JP2005109137A - マスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク基板上にマスク基板の変形度を検知する検知手段を設けたことにより、正確なマスク基板の変形度が測定でき、合わせ精度の高いマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法の提供を目的とする。
【解決手段】マスク基板１００の上に、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４とからなり、マスク基板１００の平面度を検知する検知手段１０５を設ける。さらに、検知手段１０５を制御する制御手段１０６と、露光装置とのデータの送受信を行う無線通信手段１０７と、検知手段１０５に電源供給する電池１０８とをマスク基板上に設ける。このようなマスク基板１００を用い、光センサ１０３が検知したマスク基板１００のたわみ量に基づいて露光装置を調整し、所望のパターンが形成できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置を製造するリソグラフィ工程において、投影光学系を介してウエハ上にパターンを転写するために使用されるマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法に関するものである。

近年、半導体技術の進展に伴い、半導体装置の高集積化および微細化が進んできている。その結果、半導体装置の製造工程の一つであるリソグラフィ工程において、そのデザインルールは露光装置の露光波長λや、レンズの開口数ＮＡから定義される解像限界まで達してきている。一般にフォーカスマージン（Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ：以下、ＤＯＦとする）はＤＯＦ＝ｋ₁λ／ＮＡ²（ｋ₁：係数）で定義され、微細化に伴って解像度を上げるためにレンズの開口数ＮＡを大きくすると、ＤＯＦは大きく減少する。波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザを用いた現状の露光装置において、開口数ＮＡは０．６０以上の値となるため、線幅９０ｎｍのＣＭＯＳプロセスのデザインルールにおけるＤＯＦは０．３５μｍ以下となる。

このように、ＤＯＦの値が小さくなると、マスク基板の微小な変形度でさえウエハへの転写精度に影響するため、マスク基板の変形度を無視することができなくなる。つまり、マスク基板の変形度の影響による転写精度の劣化が顕著となる。

マスク基板の変形には主にたわみと膨張とがある。マスク基板のたわみは、マスク基板の自重や、マスク基板をマスクステージに吸着して固定することなどにより生じる。これらのマスク基板のたわみ量をΔｚとし、マスク基板のウエハへの投影倍率をＲとすると、ウエハの面上でのフォーカス誤差Δｆは、Δｆ＝Δｚ／Ｒ²となる。ここで、マスク基板のブランクスの平面度Δｚを０．２０μｍとし、投影倍率Ｒを４倍とすると、フォーカス誤差Δｆは０．０１３μｍとなる。これは、フォーカス設定誤差要因に上乗せされるため、転写精度に大きく影響してくる。

一方、マスク基板の膨張は、半導体装置の微細化に伴い露光波長が短波長化しているため、マスク基板のブランクスの露光光に対する透過率が低減し、マスク基板が露光光を吸収して熱として蓄積し易くなっているために生じる。また、特にスキャン露光装置の場合には、マスクステージの高速な可動により、マスクステージで発生する熱によってさらにマスク基板は膨張する。このように熱によってマスク基板が変形することにより、マスク基板に形成されたパターンが変形して露光時の縮小倍率に誤差が生じ、マスク基板とウエハとの合わせ精度に影響を与える。

以上のように半導体装置の微細化に伴い、マスク基板の変形による転写精度の劣化は今後益々重要な問題になってくる。

以下に、従来の露光装置について図面を参照して説明する。マスク基板のたわみによる影響を解決する手段として、従来、図１に示すようなＸ線露光装置が考えられている。図１は従来のＸ線露光装置の概要図である。

図１に示すように、ウエハ１３に転写するパターンが形成されたマスク基板１１と、マスク基板１１を保持するマスクステージ１２と、パターンを転写するウエハ１３と、ウエハ１３を保持するウエハステージ１４と、マスクステージ１２に固定され、ウエハ１３の上面をモニタするギャップセンサ１５とで構成されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構成において、ギャップセンサ１５により、ギャップセンサ１５とウエハ１３との間隔ｗを測定し、その測定値に基づいてマスク基板１１とウエハ１３との位置を一定に保つようにウエハステージ１４を調整する。このようにして、マスク基板１１とウエハ１３のいずれか一方または双方のたわみを補正し、転写精度を向上する。

一方、マスク基板の熱膨張による影響を解決する手段として、従来、図２に示すような露光装置が考えられている。

従来の露光装置は、図２に示すように、マスク基板２１の端面に反射物質が塗布されたマスク基板２１と、マスク基板２１を保持するマスクステージ２２と、露光装置本体２３に設けられ、マスク基板２１の端面をモニタするレーザ干渉計２４と、パターンを転写するウエハ２５と、ウエハ２５を保持するウエハステージ２６とから構成されている（例えば、特許文献２参照）。

このような構成において、マスク基板２１の端面にレーザ光を照射することによってマスク基板２１の膨張量を測定し、その計測値に基づいてマスク基板２１とウエハ２５との位置を補正する。
特開昭５８−１０３１３６号公報 特開平９−１７１２４６号公報（第４−６頁、第１、２図）

しかしながら、上記従来の構成では、マスク基板のたわみや膨張などの変形を検知するギャップセンサやレーザ干渉計を、マスクステージや露光装置本体に設けているため、マスク基板自体の正確な変形度を測定することができない。そのため、従来方法により検知したマスク基板の変形度とウエハに転写するパターンの変形度との間に誤差が生じる場合があり、検知した変形度に基づいて高い転写精度の補正をすることができないという問題があった。

また、従来のスキャン露光装置の場合、マスク基板の高速な反復運動によって生じる気流や、マスク基板の振動によるノイズや、スキャン中に生じるマスク基板と露光装置との相対位置のずれなどの影響により、マスク基板の変形度の測定が困難で、正確なマスク基板の変形度を検知することができないという問題があった。

本発明は従来の上記問題に鑑みて、マスク基板の変形度を正確に測定することができ、マスク基板の変形によって生じるパターンの転写誤差を低減することができるマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法を提供する。

上記従来の問題を解決するために本発明は、マスク基板の変形度を検知する検知手段をマスク基板上に設けることに特徴を有する。従って、マスク基板上に検知手段を設けているため、マスク基板のたわみや膨張などの変形度を直接検知することができる。また、マスク基板が振動することによって露光装置との相対位置が変動する場合であっても、マスク基板の変形度を精度よく測定することができる。

また、マスク基板自体に検知手段を設けているため、露光装置内外でのマスク基板の変形度の差を検出することができ、マスク基板の変形がマスク基板本来の原因か、露光装置によるものかどうかを究明することができる。

さらに、マスク基板上に検知手段を設けているため、１つのマスク基板のデータをパターン形成工程中に継続して取れるため、経時変化によるマスク基板の変形度のデータを取得することができる。

また本発明は、マスク基板の変形度を検知する検知手段と、検知手段を制御する制御手段と、検知手段の検知したデータを露光装置に送る通信手段とをマスク基板上に設けることに特徴を有する。従って、通信手段によってマスク基板の変形度を露光装置に送信することによって、露光装置側においてマスク基板の変形度に基づいてフォーカス位置や倍率などを補正して露光することが可能となる。そのため、マスク基板とウエハとの合わせ精度の良いパターン形成をすることができる。

また、通信手段は検知手段と露光装置側に設けられた受信装置とを無線で通信する無線通信手段であることに特徴を有する。従って、検知手段が検知したマスク基板の変形度のデータを、ケーブルを介さずに露光装置側にリアルタイムに送信することができる。そのため、受信した検知データに基づいて露光装置を調整することができ、精度の高いパターン形成が可能となる。

また、マスク基板上に設けた検知手段はマスク基板の膨張率を検知する膨張率センサであることに特徴を有する。従って、マスク基板に照射された露光光のエネルギーによるマスク基板の熱膨張を直接検知することができるため、パターンの膨張による変形度を正確に検知することができる。このように膨張率センサの検知した膨張率に基づいてマスク基板の膨張倍率を算出し、算出した膨張倍率に基づいて所望の露光倍率になるように光学系を調整することにより、合わせ精度のよいパターン形成を得ることができる。

また、膨張率センサは温度を検知する温度センサであることに特徴を有する。従って、マスク基板本体の温度を検知することができ、マスク基板の温度によってマスク基板の膨張率を検出して投影倍率をより正確に算出することができる。

また、マスク基板上に設けた検知手段はマスク基板の平面度を検知する平面度センサであることに特徴を有する。従って、マスク基板の平面度を直接検知するため、正確な平面度を検知することができる。このように平面度センサが検知したデータに基づいてマスク基板のたわみ量を算出し、算出したたわみ量に基づいて所望のパターン形成ができるようにフォーカス位置を調節することにより、合わせ精度のよいパターンを形成することができる。

また、平面度センサは光センサとレーザ発信装置とからなることに特徴を有する。従って、レーザ発信装置からマスク基板に入射した光の反射光の位置を光センサによって検知することにより、マスク基板の自重によるたわみや、マスクステージに吸着し、固定するために生じるたわみを検知することができる。

また、光センサとレーザ発信装置はパターンが形成されたマスク基板の面上に設けることに特徴を有する。従って、レーザ光は直接パターンに入射するため、マスク基板上のパターンの変形度をより正確に検知することができる。

また、光センサとレーザ発信装置とをマスク基板のパターン面側に設けると共に、マスク基板上のパターンを囲むペリクルフレームの一部、つまりレーザ光が通過する部分を透明にすることに特徴を有する。従って、レーザ発信装置から出力されたレーザ光はペリクルフレームを透過してマスク基板の表面に入射し、さらに反射光はペリクルフレームを透過して光センサに達する。従って、光センサはマスク基板のパターン面で反射した反射光を検知することができる。

また、制御手段はマスク基板の振動を検知する振動検知手段を備えており、振動検知手段の出力信号に応じて検知手段もしくは通信手段への電源供給を制御することに特徴を有する。さらに、振動検知手段がマスク基板の振動を検知した時、制御手段は検知手段へ電源を供給する。さらに、振動検知手段がマスク基板の振動を検知しない時、制御手段は検知手段への電源供給を停止する。従って、マスク基板が一定時間動かない時は、検知手段へ電源は供給されない。

このように、マスク基板を使用しない時、マスク基板は格納庫などにあり、検知手段へ電源を供給しないようにすることができるため、無駄な電気の消費を防ぐことができる。

また、マスク基板上にマスク基板に発生する振動を電気に変換する発電手段を設けることに特徴を有する。従って、スキャン時に発生する振動を電気に変換することができるため振動を有効利用することができる。また、電池などを設ける必要がないため電池の交換が不要となり、マスク基板へのパーティクルの付着を防ぐことができる。また、半永久的に電源を供給することができる。

また、マスク基板上にマスク基板に照射された光を電気に変換する発電手段を設けることに特徴を有する。従って、パターン以外に照射された露光光を有効に利用するこができる。さらに、スキャン時には必ず露光光が照射されているため、検知手段へ半永久的に電源を安定して供給することができる。また、電池交換の必要がなく、マスク基板へのパーティクルの付着を防ぐことができる。

また、発電手段は発電した電気を検知手段に供給することに特徴を有する。従って、検知手段に電源供給する電池を設ける必要がなくなり、スキャン中にのみ電源を供給することができるため効率がよい。

また上記従来の問題を解決するために本発明は、露光用光源と、ウエハに形成するパターンが形成されたマスク基板と、マスク基板上に設けられ、マスク基板の変形度を検知する検知手段と、ウエハを保持するウエハステージと、露光用光源から出力された光をウエハへ照射する投影光学系と、検知手段の検知したデータを受信する受信装置と、受信装置の受信したデータに基づいて所望のパターンがウエハに転写されるように調整する調整手段とを有する露光装置であることに特徴を有する。従って、直接マスク基板の変形度を検知することができ、検知したデータに基づいて所望のパターンが形成されるように光学系などを調整するため、合わせ精度の高いパターン形成を行うことができる。

また、調整手段は光学系のフォーカス調整手段であることに特徴を有する。従って、検知手段が検知したマスク基板の平面度に基づいて、ウエハを保持するウエハステージの位置を調整することでフォーカス位置を調整し、最適なフォーカス位置でパターンをウエハに転写することができる。

また、調整手段は倍率調整手段であることに特徴を有する。従って、検知手段が検知したマスク基板の膨張率に基づいて、投影光学系を構成するレンズを調節し、最適な投影倍率でウエハに転写することができる。

以上のように本発明は、マスク基板の変形度を検知する手段をマスク基板上に設けるようにしたため、マスク基板のより正確な変形度の検知が可能である。また、検知したマスク基板の変形度に基づいて露光装置を調節することにより、転写精度の高いマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるマスク基板と露光装置について図面を参照し説明する。図３は実施の形態１におけるマスク基板をパターン面の裏側からみた平面図である。図４は図３の方向Ａからみたマスク基板の側面図である。

マスク基板１００は、図３に示すように、石英からなるブランクス１０１と、ブランクス１０１の表面に形成されたウエハに転写するパターン１０２と、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４とからなるマスク基板の平面度を検知する検知手段１０５と、検知手段１０５を制御する制御手段１０６と、露光装置とのデータの送受信を行う無線通信手段１０７と、検知手段１０５に電源供給する電池１０８と、各電気配線１０９とから構成される。さらに、パターン１０２へのパーティクルの付着を防ぐために、図４に示すように、パターン１０２を覆うようにペリクル（図示せず）と、パターン１０２を囲むようにペリクルフレーム１１０とが設けられている。

検知手段１０５である光センサ１０３とレーザ発信装置１０４とは、パターン１０２の形成されたブランクス１０１の面とは逆の面に、マスク基板１００のスキャン方向Ｙに対して垂直になるように設ける。なぜならば、マスク基板１００を保持するマスクステージ（図示せず）は、図３に示すマスク基板１００の左右の端を圧着しているため、マスク基板１００の中央部がたわむからである。

従って、図３に示すように、光センサ１０３はスキャン方向Ｙに沿ってマスク基板１００の一辺に、マスク基板１００の中央部１０３ａと、端部１０３ｂと、中央部１０３ａと端部との間１０３ｃの３箇所に設け、各光センサ１０３ａ〜１０３ｃに対向する位置にそれぞれレーザ発信装置１０４ａ〜１０４ｃを設ける。

制御手段１０６は、検知手段１０５の動作制御や、検知手段１０５への電源供給の制御や、検知手段１０５が検知したデータの信号処理や、無線通信手段１０７の動作制御や、ＡＤコンバータなどの制御を行う。

電池１０８はマスク基板１００の上に設けたため、電源ケーブルを介することなく検知手段１０５へ電源を供給することができる。従って、電源ケーブルがないため、電源を安定して供給することができると共に、電源ケーブルの断線も生じない。また、電源ケーブルの取り外しがないため、マスク基板１００の交換操作が容易に行える。

次に、本実施の形態１における露光装置について、図３および図５を参照して説明する。図５は本実施形態における露光装置を用いたパターン形成のフローチャートである。

図５に示すように、本実施の形態１に係るスキャン露光装置２００は、ＡｒＦエキシマレーザを用いた露光用光源２０１と、前述した図３に示すマスク基板１００と、マスク基板１００を保持するマスクステージ（図示せず）と、投影光学系（図示せず）と、パターンを転写するウエハ（図示せず）と、ウエハを保持するウエハステージ（図示せず）と、マスク基板１００の上に設けられた無線通信手段１０７からのデータを受信する受信装置２０２と、フォーカス計算部２０３と、フォーカス調整手段２０４とから構成される。

続いて、上述したマスク基板１００を用いた、マスク基板１００のたわみ量の検知方法およびパターン形成方法について図４から図６を参照しながら説明する。図６は光センサで検知したマスク基板のたわみ近似曲線の概略図である。図中の横軸方向Ｙは、図３に示すマスク基板のスキャン方向Ｙであり、縦軸方向Ｚ'は、図４に示す方向Ｚへのマスク基板のたわみ量を示している。

まず、格納庫（図示せず）からマスク基板１００を搬送し、露光装置２００のマスクステージ２０２にマスク基板１００を圧着する。

次に、図４に示すように、レーザ発信装置１０４からレーザ光Ｒを照射し、照射されたレーザ光Ｒはブランクス１０１の表面に浅い角度で照射され、ブランクス１０１で反射したレーザ光Ｒは光センサ１０３ａ〜１０３ｃによって検出される。光センサ１０３は多くのフォトダイオードがマスク基板面と垂直方向に分割されて配置されている。ここで、図４に示すように、方向Ｚにマスク基板１００がたわむと、ブランクス１０１の表面でのレーザ光Ｒの角度が方向Ｂに変化するので、垂直方向に分割された各フォトダイオードが検知する光強度の差によってレーザ光Ｒの変位量を検出する。つまり、スキャン方向Ｙに対して垂直方向にブランクス１０１の表面をレーザ光Ｒでモニタし、レーザ光Ｒの位置を検出する。

このように検知手段１０５である光センサ１０３ａ〜１０３ｃで検知されたレーザ光Ｒの位置データは、図５に示すように、制御手段１０６に送られる。その後、図５および図６に示すように、制御手段１０６において、マスク基板１００のたわみ量Ｐ１〜Ｐ３に変換される。続いて、図５に示すマスク基板１００において、マスク基板１００のたわみ量Ｐ１〜Ｐ３は無線通信手段１０７に送られ、さらに露光装置２００に設けられた受信装置２０２に送信される。

次に、図５に示すフォーカス計算部２０３では、受信装置２０２からのデータであるたわみ量Ｐ１〜Ｐ３に基づいて、図６に示すようなマスク基板１００のたわみ近似曲線Ｐｒが求められる。このようにして図６に示したマスク基板におけるスキャン方向Ｙのたわみ曲線Ｐｒと、光センサの基準面Ｐｘに基づき、図５に示すフォーカス計算部２０３では、スキャンの最適フォーカス位置Ｓｒが算出される。このように、マスク基板１００の３箇所のたわみ量Ｐ１〜Ｐ３を検知することで、マスク基板１００の全体に亘るたわみ量の分布を近似曲線Ｐｒで補間して得ることが可能となる。

続いて、図５に示すフォーカス計算部２０３からの出力信号に基づいて、フォーカス調整手段２０４によって、マスク基板１００に対するウエハステージの相対位置を調整し、最適フォーカス位置Ｓｒに合わせる。

その後、露光光をマスク基板１００に照射し、ウエハにパターン１０２を転写する。一般にスキャン露光装置の露光領域は長方形で、長辺は図３においてマスク基板１００の横幅に等しく、短辺はレンズの露光幅で規定される。このような露光領域が方向Ｙにスキャンされる。

ここで、各光センサ１０３ａ〜１０３ｃはマスク基板１００にかかる重力の影響がないようにブランクス１０１を地面に対して垂直に立てた状態でレーザ光Ｒの原点位置を認識させている。このため、ブランクス１０１を平行にした時にマスク基板１００にかかる重力によるたわみ量を計測することができる。

以上のような構成によると、スキャン振動によるノイズの影響を省くことができるため、より正確なマスク基板の光学特性を検知することができる。さらに、それに基づいて露光するため、合わせ精度のよいパターン形成が可能となる。

さらに、マスク基板１００の上に検知手段１０５と無線通信手段１０７とを設けたため、マスク基板１００を露光装置に搬入する前と搬入後、露光前と露光時、露光後などのマスク基板１００のたわみ量をリアルタイムに検知し、１つのマスク基板１００のデータを継続して検知することができる。従って、露光装置の内外でのマスク基板１００のたわみ量の比較により、たわみの原因がマスク基板自体によるものか、露光装置によるものかを判別することが可能となる。従って、マスク基板自体の信頼性を保証することができる。

本実施の形態において、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４は、図３に示すように、パターンを挟んでマスク基板１００の左右の側面に設けたが、図３に示すマスク基板１００の上下の側面に光センサ１０３とレーザ発信装置１０４を設けてもよい。この場合、マスク基板１００のたわみを細部まで詳細に検知することができるので、微小なマスク基板１００のたわみも正確に検知することができ、フォーカスの補正精度が向上し、転写精度の高いパターン形成が可能となる。

本実施の形態において、光センサ１０３は中央部と、端部と、中央部と端部との間の３箇所に設けたが、３箇所に限らず何箇所設けた構成にしてもよい。

本実施の形態において、図３に示す光センサ１０３とレーザ発信装置１０４は、どちらか一方がマスク基板上ではなく、マスクステージに設けた構成でもよい。また、パターン面を挟むように光センサとレーザ発信装置とが設けられていれば、光センサとレーザ発信装置のどちらか一方がマスク基板上に設けられていなくても同様の効果を奏する。

本実施の形態において、電池１０８は一次電池でも二次電池でもどちらでもよい。二次電池によって検知手段１０５へ電源を供給する場合、二次電池に蓄電をすることができるため、電池切れによる電池交換が不要となる。さらに、電源ケーブルが不要となるため、ケーブルの断線が発生せず、安定して電源を供給することができる。

また、検知手段１０５の電源となる電池１０８はマスク基板１００の外に設けた構成にしてもよい。

また本実施の形態において、電池１０８を設けずマスクステージ上に電源出力のコンタクトを設け、マスクステージにマスク基板１００を吸着させることによってマスクステージから直接電源供給される構成にしてもよい。また、マスクステージから電源が供給される構成において、さらにマスク基板１００に二次電池を設け、必要なときにマスクステージから二次電池に蓄電することができる構成にしてもよい。

本実施の形態において、無線通信手段１０７の代わりに有線通信装置を設けてもよい。この場合、例えばマスクステージに配線が組み込まれており、有線通信装置と露光装置側に設けられた受信装置とが配線を介して通信することができる構成にすればよい。

なお、本実施の形態において、制御手段１０６と、無線通信手段１０７と、電池１０８とをマスク基板１００に設けた構成について説明したが、これらをマスク基板１００の外に設け、ケーブルなどによってマスク基板１００と接続した構成でもよい。マスク基板の変形度を検知する検知手段１０５が直接マスク基板１００の上に設けられていれば足りる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法について図面を参照しながら説明する。図７は実施の形態２に係るマスク基板の断面図である。図８は図７の方向Ｃから見た斜視図である。本実施の形態２のマスク基板の平面図は図３と同じであるので説明を省略する。また、図３と同一構成要素は同符号を付して説明を省略する。

実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、検知手段１０５である光センサ１０３とレーザ発信装置１０４とをパターン１０２が形成されたブランクス１０１の面側に設けると共に、ペリクルフレーム１１０の一部を透明にすることである。以下に詳しく説明する。但し、実施の形態１との共通点は説明を省略する。

実施の形態２におけるマスク基板１００は、図７に示すように、ブランクス１０１のパターン１０２が形成された面側に設けられた光センサ１０３とレーザ発信装置１０４と、図８に示すように、ペリクルフレーム１１０に設けられ、レーザ光Ｒが透過する透明な石英からなる窓１１１とから構成される。窓１１１は検知手段１０５である光センサ１０３とレーザ発信装置１０４とに近いペリクルフレーム１１０の６箇所に設ける。

このような構成において、図７に示すように、レーザ光Ｒはペリクルフレーム１１０の窓１１１を透過してパターン１０２のあるブランクス１０１の表面に入射され、パターン１０２で反射する。反射したレーザ光Ｒは反対側のペリクルフレーム１１０の窓１１１を透過し、光センサ１０３でレーザ光Ｒが検知される。このように、ウエハへの転写に直接影響するパターン１０２のたわみを計測することができるため、精度よく最適フォーカス位置Ｓｒを得ることができ、ウエハ上に合わせ精度の高いパターン形成をすることができる。

本実施の形態において、窓１１１はレーザ光Ｒが入射する３箇所と、反射したレーザ光Ｒが通過する３箇所に設けたが、ペリクルフレーム１１０をすべて透明な石英で構成してもよい。このとき、レーザ光Ｒはペリクルフレーム１１０によって遮られることなくブランクス１０１に入射することができ、さらに反射したレーザ光Ｒもペリクルフレーム１１０に遮られることなく光センサ１０３によって検知することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるマスク基板と露光装置について図面を参照しながら説明する。図９は実施の形態３に係るマスク基板の平面図であり、図１０は図９の方向Ａから見たマスク基板の側面図である。図３および図６と同一構成要素は同符号を付して説明を省略する。

実施の形態３が実施の形態１と異なる点は、マスク基板の変形度を検知する検知手段として、マスク基板の温度を検知する温度センサを設けたことである。以下に詳しく説明する。但し、実施の形態１との共通点は説明を省略する。

マスク基板１００は、図９に示すように、ブランクス１０１と、パターン１０２と、制御手段１０６と、無線通信手段１０７と、マスク基板１００の上のパターン１０２の近くに、パターン１０２を挟んでマスク基板１００の端部に３箇所ずつマスク基板１００の膨張を検知する検知手段１０５である温度センサ１１２を６箇所に設けた構成である。

次に、本実施形態における露光装置について図９および図１１を参照して説明する。図１１は実施の形態３における露光装置を用いたパターン形成方法のフローチャートである。

図１１に示すように、露光装置２００は、露光用光源２０１と、前述したマスク基板１００と、マスク基板１００を保持するマスクステージ（図示せず）と、投影光学系（図示せず）と、パターンを転写するウエハ（図示せず）と、ウエハを保持するウエハステージ（図示せず）と、マスク基板１００の上に設けられた無線通信手段１０７からのデータを受信する受信装置２０２と、ウエハへのパターン１０２の投影倍率を調整する倍率調整手段２０５とを備えている。

次に、マスク基板の膨張率検知方法およびパターン形成方法について図１１を参照しながら説明する。マスク基板に関しては図９を参照する。

まず始めに、図９に示すように、各温度センサ１１２は、同時にマスク基板１００の温度をモニタし、マスク基板１００の例えば６箇所の温度変化を検知する。その後、図１１に示すように、検知手段１０５である温度センサ１１２は、検知した温度変化のデータを制御手段１０６に送る。制御手段１０６では温度変化のデータをマスク基板１００の熱膨張による倍率の変動に変換し、変換された倍率の変動データは無線通信装置１０７を介して、図１１に示すように、露光装置２００の受信装置２０２に送られる。露光装置２００は、受信装置２０２が受信した倍率の変動データに基づき倍率調整手段２０５を用い、投影光学系を調節することにより、パターンをウエハに転写する投影倍率を補正する。その後、ウエハに露光する。

このような方法により、投影倍率を都度調整し、例えばロット処理の露光開始から露光終了までの倍率の変動を計測する。その後、図１１に示す計測したデータを露光装置２００の受信装置２０２に送り、ウエハ毎に露光装置２００の倍率調整手段２０５を用いて投影倍率の補正を行うことにより、より高精度なマスク合わせ精度を維持することができる。

また、図９に示すように、温度センサ１１２がマスク基板１００の上にあることにより、直接マスク基板１００の温度をリアルタイムに検知することができるため、露光前後のマスク基板１００の温度変化や、露光光の入射エネルギーがマスク基板１００に蓄積することによるマスク基板１００の熱膨張や、マスクステージの可動によって発生する熱によるマスク基板１００の熱膨張を計測することができる。

本実施の形態において、温度センサ１１２はパターン１０２が形成されたブランクス１０１の面とは逆の面に設けた場合について説明したが、パターンが形成されたブランクス１０１の面上に設けてもよい。また、温度センサ１１２の数は６個に限らず何個設けた構成にしてもよい。このような場合、パターン面の熱膨張をより高い精度で計測することができるため、より精度よく投影倍率を調整することができるので、合わせ精度の高いパターン形成が可能となる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４におけるマスク基板と露光装置について図面を参照しながら説明する。実施の形態４が実施の形態１と異なる点は、電池の代わりに発電手段を設けたことである。以下に詳しく説明する。但し、実施の形態１との共通点は説明を省略する。図１２は実施の形態４に係るマスク基板の平面図である。図３と同一構成要素は同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態に係るマスク基板は、図１２に示すように、ブランクス１０１と、パターン１０２と、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４からなる検知手段１０５と、制御手段１０６と、無線通信手段１０７と、スキャン露光中に発生するマスク基板１００の振動によって発電する発電手段１１３とを備えている。

発電手段１１３は回転ロータ（図示せず）とエネルギー変換部（図示せず）とで構成されている。発電手段１１３は、露光時におけるマスク基板１００の高速なスキャン運動によって生じるマスク基板１００の振動を、回転ロータの回転運動に変換し、その後電気エネルギーに変換する。そして変換された電気は検知手段１０５へ供給される。

このようにマスク基板１００の振動を利用して電気を発生させることにより、検知手段１０５へ電源を供給することができる。従って、検知手段１０５へ電源供給する電池が不要となる。

本実施の形態において、発電手段１１３は回転ロータとエネルギー変換部とから構成したが、回転ロータでなく振動エネルギーと電気エネルギーに変換する手段であれば他の構成を用いてもよい。

本実施の形態において、マスク基板１００に一次電池をさらに設けた構成にしてもよい。このような場合、制御手段１０６によって発電手段１１３と一次電池のどちらか一方が選択制御され、検知手段１０５へ電源が供給される。従って、一次電池が切れた場合でも、電池交換をする必要がなく、発電手段１１３によって安定して検知手段１０５へ電源を供給することができる。

また本実施の形態において、発電手段１１３に加えて二次電池をマスク基板１００に備えた構成にしてもよい。この場合、発電手段１１３と検知手段１０５との間に二次電池を設けた構成にし、発電手段１１３で発電された電気は二次電池に蓄電される。従って、電池交換が不要となり、電気を供給することができる。さらに、電池交換しないため、マスク基板１００にパーティクルが付着することを防ぐことができ、精度のよいパターン形成をすることができる。

本実施の形態において、発電手段１１３はマスク基板１００に設けずに、マスク基板１００の振動を検知し、検知手段１０５に電源供給ができる構成であれば他の構成を用いてもよい。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５におけるマスク基板と露光装置について図面を参照して説明する。実施の形態５の特徴は、実施の形態４と異なり、振動の代わりに光を電気に変換する発電手段を設けることである。実施の形態４との共通点は説明を省略する。図１３はマスク基板の平面図である。図３と同一構成要素は同符号を付して説明を省略する。

本実施の形態に係るマスク基板は、図１３に示すように、ブランクス１０１と、パターン１０２と、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４からなる検知手段１０５と、制御手段１０６と、無線通信手段１０７と、パターン１０２が形成されたブランクス１０１の面とは逆の面のブランクス１０１の上に、マスク基板１００のスキャン方向Ｙに沿ったパターン１０２の両縁に長方形の光発電手段１１４が設けられている。

光発電手段１１４は、露光用光源（図示せず）からマスク基板１００に照射された露光光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。つまり、スキャン露光時に発電が行われる。

このようにマスク基板１００に照射された露光光を利用して電気を発生させることにより、電池を設けなくとも、半永久的に検知手段１０５へ電源供給することができる。また、実施の形態４と比べて発電手段の回転ロータによる振動がないため、精度のよいパターン形成ができる。

本実施の形態において、光発電手段１１４はパターン１０２の両縁でなくとも、ウエハに転写されずスキャン時に露光光が当たる位置に設けていればよい。このように、露光光を集光できる位置に光発電手段１１４を設けることにより、露光光を電気に変換することができる。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６におけるマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法について図面を参照して説明する。実施の形態６の特徴は実施の形態１と異なり、制御手段に振動検知手段が設けられていることである。図１４は、本実施の形態に係るパターン形成方法のフローチャートである。マスク基板については図３を参照して説明する。

本実施の形態に係るマスク基板は、ブランクス１０１と、パターン１０２と、光センサ１０３とレーザ発信装置１０４からなる検知手段１０５と、振動検知手段（図示せず）とタイマー（図示せず）とを備えた制御手段１０６と、無線通信手段１０７とを設けている。

振動検知手段は、マスク基板１００の振動の有無を検知する。

このように制御手段１０６が振動検知手段を含む構成において、図１４（ａ）に示すように、振動検知手段がマスク基板１００の振動の有無を検知する。図１４（ｂ）において、マスク基板１００が一定の時間動作せず、振動検知手段が振動を検知しなかった場合、図１４（ｅ）において、制御手段１０６は電池１０８からの電源供給を自動的にオフにする。

また、図１４（ｂ）において、振動検知手段が振動を検知した場合、図１４（ｃ）において、制御手段１０６は電池１０８からの電源供給をオンにする。

例えば、マスク基板１００を格納庫等から露光装置内に搬送するとき、図１４（ｂ）において、振動検知手段はマスク基板１００に生じた振動を検知し、図１４（ｃ）において、制御手段１０６は電池１０８から検知手段１０５への電源供給をオンにする。

一方、図１４（ｂ）において、マスク基板１００が格納庫等に格納されて一定時間動作せず大きな振動がない場合、振動検知手段は振動を検知せず、図１４（ｅ）において、制御手段１０６は検知手段１０５への電源供給をオフにする。このように、露光時以外は電源供給をオフにしているため電池１０８の消耗を防ぐことができ、長時間マスク基板１００を使用しない状態に放置した場合でも電池切れを防ぐことができる。

また、タイマーも設けられており、図１４（ｄ）において、所定の時間マスク基板１００の振動を検知しなかった場合、電池１０８の供給をオフにすることができる。

なお、本実施の形態において、実施の形態４に示したように、発電手段１１３を備えた露光装置の場合、振動検知手段は発電手段１１３に連動した構成をとり、回転ロータが動くことによって電池１０８の供給がオンになるように設定することもできる。

上記各実施の形態において、無線通信手段１０７は、検知手段１０５が検知したマスク基板１００の変形度を露光装置側の受信装置２０２に送信する場合についてのみ説明したが、露光装置から所望のデータを受信することもできる。所望のデータとは、マスク基板１００の変形度を検知する検知手段１０５を動作させる条件である。この場合、無線通信手段１０７は、例えば露光装置外から送信されたデータを受信し、その受信したデータを制御手段１０６に送信する。制御手段１０６は受信した検知手段１０５の動作条件に関するデータに基づいて検知手段１０５の作動を制御する。このように、露光装置の外部からも検知手段１０５の制御をすることが可能となる。

上記各実施の形態において、スキャン露光装置について説明したが、ステッパー型露光装置でもよい。

上記各実施の形態において、電池１０８は検知手段１０５に電源を供給する場合について説明したが、検知手段１０５だけに限らず、制御手段１０６や無線通信手段１０７へも電源を供給する構成にしてもよい。

本発明にかかるマスク基板と露光装置およびそれを用いたパターン形成方法は、マスク基板の変形によって生じる転写誤差の低減に有用である。

従来のＸ線露光装置の概略図 従来の露光装置の概略図 本発明の実施の形態１におけるマスク基板の平面図 本発明の実施の形態１におけるマスク基板の側面図 本発明の実施の形態１におけるパターン形成のフローチャート 本発明の実施の形態１におけるマスク基板のたわみ近似曲線図 本発明の実施の形態２におけるマスク基板の平面図 本発明の実施の形態２におけるペリクルとペリクルフレームの斜視図 本発明の実施の形態３におけるマスク基板の平面図 本発明の実施の形態３におけるマスク基板の断面図 本発明の実施の形態３におけるパターン形成のフローチャート 本発明の実施の形態４におけるマスク基板の平面図 本発明の実施の形態５におけるマスク基板の平面図 本発明の実施の形態６におけるフローチャート

符号の説明

１１ マスク基板
１２ マスクステージ
１３ ウエハ
１４ ウエハステージ
１５ ギャップセンサ
２１ マスク基板
２２ マスクステージ
２３ 本体
２４ レーザ干渉計
２５ ウエハ
２６ ウエハステージ
１００ マスク基板
１０１ ブランクス
１０２ パターン
１０３ 光センサ
１０４ レーザ発信装置
１０５ 検知手段
１０６ 制御手段
１０７ 無線通信手段
１０８ 電池
１０９ 電気配線
１１０ ペリクルフレーム
１１１ 窓
１１２ 温度センサ
１１３ 発電手段
１１４ 光発電手段
２００ 露光装置
２０１ 露光用光源
２０２ 受信装置
２０３ フォーカス計算部
２０４ フォーカス調整手段
２０５ 倍率調整手段

Claims (28)

1. ウエハに転写するパターンが形成されたマスク基板において、
   前記マスク基板の変形度を検知する検知手段を備えたマスク基板。
2. 前記検知手段は、
   前記マスク基板の膨張率を検知する膨張率センサ、
   もしくは前記マスク基板の平面度を検知する平面度センサである請求項１記載のマスク基板。
3. 前記検知手段の動作を制御する制御手段と、
   前記検知手段の検知したデータを送信する通信手段とを備えた請求項２記載のマスク基板。
4. 前記膨張率センサは、
   前記マスク基板の温度を検知することを特徴とする請求項２記載のマスク基板。
5. 前記平面度センサは、
   前記マスク基板に設けられたレーザ発信装置と、
   光センサとからなり、
   前記レーザ発信装置から前記マスク基板に入射した光の反射光の位置を前記光センサによって検知することを特徴とする請求項２記載のマスク基板。
6. 前記光センサと前記レーザ発信装置とはパターンを有する前記マスク基板の面上に設けることを特徴とする請求項５記載のマスク基板。
7. 前記パターンを覆うペリクルと、
   前記ペリクルを囲むように設けられたペリクルフレームとをさらに備え、
   前記ペリクルフレームの少なくとも一部は透明であることを特徴とする請求項６記載のマスク基板。
8. 前記通信手段は、
   前記検知手段と露光装置側に設けられた受信装置との間を有線で通信する手段、もしくは前記検知手段と露光装置側に設けられた受信装置との間を無線で通信する手段である請求項３記載のマスク基板。
9. 前記制御手段はさらに前記通信手段の動作を制御する請求項３記載のマスク基板。
10. 前記制御手段はさらに前記膨張率センサの検知したデータを倍率に変換する請求項３記載のマスク基板。
11. 前記制御手段はさらに前記平面度センサの検知したデータをたわみ量に変換する請求項３記載のマスク基板。
12. 前記制御手段は、
    前記マスク基板の振動を検知する振動検知手段を備え、
    前記振動検知手段の検知に応じて、前記検知手段への電源供給、もしくは前記検知手段と前記通信手段とへの電源供給を制御することを特徴とする請求項３記載のマスク基板。
13. 前記制御手段は、
    前記振動検知手段が振動を検知したとき、
    前記検知手段への電源供給、もしくは前記検知手段と前記通信手段とへの電源供給を開始する請求項１２記載のマスク基板。
14. 前記制御手段は、前記振動検知手段が振動を検知しなかったとき、
    前記検知手段への電源供給、もしくは前記検知手段と前記通信手段とへの電源供給を停止する請求項１２記載のマスク基板。
15. 前記マスク基板上に前記検知手段へ電源供給する電池を備えた請求項１から請求項３のいずれかひとつに記載のマスク基板。
16. 前記マスク基板上に前記マスク基板に発生した振動を電気に変換する発電手段、もしくは前記マスク基板に照射された光を電気に変換する発電手段を備えた請求項１５記載のマスク基板。
17. 前記発電手段は、
    変換された前記電気を前記電池に蓄電することを特徴とする請求項１６記載のマスク基板。
18. 前記発電手段は、
    変換された前記電気を前記検知手段に供給することを特徴とする請求項１６記載のマスク基板。
19. 光源と、
    前記光源から出力された光をウエハへ照射する光学系と、
    前記ウエハを保持するウエハステージと、
    前記ウエハ上に転写するパターンが形成されたマスク基板と、
    前記マスク基板上に設けられた前記マスク基板の変形度を検知する検知手段と、
    前記検知手段の検知したデータを受信する受信装置と、
    前記受信装置の受信したデータに基づいて所望のパターンが前記ウエハに転写されるように調整する調整手段とを有する露光装置。
20. 前記調整手段は光学系のフォーカス調整手段、もしくは倍率調整手段であることを特徴とする請求項１９記載の露光装置。
21. 前記フォーカス調整手段は前記ウエハステージの位置を調節することを特徴とする請求項２０記載の露光装置。
22. 前記倍率調整手段は前記光学系を調節することを特徴とする請求項２０記載の露光装置。
23. 前記検知手段を制御する制御手段と、
    前記検知手段の検知したデータを前記受信装置に送信する通信手段と、
    前記検知手段に電気を供給する電源とを備えた請求項１９記載の露光装置。
24. 前記マスク基板上に前記マスク基板に発生した振動を電気に変換する発電手段、もしくは前記マスク基板に照射された光を電気に変換する発電手段を備えた請求項１９記載のマスク基板。
25. レジストが塗布されたウエハをウエハステージに設置する工程（ａ）と、
    マスク基板上に設けられた前記マスク基板の変形度を検知する検知手段の検知データに基づいて所望のパターンが前記ウエハに転写されるように露光装置を調整する工程（ｂ）と、
    前記ウエハに前記マスク基板を介してパターンを転写する工程（ｃ）とを有するパターン形成方法。
26. 前記工程（ｂ）は、
    前記マスク基板の平面度を検知する平面度センサの検知データに基づいて光学系のフォーカス位置を調節することを特徴とする請求項２５記載のパターン形成方法。
27. 前記工程（ｂ）は、
    前記マスク基板の膨張率を検知する膨張率センサの検知データに基づいて露光倍率を調節することを特徴とする請求項２５記載のパターン形成方法。
28. ウエハ上にマスク基板を介してパターンを転写する工程において、
    前記ウエハに転写するパターンが形成されたマスク基板の変形度を検知手段によって検知する工程と、
    前記検知手段によって検知されたデータを通信手段に送る工程と、
    前記データを前記通信手段から露光装置に備えられた受信装置に送信する工程と、
    前記受信装置が受信した前記データに基づいて所望のパターンが前記ウエハに転写されるように合わせずれを調整する工程とを有するパターン形成方法。