JPH10163103A

JPH10163103A - 露光方法及び露光装置

Info

Publication number: JPH10163103A
Application number: JP8336413A
Authority: JP
Inventors: Shinji Mizutani; 真士水谷; Masahiko Yasuda; 雅彦安田
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-12-02
Filing date: 1996-12-02
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】マスクの良好な温度制御により露光精度の向
上を図ること。【解決手段】空洞部（５２）が形成されたマスク（３
６）をマスクホルダ（３４）で保持し、その空洞部（５
２）に温度調整された流体を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マスクホルダーに
保持されたマスクに形成されたパターンの像を感光基板
に露光する露光方法及び露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスや液晶表示プレート等の
製造に用いられる露光装置においては、所定パターンが
形成されたレチクル等のマスクに露光用の光を照射し、
当該パターンの像を投影光学系を介してウエハ等の感光
基板に転写する。このような露光装置は、環境制御され
たチャンバー内に収容されることが多く、これによっ
て、露光装置周辺をクリーンに保つと共に、適切な温度
制御を行っている。ところで、チャンバー内の温度制御
は一般に露光装置全体、或いは露光装置全体と感光基板
周辺に対して行われるが、このような温度制御では露光
精度向上の更なる要求に応えることが困難となってきて
いる。例えば、繰り返し行われる露光作業により、露光
用の光の一部がマスクに吸収され、露光精度を低下させ
る要因となっている。すなわち、クロム等でマスクに形
成されたパターン部分に照射される露光光の一部が当該
パターン部分に吸収され、マスク自体が熱膨張してしま
う。ここで、マスクに対して温度制御された空気を吹き
付ける等の方法も考えられるが、十分な効果が期待でき
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
状況に鑑みて成されたものであり、マスクの良好な温度
制御により露光精度の向上に寄与する露光方法及び露光
装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第１の態様にかかる露光方法においては、
空洞部（５２）が形成されたマスク（３６）をマスクホ
ルダ（３４）で保持し、空洞部（５２）に温度調整され
た流体を供給する。

【０００５】また、本発明の第２の態様にかかる露光装
置は、空洞部（５２）が形成されたマスク（３６）を保
持するマスクホルダ（３４）と、空洞部（５２）に着脱
可能な配管手段（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）
と、配管手段（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）を介
して、マスク（３６）の空洞部（５２）に温度調整され
た流体を供給する流体供給手段（６０，６２）とを備え
ている。

【０００６】上記のような露光装置において、マスク
（３６）の空洞部としては、露光パターン（３６ａ）が
形成されている領域の外周部分に形成された無端環状の
通孔（５２）とすることが好ましい。或いは、パターン
（３６ａ）が形成されている領域全体を含む範囲で空洞
部（６６）を平面的に形成することができる。この場
合、当該空洞部（６６）には温度調整された気体を供給
することが好ましい。

【０００７】本発明の第３の態様にかかる露光装置は、
マスク（７０）に対して露光用の光を照射する照明手段
（３２）と；内部に空洞部分（７８）を有し、マスク
（７０）のパターン（７２）が形成されている面と反対
側の面に配置された温度調整用部材（７４）と；温度調
整用部材（７４）の空洞部（７８）に連結された配管
（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）と；配管（５６
ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）を介して、温度調整用部
材（７４）の空洞部分（７８）に温度調整された流体を
循環させる流体供給手段（６０，６２）とを備えてい
る。このような露光装置において、好ましくは、マスク
（７０）のパターン部分（７２）を塞がないように温度
調整用部材（７４）を額縁状に成形し、その内部に空洞
部として無端環状の通孔（７８）を形成することが好ま
しい。

【０００８】

【作用及び効果】上記のような本発明の第１の態様にか
かる露光方法においては、マスク（３６）内部の空洞部
（５２）に温度調整された液体又は気体等の流体を流し
ているため、当該流体によってマスク（３６）の直接的
な温度調整が可能となる。すなわち、露光用の光の一部
がマスク（３６）に吸収されて当該マスク（３６）の温
度が上昇した場合にも、その熱が空洞部（５２）を流れ
る流体に吸収される。その結果、マスク（３６）自体が
熱膨張することを未然に防止することが可能となる。

【０００９】本発明の第２の態様にかかる露光装置にお
いては、露光作業を行うに先立ち、マスク（３６）をマ
スクホルダ（３４）上にロードした後、マスク（３６）
の空洞部（５２）に配管手段（５６ａ，５６ｂ，５８
ａ，５８ｂ）を連結する。そして、露光作業中において
は、流体供給手段（６０，６２）によって、配管手段
（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）を介してマスク
（３６）の空洞部（５２）に温度調整された流体を供給
する。このため、第１の態様にかかる露光方法と同様
に、マスク（３６）に吸収された熱が空洞部（５２）を
流れる流体に吸収され、マスク（３６）の熱膨張を防止
できる。

【００１０】ここで、露光パターン（３６ａ）が形成さ
れている領域の外周部分に無端環状の通孔（５２）を形
成し、当該通孔（５２）に温度調整された流体を流す構
成にすれば、当該通孔（５２）を流れる流体によってマ
スク（３６）のパターン（３６ａ）が遮られることもな
く、パターン（３６ａ）の結像状態に悪影響を及ぼすこ
とがない。また、パターン（３６ａ）が形成されている
領域全体を含む範囲で空洞部（６６）を平面的に形成し
た場合には、当該空洞部（６６）に液体ではなく気体を
循環させることにより、露光光の光路上での流体の濃度
不均一性により、パターン（３６ａ）の結像状態が悪化
する問題を回避することができる。

【００１１】本発明の第３の態様にかかる露光装置にお
いては、露光作業を行うに先立ち、マスク（７０）をマ
スクホルダ（３４）上にロードした後、内部に空洞部分
（７８）を有する温度調整用部材（７４）をマスク（７
０）のパターン（７２）形成面と反対側の面に配置し、
配管（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）を当該温度調
整用部材（７４）の空洞部（７８）に連結する。そし
て、露光作業中においては、流体供給手段（６０，６
２）により、配管（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ）
を介して、温度調整用部材（７４）の空洞部分（７８）
に温度調整された流体を循環させる。このため、第２の
態様にかかる露光装置と同様に、マスク（７０）に吸収
された熱が温度調整用部材（７４）の空洞部を流れる流
体に吸収され、マスク（７０）の熱膨張防止に寄与する
ことができる。特に、本態様においては、マスク（７
０）自体に空洞部を形成する必要がないため、製造工程
の簡略化が図れるメリットがある。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を以下
に示す実施例に基づいて説明する。本実施例は、レチク
ル３６上に形成されたパターンの像をウエハ４０上に投
影露光する半導体デバイス製造用の投影露光装置に本発
明を適用したものである。

【００１３】

【実施例】図１は、温度制御された空気（１４）が循環
する環境制御チャンバー１２内に収容された本実施例の
露光装置の構成を示す。図において、環境制御チャンバ
ー１２内には、投影露光装置本体１０内を通過した空気
を冷却する空気冷却器１６と、この冷却された空気を適
正温度まで加熱する空気再加熱機１８とが装備されてい
る。投影露光装置本体１０の側部には、当該露光装置本
体１０近傍の空気の温度を検出する温度センサ２０が配
置されており、この温度センサ２０によって検出された
温度に基づいて温度コントローラ２２が空気再加熱機１
８を制御するようになっている。

【００１４】空気再加熱機１８によって温度制御された
空気は、送風機２４によって投影露光装置本体１０側に
送り込まれる。送風機２４の送風口近傍には、化学物質
除去フィルタ２６が配置され、空気中の反応性化学物質
を除去するようになっている。化学物質除去フィルタ２
６の前方（風下）には、塵埃除去フィルタ２８が配置さ
れ、空気中の塵埃を除去するようになっている。環境制
御チャンバー１２内（図の左上部）には、もう１つ化学
物質除去フィルタ３０が配置され、チャンバー１２内に
取り込まれる外気中の反応性化学物質を除去するように
なっている。

【００１５】投影露光装置１０においては、照明系３２
によって照度均一化された露光光がレチクルステージ３
４上に載置されたレチクル３６に照射される。レチクル
３６裏面に形成されたパターン３６ａ（図４参照）の像
は、投影光学系３８によってウエハ４０上に投影され
る。なお、レチクル３６には後述する独自の温度調整機
構が設けられている。ウエハ４０は、ウエハステージ４
２上に載置されており、当該ウエハステージ４２の端部
には移動鏡４４が設置されている。レーザ干渉計４６は
移動鏡４４からの反射光に基づいてウエハステージ４２
の位置を計測するようになっている。

【００１６】図２は、本発明の第１実施例にかかるレチ
クル３６周辺の構造及びレチクル３６の温度調整機構
（５６ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ，６０，６２）の構
成を示す。また、図３はレチクル３６の構造を示し、図
４はレチクル３６とレチクルステージ３４の断面構造を
示す。レチクルステージ（又は、レチクルホルダ）３４
の中央部分には開口部４８が形成され、レチクル３６の
クロムパターン３６ａ（図４）に達する光を遮らないよ
うになっている。また、レチクルステージ３４上の４カ
所にはレチクル３６を真空吸着するための吸着部５０
ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄが設けられており、図示し
ないバキューム機構によってレチクル３６をレチクルス
テージ３４に対して真空吸着する。レチクル３６内のパ
ターン３６ａの外周部分には、無端環状の通孔５２が形
成されており、２つの連結孔５４ａ，５４ｂ（図３）を
介して外部と接続されるようになっている。通孔５２の
製造の際には、例えば、レチクル３６の上下を２枚の石
英板に分割し、両方の石英板に対応する溝を形成し、こ
れら２枚の石英板を張り合わせることが考えられる。ま
た、通孔５２の断面形状は円に限定されず、矩形等の多
角形状でも良く、レチクル３６の製造条件等に応じて適
宜設定できる。

【００１７】レチクル３６の温度調整機構は、レチクル
の連結孔５４ａ，５４ｂに挿入される注入ノズル５６
ａ，５６ｂと、これら注入ノズル５６ａ，５６ｂに連結
された配管５８ａ，５８ｂと、温度制御用の流体が貯蔵
された恒温槽６２と、恒温槽６２内の流体を所定の圧力
で配管５８ａ，５８ｂ内に循環させるポンプ６０とを備
えている。注入ノズル５６ａ，５６ｂとレチクル３６の
側面との間にはシール用のパッキン（図示せず）が挿入
される。ポンプ６０と恒温槽６２は、配管５８ａ，５８
ｂを介してチャンバ１２（図１）の外部に配置されてい
る。これにより、熱源及び震動源となり得るポンプ６０
及び恒温槽６２からの熱及び振動がチャンバ１２内の露
光装置１０に伝わらないようになっている。高温槽６２
から配管５８ａ，５８ｂを介してレチクル３６の通孔５
２を循環する流体としては、水等の液体又は空気やガス
等の気体が利用できる。配管５８ａ，５８ｂとしては、
樹脂等よりなる柔軟性の高いフレキシブルチューブを使
用することが望ましく、当該フレキシブルチューブによ
り、配管５８ａ，５８ｂ内の流体の流れによる振動が吸
収され、レチクル３６への振動の伝達を抑えることがで
きる。

【００１８】本実施例において露光作業を行う場合に
は、レチクル３６をレチクルステージ３４上にロード
し、吸着孔５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを介してレ
チクル３６をレチクルステージ３４上に真空吸着する。
次に、配管５８ａ，５８ｂに連結された注入ノズル５６
ａ，５６ｂをレチクル３６の連結孔５４ａ，５４ｂに挿
入する。その後、露光作業を行っている間は、恒温槽６
２から流出した流体が、ポンプ６０により、配管５８
ａ，注入ノズル５６ａを介して一方の連結孔５４ａから
レチクル３６の通孔５２内に流し込まれる。通孔５２を
流れた流体は、反対側の連結孔５４ｂから、注入ノズル
５６ｂ，配管５８ｂを介して恒温槽６２に戻る。レチク
ル３６を交換する場合には、通孔５２内の流体を抜き出
した後に、注入ノズル５６ａ，５６ｂを連結孔５４ａ，
５４ｂから抜くようにする。なお、温度調整用の流体と
して液体を使用した場合には、例えば、レチクル３６の
交換前に液体に換えて空気を通孔５２内に循環させて、
一旦液体を外部に排出した後に、注入ノズル５６ａ，５
６ｂを連結孔５４ａ，５４ｂから抜くようにする。

【００１９】以上のように、本実施例においては、露光
作業中に温度調整用の流体がレチクル３６内部の通孔５
２を循環するため、当該流体によってレチクル３６の直
接的な温度調整が可能となる。すなわち、露光用の光の
一部がレチクル３６に吸収されて当該レチクル３６の温
度が上昇した場合にも、その熱が通孔５２を流れる流体
に吸収され、レチクル３６の温度を一定に保つことがで
きる。その結果、レチクル３６自体が熱膨張することを
防止することが可能となる。

【００２０】なお、本実施例においてはレチクル３６の
パターン３６ａの外周部分に無端環状の通孔５２を形成
しているが、これに換えて、レチクル３６の側面を貫通
する通孔を少なくとも１本形成し、その通孔に流体を流
すようにしても良い。このような工夫により、レチクル
３６の製造工程の簡略化が期待できる。また、レチクル
３６或いはレチクルステージ３４の一部に温度センサを
設け、当該温度センサの検出値に基づいて流体の温度を
調整するようにしても良い。

【００２１】図５は、本発明の第２実施例にかかるレチ
クル６４及び当該レチクル６４の温度調整機構の構成を
示し、図６及び図７はレチクル６４の構造を示す。な
お、本実施例は上述した第１実施例と共通する構成要素
を多く含むため、第１実施例と同一又は対応する構成要
素については同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。本実施例と上記第１実施例との違いは、レチクル
（３６，６４）の構造の違いにある。すなわち、本実施
例のレチクル６４は、内部に薄板状の空洞部６６が形成
され、連結孔６８ａ，６８ｂを介して注入ノズル５６
ａ，５６ｂに接続される。空洞部６６はレチクル６４の
転写パターン６９を含めてレチクル６４内部において平
面状に拡がり、第１実施例の通孔５２と同様に温度調整
用の流体が循環するようになっている。なお、温度調整
用の流体としては、水等の液体の場合には空洞部６６内
で密度の変化が生じやすいため、空気等の気体を用いる
ことが望ましい。

【００２２】空洞部６６の上面６６ａ及び下面６６ｂ
は、レチクル６４の上面及びパターン６９の面に対して
平行に加工されており、露光用の光の主光線の倒れが生
じないようになっている。また、本実施例においては、
レチクル６４の空洞部６６内で屈折率の変化が生じるた
め、当該変化に合わせて照明系３２等の調整を行う。な
お、本実施例のレチクル６４の製造の際には、例えば、
レチクル６４を上下の石英板に分割し、これら２つの石
英板の内側に空洞部６６に対応する矩形の凹部を形成す
る。そして、これら２つの石英板を張り合わせることに
よってレチクル６４を成形することができる。

【００２３】以上のように、本実施例においては、温度
調整用の気体がレチクル６４の全面にわたって循環する
ため、上述した第１実施例の効果に加え、レチクル６４
全体の均一な温度制御を行えるという効果がある。

【００２４】図８及び図９は、本発明の第３実施例にか
かるレチクル温度調整機構の構成を示す平面図及び断面
図（Ｃ−Ｃ）である。なお、本実施例は上述した第１及
び第２実施例と共通する構成要素を多く含むため、これ
らの実施例と同一又は対応する構成要素については同一
の符号を付し、重複した説明を省略する。本実施例は、
それ自体に特徴を持たない従来のレチクル７０を使用
し、レチクル７０の温度調整を行う機構（７４，５６
ａ，５６ｂ，５８ａ，５８ｂ他）を当該レチクル７０上
面に付加したものである。レチクル７０上には、底面の
クロムパターン７２に干渉しないように額縁状に成形さ
れた温度調整部材７４が設けられている。この温度調整
部材７４の内部には温度調整用の流体が流れる通孔７８
が無端環状に形成されている。通孔７８は、上述した第
１及び第２実施例と同様に注入ノズル５６ａ，５６ｂと
配管５８ａ，５８ｂを介して恒温槽６２及びポンプ６０
に接続される。

【００２５】温度調整部材７４の中央には、レチクル７
０のクロムパターン７２への光の通路を確保する開口部
７６が形成されている。温度調整部材７４はレチクル７
０の熱を吸収する役目を担うものであり、温度調整用の
流体とレチクル７０との間の熱交換率を向上させるため
に、温度調整部材７４の外周面と通孔７８との間の肉厚
をできる限り薄くすることが望ましい。

【００２６】本実施例において露光作業を行う場合に
は、レチクル７０をレチクルステージ３４上にロード
し、吸着孔５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ（図２参
照）を介してレチクル７０をレチクルステージ３４上に
真空吸着する。次に、温度調整部材７４をレチクル７０
上にセットした後、配管５８ａ，５８ｂに連結された注
入ノズル５６ａ，５６ｂをレチクル３６の連結孔（図示
せず）に挿入する。なお、温度調整部材７４は予めレチ
クル７０の上面に設置しておいても良い。その後、露光
作業を行っている間は、恒温槽６２から流出した流体
が、ポンプ６０により、配管５８ａ，５８ｂ、注入ノズ
ル５６ａ,５６ｂを介して温度調整部材７４内の通孔７
８を循環する。

【００２７】本実施例において、レチクル７０に特別な
加工を施すことなく当該レチクル７０の温度制御を行え
るという効果がある。

【００２８】以上、本発明の実施例について説明した
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に示された本発明の技術的思想とし
ての要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例にかかる投影露光
装置及び当該露光装置の環境制御機構の構成を示す概念
図である。

【図２】図２は、本発明の第１実施例にかかるレチクル
周辺の構成及びレチクル温度調整機構の概念構成を示す
平面図である。

【図３】図３は、第１実施例に使用されるレチクルの構
造を示す平面図である。

【図４】図４は、図２のＡ−Ａ方向の断面図であり、第
１実施例のレチクルの内部構造を示す。

【図５】図５は、本発明の第２実施例にかかるレチクル
周辺の構成及びレチクル温度調整機構の概念構成を示す
平面図である。

【図６】図６は、第２実施例に使用されるレチクルの構
造を示す斜視図である。

【図７】図７は、第２実施例のレチクルの内部構造を示
す説明図である。

【図８】図８は、本発明の第３実施例にかかるレチクル
周辺の構成を示す平面図である。

【図９】図９は、図８のＣ−Ｃ方向の断面図であり、第
３実施例のレチクル、レチクルステージ及び温度調整部
材の構造を示す。

【符号の説明】

１０・・・露光装置１２・・・チャンバ３２・・・照明系３４・・・レチクルステージ３６，６４，７０・・・レチクル３８・・・投影レンズ４０・・・ウエハ５２・・・通孔５４ａ，５４ｂ・・・連結孔５６ａ，５６ｂ・・・注入ノズル５８ａ，５８ｂ・・・配管６０・・・ポンプ６２・・・恒温槽６６・・・空洞部７４・・・温度調整部材７８・・・通孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスクホルダーに保持されたマスクに形成
されたパターンの像を感光基板に露光する露光方法にお
いて、空洞部が形成された前記マスクを前記マスクホルダに保
持させる工程と；前記空洞部に温度調整された流体を供
給する工程とを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】マスクに形成されたパターンの像を感光基
板上に露光する露光装置において、空洞部が形成されたマスクを保持するマスクホルダー
と；前記空洞部に着脱可能な配管手段と；前記配管手段
を介して、前記マスクの空洞部に温度調整された流体を
供給する流体供給手段とを備えていることを特徴とする
露光装置。
【請求項３】前記マスクの空洞部は、前記パターンが形
成されている領域の外周部分に形成された無端環状の通
孔であることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】前記マスクの空洞部は、前記パターンが形
成されている領域全体を含む範囲で平面的に形成されて
いることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項５】前記流体供給手段は、前記流体として前記
マスク空洞部に温度調整された気体を供給することを特
徴とする請求項４に記載の露光装置。
【請求項６】マスクに形成されたパターンの像を感光基
板上に転写露光する露光装置において、前記マスクに対して露光用の光を照射する照明手段と；
内部に空洞部分を有し、前記マスクのパターンが形成さ
れている面と反対側の面に配置された温度調整用部材
と；前記温度調整用部材の空洞部に連結された配管と；
前記配管を介して、前記温度調整用部材の空洞部分に温
度調整された流体を循環させる流体供給手段とを備えた
ことを特徴とする露光装置。
【請求項７】前記温度調整用部材は、前記マスクのパタ
ーン部分を塞がないように、額縁状に成形され、その内
部に前記空洞部として無端環状の通孔が形成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の露光装置。