特許第6442994号(P6442994)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ トヨタ自動車株式会社の特許一覧
<>
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000002
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000003
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000004
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000005
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000006
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000007
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000008
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000009
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000010
  • 特許6442994-マスク吸着装置 図000011
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6442994
(24)【登録日】2018年12月7日
(45)【発行日】2018年12月26日
(54)【発明の名称】マスク吸着装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/68 20060101AFI20181217BHJP
   H01L 21/683 20060101ALI20181217BHJP
   C23C 14/04 20060101ALI20181217BHJP
【FI】
   H01L21/68 G
   H01L21/68 N
   C23C14/04 A
【請求項の数】1
【全頁数】9
(21)【出願番号】特願2014-227680(P2014-227680)
(22)【出願日】2014年11月10日
(65)【公開番号】特開2016-92316(P2016-92316A)
(43)【公開日】2016年5月23日
【審査請求日】2017年7月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地
(74)【代理人】
【識別番号】110000028
【氏名又は名称】特許業務法人明成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】長井 健一郎
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】野原 二郎
【住所又は居所】愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動車株式会社内
【審査官】 山口 大志
(56)【参考文献】
【文献】 国際公開第2009/118888(WO,A1)
【文献】 特開2007−207632(JP,A)
【文献】 特開2002−091010(JP,A)
【文献】 国際公開第2009/084623(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/68
C23C 14/04
H01L 21/683
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ウエハを載置するホルダと、
磁性を有するマスクの周縁部を保持する保持部と、
前記マスクの中央部が前記ウエハに対して凸となるように、前記保持部が前記マスクを保持する位置よりも前記ウエハに近い位置に前記マスクの前記中央部を支持する支持部と、
前記保持部および前記支持部を前記ホルダ上に載置された前記ウエハに近接または離間させる移動機構と、
前記ホルダの前記ウエハを載置する面に平行な方向に沿って配置された複数の磁石を有し、前記支持部によって前記マスクの前記中央部前記ウエハに対して凸にされた状態で、前記マスクに対して磁力を発生させる磁力発生部と、
を備え
前記支持部は、先端に空気を吸引する吸引孔を有し、前記吸引孔で前記マスクの前記中央部を真空吸着することによって前記マスクを保持可能に構成されている、
マスク吸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、マスク吸着装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造過程では、ウエハ上にマスクを吸着させた後にウエハに対して成膜が行われている。例えば、特許文献1には、マスクを位置決めした後に、ウエハを介してウエハの下方からウエハ上にメタルマスクを磁力によって吸着させる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2014−49612号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、特許文献1に記載された技術では、マスクの位置決め後にマスクを全面同時にウエハへ吸着するため、マスクが保持されていたときの大きな歪みをマスクの周縁部へ逃がすことができず、ウエハに吸着後のマスクに大きな歪みが残るおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第1の形態によれば、マスク吸着装置が提供される。このマスク吸着装置は、ウエハを載置するホルダと、磁性を有するマスクの周縁部を保持する保持部と、前記マスクの中央部が前記ウエハに対して凸となるように、前記保持部が前記マスクを保持する位置よりも前記ウエハに近い位置に前記マスクの前記中央部を支持する支持部と、前記保持部および前記支持部を前記ホルダ上に載置された前記ウエハに近接または離間させる移動機構と、前記ホルダの前記ウエハを載置する面に平行な方向に沿って配置された複数の磁石を有し、前記支持部によって前記マスクの前記中央部前記ウエハに対して凸にされた状態で、前記マスクに対して磁力を発生させる磁力発生部と、を備える。前記支持部は、先端に空気を吸引する吸引孔を有し、前記吸引孔で前記マスクの前記中央部を真空吸着することによって前記マスクを保持可能に構成されている。
尚、本発明は以下の形態としても実現できる。
【0006】
(1)本発明の一形態によれば、マスク吸着装置が提供される。このマスク吸着装置は、ウエハを載置するホルダと;磁性を有するマスクを保持する保持部と;前記保持部を前記ホルダ上に載置された前記ウエハに近接離間させる移動機構と;前記マスクの周縁部以外の部分を前記ウエハに対して凸とするように前記マスクに対して磁力を発生させる磁力発生部と、を備える。このような形態のマスク吸着装置であれば、ウエハに対して凸としたマスクの部分から周縁部へマスクの歪みを逃しつつマスクをウエハに吸着できるので、ウエハ吸着後のマスクに大きな歪みが残ることを抑制することができる。
【0007】
(2)上記形態のマスク吸着装置において、前記マスクの一部分は、前記マスクの中央部であり、前記マスクの他の部分は、前記マスクの周縁部であってもよい。このような形態のマスク吸着装置であれば、マスクの歪みを均等にマスクの周縁部へ逃がせるので、ウエハ吸着後のマスクに大きな歪みが残ることをより抑制することができる。
【0008】
本発明は、上述したマスク吸着装置としての形態に限らず、種々の形態で実現することが可能である。例えば、マスク吸着方法や、半導体製造装置の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】第1実施形態としてのマスク吸着装置1の概略構成を示す説明図である。
図2図1におけるX矢視図である。
図3】マスクをウエハに位置合わせする様子を示す図である。
図4】搬送ロボットがマスクの保持を解除する様子を示す図である。
図5】マスクをウエハに吸着させる様子を示す図である。
図6】比較例におけるマスクとスパッタ膜との関係を示す模式図である。
図7】第1実施形態におけるマスクとスパッタ膜との関係を示す模式図である。
図8】第2実施形態としてのマスク吸着装置1aの概略構成を示す説明図である。
図9】第3実施形態としてのマスク吸着装置1bの概略構成を示す説明図である。
図10】第4実施形態としてのマスク吸着装置1cの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
A.第1実施形態
図1は、第1実施形態としてのマスク吸着装置1の概略構成を示す説明図である。図2は、図1におけるX矢視図である。マスク吸着装置1は、搬送ロボット10と磁力発生部20とウエハホルダ30とを備えている。ウエハホルダ30は、その上面に載置されたウエハ40を保持する。搬送ロボット10は、ウエハ40の鉛直上方に配置されてマスク50を保持する。磁力発生部20は、ウエハ40の鉛直下方に配置されて磁力によってウエハ40を介してマスク50をウエハ40に吸着させる。
【0011】
搬送ロボット10は、本体11と、本体11に設けられたノズル12と、を備えている。例えば、本体11は、下方から見たときに円形のマスク50よりも大きい円形である(図2参照)。ノズル12は、本体11を下方から見たときにマスク50の周縁部に対応する位置に配置されており、例えば、円形のマスク50の周縁部を円周方向に略八等分するように配置されている。ノズル12は、本体11の下面から鉛直下方に向かって伸びている。また、ノズル12は、鉛直下方側の先端部に図示しない吸引孔を有しており、吸引孔が空気を吸引することによりマスク50とノズル12の先端部との間に真空状態を作り出してノズル12はマスク50を保持する。なお、搬送ロボット10がマスク50を保持する方法はノズル12による真空吸着に限られず、クランプ等による保持であってもよい。また、搬送ロボット10は、図示しないロボットアームと接続されており、ロボットアームを稼働させることによって、マスク50を保持しつつ移動が可能である。搬送ロボット10は「保持部」に相当し、ロボットアームは移動機構に相当する。
【0012】
磁力発生部20は、第1磁石ユニット21と、複数の第2磁石ユニット22とを備える。磁力発生部20を上方から見たときに、第1磁石ユニット21はマスク50の中央部に対応する位置に配置されており、複数の第2磁石ユニット22はマスク50の周縁部に対応する位置に円環状に配置されている。また、第1磁石ユニット21および第2磁石ユニット22には1つ以上の1対の磁石200、201が備えられている。図1には、1対の磁石200、201毎にN極からS極に入る磁力線Aが示されている。磁力線Aが密であるほど磁力は大きい。第1磁石ユニット21および第2磁石ユニット22は別個に上下移動が可能である。
【0013】
ウエハホルダ30は、平面状の部材であり、上面に凹部31が形成されている。ウエハホルダ30は、凹部31にウエハ40を載置してウエハ40を保持している。なお、ウエハホルダ30は、凹部31以外の手段によってウエハ40を保持してもよい。
【0014】
ウエハ40は、シリコン等の半導体装置の基板となる材料で構成された円形の平板である。
【0015】
マスク50は、磁性を有した金属で構成されるメタルマスクである。そのため、マスク50は磁力発生部20の磁力により吸引される性質を有する。マスク50には、ウエハ40上に所望のスパッタ膜を形成するために予めスパッタ膜に対応する位置に孔51が形成されている(ただし、図2では孔51は省略している)。マスク50の形状は、例えば、上方から見たときに円形であり、ウエハ40より直径が大きい。なお、マスク50の形状は円形に限られるものではなく、四角形等であってもよく、ウエハ40より小さくてもよい。マスク50の厚みは、例えば、100μm以下であり、非常に薄い。そのため、マスク50には、搬送ロボット10によって保持される際に大きな歪みが発生する場合がある。
【0016】
図3は、マスクをウエハに位置合わせする様子を示す図である。マスク50を保持した搬送ロボット10は、ウエハ40の上面とマスク50が接触しない程度にマスク50をウエハ40に相対的に接近させる。その後、磁力発生部20が、第1磁石ユニット21のみを上昇させてウエハホルダ30に向かって接近させる。これにより、マスク50の中央部をウエハに対して凸とするようにマスクに対して磁力を発生させることができる。そのため、マスク50の周縁部に比べてウエハ40の上面に先に接近することになる。この状態で、搬送ロボット10は、ウエハ40に対するマスク50の水平方向の位置合わせを行う。
【0017】
図4は、搬送ロボットがマスクの保持を解除する様子を示す図である。マスク50の位置合わせ後、搬送ロボット10は、ノズル12の空気の吸引を停止することで、ノズル12とマスク50との間の真空状態を解除する。これにより、搬送ロボット10がマスク50を保持している状態を解除することができ、前述のようにウエハ40に接近していたマスク50の中央部から先にウエハ40に吸着させることができる。このとき本実施形態では、マスク50の中央部はウエハ40に対して点あるいは局所的な面で接触する。
【0018】
図5は、マスクをウエハに吸着させる様子を示す図である。搬送ロボット10がマスク50の保持を解除した後に、磁力発生部20は、マスク50の周縁部に対応する位置に配置された複数の第2磁石ユニット22を上昇させてウエハホルダ30に接近させる。すると、マスク50は、その中央部からマスク50の周縁部に向かって次第にウエハ40に吸着していく。これにより、マスク50が搬送ロボット10によって保持された際に発生した大きな歪みをマスク50の周縁部に逃がしつつマスク50をウエハ40に吸着させることができる。従って、ウエハ40に吸着後のマスク50に大きな歪みが残ることを抑制することができる。さらに、マスク50の歪みを均等にマスク50の周縁部へ逃がせるので、ウエハ40吸着後のマスク50に大きな歪みが残ることをより抑制することができる。
【0019】
図6は、比較例におけるマスクとスパッタ膜との関係を示す模式図である。図6に示した例では、マスク50に大きな歪みが残ったままマスク50をウエハ40に吸着させた後に、金属原子のスパッタリングを行った。この場合、マスク50には大きな歪みが残っているため、マスク50の孔51の間隔は、マスク50上部では設計上の狙い幅Bと同等であるが、マスク50とウエハ40との接触部であるマスク50下部では狙い幅B以上に広がっている。そのため、スパッタ膜60の幅は狙い幅B以上になってしまい、ウエハ40に形成される半導体装置の不良の原因となるおそれがある。また、マスク50に歪みが残っていると、マスク50の孔51の形状等によっては、スパッタ膜60の幅は狙い幅Bよりも小さくなることもある。
【0020】
図7は、第1実施形態におけるマスクとスパッタ膜との関係を示す模式図である。図7に示した例では、第1実施形態のマスク吸着装置1によってマスク50をウエハ40に吸着させた後に、金属原子のスパッタリングを行った。第1実施形態のマスク吸着装置1によれば、ウエハ40に吸着されたマスク50には大きな歪みがほとんど残らないため、マスク50の孔51の間隔はマスク上部から下部まで一定となり、設計上の狙い幅Bと同等になる。そのため、スパッタ膜60の幅も狙い幅Bと同等となり、ウエハ40に形成される半導体装置の不良を抑制することができる。
【0021】
B.第2実施形態
図8は、第2実施形態としてのマスク吸着装置1aの概略構成を示す説明図である。第1実施形態と異なる点のみ記載する。第2実施形態において、磁力発生部20aは一体であり複数の磁石202を備えている。複数の磁石202は、磁力発生部20aを上方から見たときにマスク50の中央部に対応する位置に近いほど密に配置されており、マスク50の周縁部に対応する位置に近いほど疎に配置されている。そのため、磁力発生部20aは、マスク50の周縁部よりもマスク50の中央部を引き寄せる力が強くなっている。従って、第2実施形態によれば、磁力発生部20aをウエハホルダ30に近づけるだけで、マスク50の中央部をマスクに対して凸とするようにマスクに対して磁力を発生させることができる。そのため、マスク50の中央部から周縁部へ向かってマスク50をしだいにウエハ40に吸着させることができ、ウエハ40に吸着後のマスク50に大きな歪みが残ることを抑制することができる。
【0022】
C.第3実施形態
図9は、第3実施形態としてのマスク吸着装置1bの概略構成を示す説明図である。第1実施形態と異なる点のみ記載する。第3実施形態において、磁力発生部20bは一体であり、複数の一対の磁石200、201が水平方向に均等に配置されている。搬送ロボット10bは本体11およびノズル12に加え、本体11に備えられた支持部70を備えている。本体11を上方から見たときに、支持部70は本体11におけるマスク50の中央部に対応する位置に配置されている。支持部70は、本体11の下面からウエハ40に向かって伸びており、ノズル12の先端部よりも支持部70の先端部はウエハ40に近い。これにより、マスク50の中央部をウエハに対して凸とするように、マスクに対して磁力を発生させて、マスク50の周縁部より先にウエハ40に近づけることができる。そのため、マスク50の中央部からマスク50の周縁部に向かってマスク50をウエハ40に吸着させることができ、ウエハ40に吸着後のマスク50に大きな歪みが残ることを抑制することができる。なお、支持部70はノズル12と同様に先端部に吸引孔を設けて、マスク50を保持する構造であってもよい。
【0023】
D.第4実施形態
図10は、第4実施形態としてのマスク吸着装置1cの概略構成を示す説明図である。第1実施形態と異なる点のみ記載する。第4実施形態において、磁力発生部20bは第3実施形態と同様である。搬送ロボット10cは、本体11と、本体11に備えられた第1ノズル13および第2ノズル14を備える。本体11を上方から見たときに、第1ノズル13および第2ノズル14は、マスク50の周縁部に対応する位置に配置される。第1ノズル13および第2ノズル14は、本体11の下面からウエハ40に向かって伸びており、第1ノズル13の先端部は第2ノズル14の先端部よりもウエハ40に近い。この時に、磁力発生部20bがマスク50に対して磁力を発生させると、マスク50は周縁部同士を結んだ直線に対してマスク50の一部がウエハ40に対して凸となるようにできる。これにより、マスク50の周縁部以外の部分マスク50の周縁部よりウエハ40に近づけることができるので、マスク50の大きな歪みを周縁部以外の部分から周縁部に逃がしつつマスク50をウエハ40に吸着させることができる。そのため、第4実施形態によってもウエハ40に吸着後のマスク50に大きな歪みが残ることを抑制することができる。
【0024】
E.変形例
<変形例1>
上記実施形態では、ノズル12の数は8個であったが、ノズル12の数は8個に限られず、2個以上好ましくは3個以上であってもよい。
【0025】
<変形例2>
上記実施形態では、搬送ロボット10がマスク50の位置合わせを行ったが、ウエハホルダ30がマスク50の位置合わせを行ってもよい。
【0026】
<変形例3>
上記実施形態では、搬送ロボット10がウエハホルダ30に接近することでマスク50をウエハ40に相対的に接近させたが、ウエハホルダ30が搬送ロボット10に接近してもよい。
【0027】
<変形例4>
第1実施形態では、マスク50をウエハ40に対して点あるいは局所的な面で接触させたが、第1磁石ユニット21をウエハ40の直径方向に延伸した構造とすることにより、マスク50をウエハ40に対して線状に接触させてもよい。
【0028】
<変形例5>
第1実施形態から第3実施形態では、ウエハに対して凸とするマスク50の部分は、マスク50の中央部であったが、ウエハに対して凸とするマスク50の部分をマスク50の中央部以外の部分としてもよい。
【0029】
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【0030】
1、1a、1b、1c…マスク吸着装置
10、10b、10c…搬送ロボット
11…本体
12…ノズル
13…第1ノズル
14…第2ノズル
20、20a、20b…磁力発生部
21…第1磁石ユニット
22…第2磁石ユニット
30…ウエハホルダ
31…凹部
40…ウエハ
50…マスク
51…孔
60…スパッタ膜
70…支持部
200、201、202…磁石
A…磁力線
B…狙い幅
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10