークの描画等にも効果がある。

【００１５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明の基
板固定方法によれば、被描画基板の表裏面が対向する第
一ピン、第二ピンに固定されるので、被描画基板が原形
のままで保持され、被描画基板を強制的に撓めた際に生
じる描画パターン位置精度の劣化現象をなくすことがで
き、描画位置精度を著しく向上させることができる。基
板固定構造では、被描画基板が同軸上で対向する第一ピ
ン、第二ピンにより挟まれて固定されるので、被描画基
板を強制的に撓めることなく、原形のままで固定するこ
とができる。そして、裏蓋を可動自在に取り付ければ、
被描画基板への押圧力が各ピンに等しく分散され、被描
画基板を各ピン位置で均等な力で固定することができ、
押圧力の偏りによる変形を防止することができる。ま
た、支え板をヒンジを介して開閉可能とすれば、被描画
基板の装着作業性を向上させることができる。更に、テ
ーパ溝に突起が嵌入される構造とすれば、第一ピンと第
二ピンとを容易に、しかも、高精度に位置決めできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明基板固定構造を基板ホルダの上面から見
た平面図である。

【図２】図１中のＰ部拡大図である。

【図３】基板固定構造を基板ホルダの下面から見た平面
図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】図２のＣ−Ｃ断面図である。

【図７】基板の反りが露光装置の焦点深度を越える場合
の説明図である。

【図８】機械的に基板の反りを矯正した場合の説明図で
ある。

【図９】静電的な固定により基板の反りを矯正した場合
の説明図である。

【図１０】基板が球状に歪んだ際の位置ずれを表す説明
図である。

【符号の説明】

１ 基板（被描画基板） ２１ 基板ホ
ルダ ２３ 基板収容穴 ２７ 第一ピ
ン ２９ 支え板 ３１ ヒンジ ３５ 裏蓋 ３５ａ 頂角
部分（突起） ３９ スプリング ４１ 第二ピ
ン ４３ ガイド溝（テーパ溝） ｅ 軸線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被描画基板を描画装置のステージ上に固
   定する方法であって、 前記被描画基板の一方の面を三つの第一ピン先端に点接
   触させ、 前記第一ピンと前記被描画基板との接触点を通り且つ前
   記被描画基板の面に直交する軸線上で前記被描画基板の
   他方の面を第二ピンで押圧し、 前記第一ピンと前記第二ピンとで前記被描画基板を両面
   で挟持することを特徴とする基板固定方法。
2. 【請求項２】 被描画基板を描画装置のステージ上に固
   定する構造であって、 被描画基板を収容する基板収容穴を板状の基板ホルダに
   形成し、 被描画基板の面に直交方向で突出する三つの第一ピンを
   該基板ホルダの一方の面の基板収容穴縁部に設け、 前記基板収容穴に収容された被描画基板を基板ホルダの
   他方の面から固定するための裏蓋を前記基板ホルダの他
   方の面に接近離反動自在に取り付け、 前記第一ピンと前記被描画基板との接触点を通り且つ前
   記被描画基板の面に直交する軸線上で前記第一ピンと対
   向して前記被描画基板を挟持する第二ピンを該裏蓋に設
   けたことを特徴とする基板固定構造。
3. 【請求項３】 前記基板収容穴に接近離反動する支え板
   を前記基板ホルダの他方の面に取り付け、 前記裏蓋を所定の角度範囲で可動自在に該支え板に取り
   付け、 前記裏蓋が該支え板を介して前記基板収容穴に閉められ
   た際該裏蓋を介して被描画基板を押圧するスプリングを
   該裏蓋と前記支え板との間に配設したことを特徴とする
   請求項２記載の基板固定構造。
4. 【請求項４】 前記支え板の先端が前記基板収容穴に開
   閉自在となるように該支え板の基端をヒンジを介して前
   記基板ホルダに固定したことを特徴とする請求項３記載
   の基板固定構造。
5. 【請求項５】 前記裏蓋の接近方向に徐々に狭くなるテ
   ーパ溝を前記基板ホルダの他方の面に形成し、 該テーパ溝に嵌入されることで前記第一ピンと前記第二
   ピンとを同一軸線状に位置決めする突起を前記裏蓋に形
   成したことを特徴とする請求項３又は請求項４記載の基
   板固定構造。