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図面 (3)

課題

金属薄板ノズル接合する際の皺等の歪みの発生を抑制できる金属薄板の接合方法を提供する。

解決手段

まず、薄板MFを上側治具50Aと下側治具50Bとの間にセットし、薄板MF、上側治具50A及び下側治具50Bを互いに拡散接合する。 次に、下側治具50Bを切削加工によって削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる。その後、薄板MFと上側治具50Aとを母材20上にセットし、母材20と薄板MFとを拡散接合する。最後に、上側治具50Aを切削加工によって削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる。

概要

背景

半導体素子の製造において、マスクとしてのレチクルパターンの像を投影光学系を介してウエハ上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されることがある。

投影露光装置の投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きくなるほど高くなる。そのため、集積回路微細化に伴い投影露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。現在採用されている露光波長としては365nm(i線)や248nm(KrFエキシマレーザ)等である。

また、露光を行なう際、解像度と同様に焦点深度も重要となる。解像度を高めるために、露光波長を短くして、開口数を大きくすると、焦点深度が浅くなる。近年、半導体集積回路の一層の高集積化に対応するために、露光波長が更に短波長化している。そのため、焦点深度が浅くなりすぎて、露光動作時のウエハ設置の許容範囲が狭くなるおそれがある。

そこで、実質的に露光波長を短くして、かつ焦点深度を深くする方法として、液浸露光装置が開発された。この装置では、先玉(投影光学系の先端のレンズ)の下面とウエハ表面との間を水、有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光波長が空気中の1/n倍(n:液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上させるとともに、焦点深度をn倍に拡大させる。

先玉の下面とウエハ表面との間に液体を供給又は回収するにはノズルと呼ばれる板状の部材が用いられる。ノズルにはメッシュ部(網の目状の小径穴が形成された領域)を有する金属薄板接合されている。

概要

金属薄板をノズルに接合する際の皺等の歪みの発生を抑制できる金属薄板の接合方法を提供する。まず、薄板MFを上側治具50Aと下側治具50Bとの間にセットし、薄板MF、上側治具50A及び下側治具50Bを互いに拡散接合する。 次に、下側治具50Bを切削加工によって削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる。その後、薄板MFと上側治具50Aとを母材20上にセットし、母材20と薄板MFとを拡散接合する。最後に、上側治具50Aを切削加工によって削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる。

目的

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は金属薄板をノズルに接合する際の皺等の歪みの発生を抑制できる金属薄板の接合方法を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

メッシュ部を有する金属薄板母材所定面接合する金属薄板の接合方法であって、前記金属薄板を同じ金属材料で形成された一対の治具で挟持し、その状態で拡散接合を行う第1の拡散接合工程と、この第1の拡散接合工程の後、前記一対の治具の一方を除去して前記金属薄板の一方の面を露出させる第1の除去工程と、この第1の除去工程の後、前記金属薄板の一方の面を前記母材の所定面に接触させ、その状態で拡散接合を行う第2の拡散接合工程と、この第2の拡散接合工程の後、前記一対の治具の他方を除去して前記金属薄板の他方の面を露出させる第2の除去工程とを含むことを特徴とする金属薄板の接合方法。

請求項2

前記治具がチタンで形成されていることを特徴とする請求項1記載の金属薄板の接合方法。

技術分野

0001

この発明は金属薄板接合方法に関する。

背景技術

0002

半導体素子の製造において、マスクとしてのレチクルパターンの像を投影光学系を介してウエハ上の各ショット領域に転写する投影露光装置が使用されることがある。

0003

投影露光装置の投影光学系の解像度は、使用する露光波長が短くなるほど、また投影光学系の開口数が大きくなるほど高くなる。そのため、集積回路微細化に伴い投影露光装置で使用される露光波長は年々短波長化しており、投影光学系の開口数も増大している。現在採用されている露光波長としては365nm(i線)や248nm(KrFエキシマレーザ)等である。

0004

また、露光を行なう際、解像度と同様に焦点深度も重要となる。解像度を高めるために、露光波長を短くして、開口数を大きくすると、焦点深度が浅くなる。近年、半導体集積回路の一層の高集積化に対応するために、露光波長が更に短波長化している。そのため、焦点深度が浅くなりすぎて、露光動作時のウエハ設置の許容範囲が狭くなるおそれがある。

0005

そこで、実質的に露光波長を短くして、かつ焦点深度を深くする方法として、液浸露光装置が開発された。この装置では、先玉(投影光学系の先端のレンズ)の下面とウエハ表面との間を水、有機溶媒等の液体で満たし、液体中での露光波長が空気中の1/n倍(n:液体の屈折率で通常1.2〜1.6程度)になることを利用して解像度を向上させるとともに、焦点深度をn倍に拡大させる。

0006

先玉の下面とウエハ表面との間に液体を供給又は回収するにはノズルと呼ばれる板状の部材が用いられる。ノズルにはメッシュ部(網の目状の小径穴が形成された領域)を有する金属薄板が接合されている。

発明が解決しようとする課題

0007

上述の金属薄板の接合方法には溶融接合拡散接合がある。拡散接合とは材料同士を融点以下の温度に加熱、加圧密着させ、互いの原子拡散により固相のまま融合する方法である。この拡散接合によれば、溶融接合に比べて精度の高い接合を行なうことができる。

0008

しかし、金属薄板をノズルに拡散接合したとき、接合時の熱によって金属薄板に皺等の歪みが生じるという問題がある。

0009

この発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その課題は金属薄板をノズルに接合する際の皺等の歪みの発生を抑制できる金属薄板の接合方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するため請求項1記載の発明は、メッシュ部を有する金属薄板を母材所定面に接合する金属薄板の接合方法であって、前記金属薄板を同じ金属材料で形成された一対の治具で挟持し、その状態で拡散接合を行う第1の拡散接合工程と、この第1の拡散接合工程の後、前記一対の治具の一方を除去して前記金属薄板の一方の面を露出させる第1の除去工程と、この第1の除去工程の後、前記金属薄板の一方の面を前記母材の所定面に接触させ、その状態で拡散接合を行う第2の拡散接合工程と、この第2の拡散接合工程の後、前記一対の治具の他方を除去して前記金属薄板の他方の面を露出させる第2の除去工程とを含むことを特徴とする。

0011

請求項2記載の発明は、請求項1記載の金属薄板の接合方法において、前記治具がチタンで形成されていることを特徴とする。

発明の効果

0012

この発明によれば、金属薄板をノズルに接合する際の皺等の歪みの発生を抑制できる。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

0014

図2はこの発明の一実施形態に係る金属薄板の接合方法を説明するための図である。同図(a)、(b)、(c)及び(d)はそれぞれ第1の拡散接合工程、第1の除去工程、第2の拡散接合工程及び第2の除去工程を示す。

0015

この接合方法に用いられる治具50はチタンで形成されている。治具50は上側治具50Aと下側治具50Bとからなる。治具50A,50Bはほぼ四角形環状板である。上側治具50Aと下側治具50Bとは同じ大きさである。

0016

メッシュ部10は厚さ:0.3mm程度のチタン製の矩形状の金属薄板(以下薄板という)MF所定位置に形成された網の目状の小径穴を有するほぼ四角形の環状の領域である。薄板MFの大きさは治具50とほぼ同じである。メッシュ部10の小径穴は例えば電子ビームを用いて形成される。

0017

次に、薄板MFの母材20への接合方法を説明する。なお、図2において、s1,s2,s3はそれぞれ接合面を示す。

0018

なお、接合は図示しない拡散接合装置を用いて行なわれるものとする。

0019

まず、薄板MFを上側治具50Aと下側治具50Bとの間にセットし、薄板MF、上側治具50A及び下側治具50Bを互いに拡散接合する(第1の拡散接合工程(図2(a)参照))。このとき、薄板MF、下側治具50B及び上側治具50Aは同種の金属で形成されているので、接合面s1,s2では接合界面が形成されることなく均質な構造となる。拡散条件は、接合される部材の形状や寸法によって変わるが、この実施形態では例えば900℃(温度)、0.2Kgf/mm2(圧力)、10-3Pa(真空度)で、約2時間である。また、薄板MF、上側治具50A及び下側治具50Bは図示しない一対のカーボン板で挟持された状態で加圧される。

0020

なお、加圧手段としては例えばサーボモータによって駆動されるボールねじ式ジャッキを用いることができる。また、加熱手段としては例えばモリブデンヒータを用いることができる。更に、例えば油拡散ポンプを用いて真空状態を作ることができる。

0021

次に、下側治具50Bを切削加工によって接合面s2に達するまで削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる(第1の除去工程(図2(b)参照))。この切削加工は例えばフライス盤を用いて行われる。

0022

その後、薄板MFのメッシュ部10と母材20の凹部20aとが対向するように上側治具50Aを母材20上にセットし、母材20と薄板MFとを拡散接合する(第2の拡散接合工程(図2(c)参照))。このとき、母材20と薄板MFとは同種の金属材料で形成されているので、接合面s3では接合界面が形成されることなく均質な構造となる。拡散条件は第1の拡散接合工程と同様である。

0023

最後に、上側治具50Aを切削加工によって接合面s1に達するまで削り落とし、薄板MFのメッシュ部10を露出させる(第2の除去工程(図2(d)参照))。この切削加工は例えばフライス盤を用いて行われる。

0024

以上のようにして、薄板MFが母材20に拡散接合され、薄板MFと母材20とが一体化する。

0025

この実施形態によれば、第1の拡散接合工程、第1の除去工程を経て、母材20と薄板MFとを拡散接合したとき、薄板MFは上側治具50Aによって熱変形が抑えられるので、メッシュ部10に皺等が発生しない。また、溶融接合と異なり、母材20にはメッシュ板(図示せず)を支持する支持面(幅:0.3mm程度)が必要ないので、薄板MFを母材20に接合したときのメッシュ部10の小径穴の数の減少を少なくできる。

0026

なお、上側治具50Aを切削加工するとき、拡散接合工程で上側治具50Aに付着したカーボンも同時に除去されるため、メッシュ部10の微小穴の内部にカーボンが付着することを防止することができる。

0027

薄板MFが接合される母材20の適用例としては、例えば液浸露光装置のウエハと投影光学系のレンズとの間に液体を供給又は回収するためのノズルがある。

0028

図1は液浸露光装置のノズルの断面を示す概念図である。図1はノズル120にメッシュ部110を有する金属薄板が拡散接合された状態を示している。

0029

なお、図1では、説明の便宜上、ノズル等を含む液浸露光装置の厚さ方向寸法と幅方向寸法との比率を実際に使用される液浸露光装置の厚さ方向寸法と幅方向寸法との比率と異ならせた。

0030

ウエハWの表面と投影光学系PLのレンズ4の下面との間には純水(液体)7が満たされている。図1中、ハッチングで示された部分が純水7である。投影光学系PLは鏡筒3と鏡筒3に着脱自在なレンズ4とで構成されている。レンズ4だけが純水7に接触する。純水7は環境に対して悪影響を与えないとともに、純水7中の不純物含有量が極めて少ないため、レンズ4の表面を洗浄する作用を期待することができる。

0031

レンズ4は板材(以下ノズルという)120の中央部に形成されたすりばち状の穴23内に配置されている。ノズル120には、レンズ4の下面とウエハWとの間に純水7を供給するための複数の供給通路21と、レンズ4とウエハWとの間の純水7を回収するための複数の回収通路22とが形成されている。金属イオン溶出を防止するため、ノズル120の材料としてチタンや表面処理をしたステンレス鋼が用いられる。

0032

ノズル120は例えば2枚のチタン板を拡散接合することによって形成されている。同種の金属を用いることによって、接合部では接合界面が形成されることなく均質な構造となる。

0033

供給通路21の一端は純水供給装置(図示せず)に接続され、他端25はレンズ4とウエハWとの間に形成される空間に臨む。回収通路22の一端は純水回収装置(図示せず)に接続され、他端はメッシュ部110を介してノズル120とウエハWとの間に形成される空間に臨む。

0034

メッシュ部110はほぼ四角形の環状の領域である。メッシュ部110を有する金属薄板がノズル120の下面に拡散接合によって接合されている。メッシュ部110の厚さは0.3mm程度である。

0035

純水供給装置は供給通路21を介して矢印で示すようにレンズ4の下面とウエハWとの間に純水7を供給する。純水回収装置はメッシュ部110、回収通路22を介して矢印で示すようにウエハW上の純水7を回収する。

0036

なお、メッシュ部110の小径穴の径は液浸露光装置のウエハWと投影光学系PLのレンズ4との間に満たされる純水7だけを吸い上げ、空気を吸い上げない大きさに設定されている。

図面の簡単な説明

0037

図1は液浸露光装置のノズルの断面を示す概念図である。
図2はこの発明の一実施形態に係る金属薄板の接合方法を説明するための図である。

符号の説明

0038

10:メッシュ部、20:母材、50:治具、50A:上側治具、50B:下側治具、120:ノズル、MF:薄板(金属薄板)。

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