JP3327784B2 - マスク構造体、マスク保持方法、ならびにデバイス生産方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線などの放射線
を用いた半導体露光装置に使用されるマスクの形状補正
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＬＳＩなど半導体デバイスの集積
度及び動作速度向上のため、回路パターンの微細化が進
んでいる。これらのＬＳＩを製造する過程の回路パター
ン形成では、シンクロトロンリング（ＳＲ）等からの高
輝度Ｘ線を利用したリソグラフィ技術による微細パター
ンの形成が注目されている。このＸ線露光の有力な方法
の一つとして、マスクとウェーハを近接させて配置して
Ｘ線を照射することで等倍露光転写するものがある。こ
の方法ではマスクとウェーハを極近接させて等倍転写す
る構成であるため、ウェーハに転写されるマスクパター
ンの転写倍率を調整することが難しいが、これを実現す
るひとつの方法として特公平４−６６０９５号公報で
は、押圧機構によって外部からマスク基板に面内応力や
面外応力を作用させてマスク基板を積極的に変形させる
ことによって、メンブレン上のパターン倍率を制御する
方法を提案している。これは、露光動作の直前にマスク
とウェーハの間のアライメント計測した信号からマスク
構造体に必要な変位量を求めて、これに対応した力で押
圧することでマスクパターンの倍率補正を行うものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来例の
技術をより一層改良すべくなされたもので、簡単な方法
でありながら、高精度にマスクの形状（倍率など）を補
正することを可能にするマスク構造体やマスク保持方
法、さらにはデバイス生産方法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】上記目的を達成する本発
明のマスク保持方法の一つの形態は、マスク構造体の支
持フレームの表面と裏面とを真空吸引によって保持する
ことを特徴とするものである。ここで、表面と裏面との
真空吸引力をそれぞれ個別に調整して、支持フレームに
支持されたメンブレン上のマスクパターンを倍率補正す
るとさらに好ましい。

【０００５】また本発明のマスク構造体の一つの形態
は、パターンが形成されたメンブレンと、該メンブレン
を支持する方形のサブフレームと、該サブフレームを保
持するベースフレームとを備えたマスク構造体であっ
て、該ベースフレームは該支持フレームの１点を基準に
固定され、該サブフレームに直交する２軸から外力を作
用させる構成としたことを特徴とするものである。

【０００６】このマスク構造体を保持するには、前記支
持フレームを固定支持すると共に、前記方形のベースフ
レームを２方向から押圧してマスクパターンを補正する
とさらに好ましい。

【０００７】本発明のマスク構造体の別の形態は、パタ
ーンが形成されたメンブレンを有するマスク基板と、該
マスク基板を支持する支持フレームとを備えたマスク構
造体であって、該マスク基板には該メンブレンの方形の
外縁部の外側に平行に複数の溝が形成されていることを
特徴とするものである。ここで、例えば前記方形の周囲
に４つの前記溝が形成されており、各溝の交差部には弾
性ヒンジ機構が形成されている。

【０００８】

【０００９】

【００１０】以上のマスク構造体は、例えばＸ線露光用
のマスクである。

【００１１】本発明のデバイス生産方法の一つの形態
は、上記いずれか記載のマスク構造体またはマスク保持
方法を利用してデバイスを生産することを特徴とするも
のである。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態のＸ線
マスク保持手段を図面に基づいて説明する。図１は、本
発明の第１の実施の形態のＸ線マスク保持手段の部分断
面図であり、図中符号１１０はＸ線マスク構造体、１１
１はマスクパターン、１１２はメンブレン、１１３は支
持基板、１１４は支持フレーム、１２０は支持体、１２
１は表面チャック、１２２は裏面チャック、１２３、１
２４は吸引溝、１２５、１２６は突き当て部、１２７、
１２８は吸引管路である。

【００１３】マスクパターン１１１はＸ線吸収体膜特
に、Ｗ、Ｔａまたはその合金等のＸ線吸収率の高い材料
でできており、メンブレン（Ｘ線透過膜）１１２はＳｉ
Ｃ、ＳｉＮ等でできておりマスクパターン１１１を支え
る。支持基板１１３はＳｉウェーハでできておりマスク
パターン１１１とメンブレン１１２を支える。支持基板
１１３を補強するための支持フレーム１１４には支持基
板１１３が接着剤等で接合されている。この支持フレー
ム１１４はＳｉと線膨張係数が近いパイレックスガラ
ス、または剛性の高いＳｉＣセラミックス等でできてい
る。

【００１４】表面にＳｉＮやＳｉＣ膜が成膜された支持
基板１１３のマスクパターン面が裏面からエッチングに
より□３０〜６０ｍｍ程度除去され、光源であるＸ線に
対する開口部が設けられるとともにＳｉＮやＳｉＣ膜か
ら成るメンブレン１１２が形成される。このメンブレン
１１２上にＸ線吸収体、例えばＷやＴａ等の金属でパタ
ーニングされてマスクパターン１１１が形成される。

【００１５】支持体１２０に設けられた表面チャック１
２１は本発明のＸ線マスク構造体１１０の表面（ウェー
ハ側）を吸引するチャックで、裏面チャック１２２はＸ
線マスク構造体１１０の裏面（光源側）を吸引するチャ
ックである。吸引溝１２３、１２４はそれぞれ表面チャ
ック１２１と裏面チャック１２２に円環状に形成されて
いる。表面チャック１２１と裏面チャック１２２に吸引
溝１２３、１２４を挟んで設けられた突き当て部１２
５、１２６は、Ｘ線マスク構造体１１０の支持フレーム
１１４を固定したとき吸引のリークがないように高精度
に平面加工されている。当然支持フレーム１１４のチャ
ックに当設する部分は同じ様に高精度に平面加工されて
いる。

【００１６】本発明の第１の実施の形態のＸ線マスク保
持手段を用いた倍率変化のモードを図２により説明す
る。図２は図１のチャック部の部分拡大断面図であり
（ａ）は裏面チャックの吸引溝を吸引した状態であり、
（ｂ）は表面チャックの吸引溝を吸引した状態である。

【００１７】Ｘ線マスク構造体を露光装置に装着した状
態で裏面チャック１２２の吸引溝１２４の空気を真空ポ
ンプ（不図示）で吸引して減圧すると、支持フレーム１
１４が図２（ａ）に示すように表面チャック側に凹状に
変形する。その変形に伴いマスク基板１１３が面外表面
側に変形し、メンブレン１１２上のマスクパターン１１
１が拡大される。このとき表面チャック１２１の吸引力
は０ＦＦとなっている。また、表面チャック１２１の吸
引溝１２３の空気または露光雰囲気の気体（Ｈｅなど）
を真空ポンプ（不図示）で吸引して減圧すると、支持フ
レーム１１４が図２（ｂ）に示すように表面チャック側
に凸状に変形する。その変形に伴いマスク基板１１３が
面外裏面側に変形し、メンブレン１１２上のマスクパタ
ーン１１１が縮小される。このとき裏面チャック１２２
の吸引力は０ＦＦとなっている。

【００１８】このＸ線マスク構造体１１０の支持フレー
ム１１４の縁部の厚みは薄い程可撓性が高まり、低吸引
力で大きい倍率補正量が得られる。また、吸引部の面積
は大きい程、低吸引力で大きい倍率補正量が得られる。

【００１９】次にこの機構が露光装置に組み込まれた状
態について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態
のＸ線マスク保持手段を露光装置に組み込んだ状態の模
式図であり、図中符号３１１はマスクパターン、３１４
は支持フレーム、３２１は表面チャック、３２２は裏面
チャック、３３１はウェーハ、３３２はウェーハチャッ
ク、３３３はウェーハステージ、３３４はアラインメン
ト光学計測装置、３３６は倍率補正制御装置、３３７は
真空ポンプ、３３８は真空ゲージである。

【００２０】図１と同様に、裏面チャック３２１と表面
チャック３２２に挟まれるようにＸ線マスク構造体の支
持フレーム部３１４が固定されている。アライメント光
学系計測装置３３４により、設定されたプロキシミテイ
ギヤップの間隔でマスクパターン３１１上とウェーハ３
３１上に描かれたのアライメントマーク（不図示）のア
ライメントを行う。ウェーハ３３１はウェーハチャック
３３２でウェーハステージ３３３に固定されている。ア
ライメント光学計測装置３３４の計測結果は倍率補正制
御装置３３６に入力される。

【００２１】マスクパターンとウェーハ上のパターンの
倍率を２つ以上のアライメントマークをアライメント光
学計測装置で計測し、このアライメントマーク間の距離
（倍率）を計測する。このマスクパターンとウェーハ上
のパターンの倍率変化を比べて、ウェーハ上のパターン
に対しマスクパターンが小さい場合は裏面チャック３２
２の吸引力を増大しマスクパターンを拡大する。また、
ウェーハ上のパターンに対しマスクパターンが大きい場
合は表面チャック３２１の吸引力を増大しマスクパター
ンを縮小させる。各チャックの真空度を真空ゲージ３３
８（Ｇｌ、Ｇ２）でモニターし、真空ポンプ３３７（Ｐ
ｌ、Ｐ２）と共に倍率補正制御装置３３６で管理して制
御している。この制御系により、Ｘ線マスク構造体を面
外に変形させマスクパターンとウェーハ上のパターンの
倍率が制御される。

【００２２】以上の機構により、チャック部の吸引力を
変化させることによってマスク倍率補正のためのマスク
変形が行なわれるので、従来技術のような複雑な駆動機
構が必要でなくなった。

【００２３】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面に基づいて説明する。図４は、本発明の第２の実施
の形態のＸ線マスク保持手段の説明図であり、（ａ）は
模式的上面図、（ｂ）は模式的断面図、（ｃ）は模式的
斜視図である。図中符号４１０はＸ線マスク構造体、４
１２はメンブレン、４１３は支持基板、４１４はベース
フレーム、４１５はサブフレーム、４１６は伝達部品、
４１７、４１８はピンである。

【００２４】本実施の形態で用いるＸ線マスクのマスク
パターンは、パターン形成工程で理想的なマスクパター
ンのサイズに対して予め僅かだけ大きめにパターン作成
が行われる。このときの、パターン倍率オフセットは、
転写後のウェーハプロセスで想定されるプロセス歪みか
ら決定される。

【００２５】本実施の形態の特徴であるサブフレーム４
１５は方形支持枠であり額縁状の形状をしている。ま
た、サブフレーム４１５の材質は、支持基板４１３の材
質よりも剛性の高いことが望ましく、例えば本実施の形
態では、ＳｉＣ等が用いられている。このサブフレーム
４１５は、支持基板４１３のメンブレン４１２形成のた
めのバックエッチ処理部の外周部に接着固定されてい
る。このとき、Ｘ線マスク構造体４１０の作成手順とし
ては、支持基板４１３のバックエッチ工程の前に支持基
板４１３とサブフレーム４１５を接着固定すると、バッ
クエッチ後のメンブレン応力による支持基板４１３の反
りを防止することができる。さらに、支持基板４１３を
予めサブフレーム４１５と同形状にカッティングしてサ
ブフレーム４１５に接着固定した後、バックエッチを施
してもよい。

【００２６】このようなマスク基板形状にすることで、
近接等倍露光でのＸ線マスクとウェーハ基板の傾き（チ
ルト）から派生するＸ線マスクとウェーハ基板の接触防
止にも効果がある。

【００２７】ベースフレーム４１４はサブフレーム４１
５と同様に本実施例では剛性の高い材質としてＳｉＣ等
が用いられている。本実施の形態では、ベースフレーム
４１４は円形状となっており、サブフレーム４１５とベ
ースフレーム４１４は、接する面が実質上密着するよう
にピン４１８の一箇所で締結固定されている。

【００２８】伝達部品４１６は、Ｘ線露光装置側の支持
体にある倍率補正機構からの駆動力をサブフレーム４１
５を介して支持基板４１３に伝達する。伝達部品４１６
は、ピン４１７を介してベースフレーム４１４に微動可
能に取付けられている。このとき伝達部品４１６は、サ
ブフレーム４１５に外力を伝達するため、例えば、本実
施の形態では、ピン４１７と伝達部品４１６の間を弾性
部品（板ばねなど）で支持することで外力方向に可動と
なっている。本実施の形態では、サブフレーム４１５を
ピン４１７と板ばねを介して止めることとしているが、
他の方法でもかまわない。伝達部品４１６はサブフレー
ム４１５の方形支持枠の梁の隅２点の部分を押すよう
に、接触するための対応部分が突出している。

【００２９】以上の伝達部品４１６の取付け方法を用い
ることで、１箇所からの外力を均等にサブフレーム４１
５の２箇所の隅部に作動させることが可能となる。ま
た、サブフレーム４１５に作用する外力は直交する２軸
からなるため、この伝達部品４１６は、ベースフレーム
４１４上に直交して２組配置されている。サブフレーム
４１５と伝達部品４１６とは接触しているが、締結され
ていないため、力の作用する方向と直交する方向の自由
度はサブフレーム４１５と伝達部品４１６との滑りによ
り確保されており、サブフレーム４１５に作用する直交
する外力は、互いに干渉することなくサブフレーム４１
５に伝達することができる。

【００３０】次に、上述のＸ線マスク保持手段を用いた
場合の露光手順を示す。図５は、Ｘ線露光装置の露光手
順を示す模式的な斜視図であり、符号４１０はＸ線マス
ク構造体、４３１はウェーハ、４４１は蓄積リング（Ｓ
Ｒ）、４４２はＸ線ミラー、４４３はシャッターであ
る。

【００３１】蓄積リング（ＳＲ）４４１から発せられた
高輝度のＸ線は、全反射ミラーであるＸ線ミラー４４２
によってＸ線露光装置に拡大投影される。転写時の露光
量制御は、シャッター４４３によって行なわれる。シャ
ッター４４３を通過したＸ線は、さらにＸ線マスク構造
体４１０上のＸ線マスクを通過してウェーハ４３１上の
レジストにパターニングされる。

【００３２】図６は、上述のＸ線露光装置に用いられる
第２の実施の形態のＸ線マスク保持手段の模式的上面図
であり、符号４１０はＸ線マスク構造体、４２０は支持
体、４２３はアクチュエータ、４２４は位置決めピンで
ある。

【００３３】Ｘ線マスク構造体４１０は、支持体４２０
に不図示のＸ線マスク搬送機構によって搬送設置され
る。支持体４２０でのマスク位置決めは、本実施の形態
では、２つの位置決め部材によって行われる。また、図
６で示すＸ線マスク構造体４１０には、位置決め用のノ
ッチがベースフレーム４１４（図４）に施されている。
本実施の形態においては、Ｘ線マスク構造体４１０の位
置決め後の保持方法としては、真空チャック方式を用い
ているが、機械式チャック、磁性式チャックでもかまわ
ない。

【００３４】アクチュエータ４２３は倍率補正用であ
り、支持体４２０に保持されたＸ線マスク構造体４１０
の伝達部品４１６に作用するように支持体４２０上に直
交して２組配置されている。本実施の形態に用いたアク
チュエータ４２３は、駆動源にエアーシリンダーを用い
たものが使用されている。このエアーシリンダーにかか
る圧力がアクチュエータ４２３の駆動力となるため、Ｘ
線マスク構造体４１０のパターン倍率制御は、駆動圧力
を制御することで行われるが、他の駆動制御方法でもか
まわない。また、アクチュエータ４２３の伝達部品４１
６に接触する先端部は、Ｘ線マスク構造体４１０の装着
時には、退避してマスク搬送の妨げにならないようにな
っている。

【００３５】支持体４２０に装着保持されたＸ線マスク
構造体４１０は、不図示のマスクアライメント系によっ
て、転写すべきウェーハ４３１の位置決めマークとのず
れ量を露光転写前に検出されるが、このときこのずれ量
の統計的処理等によりＸ線マスク構造体４１０のパター
ンサイズとウェーハ４３１に転写されるべきパターンの
歪みである転写倍率補正値が求められる。この計測値を
元に直交するアクチェータ４２３のそれぞれを作動さ
せ、Ｘ線マスク構造体４１０の伝達部品４１６のそれぞ
れに加わる圧力を制御する。この押圧力はサブフレーム
４１５の梁部を押しつけることになり、結果としてサブ
フレーム４１５は等方的に圧縮変形され、したがってサ
ブフレーム４１５に接着固定されている支持基板４１３
のメンブレン４１２も同じく等方的に圧縮されることに
なる。この時、アライメントマークを観察しながら、ア
クチュエータ４２３を加圧制御する方法でもよい。ま
た、予めＸ線マスク構造体４１０にかかる押圧力とパタ
ーン収縮率を各Ｘ線マスクごとに、計測しそのデータを
元に加圧制御すれば、倍率補正に掛かる動作時間は、よ
り短縮される。

【００３６】本実施の形態のＸ線マスク保持手段の特徴
は、方形支持枠の微小弾性変形を利用し、いいかえれ
ば、均質な圧縮ばねを四辺に配置したことと等価な構造
を構成し、その四隅を加圧することで圧縮ばねを線形に
変形させ均等な圧縮変形を実現するものである。

【００３７】以上示したように、本実施の形態では、転
写されるべきＸ線マスクパターンは、支持基板４１３の
直交する２点に加わる押圧力を変化させ、転写パターン
をウェーハ４３１側の露光サイズに合わせ込むことがで
き、Ｘ線マスク保持手段を簡素化できる。なお、本実施
の形態で用いるＸ線マスクのマスクパターンは、等方的
に圧縮させることでパターン倍率制御をおこなうため、
前述したようにパターン作成時は、予めパターンサイズ
を大きめに形成する必要がある。

【００３８】さらに、Ｘ線マスクに面内応力を与える露
光転写倍率補正機構を備えたＸ線露光装置に、本実施の
形態のＸ線マスク保持手段を用いれば、Ｘ線マスクに直
交する２点を押圧する倍率制御機構で、従来では困難で
あった等方的な倍率の可変制御が簡単に行うことがで
き、Ｘ線露光装置での倍率補正機構を簡単な機構で構成
でき、このＸ線露光装置を備えたデバイス製造装置では
精度の高い半導体デバイスを効率よく生産できる。

【００３９】次に第３の実施の形態について図面に基づ
いて説明する。図７は、本発明の第３の実施の形態のＸ
線マスク保持手段のＸ線マスク構造体の説明図であり、
（ａ）は模式的上面図、（ｂ）は模式的断面図である。
図中符号７１２はメンブレン、７１３は支持基板、７１
４は支持フレーム、７１６は第１の溝、７１７は第２の
溝、７１８は弾性ヒンジ、７１９は接着固定部である。

【００４０】各部の名称で第２の実施の形態と共通のも
のについては、説明を省略する。第３の実施の形態の特
徴である支持基板７１３は、この実施の形態では、第２
の実施の形態で示した、サブフレーム４１５、伝達部品
４１６を支持基板４１３に作り込んだものである。支持
基板７１３は、図７で示すように中央のメンブレン７１
２部分を囲むようにエッチング等の工程を用いて応力緩
和のための第１の溝７１６が刻設され、メンブレン７１
２が方形枠状の支持基板７１３の一部で支持されるよう
に加工する。次に第２の溝７１７を方形枠の３方の隅に
刻設し、メンブレン７１２を囲む方形枠と支持基板７１
３の外周部とを３方の隅で連結する弾性ヒンジ７１８を
支持基板の一部により形成する。

【００４１】この弾性ヒンジ７１８は、曲げ方向と直交
する方向の剛性は、曲げ方向の剛性に対して非常に大き
いものとする。また、支持基板７１３と支持フレーム７
１４は、図７（ａ）の斜線で示す第２の溝７１７の刻設
されない隅を挟む支持基板７１３の外周部の接着固定部
７１９で接着固定されている。

【００４２】本実施の形態においては、倍率調整のため
にメンブレン７１２に作用させる外力は直接支持基板７
１３に図７（ａ）で示すＡ、Ｂ方向から伝達される。
Ａ、Ｂ方向からの外力は、弾性ヒンジ７１８を介して支
持基板７１３の溝部７１６の内側の方形枠状に形成され
た支持基板７１３に作用する。図７で示す上述した曲げ
剛性を持つ弾性ヒンジ７１８の構成で、直交するＡ、Ｂ
部からの外力は、互いに干渉することなく第１の溝部７
１６の内側に伝達され、結果として、メンブレン７１２
上のマスクパターンは、等方的に圧縮変形される。従っ
て、本実施の形態では、第２の実施の形態で説明したサ
ブフレーム４１５（方形支持枠）が、支持基板４１３に
作り込まれている。この時、外力伝達による押圧力は、
支持基板７１３の方形支持枠状に形成された梁の中央部
に対応する支持基板７１３の周辺部に作用させることが
できれば、外力の伝達が効率よく梁部に伝達できる。

【００４３】本実施の形態においては、第２の実施の形
態の支持基板４１３にサブフレーム４１５、伝達部品４
１６の機能を合わせ持たせることで、Ｘ線マスクの製作
や組立が簡略化でき、安価な倍率補正機能付きＸ線マス
クを提供することができる。次に第４の実施の形態につ
いて図面に基づいて説明する。図８は、本発明の第４の
実施の形態の歪みゲージを備えたＸ線マスク保持手段の
説明図であり、（ａ）は模式的上面図、（ｂ）は模式的
断面図である。図中符号８１０はＸ線マスク構造体、８
１２はメンブレン、８１３は支持基板、８１４は支持フ
レーム、８１６は歪みゲージ、８１７は電極、８１８は
信号パターンである。

【００４４】支持基板８１３の固定された支持フレーム
８１４は、本実施の形態では円形をしており、円の中心
と露光画角の中心はほぼ一致している。支持フレーム８
１４中には、不図示の磁性体が埋め込まれており、支持
体側に設置された磁石により磁気吸着されることによっ
て露光装置に支持される。

【００４５】歪みゲージ８１６は、支持基板８１３の裏
面に設置され、支持基板８１３の歪みを検出する。検出
された信号は信号線パターン８１８と電極８１７を経由
して外部に取り出される。歪みゲージ８１６は、支持基
板８１３の裏面のメンブレン８１２形成のためにバック
エッチされた領域の４辺の外側に沿うように４個が配置
されている。図８（ａ）の上下の２個は、Ｘ方向の歪み
を検出し、左右の２個はＹ方向の歪みを検出する。歪み
ゲージ８１６の２本の端部は、信号パターン８１８を通
して電極８１７に繋がっている。この電極８１７を経由
した信号によって外部の歪みゲージ制御部が歪みゲージ
８１６の計測値の測定が可能となっている。電極８１７
と信号パターン８１８は、電気伝導体でつくれられたパ
ターンである。

【００４６】図９は、図８のＸ線マスク構造体を使用し
た倍率補正装置の構成図であり、図１０は図８のＸ線マ
スク構造体を支持体に固定した状態を示す断面図であ
る。図中符号８１０はＸ線マスク構造体、８１２はメン
ブレン、８１３は支持基板、８１４は支持フレーム、８
１６は歪みゲージ、８１７は電極、８１８は信号パター
ン、８１９は支持体側電極、８２０は支持体、８２３は
アクチュエータ、８２４は位置決めピン、８２５は支持
部、８２６は電歪素子、８２７は突き当て部、８２８は
電磁石、８３１は歪みゲージ制御部、８３２は中央処理
装置、８３３は倍率補正制御部である。

【００４７】Ｘ線マスク構造体８１０は、位置決めピン
８２４に支持フレーム８１４の側面を突き当てた状態
で、支持体８２０に磁気によりチャッキングされる。支
持体８２０には、電磁石８２８が埋め込まれており、磁
気によりマスク支持フレームを吸着する。吸着面の一部
には、吸着された状態で、Ｘ線マスク構造体８１０の電
極８１７と同じ配置に支持体側電極８１９が設置されて
おり、歪みゲージ８１６の信号が外部の歪みゲージ制御
部８３１と繋がれる。

【００４８】倍率補正機構は、アクチュエータ８２３で
支持フレーム８１４を面内方向に押さえ付けることによ
り補正する。アクチュエータ８２３は、支持部８２５、
電歪素子８２６、突き当て部８２７によって構成されて
いる。倍率補正制御部８３３からの指令信号によって電
歪素子８２６が伸び突き当て部８２７によって支持フレ
ーム８１４を押圧する。アクチュエータ８２３は、位置
決めピン８２４に対向した位置に配置されており、マス
クの中心に向かって力を発生する方向に位置決めされて
いる。この２つのアクチュエータ８２３をそれぞれの力
で制御することによって、Ｘ方向、Ｙ方向の歪みを別々
に制御することが可能となる。

【００４９】Ｘ線マスク構造体８１０に設置された歪み
ゲージ８１６からの信号により、歪みゲージ制御部８３
１によって歪みが計測されて、歪み量が中央処理装置８
３２に送られる。中央処理装置８３２は、歪みが所望値
になるように倍率補正制御部８３３に指令を出し、倍率
補正制御部８３３がアクチュエータ８２３を駆動し、Ｘ
線マスク構造体８１０に歪みを加える。

【００５０】次に、このＸ線マスク構造体８１０、およ
び倍率補正機構を備えた露光装置を用いた露光の手順に
ついて説明する。Ｘ線マスク構造体８１０が支持体８２
０にロードされ、支持される。次に転写を行うウェーハ
がロードされ、グローバルアライメントが行われる。グ
ローバルアライメントは、ウェーハ内の一部のシヨット
について、アライメント行い、ウェーハ全体の回転、位
置ずれ、倍率等を求めることができる。この計測結果の
内の倍率については、上記の倍率補正手段によって、補
正される。倍率の補正量は、Ｘ線マスク構造体８１０に
設置された歪みゲージ８１６の計測結果を基に行われ
る。マスクの補正を行いつつ、ウェーハを第一ショット
位置ヘ移動し露光を行う。露光後、次の露光位置ヘウェ
ーハを移動させ、順次ウェーハ全体の露光を行う。

【００５１】歪みゲージの計測は、ウェーハステージの
駆動とは、無関係であるので、ウェーハステージの駆動
と倍率補正の駆動とを平行して行うことが可能である。
これよって、スループットを落とすことなく、露光を行
うことができる。

【００５２】次に第５の実施の形態について図面に基づ
いて説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態の
歪みゲージを備えたＸ線マスク保持手段の説明図であ
り、（ａ）は模式的上面図、（ｂ）はブロック構成図で
ある。図中符号１１１０はＸ線マスク構造体、１１１２
はメンブレン、１１１３は支持基板、１１１４は支持フ
レーム、１１１６は歪みゲージ、１１２４は位置決めピ
ン、１１３１は歪みゲージ制御部、１１３２は中央処理
装置、１１３３はその他周辺機器、１１３６はマスク搬
送手段である。

【００５３】Ｘ線マスク構造体１１１０の構造は、図８
と同一である。第４の実施の形態のチャッキングと同様
に、歪みゲージ１１１６の信号は、図１０に示した構成
と同様に外部に取り出される。ここでは第４の実施の形
態と同一の構成であるので、説明を省略する。

【００５４】図１１にしたがって、本実施の形態の説明
を行う。Ｘ線マスク構造体１１１０は、マスク搬送手段
１１３６によって、不図示のマスクホルダーから取りだ
され、マスクの支持体に搬送される。マスク搬送手段１
１３６によって、Ｘ線マスク構造体１１１０を位置決め
ピン１１２４に突き当て位置決めをされ、電磁石の磁気
によって吸着される。この後、歪みゲージ１１１６によ
ってマスクの歪みが計測される。歪みゲージ制御部１１
３１は、歪み量を算出し、中央処理装置１１３２に値を
送る。中央処理装置１１３２は、その歪みの値が予め決
められた値の範囲内にあるかどうかを判断をする。計測
された歪み量が規定値以内であれば、露光を行う。ま
た、計測された歪みが、範囲外にあれば、Ｘ線マスク構
造体１１１０がチャッキングによって歪んでしまったこ
とを意味する。そのため、中央処理装置１１３２は、マ
スク搬送系に指令を送り、再度チャッキング動作を行
う。そして、歪みが規定値以内になるようにする。再
度、チャッキング動作を行っても、歪みが規定値以下に
ならない場合、中央処理装置１１３２は、エラーを出力
し、マスク自体に異常が発生していることを知らせる。

【００５５】歪みがあると本来の回路パターンに位置ず
れが生じ、重ね合わせ精度が悪化し、デバイスの歩留ま
りが下がってしまう。本実施の形態では、歪みゲージ１
１１６の設置されたＸ線マスク構造体１１１０を用い、
チャッキング時の歪みを監視することによって、規定値
以上の歪みが発生した場合、チャッキングを再度行うこ
とにより、パターン歪みによる歩留まりの低下を回避し
ている。また、歪みが発生したままで露光を行ってしま
うことを回避できる。

【００５６】この場合、歪みの基準となる規定値につい
ては、マスクに回路パターンを描画したときの歪みゲー
ジの出力等を用いる。これによって回路を描画した状態
が保てるからである。

【００５７】なお、この実施の形態では、露光装置のマ
スクチャッキングについて記したが、ＥＢ描画装置、寸
法計測機の基板などのチャッキング機構にも同様に適用
できることはいうまでもない。

【００５８】図１２は上記マスク構造体を使用した半導
体デバイス（ＩＣやＬＳＩ等の半導体チップ、あるいは
液晶パネルやＣＣＤ等）の生産フローを示す。ステップ
１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行う。
ステップ２（マスク製作）では設計した回路パターンを
形成したマスクを製作する。ステップ３（ウェーハ製
造）ではシリコン等の材料を用いてウェーハを製造す
る。ステップ４（ウェーハプロセス）は前工程と呼ば
れ、上記用意したマスクとウェーハを用いて、リソグラ
フィ技術によってウェーハ上に実際の回路を形成する。
ステップ５（組立て）は後工程と呼ばれ、ステップ４に
よって作製されたウェーハを用いて半導体チップ化する
工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディ
ング）、パッケージング工程（チップ封入）等の工程を
含む。ステップ６（検査）ではステップ５で作製された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検
査を行う。こうした工程を経て半導体デバイスが完成
し、これが出荷（ステップ７）される。

【００５９】図１３は上記ウェーハプロセスの詳細なフ
ローを示す。ステップ１１（酸化）ではウェーハの上面
を酸化させる。ステップ１２（ＣＶＤ）ではウェーハ表
面に絶縁膜を形成する。ステップ１３（電極形成）では
ウェーハに電極を蒸着によって形成する。ステップ１４
（イオン打込み）ではウェーハにイオンを打ち込む。ス
テップ１５（レジスト処理）ではウェーハに感光剤を塗
布する。ステップ１６（露光）ではマスク回路パターン
をウェーハに焼付露光する。ステップ１７（現像）では
露光したウェーハを現像する。ステップ１８（エッチン
グ）では現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ス
テップ１９（レジスト剥離）ではエッチングが済んで不
要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰
り返し行うことによって、ウェーハ上に多重に回路パタ
ーンが形成される。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成でありなが
らマスクパターンの転写倍率等の補正を高精度に行うこ
とができる。これを利用すれば従来以上に高精度なデバ
イス生産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のＸ線マスク保持手
段の部分断面図である。

【図２】図１のチャック部の部分拡大断面図である。
（ａ）は裏面チャックの吸引溝を吸引した状態である。
（ｂ）は表面チャックの吸引溝を吸引した状態である。

【図３】本発明の第１の実施の形態のＸ線マスク保持手
段を露光装置に組み込んだ状態の模式図である。

【図４】本発明の第２の実施の形態のＸ線マスク保持手
段の説明図である。（ａ）は模式的上面図である。
（ｂ）は模式的断面図である。（ｃ）は模式的斜視図で
ある。

【図５】Ｘ線露光装置の露光手順を示す模式的な斜視図
である。

【図６】上述のＸ線露光装置に用いられる第２の実施の
形態のＸ線マスク保持手段の模式的上面図である。

【図７】本発明の第３の実施の形態のＸ線マスク保持手
段のＸ線マスク構造体の説明図である。（ａ）は模式的
上面図である。（ｂ）は模式的断面図である。

【図８】本発明の第４の実施の形態の歪みゲージを備え
たＸ線マスク保持手段の説明図である。（ａ）は模式的
上面図である。（ｂ）は模式的断面図である。

【図９】図８のＸ線マスク構造体を使用した倍率補正装
置の構成図である。

【図１０】図８のＸ線マスク構造体を支持体に固定した
状態を示す断面図である。

【図１１】本発明の第５の実施の形態の歪みゲージを備
えたＸ線マスク保持手段の説明図である。（ａ）は模式
的上面図である。（ｂ）はブロック構成図である。

【図１２】半導体デバイスの生産フローを示すフローチ
ャートである。

【図１３】ウェーハプロセスの詳細なフローを示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１１０、４１０、８１０、１１１０ Ｘ線マスク構造
体 １１１、３１１ マスクパターン １１２、４１２、７１２、８１２、１１１２ メンブ
レン １１３、４１３、７１３、８１３、１１１３ 支持基
板 １１４、３１４、４１４、７１４、８１４、１１１４
支持フレーム １２０、４２０、８２０ 支持体 １２１、３２１ 表面チャック １２２、３２２ 裏面チャック １２３、１２４ 吸引溝 １２５、１２６ 突き当て部 １２７、１２８ 吸引管路 ３３１、４３１ ウェーハ ３３２ ウェーハチャック ３３３ ウェーハステージ ３３４ アラインメント光学計測装置 ３３６ 倍率補正制御装置 ３３７ 真空ポンプ ３３８ 真空ゲージ ４１５ サブフレーム ４１６ 伝達部品 ４１７、４１８ ピン ４２３、８２３、 アクチュエータ ４２４、８２４、１１２４ 位置決めピン ４４１ 蓄積リング（ＳＲ） ４４２ Ｘ線ミラー ４４３ シャッター ７１６ 第１の溝 ７１７ 第２の溝 ７１８ 弾性ヒンジ ７１９ 接着固定部 ８１６、１１１６ 歪みゲージ ８１７ 電極 ８１８ 信号パターン ８１９ 支持体側電極 ８２５ 支持部 ８２６ 電歪素子 ８２７ 突き当て部 ８２８ 電磁石 ８３１、１１３１ 歪みゲージ制御部 ８３２、１１３２ 中央処理装置 ８３３ 倍率補正制御部 １１３３ その他周辺機器 １１３６ マスク搬送手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 裕司 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−263316（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130604（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/027

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスク構造体の支持フレームの表面と裏
   面とを真空吸引によって保持することを特徴とするマス
   ク保持方法。
2. 【請求項２】 表面と裏面との真空吸引力をそれぞれ個
   別に調整して、前記支持フレームに支持されたメンブレ
   ン上のマスクパターンを倍率補正することを特徴とする
   請求項１記載のマスク保持方法。
3. 【請求項３】 パターンが形成されたメンブレンと、該
   メンブレンを支持する方形のサブフレームと、該サブフ
   レームを保持するベースフレームとを備えたマスク構造
   体であって、該サブフレームは該ベースフレームの１点
   を基準に固定され、該サブフレームに直交する２軸から
   外力を作用させる構成としたことを特徴とするマスク構
   造体。
4. 【請求項４】 請求項３記載のマスク構造体を保持する
   方法であって、前記ベースフレームを固定支持すると共
   に、前記方形のサブフレームを２方向から押圧してマス
   クパターンを補正することを特徴とするマスク保持方
   法。
5. 【請求項５】 パターンが形成されたメンブレンを有す
   るマスク基板と、該マスク基板を支持する支持フレーム
   とを備えたマスク構造体であって、該マスク基板には該
   メンブレンの方形の外縁部の外側に平行に複数の溝が形
   成されていることを特徴とするマスク構造体。
6. 【請求項６】 前記方形の周囲に４つの前記溝が形成さ
   れており、各溝の交差部には弾性ヒンジ機構が形成され
   ていることを特徴とする請求項５記載のマスク構造体。
7. 【請求項７】 マスク構造体はＸ線露光用のマスクであ
   ることを特徴とする請求項１乃至６記載のマスク構造体
   またはマスク保持方法。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか記載のマスク
   構造体またはマスク保持方法を利用してデバイスを生産
   することを特徴とするデバイス生産方法。