JP2005260126A - マスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電子線露光装置におけるマスクの歪みを最小限に抑えることができるマスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】 デバイスパターンが形成されたマスクの外周領域を吸着保持するマスクホルダ21において、マスクを吸着しつつ独立移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部22を有する。そして、保持部22がマスクの傾斜に合わせてマスクを保持する。
【選択図】 図2
【解決手段】 デバイスパターンが形成されたマスクの外周領域を吸着保持するマスクホルダ21において、マスクを吸着しつつ独立移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部22を有する。そして、保持部22がマスクの傾斜に合わせてマスクを保持する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、半導体集積回路、撮像素子(CCD等)、液晶ディスプレイ等のマイクロデバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用されるマスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法に関する。
半導体集積回路等のデバイスを製造する際には、形成すべき回路パターンを4〜5倍程度に拡大したパターンが形成されたフォトマスク(レチクル)のパターンを縮小投影光学系を介してウエハ等の被露光基板上に縮小投影する転写方式が用いられている。特に、光学式の投影露光装置により形成されるパターンよりも微細なパターンの形成が求められる場合には、より高精度にパターンを露光できる電子線露光装置が用いられる。
従来の電子線露光装置は、電子光学系に収差が多く、1ショットの露光範囲が5μm角程度で光学式の投影露光装置に比べ処理能力が低かったが、近年、比較的大きな面積のパターン(例えば250μm角程度)を一括して転写できる電子線露光装置が注目されている(特許文献1参照)。
特開平5−251317号公報
従来の電子線露光装置は、電子光学系に収差が多く、1ショットの露光範囲が5μm角程度で光学式の投影露光装置に比べ処理能力が低かったが、近年、比較的大きな面積のパターン(例えば250μm角程度)を一括して転写できる電子線露光装置が注目されている(特許文献1参照)。
ところで、電子線露光装置では、マスクパターンを微細な多数の開口パターン(抜き穴)として形成するステンシルマスク、又は原子番号の小さい元素からなり電子線を透過できるように極めて薄くされた薄膜上に電子線を散乱する薄膜でマスクパターンを形成したメンブレンマスクを使用している。これらのマスクは、電子線の透過領域を開口又は薄膜として形成することから強度が弱くなっている。したがって、マスクは自重によって撓んでおり、このマスクを平坦なマスクホルダで保持すると、マスクが更に変形してしまう場合が少なくない。また、マスクの基板となるSOIウエハの製造工程では、薄膜を貼り合せる工程があり、この時の応力によって、マスクが撓んでしまう場合も多い。
このように、マスクが変形すると、パターンの位置ずれが発生したり、ディストーションが大きくなったりすることにより、露光不良が発生してしまうという問題がある。
このように、マスクが変形すると、パターンの位置ずれが発生したり、ディストーションが大きくなったりすることにより、露光不良が発生してしまうという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、電子線露光装置におけるマスクの歪みを最小限に抑えることができるマスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明に係るマスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法では、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第1の発明は、デバイスパターン(PA,66,76)が形成されたマスク(R,R1,R2)の外周領域を吸着保持するマスクホルダ(21)において、マスクを吸着しつつ独立移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部(22)を有するようにした。この発明によれば、薄板状のマスクを保持した際に、マスクが歪んでも、その歪みを解消するように保持部を微少移動させることにより、マスクの歪みを補正することができる。
第1の発明は、デバイスパターン(PA,66,76)が形成されたマスク(R,R1,R2)の外周領域を吸着保持するマスクホルダ(21)において、マスクを吸着しつつ独立移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部(22)を有するようにした。この発明によれば、薄板状のマスクを保持した際に、マスクが歪んでも、その歪みを解消するように保持部を微少移動させることにより、マスクの歪みを補正することができる。
また、保持部(22)がマスク(R,R1,R2)の傾斜に合わせてマスクを保持するものでは、マスクが自重等によって撓んだとしても、その撓みの傾斜に合わせて保持部を傾斜させてマスクを保持することにより、マスクの歪みを最小限に抑えることができる。
第2の発明は、戴置面(22)にマスク(R,R1,R2)を戴置して移動可能なステージ装置(20)において、マスクを戴置面に保持するマスクホルダ(21)として、第1の発明のマスクホルダを用いるようにした。この発明によれば、薄板状のマスクを保持して移動した際にも、マスクに歪みが生じないように補正することができる。
第3の発明は、マスク(R,R1,R2)を保持するマスクステージ(20)と、基板(W)を保持する基板ステージ(40)とを有し、マスクに形成されたパターン(PA,66,76)を基板に露光する露光装置(EX)において、マスクステージに、第2の発明のステージ装置(20)を用いるようにした。この発明によれば、薄板状のマスクを保持しつつ移動させても、マスクの歪みが殆どないので、微細なパターンを基板に露光することが可能となる。
特に、電子線(EB)をマスク(R,R1,R2)に投射して、基板(W)を露光する電子線露光装置(EX)において、効果的にマスクの歪み発生を防止することができる。
また、マスク(R)の傾斜を計測するマスク傾斜計測部(80)からの計測結果より、前記マスクホルダを移動させるものでは、予めマスクの撓みを計測することにより、マスクホルダの保持部をマスクの撓みの傾斜に合わせて高精度に傾斜させることができる。
特に、電子線(EB)をマスク(R,R1,R2)に投射して、基板(W)を露光する電子線露光装置(EX)において、効果的にマスクの歪み発生を防止することができる。
また、マスク(R)の傾斜を計測するマスク傾斜計測部(80)からの計測結果より、前記マスクホルダを移動させるものでは、予めマスクの撓みを計測することにより、マスクホルダの保持部をマスクの撓みの傾斜に合わせて高精度に傾斜させることができる。
第4の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第3の発明の露光装置(EX)を用いるようにした。この発明によれば、高精度なパターンが転写されたデバイスを製造することができる。
本発明によれば以下の効果を得ることができる。
第1の発明は、薄板状のマスクの外周領域を吸着保持するマスクホルダにおいて、マスクを吸着しつつ独立して移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部を有するようにした。これにより、マスクの歪みを補正することができるので、薄板状のマスクを用いた微細パターンの露光を精度よく行うことができる。
第1の発明は、薄板状のマスクの外周領域を吸着保持するマスクホルダにおいて、マスクを吸着しつつ独立して移動可能な、少なくとも2つ以上の保持部を有するようにした。これにより、マスクの歪みを補正することができるので、薄板状のマスクを用いた微細パターンの露光を精度よく行うことができる。
また、保持部がマスクの傾斜に合わせてマスクを保持するようにしたので、マスクの歪みを最小限に抑えることができ、更に精度よく微細パターンの露光を行うことができる。
第2の発明は、戴置面にマスクを戴置して移動可能なステージ装置において、マスクを戴置面に保持するマスクホルダとして、第1の発明のマスクホルダを用いるようにした。これにより、マスクに歪みが生じないように補正することができ、薄板状のマスクを用いた微細パターンの露光を精度よく行うことができる。
第3の発明は、マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを有し、マスクに形成されたパターンを基板に露光する露光装置において、マスクステージに、第2の発明のステージ装置を用いるようにした。これにより、マスクの歪みが殆どなくなるので、微細なパターンを基板に露光することが可能となる。
特に、電子線をマスクに投射して、基板を露光する電子線露光装置において、微細なパターンを正確に基板上に露光することが可能となる。
また、マスクの傾斜を計測するマスク傾斜計測部を備えるようにしたので、マスクの撓みの傾斜に合わせてマスクホルダの保持部を高精度に傾斜させることができ、精度よく露光を行うことができる。
特に、電子線をマスクに投射して、基板を露光する電子線露光装置において、微細なパターンを正確に基板上に露光することが可能となる。
また、マスクの傾斜を計測するマスク傾斜計測部を備えるようにしたので、マスクの撓みの傾斜に合わせてマスクホルダの保持部を高精度に傾斜させることができ、精度よく露光を行うことができる。
第4の発明は、リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、リソグラフィ工程において第3の発明の露光装置を用いるようにした。これにより、高品質なデバイスを確実かつ安価に製造することができる。
以下、本発明のマスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法の実施形態について図を参照して説明する。
図1は、電子ビーム露光装置EXの構成を示す模式図である。
電子ビーム露光装置EXは、レチクル(マスク)Rとウエハ(基板)Wとを一次元方向に同期移動しつつ、電子ビーム(電子線)EBを用いてレチクルRに形成されたパターン(デバイスパターン)PAを投影光学系30を介してウエハW上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
電子ビーム露光装置EXは、電子ビームEBを放出する電子銃5と、電子銃5から放出される電子ビームEBを所定の形状の電子ビームEBに形成してレチクルRを照射する照明光学系10と、レチクルRを保持するレチクルステージ20、レチクルRを通過した電子ビームEBをウエハW上に投射結像させる投影光学系30、ウエハWを保持するウエハステージ40、電子ビーム露光装置EXを統括的に制御する制御装置50等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系30の光軸AXと一致する方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内でレチクルRとウエハWとの同期移動方向(走査方向)をY軸方向、Z軸方向及びY軸方向に垂直な方向(非走査方向)をX軸方向とする。更に、X軸、Y軸、及びZ軸まわり方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
図1は、電子ビーム露光装置EXの構成を示す模式図である。
電子ビーム露光装置EXは、レチクル(マスク)Rとウエハ(基板)Wとを一次元方向に同期移動しつつ、電子ビーム(電子線)EBを用いてレチクルRに形成されたパターン(デバイスパターン)PAを投影光学系30を介してウエハW上の各ショット領域に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置、すなわちいわゆるスキャニング・ステッパである。
電子ビーム露光装置EXは、電子ビームEBを放出する電子銃5と、電子銃5から放出される電子ビームEBを所定の形状の電子ビームEBに形成してレチクルRを照射する照明光学系10と、レチクルRを保持するレチクルステージ20、レチクルRを通過した電子ビームEBをウエハW上に投射結像させる投影光学系30、ウエハWを保持するウエハステージ40、電子ビーム露光装置EXを統括的に制御する制御装置50等を備える。
なお、以下の説明において、投影光学系30の光軸AXと一致する方向をZ軸方向、Z軸方向に垂直な平面内でレチクルRとウエハWとの同期移動方向(走査方向)をY軸方向、Z軸方向及びY軸方向に垂直な方向(非走査方向)をX軸方向とする。更に、X軸、Y軸、及びZ軸まわり方向をそれぞれ、θX、θY、及びθZ方向とする。
電子銃5は、例えば、熱電子放射型のランタンヘキサボライト(LaB6)、タンタル(Ta)が用いられる。
照明光学系10は、ハウジング13内にコンデンサレンズ11と、2段の電磁偏向器あるいは静電偏向器からなる視野選択偏向器12等を備える。そして、電子銃5から射出された電子ビームEBは、コンデンサレンズ11で平行ビームとされ、その後、視野選択偏向器12によりXY平面内の主にX方向に偏向されて、レチクルRの所定の照射領域に導かれる。なお、視野選択偏向器12における偏向量は、後述する制御装置50により制御される。
照明光学系10は、ハウジング13内にコンデンサレンズ11と、2段の電磁偏向器あるいは静電偏向器からなる視野選択偏向器12等を備える。そして、電子銃5から射出された電子ビームEBは、コンデンサレンズ11で平行ビームとされ、その後、視野選択偏向器12によりXY平面内の主にX方向に偏向されて、レチクルRの所定の照射領域に導かれる。なお、視野選択偏向器12における偏向量は、後述する制御装置50により制御される。
レチクルステージ(ステージ装置,マスクステージ)20は、レチクルRを保持するレチクル微動ステージと、レチクル微動ステージと一体に走査方向であるY軸方向に所定ストロークで移動するレチクル粗動ステージと、これらを移動させるリニアモータ等(いずれも不図示)を備える。そして、レチクル微動ステージには、円形の開口が形成されており、開口周辺部に設けられたレチクルホルダ21によりレチクルRが静電吸着等により保持される。
そして、レチクルステージ20のY方向の位置は、レチクルステージ20上の端部に固定された移動鏡26の位置変化を計測するレーザ干渉計27によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。なお、レチクルステージ20のX方向の位置は、移動鏡26、レーザ干渉計27とほぼ直交するように配置された不図示の移動鏡とレーザ干渉計によって計測される。
そして、レチクルステージ20のY方向の位置は、レチクルステージ20上の端部に固定された移動鏡26の位置変化を計測するレーザ干渉計27によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。なお、レチクルステージ20のX方向の位置は、移動鏡26、レーザ干渉計27とほぼ直交するように配置された不図示の移動鏡とレーザ干渉計によって計測される。
図2は、レチクルホルダ21を示す模式図であって、図2(a)は斜視図、図2(b)は断面図である。
レチクルホルダ(マスクホルダ,戴置面)21はセラミックスにより形成された2つの円弧形の保持部22と、これらマスク保持部をレチクル微動ステージ上に微動可能に支持するアクチュエータ23とから構成される。保持部22は、その上面にレチクルRを静電吸着により吸着保持するものであって、吸着面は数μm程度に平面度に形成される。そして、円弧形の2つの保持部22を組み合わせることにより、円形のレチクルRの外周領域を保持する。アクチュエータ23は、例えば積層形ピエゾ圧電素子であって、保持部22を3つの積層形ピエゾ圧電素子で支持し、各積層形ピエゾ圧電素子を伸縮することにより、支持した保持部22を独立して移動可能にする。なお、アクチュエータ23による保持部22の移動は、後述する制御装置50により制御される。
レチクルホルダ(マスクホルダ,戴置面)21はセラミックスにより形成された2つの円弧形の保持部22と、これらマスク保持部をレチクル微動ステージ上に微動可能に支持するアクチュエータ23とから構成される。保持部22は、その上面にレチクルRを静電吸着により吸着保持するものであって、吸着面は数μm程度に平面度に形成される。そして、円弧形の2つの保持部22を組み合わせることにより、円形のレチクルRの外周領域を保持する。アクチュエータ23は、例えば積層形ピエゾ圧電素子であって、保持部22を3つの積層形ピエゾ圧電素子で支持し、各積層形ピエゾ圧電素子を伸縮することにより、支持した保持部22を独立して移動可能にする。なお、アクチュエータ23による保持部22の移動は、後述する制御装置50により制御される。
ここで、電子ビーム露光装置EXに用いられるレチクルRについて説明する。
図3は電子ビーム投影露光に用いられるレチクルR(R1,R2)を説明する図であって、図3(a)は無孔メンブレンレチクルR1を示す側面断面図であり、図3(b)は有孔メンブレンレチクルR2を示す側面断面図である。
図3(a)に示す無孔メンブレンレチクル(マスク)R1は、例えば、シリコン(Si)基板61の下面に窒化シリコン(SiNx)膜62を形成し、さらにタングステン(W)膜(高散乱膜)63を形成する。その後、メンブレン小領域(電子ビームを照射する部分)64のSiをドライエッチング等で除去し、SiNx膜及びW膜とからなるメンブレン(自立薄膜)部65を形成する。このメンブレン部65のW膜を選択的に除去することによりウエハW上に投影すべきパターン(デバイスパターン)66を形成する。そして、無孔メンブレンレチクルR1に電子ビームEBを照射した場合には、W膜が除去されているパターン66は電子ビームEBを透過し、透過した電子ビームEBはウエハWに到達する。一方、W膜が残っている部分67では電子ビームEBが大きく散乱され、散乱された電子はコントラストアパーチャー34等で吸収されてウエハW上に到達しない。以上のような原理で無孔メンブレンレチクルR1上のパターン66がウエハW上に転写される。
図3(b)に示す有孔メンブレンレチクル(マスク)R2は、Si(シリコン)基板71の電子ビームを照射する部分74のSiをドライエッチング等で除去し、メンブレン(薄膜)部75を形成する。このメンブレン部75を選択的に除去する(孔を開ける)ことによりウエハW上に投影すべきパターン(デバイスパターン)76を形成する。そして、有孔メンブレンレチクルR2に電子ビームEBを照射した場合、パターン76の部分は電子ビームEBが通過し、通過した電子ビームEBはウエハWに到達する。一方、孔の設けられていない部分77では電子ビームEBが散乱され、散乱された電子はコントラストアパーチャー34等で吸収されてウエハW上に到達しない。以上のような原理で有孔メンブレンレチクルR2上のパターン76がウエハW上に転写される(像コントラストを形成する)。
図3は電子ビーム投影露光に用いられるレチクルR(R1,R2)を説明する図であって、図3(a)は無孔メンブレンレチクルR1を示す側面断面図であり、図3(b)は有孔メンブレンレチクルR2を示す側面断面図である。
図3(a)に示す無孔メンブレンレチクル(マスク)R1は、例えば、シリコン(Si)基板61の下面に窒化シリコン(SiNx)膜62を形成し、さらにタングステン(W)膜(高散乱膜)63を形成する。その後、メンブレン小領域(電子ビームを照射する部分)64のSiをドライエッチング等で除去し、SiNx膜及びW膜とからなるメンブレン(自立薄膜)部65を形成する。このメンブレン部65のW膜を選択的に除去することによりウエハW上に投影すべきパターン(デバイスパターン)66を形成する。そして、無孔メンブレンレチクルR1に電子ビームEBを照射した場合には、W膜が除去されているパターン66は電子ビームEBを透過し、透過した電子ビームEBはウエハWに到達する。一方、W膜が残っている部分67では電子ビームEBが大きく散乱され、散乱された電子はコントラストアパーチャー34等で吸収されてウエハW上に到達しない。以上のような原理で無孔メンブレンレチクルR1上のパターン66がウエハW上に転写される。
図3(b)に示す有孔メンブレンレチクル(マスク)R2は、Si(シリコン)基板71の電子ビームを照射する部分74のSiをドライエッチング等で除去し、メンブレン(薄膜)部75を形成する。このメンブレン部75を選択的に除去する(孔を開ける)ことによりウエハW上に投影すべきパターン(デバイスパターン)76を形成する。そして、有孔メンブレンレチクルR2に電子ビームEBを照射した場合、パターン76の部分は電子ビームEBが通過し、通過した電子ビームEBはウエハWに到達する。一方、孔の設けられていない部分77では電子ビームEBが散乱され、散乱された電子はコントラストアパーチャー34等で吸収されてウエハW上に到達しない。以上のような原理で有孔メンブレンレチクルR2上のパターン76がウエハW上に転写される(像コントラストを形成する)。
このように、レチクルRとしては、無孔メンブレンレチクルR1と有孔メンブレンレチクルR2の二種類がある。そして、レチクルR1,R2は、それぞれ1mm以下の円板であるが、その中央部には、数μm程度のメンブレン部分65,75が形成されている。したがって、レチクルR1,R2の機械的強度は低く、自重等により数10μm程度の撓みを有するため、レチクルRの平面度を高めることが困難となっている。
図1に戻り、投影光学系30は、所定の投影倍率β(βは、例えば1/4)で縮小する縮小系が用いられる。偏向器31、投影レンズ32,33、コントラストアパーチャー34等を備える。そして、レチクルRを通過した電子ビームEBは偏向器31により所定量偏向された上で第一投影レンズ32に導かれる。その後、第一投影レンズ32により、レチクルRとウエハWの間を縮小率比で内分する点にクロスオーバで像を結んだ後、第二投影レンズ33を介してウエハW上の所定位置に投影倍率βで結像される。これらの光学系部材は、鏡筒35内に収容される。
ウエハステージ(基板ステージ)40は、ウエハWを保持するウエハホルダ41、ウエハWのレベリング及びフォーカシングを行うためにウエハホルダ41をZ軸方向、θX方向、及びθY方向の3自由度方向に微小駆動するウエハテーブル42、ウエハテーブル42をY軸方向に連続移動するとともにX軸方向にステップ移動するXYテーブル43、XYテーブル43をXY平面に沿った2次元方向に移動可能に支持するウエハ定盤44等を備える。
XYテーブル43の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング(エアパッド)45が固定されており、これらのエアベアリング45によってXYテーブル43がウエハ定盤44上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。
XYテーブル43の底面には、非接触ベアリングである複数のエアベアリング(エアパッド)45が固定されており、これらのエアベアリング45によってXYテーブル43がウエハ定盤44上に、例えば数ミクロン程度のクリアランスを介して浮上支持される。
ウエハテーブル42のX方向の位置は、ウエハテーブル42上のX方向の端部に固定された移動鏡46の位置変化を計測するレーザ干渉計47によって所定の分解能でリアルタイムに計測される。なお、ウエハテーブル42のY方向の位置は、移動鏡46、レーザ干渉計47とほぼ直交するように配置された不図示の移動鏡とレーザ干渉計によって計測される。なお、これらレーザ干渉計47の少なくとも一方は、測長軸を2軸以上有する多軸干渉計であり、これらレーザ干渉計47の計測値に基づいてウエハテーブル42(ひいてはウエハW)のθZ方向の回転量及びレベリング量も求めることができる。
制御装置50は、電子ビーム露光装置EXを統括的に制御するものであり、各種演算及び制御を行う演算部の他、各種情報を記録する記憶部や入出力部等を備える。
そして、例えば、レチクルステージ20及びウエハステージ40に設けられたレーザ干渉計27,47の検出結果に基づいてレチクルR及びウエハWの位置を制御して、レチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
また、入出力部から入力される露光データと、レーザ干渉計27,47が検出するレチクルステージ20及びウエハステージ40の位置情報とに基づいて、視野選択偏向器12及び偏向器31による電子ビームEBの偏向量を演算し、求めた偏向量に基づいて視野選択偏向器12及び偏向器31による電子ビームEBの偏向量が制御される。
なお、入出力部の入力装置としては、露光データの作成装置で作成した磁気情報を読み取るもの、レチクルRやウエハWに登録された露光情報をこれらの搬入の際に読み取るもの等がある。
そして、例えば、レチクルステージ20及びウエハステージ40に設けられたレーザ干渉計27,47の検出結果に基づいてレチクルR及びウエハWの位置を制御して、レチクルRに形成されたパターンの像をウエハW上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
また、入出力部から入力される露光データと、レーザ干渉計27,47が検出するレチクルステージ20及びウエハステージ40の位置情報とに基づいて、視野選択偏向器12及び偏向器31による電子ビームEBの偏向量を演算し、求めた偏向量に基づいて視野選択偏向器12及び偏向器31による電子ビームEBの偏向量が制御される。
なお、入出力部の入力装置としては、露光データの作成装置で作成した磁気情報を読み取るもの、レチクルRやウエハWに登録された露光情報をこれらの搬入の際に読み取るもの等がある。
また、電子ビーム露光装置EXには、レチクルRの撓みを検出するレチクル傾斜計測部(マスク傾斜計測部)80が設けられる。レチクル傾斜計測部80は、電子ビーム露光装置EXに付設された不図示のレチクルライブラリからレチクルステージ20にレチクルRを搬送するレチクル搬送経路中に設けられる。
そして、レチクル傾斜計測部80は、光センサや静電容量型センサ等の非接触センサによって、搬送中のレチクルRの撓みを計測する。そして、この計測結果は、制御装置50に送られる。
なお、レチクル傾斜計測部80は、電子ビーム露光装置EXとは、別の装置にあっても構わない。その場合、レチクルRは電子ビーム露光装置EXとは異なる計測装置により、レチクルRの撓みが計測され、その計測結果は、電子ビーム露光装置EXの制御装置50に送られる。
そして、レチクル傾斜計測部80は、光センサや静電容量型センサ等の非接触センサによって、搬送中のレチクルRの撓みを計測する。そして、この計測結果は、制御装置50に送られる。
なお、レチクル傾斜計測部80は、電子ビーム露光装置EXとは、別の装置にあっても構わない。その場合、レチクルRは電子ビーム露光装置EXとは異なる計測装置により、レチクルRの撓みが計測され、その計測結果は、電子ビーム露光装置EXの制御装置50に送られる。
続いて、上述した電子ビーム露光装置EXを用いてレチクルRのパターンPAの像をウエハWに露光する方法について説明する。
まず、レチクルRがレチクルライブラリから搬出され、レチクル傾斜計測部80の直下に搬送される。そして、レチクル傾斜計測部80により、レチクルRの撓み(が計測される。特にレチクルホルダ21により支持される領域、すなわちレチクルRの外周領域の撓みが計測される。この計測結果は、制御装置50に送られる。なお、レチクル傾斜計測部80が電子ビーム露光装置EX外にある場合には、電子ビーム露光装置EX外で計測され、計測結果は、電子ビーム露光装置EXの制御装置50に送られる。
そして、レチクルRは、レチクルステージ20のレチクルホルダ21上にロードされる。この際、制御装置50は、レチクル傾斜計測部80の計測結果に基づいて、レチクルホルダ21のアクチュエータ23を図4(a)から図4(b)に示すように伸縮させる。すなわち、2つの円弧形の保持部22をレチクルRの撓み(傾斜)に合わせるように移動させる。
これにより、レチクルホルダ21によりレチクルRを静電吸着しても、レチクルRには、吸着されたことによる新たな撓み或いは歪みが発生しない。したがって、このレチクルRを用いて露光を行うことにより、パターンPAの位置ずれやディストーションが防止される。
まず、レチクルRがレチクルライブラリから搬出され、レチクル傾斜計測部80の直下に搬送される。そして、レチクル傾斜計測部80により、レチクルRの撓み(が計測される。特にレチクルホルダ21により支持される領域、すなわちレチクルRの外周領域の撓みが計測される。この計測結果は、制御装置50に送られる。なお、レチクル傾斜計測部80が電子ビーム露光装置EX外にある場合には、電子ビーム露光装置EX外で計測され、計測結果は、電子ビーム露光装置EXの制御装置50に送られる。
そして、レチクルRは、レチクルステージ20のレチクルホルダ21上にロードされる。この際、制御装置50は、レチクル傾斜計測部80の計測結果に基づいて、レチクルホルダ21のアクチュエータ23を図4(a)から図4(b)に示すように伸縮させる。すなわち、2つの円弧形の保持部22をレチクルRの撓み(傾斜)に合わせるように移動させる。
これにより、レチクルホルダ21によりレチクルRを静電吸着しても、レチクルRには、吸着されたことによる新たな撓み或いは歪みが発生しない。したがって、このレチクルRを用いて露光を行うことにより、パターンPAの位置ずれやディストーションが防止される。
レチクルRのレチクルステージ20へのロードと並行して、ウエハWのウエハステージ40へのロードが行われる。ウエハステージ40にロードされたウエハWは、各種アライメント処理を経て、ウエハステージ40上に精度よく戴置される。そして、アライメント結果に基づいて、ウエハステージ40を移動させ、ウエハWのファーストショット(第1番目のショット領域)の露光処理が開始される。
そして、電子銃5から射出されて断面正方形状(例えば1mm角)に整形された電子ビームEBが、視野選択偏向器12により光学系の光軸AXから所定距離だけ偏向せしめられてレチクルRの照射領域に導かれる。照射領域への電子ビームEBの照射に伴って、その領域に形成されたパターンに対応した形状のパターン像が第1投影レンズ32及び第2投影レンズ33を介してウエハWの対応部に所定の縮小率(例えば1/4)で結像投影される。1回のショット(照射)毎に、ウエハW上で250μm角の領域(エリア)を一括で転写する。そして、投影時にはサブフィールドを単位として電子ビームEBの照射が繰り返され、各サブフィールド内のパターン像がウエハW上の異なる被転写サブフィ−ルドに順次投影される。
これらの一連の動作を、レチクルRとウエハWを4:1の速度で同期を取りながら移動させ、電子ビームEBをレチクルR上で20mm幅(ウエハW上では1/4倍の5mm幅)にて電磁偏向で振りながら(走査しながら)、回路パターンを露光する。
このように、電子ビーム露光装置EXでは、電子ビームEBの偏向幅の大きさとも相まって、露光時間を大幅に短縮し、スループットを飛躍的に向上することができる。
そして、電子銃5から射出されて断面正方形状(例えば1mm角)に整形された電子ビームEBが、視野選択偏向器12により光学系の光軸AXから所定距離だけ偏向せしめられてレチクルRの照射領域に導かれる。照射領域への電子ビームEBの照射に伴って、その領域に形成されたパターンに対応した形状のパターン像が第1投影レンズ32及び第2投影レンズ33を介してウエハWの対応部に所定の縮小率(例えば1/4)で結像投影される。1回のショット(照射)毎に、ウエハW上で250μm角の領域(エリア)を一括で転写する。そして、投影時にはサブフィールドを単位として電子ビームEBの照射が繰り返され、各サブフィールド内のパターン像がウエハW上の異なる被転写サブフィ−ルドに順次投影される。
これらの一連の動作を、レチクルRとウエハWを4:1の速度で同期を取りながら移動させ、電子ビームEBをレチクルR上で20mm幅(ウエハW上では1/4倍の5mm幅)にて電磁偏向で振りながら(走査しながら)、回路パターンを露光する。
このように、電子ビーム露光装置EXでは、電子ビームEBの偏向幅の大きさとも相まって、露光時間を大幅に短縮し、スループットを飛躍的に向上することができる。
以上、説明したように、本発明に係る電子ビーム露光装置EXによれば、レチクルホルダ21によりレチクルRを静電吸着した際に、新たな撓み或いは歪みの発生が防止されている。したがって、パターンPAの位置ずれやディストーションが防止され、微細パターンをウエハW上に露光することができる。
なお、上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
例えば、上述した実施形態では、レチクルホルダ21が2つの円弧形の保持部22を有する場合について説明したが、これに限らない。例えば、3つや4つ以上の円弧形の保持部22であってもよい。いずれにしても、複数の保持部22を組み合わせることにより、円環形のレチクルホルダ21が構成され、レチクルRの外周領域を吸着保持できればよい。
本発明が適用される露光装置としては、EB露光装置には限らない。電子ビームに替えて、g線(436nm)、i線(365nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)やX線を用いることができる。さらに、投影光学系の倍率は縮小系のみならず等倍および拡大系のいずれでもよい。
また、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
また、露光装置の用途としては半導体デバイス製造用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。
また、投影光学系としては、電子レンズおよび偏向器からなる電子光学系を用いる場合の他、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、F2レーザやX線を用いる場合は反射屈折系または反射系の光学系を用いる(このとき、レチクルも反射型タイプのものを用いる)。
また、ウエハステージやレチクルステージにリニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型およびローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型のどちらを用いてもよい。また、ステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよいし、ガイドを設けないガイドレスタイプでもよい。さらに、ステージの駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット(永久磁石)と電機子ユニットのいずれか一方をステージに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をステージの移動面側(ベース)に設ければよい。
ウエハステージの移動により発生する反力は、特開平8−166475号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、カウンタマスをウエハステージの移動方向と逆方向に移動させることにより相殺させてもよい。
また、ウエハステージの移動により発生する反力は、カウンタマスをウエハステージの移動方向と逆方向に移動させることにより相殺させてもよい。
レチクルステージの移動により発生する反力は、特開平8−330224号公報に記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に床(大地)に逃がしてもよい。
また、本発明が適用される露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
また、半導体デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行う工程、この設計ステップに基づいたマスク(レチクル)を製作する工程、シリコン材料からウエハを製造する工程、前述した実施形態の露光装置によりレチクルのパターンをウエハに露光するウエハ処理工程、デバイス組み立て工程(ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む)、検査工程等を経て製造される。
20 レチクルステージ(ステージ装置,マスクステージ)
21 レチクルホルダ(マスクホルダ,戴置面)
22 保持部
40 ウエハステージ(基板ステージ)
80 レチクル傾斜計測部(マスク傾斜計測部)
R,R1,R2 レチクル(マスク)
PA,66,76 パターン(デバイスパターン)
W ウエハ(基板)
EB 電子ビーム(電子線)
EX 電子ビーム露光装置
21 レチクルホルダ(マスクホルダ,戴置面)
22 保持部
40 ウエハステージ(基板ステージ)
80 レチクル傾斜計測部(マスク傾斜計測部)
R,R1,R2 レチクル(マスク)
PA,66,76 パターン(デバイスパターン)
W ウエハ(基板)
EB 電子ビーム(電子線)
EX 電子ビーム露光装置
Claims (7)
- デバイスパターンが形成されたマスクの外周領域を吸着保持するマスクホルダにおいて、
前記マスクを吸着しつつ独立移動可能な、少なくとも2つ以上のマスク保持部を有することを特徴とするマスクホルダ。 - 前記マスク保持部は、前記マスクの傾斜に合わせて前記マスクを保持することを特徴とする請求項1に記載のマスクホルダ。
- 戴置面にマスクを戴置して移動可能なステージ装置において、
前記マスクを前記戴置面に保持するマスクホルダとして、請求項1又は請求項2に記載のマスクホルダを用いることを特徴とするステージ装置。 - マスクを保持するマスクステージと、基板を保持する基板ステージとを有し、前記マスクに形成されたパターンを前記基板に露光する露光装置において、
前記マスクステージに、請求項3に記載のステージ装置を用いることを特徴とする露光装置。 - 前記露光装置は、電子線を前記マスクに投射して、前記基板を露光する電子線露光装置であることを特徴とする請求項4に記載の露光装置。
- 前記マスクの傾斜を計測するマスク傾斜計測部からの計測結果より、前記マスクホルダを移動させることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の露光装置。
- リソグラフィ工程を含むデバイスの製造方法において、前記リソグラフィ工程において請求項4から請求項6のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いることを特徴とするデバイスの製造方法。
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---|---|---|---|
JP2004072373A JP2005260126A (ja) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | マスクホルダ、ステージ装置、露光装置、並びにデバイスの製造方法 |
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-
2004
- 2004-03-15 JP JP2004072373A patent/JP2005260126A/ja not_active Withdrawn
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