JP2007219138A - マスク及び露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 斜入射型の光学センサによりマスクの位置を正確に検出することができる異物保護膜を備えたマスクを提供する。
【解決手段】 感応基板上に転写するためのパターンが形成されているマスクＭであって、前記パターンが形成されている面に設けられた異物保護膜保持部材１２と、前記異物保護膜保持部材１２により前記パターンが形成されている面から所定の距離を保つ位置に保持されている異物保護膜１０とを備え、前記異物保護膜保持部材１２は、前記マスクＭの位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光３が透過する部材により形成される透過部１４を有する。
【選択図】 図３

Description

この発明は、半導体素子、液晶表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための回路パターン等が形成されているマスク及び該マスク上に形成されている回路パターン等の転写露光を行う露光装置に関するものである。

近年、半導体素子回路の微細化に伴い、解像力を更に向上させるために、短い波長（１１〜１４ｎｍ）のＥＵＶ（Extreme Ultra Violet）光を使用した投影リソグラフィ技術が開発されている。この波長域では、従来のレンズのような透過屈折型の光学素子を使用できず、ミラー等の反射型の光学素子を使用し、マスクも反射型マスクを用いる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２２４０５３号公報

ところでＥＵＶ用露光装置においては、複数の反射型の光学素子により構成される投影光学系は非テレセントリックな光学系となるため、マスクの高さ方向における位置を高精度に制御する必要がある。また、エキシマレーザ等を露光光とする露光装置においては、マスク上に形成されているパターンに異物等が付着するのを防止するために、マスクのパターン面は薄膜で形成されたペリクル等により保護されている。

しかしながら、ＥＵＶ用露光装置においては、ペリクル等の異物保護膜を支持するペリクルフレーム等の支持部がマスクの位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光を遮断するため、斜入射型光学センサによるマスク位置の計測ができないという問題があった。

この発明の課題は、斜入射型の光学センサによりマスクの位置を正確に検出することができる異物保護膜を備えたマスク及び該マスク上に形成されているパターンの転写露光を行なう露光装置を提供することである。

この発明のマスクは、感応基板（Ｗ）上に転写するためのパターンが形成されているマスク（Ｍ）であって、前記パターンが形成されている面に設けられた異物保護膜保持部材（１２）と、前記異物保護膜保持部材（１２）により前記パターンが形成されている面から所定の距離を保つ位置に保持されている異物保護膜（１０）とを備え、前記異物保護膜保持部材（１２）は、前記マスク（Ｍ）の位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光（３）が透過する部材により形成される透過部（１４）を有することを特徴とする。

また、この発明の露光装置は、この発明のマスク（Ｍ）に形成されているパターンを感応基板（Ｗ）上に転写する露光装置において、前記マスク（Ｍ）の位置を検出するための斜入射型の光学センサを備えることを特徴とする。

この発明のマスクによれば、異物保護膜保持部材がマスクの位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光が透過する部材により形成される透過部を有しているため、異物保護膜保持部材が検出光を遮断することがなく、斜入射型の光学センサによりマスクの位置を正確に検出することができる。

また、この発明の露光装置によれば、マスクの位置を検出するための斜入射型の光学センサを備えているため、この発明のマスク上に形成されているパターンを感応基板上に転写する際に、マスクの位置を良好に検出することができる。したがって、光学センサにより検出されたマスクの位置に基づいてマスクの位置を正確な位置に調整することができ、高精度な露光を行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置及びマスクについて説明する。図１は、実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸が感応基板としてのウエハＷに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がウエハＷに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。この実施の形態では、ウエハＷを移動させる方向（走査方向）をＸ方向に設定している。

ＥＵＶ光源３１から射出したＥＵＶ光３２は、照明光学系３３を構成し、コリメータミラーとして作用する凹面反射鏡３４を介してほぼ平行光束となり、オプティカルインテグレータ３５に入射する。オプティカルインテグレータ３５は、入射側フライアイミラー３５ａ及び射出側フライアイミラー３５ｂを備えている。入射側フライアイミラー３５ａは並列に配列され円弧状の形状を有する多数の要素ミラーにより構成されており、その入射面は後述するマスクＭ及びウエハＷ面と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。入射側フライアイミラー３５ａに入射したＥＵＶ光は、入射側フライアイミラー３５ａの各要素ミラーにより波面分割される。

入射側フライアイミラー３５ａに入射したＥＵＶ光は、入射側フライアイミラー３５ａにより反射され、射出側フライアイミラー３５ｂに入射する。射出側フライアイミラー３５ｂは、並列に配列され矩形の形状を有する多数の要素ミラーにより構成されており、その射出面は後述する投影光学系ＰＬの瞳位置と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。入射側フライアイミラー３５ａの各要素ミラーにより反射されたＥＵＶ光は、射出側フライアイミラー３５ｂの各要素ミラーに入射する。したがって、射出側フライアイミラー３５ｂの射出側またはその近傍には、射出側フライアイミラー３５ｂを構成する要素ミラーの数に応じた多数の集光点が形成され、二次光源が形成される。

射出側フライアイミラー３５ｂにより反射されたＥＵＶ光は、平面反射鏡３６により偏向され、露光領域規定部材１の細長い円弧状の視野制限スリットを通過して、反射型マスクとしてのマスクＭ上に円弧状の照明領域を形成する。露光領域規定部材１は、マスクＭと投影光学系ＰＬとの間に配置され、ウエハＷ上の露光領域を規定する円弧状の視野制限スリットを有している。なお、ウエハＷ上に導かれるＥＵＶ光による露光領域が所定形状に規定されていればよいため、ＥＵＶ光がマスクＭにより反射される前にＥＵＶ光を視野制限スリットによって制限するように構成してもよい。また、ＥＵＶ光がマスクＭにより反射された後にＥＵＶ光を視野制限スリットによって制限するように構成してもよい。なお、この実施の形態にかかる露光領域は、円弧状に規定されているが、他の形状を有するようにしてもよい。

マスクＭはマスクステージ５５に搭載され、マスクステージ５５はＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向及び各軸まわりの回転方向に移動可能に構成されている。図２は第１の実施の形態にかかるマスクＭの構成を示す平面図、図３はマスクＭの構成を示すＡ−Ａ断面図である。マスクＭは、図２及び図３に示すように、マスクＭのパターンが形成されている面から所定の距離、例えば２０ｍｍを保つ位置に配置されている異物保護膜１０を備えている。この位置は例えば、１−５０ｍｍ（好ましくは６−２０ｍｍ）程度の位置で決める事ができる。マスクＭと異物保護膜１０の距離が近すぎると異物保護膜１０上に付着した異物や異物保護膜１０を補強支持する不図示の梁等の構造物の形状がウエハＷ上に転写されるため好ましくない。また、後述する検出光の透過部材を側面に配置するためにはある程度の距離が必要となる。また、マスクＭと異物保護膜１０の距離が遠すぎるとマスクＭの直近に配置される他の構造物（例えば、露光領域規定部材等）と機械的に干渉するので好ましくない。異物保護膜１０は、マスクＭのパターンが形成されている面に異物が付着するのを防止する。異物保護膜１０は、異物保護膜保持部材１２により支持されている。異物保護膜保持部材１２は、異物保護膜１０の周縁部を保持するように設けられており、後述する斜入射型の光学センサの検出光３が透過する部材、例えばガラス等により形成されている透過部１４を有している。

マスクＭにより反射されたＥＵＶ光は、複数の反射鏡（図１において例示的に６つの反射鏡Ｍ１〜Ｍ６）からなる投影光学系ＰＬを介して、ウエハＷ上にマスクＭのパターンの像を形成する。ウエハＷはウエハステージ５６に搭載され、ウエハステージ５６はＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向及び各軸まわりの回転方向に移動可能に構成されている。

マスクステージ５５及びウエハステージ５６のＸＹ方向の位置は、図示しない干渉計により各々測定される。干渉計による測定結果は制御装置５１に対して出力され、制御装置５１は、マスクステージ５５及びウエハスエージ５６に対して駆動信号５７，５８を出力する。制御装置５１からの駆動信号５７，５８に基づいて、リニアモータやエアアクチュエータ等の図示しないアクチュエータによりマスクステージ５５及びウエハステージ５６は移動する。

また、この実施の形態においては、マスクＭの高さ方向（Ｚ方向）の位置を検出する斜入射型の光学センサが設けられている。マスクの位置変動及びウエハの位置変動は相対的な問題であるため、従来の透過型マスクを用いた露光装置においては、マスク側とウエハ側の高さを測定し、マスク側またはウエハ側のいずれかの高さ方向の位置を補正していた。しかしながら、この実施の形態にかかるマスクＭは反射型マスクであるため、マスクＭ側をテレセントリックな光学系にするのは困難である。即ち、マスクＭ側の高さ方向の位置ずれは倍率変動誤差を生じさせる可能性がある。したがって、マスクの高さ方向における位置を高精度に計測する必要がある。また、マスク側及びウエハ側の高さ方向の位置の補正はそれぞれ独立して行うことが好ましい。

斜入射型の光学センサを構成するハロゲンランプやレーザ光源を備える投光器２から射出した検出光３は、図３に示すように、異物保護部材１０の異物保護膜保持部材１２の透過部１４を通過して、マスクＭに入射する。なお、検出光３は、露光光としてのＥＵＶ光の波長よりも長い波長を有している。マスクＭにより反射された検出光３は、異物保護部材１０の異物保護膜保持部材１２の透過部１４を通過して、ＣＣＤ等を備える受光器４により測定される。マスクＭ面の高さ方向（Ｚ方向）における位置ずれは、受光器４の検出光の入射面における光束の入射位置のずれとして測定でき、この光束の位置に基づいてマスクＭの高さを検出することができる。

実際には、複数のスリットを有するスリット基板を投光器２と異物保護部材１０との間に配置し、スリット基板の像がマスクＭ上に形成されるように送光光学系を配置し、スリット像が受光器４上で結像されるように結像光学系を配置する。したがって、受光器４上における各スリット像の位置からマスクＭの複数点の高さ方向の位置を同時に測定することができる。複数点の高さ方向の位置を同時に測定することにより、マスクＭの傾きを検出することもできる。例えば、マスクＭのたわみ等によりマスクＭ面内において高さ分布が生じている場合においても各計測点の高さ方向における位置を正確に求めることができる。この測定結果は制御装置５１に対して出力される。

また、ウエハステージ５６の近傍には、マスクＭの高さ方向の位置を検出する斜入射型の光学センサと同様なウエハＷの高さ方向（Ｚ方向）の位置を検出する斜入射型の光学センサが配置されている。図１に示すように、投光器５２から射出した検出光は、ウエハＷにより反射されて、受光器５４に入射する。受光器５４に入射した検出光の計測結果は制御装置５１に対して出力される。制御装置５１は、受光器５４による計測結果に基づいてウエハＷの高さ方向の位置を検出する。

第１の実施の形態にかかるマスクは、異物保護膜保持部材１２がマスクＭの高さ方向における位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光３が透過する部材により形成されている透過部１４を有している。また、第１の実施の形態にかかる露光装置は、マスクＭの高さ方向における位置を検出するための斜入射型の光学センサを備えており、この光学センサの検出光３が透過部１４を透過するように構成されている。したがって、異物保護膜保持部材１２が検出光３を遮断することなく、マスクの高さ方向における位置を正確に検出することができ、高精度な露光を行なうことができる。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる露光装置及びマスクについて説明する。なお、この第２の実施の形態にかかる露光装置の構成は第１の実施の形態にかかる露光装置の構成と同一であるため、第２の実施の形態にかかる露光装置の構成の詳細な説明は省略する。また、第２の実施の形態にかかる露光装置の説明においては、第２の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。

図４は、第２の実施の形態にかかるマスクＭ２の構成を示す断面図である。マスクＭ２は、図４に示すように、マスクＭ２のパターンが形成されている面から所定の距離、例えば２０ｍｍを保つ位置に配置されている異物保護膜２０を備えている。異物保護膜２０は、マスクＭ２のパターンが形成されている面に異物が付着するのを防止する。

また、異物保護膜２０は、異物保護膜保持部材２２により支持されている。異物保護膜保持部材２２は、異物保護膜２０の周縁部を保持するように設けられており、投光器２から射出された検出光３が透過する部材、例えばガラス等により形成されている透過部２４を有している。透過部２４は、図４に示すように、検出光３の投光器２側（送光側）の入射面２４ａと射出面２４ｂ、及び受光器４側（受光側）の入射面２４ｃと射出面２４ｄが、検出光３の主光線に対して略垂直に形成されている。したがって、検出光３の主光線は、入射面２４ａ、射出面２４ｂ、入射面２４ｃ、射出面２４ｄに対して垂直に入射する。

第２の実施の形態によれば、検出光３の主光線が入射面２４ａ，２４ｃ及び射出面２４ｂ，２４ｄに対して垂直に入射するため、検出光が透過部２４を透過する際に屈折することなく、屈折により光軸がシフトすることによる検出光３の計測誤差の発生を防止することができる。したがって、マスクＭ２の高さ方向における位置を正確に検出することができ、高精度な露光を行なうことができる。

第１の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかるマスクの構成を示す平面図である。 第１の実施の形態にかかるマスクの構成を示す断面図である。 第２の実施の形態にかかるマスクの構成を示す断面図である。

符号の説明

１…露光領域規定部材、２，５２…投光器、４，５４…受光器、１０，２０…異物保護膜、１２，２２…異物保護膜保持部材、１４，２４…透過部、３１…光源、３３…照明光学系、３５…オプティカルインテグレータ、３５ａ…入射側フライアイミラー、３５ｂ…射出側フライアイミラー、５１…制御装置、５５…マスクステージ、５６…ウエハステージ、Ｍ，Ｍ２…マスク、ＰＬ…投影光学系、Ｗ…ウエハ。

Claims (3)

1. 感応基板上に転写するためのパターンが形成されているマスクであって、
   前記パターンが形成されている面に設けられた異物保護膜保持部材と、
   前記異物保護膜保持部材により前記パターンが形成されている面から所定の距離を保つ位置に保持されている異物保護膜と
   を備え、
   前記異物保護膜保持部材は、前記マスクの位置を検出するための斜入射型の光学センサの検出光が透過する部材により形成される透過部を有することを特徴とするマスク。
2. 前記透過部は、前記検出光の送光側の入射面と射出面、及び受光側の入射面と射出面とが、前記検出光の主光線に対して略垂直に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマスク。
3. 請求項１又は請求項２記載のマスクに形成されているパターンを感応基板上に転写する露光装置において、
   前記マスクの位置を検出するための斜入射型の光学センサを備えることを特徴とする露光装置。

Images