JP3639219B2 - Photomask storage device, photomask unit, photomask device, projection exposure apparatus, and projection exposure method - Google Patents

Photomask storage device, photomask unit, photomask device, projection exposure apparatus, and projection exposure method Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、改善されたフォトマスクの構造に関し、また、これを用いた投影露光装置および投影露光方法に関するものである。
また、具体的な適用としては、半導体集積回路製造等において、回路パターン転写技術における露光光の短波長化に伴って生じている、ペリクルの問題点を解決したフォトマスクの構造、使用に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、半導体集積回路のパターンをウエハ上に転写する既知の投影露光技術の概念を示したものであり、図７は、先行発明における投影露光装置の概念を示す図である。図６において、マスク基板１はペリクル膜２を備えており、ペリクル膜２でカバーされた側にフォトマスクパターン３が形成されている。ペリクル膜２は、フォトマスクパターン３に大気中の微粒子等の異物が付着するのを防ぐため、フォトマスクパターン３とほぼ平行に、フレーム４に張られている。
露光光源１９（具体的には発振されたＦ２レーザ）からの光は、図６の矢印に示すようにマスク基板１、フォトマスクパターン３、ペリクル膜２、投影光学系２０を透過し、被処理基板１８（具体的には半導体ウエハ）の上にフォトマスクの像を結像する。
【０００３】
近年、半導体集積回路パターンでのデザインルール微細化に伴い、露光波長の短波長化が進んでいる。現在主流となっている回路パターン転写用投影露光装置の光源は、波長２４８nmのＫｒＦエキシマレーザであり、波長１９３nmのＡｒＦエキシマレーザがこれに続く。エキシマレーザの次は、真空紫外のＦ２レーザ（波長１５７nm）である。
【０００４】
ところで、Ｆ２レーザは大気中の酸素や水分による吸収が大きい為、窒素等の不活性ガスによるパージが必要である。
一方、このＦ２世代でもマスク基板上への異物付着は避ける必要があるため、ペリクルはなくてはならないものである。しかし、ペリクル膜、特に有機物重合体より成るペリクル膜の膜厚は６００〜１０００ｎｍと薄いため、Ｆ２レーザのような高エネルギーレーザの照射に対する耐光性が非常に低く、その寿命が短い。
【０００５】
このような、ペリクル膜の短命という問題を解決するために、本件の先行発明において、ペリクル膜に接する空間を、通常は窒素等の不活性ガスのみからなるガスに、活性ガスを混合させて、パージするという方法を提案した。
【０００６】
具体的には、ペリクル膜２を有するフォトマスクを用いた投影露光の際、フォトマスク基板１とペリクル膜２とフレーム４とで囲まれる空間５を、不活性ガスに所定量の活性ガスを混同したパージガスでパージし、これを投影露光装置内に装填して投影露光を行うという方法を提案した。
【０００７】
あるいは、図７に示すように、ペリクル膜を有するフォトマスクユニット１００の周囲を筐体９で囲み、不活性ガスに所定量の活性ガスを混合したパージガスを用いてこの筐体内部９Ｃをパージしたフォトマスク装置２００を、投影露光装置内に直接装填し投影露光を行うという方法を提案した。
【０００８】
これにより、ペリクル膜２の短波長光、例えばＦ２レーザ光に対する耐光性を向上させ、ペリクル膜２の寿命の延命化を図る。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、露光光、特にＦ２レーザは、酸素等の活性ガスや水分による吸収が大きい。このため、前述パージガス中の活性ガスの濃度を高くすれば、この活性ガスにより、Ｆ２レーザ等の露光光は多量に吸収され、その結果、露光光の透過率の損失は大きくなる。従って、十分に活性ガスの濃度をあげることができず、ペリクル膜の寿命の延命化を十分に図ることができないという点で問題である。
【００１０】
この発明は、このような問題を解決するために、改善されたフォトマスクとこれを用いた投影露光装置及び投影露光方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明のフォトマスク装置は、対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の気圧を減圧することによって、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を有するものである。
【００１２】
あるいは、この発明のフォトマスク収納装置は、更に、前記筐体内部の気圧を測定する手段を、備え、
前記調整手段は、
前記気圧の測定結果に応じて、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を減少させるものである。
【００１３】
また、この発明のフォトマスク収納装置は、前記調整手段が、前記筐体内部のガスを外部へ回収するための回収口を含み、この回収口から回収するガスの量を制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数を減少させるものである。
【００１４】
また、この発明のフォトマスク収納装置は、前記調整手段が、前記筐体内部のガスを外部へ回収する回収手段を含み、この回収手段によって回収されるガスの量を制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数を減少させるものである。
【００１５】
また、この発明のフォトマスク収納装置は、対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記所定の濃度に維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を有するものである。
【００１６】
あるいは、この発明のフォトマスク収納装置は、更に、
前記筐体内部の気圧及び前記活性ガスの濃度を測定する手段を備え、
前記調整手段は、
前記気圧及び濃度の測定結果に応じて、前記筐体内部の気圧を減圧し及び前記活性ガスの濃度を調整することにより、前記活性ガスの濃度と、分子数とを調整するものである。
【００１７】
また、この発明のフォトマスク収納装置は、前記調整手段が、前記筐体内部のガスを外部へ回収するための回収口と、
前記筐体内部に外部から前記パージガスを供給する供給口とを含み、
前記回収口から回収するガスの量と、前記供給口から供給する前記パージガスの量とを制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度を調整しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させるものである。
【００１８】
また、この発明のフォトマスク収納装置は、前記調整手段が、前記筐体内部のガスを外部へ回収する回収手段と、
前記筐体内部に外部から前記パージガスを供給する供給手段とを含み、
前記回収手段により回収するガスの量と、前記供給手段により供給する前記パージガスの量とを制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度を調整しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させるものである。
【００１９】
あるいは、この発明のフォトマスク収納装置は、対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を備え、
前記調整手段は、前記筐体内部に外部から前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と前記活性ガスを供給する前記活性ガス供給手段とを有し、
前記不活性ガス供給手段から供給する不活性ガスの量と前記活性ガス供給手段から供給する活性ガスの量とを制御して混合したパージガスを、前記筐体内部に供給し、これによって、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度と、分子数とを調整するものである。
【００２０】
次に、この発明のフォトマスクユニットは、フォトマスク基板と、このフォトマスク基板の表面に対向し、この表面と所定の間隔を置いて張設されたペリクル膜と、このペリクル膜を保持し、このペリクル膜と前記フォトマスク基板との間を封じるフレームとを含むフォトマスクユニットであって、
前記フォトマスク基板と前記フレームと前記ペリクル膜とによって区画される空間に、所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを満たして、
前記空間内の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記パージガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を所定の分子数を減少させるものである。
【００２１】
次に、この発明のフォトマスク装置は、フォトマスク基板と、このフォトマスク基板の表面に対向し、この表面と所定の間隔を置いて張設されたペリクル膜と、このペリクル膜を保持し、このペリクル膜と前記フォトマスク基板との間を封じ、一部に開口を有するフレームとを含むフォトマスクユニットを、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置に収納したものである。
【００２２】
また、この発明のフォトマスク装置は、請求項１０に記載のフォトマスクユニットを、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置に収納したものである。
【００２３】
次に、この発明の投影露光装置は、露光光源と、
前記露光光源から発し、フォトマスクを透過した光を被処理基板の被露光面に照射する光学系とを有する投影露光装置であって、
請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置または請求項１０に記載のフォトマスクユニットまたは請求項１１若しくは１２に記載のフォトマスク装置のいずれかを装着したものである。
【００２４】
次に、この発明の投影露光方法は、露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させて投影露光するものである。
【００２５】
また、この発明の投影露光方法は、露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の気圧を測定し、
この気圧の測定値に応じて、気圧を減圧することにより、前記筐体内部の前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させて投影露光するものである。
【００２６】
また、この発明の投影露光方法は、露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を減圧させて投影露光するものである。
【００２７】
あるいは、この発明の投影露光方法は、前記濃度の調整及び前記分子数の調整を、
前記筐体内部の気圧及び前記活性ガスの濃度を測定し、
この気圧及び濃度の測定値に応じて行うものである。
【００２８】
また、この発明の投影露光方法は、前記濃度の測定は、前記筐体内に収容されたフォトマスクを透過した露光光の照度を測定し、この照度の測定値から、前記活性ガスの濃度を算出するものである。
【００２９】
また、この発明の投影露光方法は、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数の調整を、前記筐体内部の前記パージガスを外部へ回収することにより行うものである。
【００３０】
また、この発明の投影露光方法は、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数を、
前記筐体内部から回収するガスの量と前記筐体内部に供給する前記パージガスの量とを制御して、減少させるものである。
【００３１】
また、この発明の投影露光方法は、露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度及び前記活性ガスの分子数を、前記筐体内部に供給する前記不活性ガスの供給と前記活性ガスの供給とを制御することにより調整するものである。
【００３２】
また、この発明の投影露光方法は、前記筐体内部の気圧を１０− 5気圧〜１０− 1気圧とするものである。
【００３３】
また、この発明の投影露光方法は、前記活性ガスは酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素類、若しくは酸素硫黄類、または酸素を含む有機ガスのいずれかとし、前記不活性ガスは窒素、ヘリウム、アルゴンのいずれかとするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
この発明は、前述の問題を解決するために、投影露光装置に装填されたフォトマスクの周囲を、所定量の活性ガスを含む不活性ガスを用いて、パージして行う場合に、このガスを減圧することにより活性ガスの分子の数を抑えつつ活性ガスの濃度を高い状態で保つものである。
これにより、活性ガスによる露光光の吸収を抑えつつ、かつ、ペリクル膜の延命化を図ることができる。
【００３５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一または相当する部分には同一符号を付してその説明を簡略化ないし省略する。
【００３６】
実施の形態１.
図１は、この発明の実施の形態１で用いるフォトマスク収納装置の概念構成を示す断面図である。
図１において、１は、マスク基板、２は、ペリクル膜、３は、フォトマスクパターン、４は、フレーム（あるいは梁）、５は、マスク基板１とペリクル膜２とフレーム４とにより形成される空間およびこの空間に満たされたガスを示す。
【００３７】
マスク基板１の一表面にはフォトマスクパターン３が形成されており、このフォトマスクパターン３を保護するために、フォトマスクパターン３と所定の間隔（一般には約６ｍｍ）をおいて、ほぼ平行に、ペリクル膜２がフレーム４に張られている。空間５には、不活性ガスに約１％の活性ガスが混合したパージガスが充填され、０.１気圧程度に減圧されている。
【００３８】
なお、一般に、ペリクル膜２の材料としてはフッ素系ポリマーなどが用いられ、フレーム４の材料としてはアルミ等が用いられる。しかし、この発明の範囲内でこれに限るものではない。
【００３９】
マスク基板１、ペリクル膜２、フォトマスクパターン３、フレーム４及び減圧されたパージガスの充填された空間５を含めて、フォトマスクユニット３００を構成する。
【００４０】
また、９は、フォトマスクを内部に収容するための筐体であり、この筐体９の内部９Ｃには、前述のパージガスが充填されている。この筐体９の上面板９Ａと下面板９Ｂは光透過性の材料からなり、上面板９Ａと下面板９Ｂの間隔は、好適には３ｃｍである。また、筐体９の内部９Ｃにおいて、この筐体９の上面板９Ａ及び下面板９Ｂとほぼ平行になるように、フォトマスクユニット３００が収容され、固定用具６に固定されている。
また、この筐体９は、例えば側面に開閉可能な窓のような開閉機構（図示せず）を有しており、これによってフォトマスクユニットを固定用具６に自由に着脱できるようになっている。
なお、上面板９Ａと下面板９Ｂの間隔は、活性ガスが露光光を吸収することによる露光率の低下を避けるため３ｃｍ以下であることが望ましいが、この発明の範囲内でこれに限るものではない。
【００４１】
また、１０は、筐体内部９Ｃのガスを回収する回収口、１４は、この回収口１０を含む回収手段を示し、１２は、筐体内部５Ｃの気圧を測定する手段としての気圧計を示す。
気圧計１２により、測定された測定値の出力は、回収手段１４に伝えられるようになっている。
【００４２】
筐体９及び回収手段１４を含めて、フォトマスク収納装置４００を構成する。また、この実施の形態１では、フォトマスク収納装置４００に用いるフォトマスクとして、前述のフォトマスクユニット３００を用いたが、この発明の範囲内で他のフォトマスクであってもよい。
【００４３】
なお、この明細書において、投影露光によって被処理基板に転写されるパターン像を形成したマスクを有するものを単にフォトマスクと称し、固定用具を備え、内部にフォトマスクを収納するための筐体を含む装置をフォトマスク収納装置と称することとする。また、フォトマスクのなかで、特に、フォトマスク基板、ペリクル膜及びフレームを備えたフォトマスクをフォトマスクユニットと称し、フォトマスク収納装置にフォトマスクを収納したものをフォトマスク装置と称することとする。
【００４４】
図２は、この発明の実施の形態１による投影露光装置の概念構成を示す図である。
図２において、１８は、被露光基板、１９は露光光源、２０は、投影光学系を示し、全体として投影露光装置の概念構成を示す。被処理基板１８は例えば半導体ウエハであり、露光光源１９は例えばＦ２レーザである。
【００４５】
また、この実施の形態１による投影露光装置は、フォトマスクとして、図１において説明したフォトマスクユニット３００を収納したフォトマスク収納装置４００が装填され、このフォトマスクユニット３００及びフォトマスク収納装置４００と、露光光源１９、投影光学系２０、被処理基板１８を載せる台（図示せず）を含めて投影露光装置を構成する。
【００４６】
次にこの投影露光装置を用いて投影露光する際の投影露光装置及びフォトマスク収納装置の動作について、図１及び図２を用いて説明する。
【００４７】
図２に示すように、フォトマスク収納装置４００は、露光装置内に装着される。
また、フォトマスクユニット３００は、フォトマスク基板１のガラス面とペリクル膜２上に被処理基板１８に転写される大きな異物がないことを確認した後、空間５を０.１気圧程度に減圧する。このフォトマスクユニット３００は筐体９の開閉機構（図示せず）から、フォトマスク収納装置４００の筐体内部９Ｃに収容され、固定用具６によって、筐体９の上面板９Ａ及び下面板９Ｂに平行になるように、筐体内部９Ｃに固定される。
【００４８】
筐体内部９Ｃの気圧は、筐体９に備え付けられた気圧計１２により測定できる。この気圧計１２により、筐体内部９Ｃの気圧が０．１気圧程度になるように調整しながら、ガス回収手段１４により、筐体内部９Ｃのパージガスを回収し、筐体内部９Ｃを減圧する。
この減圧によって、筐体内部９Ｃに充填されたパージガスにおける活性ガスの濃度は変化しないが、パージガスに含まれる、活性ガスの分子の数は減少させることができる。
【００４９】
図２に矢印で示すように、露光光源１９から発する露光光（具体的にはＦ２レーザ光）は、フォトマスク収納装置４００を経て、投影光学系２０に入射し、この投影光学系２０で収束され、被処理基板１８の表面の被露光面を露光する。
【００５０】
フォトマスク収納装置４００内では、露光光は、図１に矢印で示す方向に、筐体９の上面板９Ａを通り、フォトマスクユニット３００のフォトマスク基板１、フォトマスクパターン３、ペリクル膜２を経て、筐体９の下面板９Ｂに至る。また、この間、露光光は、前述のパージガスでパージされた空間５及び筐体内部９Ｃを透過する。
【００５１】
以上説明したような投影露光装置においては、活性ガスの分子の数を抑えつつ濃度は高くするために、空間５及び筐体内部９Ｃの気圧を減圧して使用する。これによって、露光光がフォトマスクユニット３００及び筐体９を通過する際の、露光光の透過率の損失を抑えつつ、空間５及び筐体内部９Ｃの活性ガスの濃度を高く保つことができ、ペリクル膜の延命化を図ることができる。
【００５２】
なお、この実施の形態１において、フォトマスクユニット３００は、前記パージガスで満たされ、減圧されているものであるが、これに限るものではない。
また、この実施の形態１においてパージガスは、回収口１０を通して、回収手段１４に回収される。しかし、回収手段１４は装備されておらず、単に回収口１０を備えるだけでもよい。
また、この場合の投影露光装置は、一括型でも走査型でも良い。更に、走査型の場合、筐体９ごと走査するものでも、筐体内部９Ｃでフォトマスクのみ走査するものであっても良い。
【００５３】
また、前述のパージガスとして、不活性ガスに約１％の活性ガスを混合したガスを使用しているが、この濃度に限るものではない。活性ガスの濃度が高い方がペリクル膜の寿命が延びるが、一方濃度が高い程、露光光の透過率の損失が大きい。従って、適切な濃度は、混合する活性ガスの種類等に応じ、ペリクル膜の寿命と光の透過率の両方を図る範囲で決定されるものである。
また、この実施の形態１では、前述のパージガスの気圧を０．１気圧程度に減圧しているが、この気圧に限るものではない。ただし、この減圧後の圧力は、１０− 5〜１０− 1気圧以下となることが望ましい。
【００５４】
上記に説明した不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウムのいずれかが適当であるが、必ずしもこれらに制限されるものではない。また、この不活性ガスの混合する活性ガスとしては、酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素類、若しくは酸素硫黄類、または酸素を含む有機ガスのいずれかから選択するのがよい。しかし、必ずしもこれらに限定する必要はない。
【００５５】
なお、この実施の形態における活性ガスと不活性ガスについての説明は、後に続く他の実施の形態についても当てはまるものである。したがって、その都度説明することは省略する。
【００５６】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２で用いる投影露光装置の概念構成を示す図である。
【００５７】
この実施の形態で用いるフォトマスクユニット３００は、図１に示したものと同様であり、空間５を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスでパージした後、所定の気圧に減圧されている。
ただし、この実施の形態では、図３に示すように、フォトマスクユニット３００を投影露光装置内に直接装填して、投影露光を行う。
このようにすれば、空間５の活性ガスの分子の数を抑えつつ濃度をある程度高く保つことができ、活性ガスによる露光光の吸収を抑え、かつペリクル膜の延命かを図ることができる。
その他の部分は、実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００５８】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３で用いる投影露光装置の概念構成を示す図である。
図４において、１１は、筐体内部９Ｃに活性ガスを供給するために設けられた供給口、１３は、筐体内部９Ｃの濃度を測定するための濃度計を示す。また、１６は、筐体内部に９Ｃに活性ガスを供給するための供給手段であり、供給口１１、不活性ガス供給手段１６Ａ及び活性ガス供給手段１６Ｂを含めて構成される。
圧力計１２及び濃度計１３及びの測定結果は、供給手段１６に伝えられるようになっている。
その他の部分は実施の形態１と同様であるから説明を省略する。
【００５９】
この実施の形態３においては、筐体内部９Ｃの気圧及び活性ガスの濃度が圧力計１２及び濃度計１３により測定され、この測定結果は、回収手段１４及び供給手段１６に伝えられる。
活性ガス供給手段１６Ｂからは、濃度計の測定値に応じて、筐体内部９Ｃの活性ガスの分子の数が一定に保たれるように調整しながら活性ガスが供給される。
この活性ガス及び不活性ガス供給手段１６Ａから供給される不活性ガスは、供給手段１６内で混合され、パージガスとして供給口１１を通じて筐体内部９Ｃに供給される。
また、回収手段１４からは、筐体内部９Ｃのガスが回収され、減圧される。
【００６０】
供給手段１６から供給されるパージガスの供給量と、回収手段から回収されるガスの回収量は、気圧計の測定結果に応じて調整され、筐体内部９Ｃは、一定の気圧の減圧された状態に保たれている。
【００６１】
このようにすれば、筐体内部９Ｃにおいては、活性ガスの分子の数を抑えた状態で活性ガスの濃度を高く、かつ一定に保つことができる。従って、露光光の透過率の損失を抑えつつ、ペリクル膜の延命化を図り、かつ、濃度が変化することによる照度むらを抑えることができる。
【００６２】
なお、濃度を測定する手段として、濃度計を用いて直接濃度を測定する方法を用いた。しかし、例えば照度計を用いてフォトマスクユニット３００を透過した露光光の照度を測定して、露光光の吸収量を求め、この結果から、活性ガスの濃度を算出する等、他の手段であってもよい。
【００６３】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４で用いるフォトマスクユニットの概念構成を示す図である。
図５において、フレーム４は、空間５のガスをパージするための開口４Ａを有する。
この開口４Ａを有するフレームと、フォトマスク基板１、ペリクル膜２、フォトマスクパターン３及び空間５を含めてフォトマスクユニット６００が構成される。
その他の部分は、実施の形態１及び３と同様であるから説明を省略する。
【００６４】
フォトマスクユニット６００は、フォトマスク収納装置５００（あるいは４００）内に収納され、固定用具６に固定される。
フォトマスク収納装置５００（４００）内は、実施の形態３（あるいは１）に述べたように所定の気圧及び活性ガスの濃度に調整される。同時に、フォトマスクユニット６００の空間５の気圧及び活性ガスの濃度も開口４Ａを通じて調整される。
【００６５】
このようにすれば、事前に空間５のガスの気圧を調整する必要がない。また、露光中も気圧及び活性ガスの濃度が調整されるため、照度むらを抑えつつ、露光光の透過率の損失を抑え、かつ、ペリクル膜の延命を図ることができる。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ペリクル膜に接する空間の活性ガスの濃度をある程度高く保ちながら、同時に活性ガスの分子の数を少量に抑えることができる。従って、活性ガスが露光光を吸収することによる露光光の透過率の損失を抑えかつ、ペリクル膜の延命化を図ることができる。
また、活性ガスの分子の数を一定に保つことができるため、露光光の損失を露光光の吸収量の変化を防ぎ、被処理基板に照射される露光光量を一定にし、これによって、照度ムラが生じるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１で用いるフォトマスク収納装置の概念構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による投影露光装置の概念構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態２で用いる投影露光装置の概念構成を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態３で用いる投影露光装置の概念構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態４で用いるフォトマスクユニットの構造を示す図である。
【図６】 従来の投影露光技術の概念を示す図である。
【図７】 先行発明における投影露光技術の概念を示す図である。
【符号の説明】
１００、３００、６００ フォトマスクユニット
２００、４００、５００ フォトマスク収納装置
１ フォトマスク基板
２ ペリクル膜
３ フォトマスクパターン
４ フレーム
１８ 被処理基板（ウエハ）
１８ 露光光源（Ｆ２レーザ）
５ 空間
６ 固定用具
９ 筐体
９Ａ 上面板
９Ｂ 下面板
９Ｃ 内部
１０ 回収口
１１ 供給口
１２ 気圧計
１３ 濃度計
１４ 回収手段
１６ 供給手段
１６Ａ 不活性ガス供給口
１６Ｂ 活性ガス供給口
１８ 被処理基板
１９ 露光光源
２０ 投影光学系[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to an improved photomask structure, and to a projection exposure apparatus and a projection exposure method using the same.
As a specific application, it relates to the structure and use of a photomask that solves the problems of pellicles that occur with the shortening of the exposure light wavelength in circuit pattern transfer technology in semiconductor integrated circuit manufacturing and the like. is there.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows the concept of a known projection exposure technique for transferring a pattern of a semiconductor integrated circuit onto a wafer, and FIG. 7 is a diagram showing the concept of a projection exposure apparatus in the prior invention. In FIG. 6, the mask substrate 1 includes a pellicle film 2, and a photomask pattern 3 is formed on the side covered with the pellicle film 2. The pellicle film 2 is stretched on the frame 4 substantially parallel to the photomask pattern 3 in order to prevent foreign matter such as fine particles in the atmosphere from adhering to the photomask pattern 3.
Light from the exposure light source 19 (specifically, the oscillated F2 laser) passes through the mask substrate 1, the photomask pattern 3, the pellicle film 2, and the projection optical system 20 as shown by the arrows in FIG. An image of a photomask is formed on the substrate 18 (specifically, a semiconductor wafer).
[0003]
In recent years, with the miniaturization of design rules in semiconductor integrated circuit patterns, exposure wavelengths have been shortened. The light source of the projection exposure apparatus for circuit pattern transfer which is currently mainstream is a KrF excimer laser with a wavelength of 248 nm, followed by an ArF excimer laser with a wavelength of 193 nm. Next to the excimer laser is a vacuum ultraviolet F2 laser (wavelength 157 nm).
[0004]
By the way, since the F2 laser is largely absorbed by oxygen and moisture in the atmosphere, it must be purged with an inert gas such as nitrogen.
On the other hand, since it is necessary to avoid adhesion of foreign matters on the mask substrate even in the F2 generation, a pellicle is indispensable. However, since the thickness of the pellicle film, particularly the pellicle film made of an organic polymer, is as thin as 600 to 1000 nm, the light resistance to irradiation with a high energy laser such as an F2 laser is very low, and its lifetime is short.
[0005]
In order to solve such a problem of the short life of the pellicle film, in the prior invention of the present case, the active gas is mixed with the gas that is usually made only of an inert gas such as nitrogen in the space in contact with the pellicle film, A method of purging was proposed.
[0006]
Specifically, at the time of projection exposure using a photomask having a pellicle film 2, a predetermined amount of active gas is mixed with an inert gas in the space 5 surrounded by the photomask substrate 1, the pellicle film 2 and the frame 4. A method has been proposed in which purging is performed with the purge gas, and this is loaded into a projection exposure apparatus to perform projection exposure.
[0007]
Alternatively, as shown in FIG. 7, the inside of the housing 9C is purged using a purge gas in which a photomask unit 100 having a pellicle film is surrounded by a housing 9 and a predetermined amount of active gas is mixed with an inert gas. A method has been proposed in which the photomask apparatus 200 is directly loaded into a projection exposure apparatus to perform projection exposure.
[0008]
As a result, the light resistance of the pellicle film 2 against short-wavelength light, for example, F2 laser light, is improved, and the life of the pellicle film 2 is extended.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, exposure light, particularly F2 laser, is highly absorbed by active gases such as oxygen and moisture. For this reason, if the concentration of the active gas in the purge gas is increased, a large amount of exposure light such as F2 laser is absorbed by the active gas, and as a result, the loss of exposure light transmittance increases. Therefore, there is a problem in that the concentration of the active gas cannot be sufficiently increased and the life of the pellicle film cannot be sufficiently extended.
[0010]
In order to solve such problems, an object of the present invention is to provide an improved photomask, a projection exposure apparatus and a projection exposure method using the photomask.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In the photomask device of the present invention, the two opposing plates are each made of a light-transmitting material, and the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas, and the photomask is accommodated. A housing that can
  The pressure inside the housingDecompressionBy maintaining the concentration of the active gas in the purge gas, the number of molecules of the active gas is reduced.DecreaseIt has adjustment means that can.
[0012]
  Alternatively, the photomask storage device of the present invention further comprises means for measuring the atmospheric pressure inside the housing,
  The adjusting means includes
  Depending on the measurement result of the atmospheric pressure, the atmospheric pressure of the gas inside the housingDecompressionTo determine the number of molecules of the active gas.DecreaseIs.
[0013]
  In the photomask storage device of the present invention, the adjusting means includes a recovery port for recovering the gas inside the housing to the outside, and controlling the amount of gas recovered from the recovery port, The number of molecules of the active gas inside the housingDecreaseIs.
[0014]
  In the photomask storage device of the present invention, the adjustment means includes a recovery means for recovering the gas inside the casing to the outside, and the amount of gas recovered by the recovery means is controlled, whereby the casing The number of molecules of the active gas inside the bodyDecreaseIs.
[0015]
  In the photomask storage device of the present invention, the two opposing plates are each made of a light-transmitting material, and the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas to store the photomask. A housing that can be
  While adjusting the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing to a predetermined concentration, and maintaining the predetermined concentration,By reducing the pressure of the gas inside the housingThe number of molecules of the active gasDecreaseIt has adjustment means that can.
[0016]
  Alternatively, the photomask storage device of the present invention further includes:
  Means for measuring the pressure inside the housing and the concentration of the active gas;
  The adjusting means includes
  Depending on the measurement result of the atmospheric pressure and concentration, the atmospheric pressure inside the housingDepressurizeIn addition, the concentration of the active gas and the number of molecules are adjusted by adjusting the concentration of the active gas.
[0017]
  Further, in the photomask storage device of the present invention, the adjusting means has a recovery port for recovering the gas inside the housing to the outside,
  A supply port for supplying the purge gas from the outside into the housing,
  By controlling the amount of gas recovered from the recovery port and the amount of purge gas supplied from the supply port, the concentration of the active gas inside the housingWhile adjusting the active gasThe number of moleculesDecreaseIs.
[0018]
  Further, in the photomask storage device of the present invention, the adjusting means recovers the gas inside the housing to the outside,
  Supply means for supplying the purge gas from the outside into the housing,
  By controlling the amount of gas recovered by the recovery means and the amount of the purge gas supplied by the supply means, the concentration of the active gas inside the housing is controlled.While adjusting, the active gasThe number of moleculesDecreaseIs.
[0019]
  Alternatively, in the photomask storage device of the present invention, the opposing two plates are each made of a light-transmitting material, and the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas to store the photomask. A housing that can be
  Adjusting the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing to a predetermined concentration; andBy reducing the pressure of the gas inside the housingThe number of molecules of the active gasDecreaseAdjustment means that can
  The adjustment means includes an inert gas supply means for supplying the inert gas from the outside into the housing and the active gas supply means for supplying the active gas,
  A purge gas mixed by controlling the amount of the inert gas supplied from the inert gas supply means and the amount of the active gas supplied from the active gas supply means is supplied to the inside of the housing, and thereby the housing. The concentration of the active gas inside the body and the number of molecules are adjusted.
[0020]
  Next, a photomask unit of the present invention holds a photomask substrate, a pellicle film that faces the surface of the photomask substrate and is stretched at a predetermined interval from the surface, and holds the pellicle film. A photomask unit including a frame for sealing between the pellicle film and the photomask substrate,
  A space defined by the photomask substrate, the frame, and the pellicle film is filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
  While maintaining the concentration of the active gas in the purge gas in the space,By reducing the pressure of the purge gas,The number of molecules of the active gas is a predetermined number of moleculesDecreaseIs.
[0021]
Next, the photomask device of the present invention holds a photomask substrate, a pellicle film that faces the surface of the photomask substrate and is stretched at a predetermined interval from the surface, and holds the pellicle film. A photomask unit including a frame that seals between the pellicle film and the photomask substrate and has an opening in a part thereof is stored in the photomask storage device according to any one of claims 1 to 9. .
[0022]
According to a photomask device of the present invention, the photomask unit according to claim 10 is stored in the photomask storage device according to any one of claims 1 to 9.
[0023]
Next, the projection exposure apparatus of the present invention comprises an exposure light source,
A projection exposure apparatus having an optical system that emits light emitted from the exposure light source and transmitted through a photomask to an exposed surface of a substrate to be processed;
A photomask storage device according to any one of claims 1 to 9, a photomask unit according to claim 10, or a photomask device according to claim 11 or 12 is mounted.
[0024]
  Next, the projection exposure method of the present invention comprises an exposure light source,
  A housing that houses a photomask protected by a pellicle film inside an interior filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
  A projection optical system,
  Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
  While maintaining the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing,By reducing the pressure of the gas inside the housingThe number of molecules of the active gasDecreaseProjection exposure is performed.
[0025]
  The projection exposure method of the present invention includes an exposure light source,
  A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
  A projection optical system,
  Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
  Measuring the pressure inside the housing,
  Depending on the measured pressure value,DecompressionBy maintaining the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing, the number of molecules of the active gas is reduced.DecreaseProjection exposure is performed.
[0026]
  The projection exposure method of the present invention includes an exposure light source,
  A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
  A projection optical system,
  Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
  While adjusting the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing to a predetermined concentration, and maintaining the concentration of the active gas in the purge gas,By reducing the pressure of the gas inside the housing,The number of molecules of the active gasDepressurizeProjection exposure is performed.
[0027]
  OrThe projection exposure method of the present invention isThe adjustment of the concentration and the adjustment of the number of molecules,
  Measure the pressure inside the housing and the concentration of the active gas,
    Depending on the measured pressure and concentrationDoIs.
[0028]
In the projection exposure method of the present invention, the concentration is measured by measuring the illuminance of exposure light transmitted through a photomask accommodated in the housing, and calculating the concentration of the active gas from the measured illuminance. To do.
[0029]
  Further, the projection exposure method of the present invention includes a housing inside the casing.Number of molecules of the active gasThis adjustment is performed by collecting the purge gas inside the housing to the outside.
[0030]
  In the projection exposure method of the present invention, the number of molecules of the active gas inside the casing is
  Controls the amount of gas recovered from the interior of the housing and the amount of purge gas supplied to the interior of the housingAnd decreaseIs.
[0031]
  Further, the projection exposure method of the present invention comprises:An exposure light source;
A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A projection optical system,
  Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
The concentration of the active gas in the purge gas and the number of molecules of the active gas inside the casing are adjusted by controlling the supply of the inert gas and the supply of the active gas supplied into the casing. DoIs.
[0032]
In the projection exposure method of the present invention, the air pressure inside the housing is set to 10− FiveAtmospheric pressure to 10− 1Atmospheric pressure.
[0033]
Further, in the projection exposure method of the present invention, the active gas is any one of oxygen, ozone, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, oxygen sulfurs, or an organic gas containing oxygen, and the inert gas is One of nitrogen, helium, and argon.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In order to solve the above-described problem, the present invention is configured to purge the periphery of a photomask loaded in a projection exposure apparatus using an inert gas containing a predetermined amount of active gas. By reducing the pressure, the concentration of the active gas is kept high while suppressing the number of active gas molecules.
Thereby, it is possible to extend the life of the pellicle film while suppressing the absorption of exposure light by the active gas.
[0035]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is simplified or omitted.
[0036]
Embodiment 1.
FIG. 1 is a sectional view showing a conceptual configuration of a photomask storage device used in Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, 1 is a mask substrate, 2 is a pellicle film, 3 is a photomask pattern, 4 is a frame (or beam), and 5 is formed of a mask substrate 1, a pellicle film 2 and a frame 4. The space and the gas filled in this space are shown.
[0037]
A photomask pattern 3 is formed on one surface of the mask substrate 1. In order to protect the photomask pattern 3, the photomask pattern 3 is substantially parallel to the photomask pattern 3 with a predetermined interval (generally about 6 mm). The pellicle film 2 is stretched on the frame 4. The space 5 is filled with a purge gas in which about 1% of an active gas is mixed with an inert gas, and the pressure is reduced to about 0.1 atm.
[0038]
In general, a fluorine polymer or the like is used as the material of the pellicle film 2, and aluminum or the like is used as the material of the frame 4. However, the present invention is not limited to this within the scope of the present invention.
[0039]
A photomask unit 300 is configured including the mask substrate 1, the pellicle film 2, the photomask pattern 3, the frame 4, and the space 5 filled with the reduced purge gas.
[0040]
Reference numeral 9 denotes a housing for housing the photomask therein, and the inside 9C of the housing 9 is filled with the purge gas described above. The upper surface plate 9A and the lower surface plate 9B of the housing 9 are made of a light-transmitting material, and the distance between the upper surface plate 9A and the lower surface plate 9B is preferably 3 cm. Further, the photomask unit 300 is accommodated and fixed to the fixing tool 6 in the interior 9C of the housing 9 so as to be substantially parallel to the upper surface plate 9A and the lower surface plate 9B of the housing 9.
Further, the housing 9 has an opening / closing mechanism (not shown) such as a window that can be opened and closed on the side surface, whereby the photomask unit can be freely attached to and detached from the fixing tool 6. .
The distance between the upper surface plate 9A and the lower surface plate 9B is desirably 3 cm or less in order to avoid a decrease in exposure rate due to the active gas absorbing the exposure light, but is not limited to this within the scope of the present invention. Absent.
[0041]
Further, 10 indicates a recovery port for recovering the gas inside the housing 9C, 14 indicates a recovery means including the recovery port 10, and 12 indicates a barometer as a means for measuring the pressure inside the housing 5C. .
The output of the measured value measured by the barometer 12 is transmitted to the recovery means 14.
[0042]
A photomask storage device 400 is configured including the housing 9 and the collection means 14. In the first embodiment, the above-described photomask unit 300 is used as a photomask used in the photomask storage device 400. However, other photomasks may be used within the scope of the present invention.
[0043]
In this specification, a mask having a mask formed with a pattern image transferred to a substrate to be processed by projection exposure is simply referred to as a photomask, and includes a fixing tool and a housing for storing the photomask inside. A device including the photomask storage device is referred to as a photomask storage device. Among photomasks, a photomask provided with a photomask substrate, a pellicle film, and a frame is particularly referred to as a photomask unit, and a photomask that is stored in a photomask storage device is referred to as a photomask device. .
[0044]
FIG. 2 is a diagram showing a conceptual configuration of the projection exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 18 denotes a substrate to be exposed, 19 denotes an exposure light source, and 20 denotes a projection optical system. The substrate 18 to be processed is, for example, a semiconductor wafer, and the exposure light source 19 is, for example, an F2 laser.
[0045]
Further, the projection exposure apparatus according to the first embodiment is loaded with the photomask storage device 400 storing the photomask unit 300 described in FIG. 1 as a photomask, and the photomask unit 300 and the photomask storage device 400. The projection exposure apparatus includes an exposure light source 19, a projection optical system 20, and a table (not shown) on which the substrate 18 to be processed is placed.
[0046]
Next, operations of the projection exposure apparatus and the photomask storage apparatus when performing projection exposure using the projection exposure apparatus will be described with reference to FIGS.
[0047]
As shown in FIG. 2, the photomask storage device 400 is mounted in the exposure apparatus.
Further, after confirming that there is no large foreign matter transferred to the substrate 18 to be processed on the glass surface of the photomask substrate 1 and the pellicle film 2, the photomask unit 300 depressurizes the space 5 to about 0.1 atm. . The photomask unit 300 is housed in the housing interior 9C of the photomask housing device 400 from an opening / closing mechanism (not shown) of the housing 9, and is fixed to the upper surface plate 9A and the lower surface plate 9B of the housing 9 by the fixing tool 6. It is fixed to the inside 9C of the housing so as to be parallel.
[0048]
The atmospheric pressure inside the housing 9 </ b> C can be measured by a barometer 12 provided in the housing 9. While the barometer 12 adjusts the pressure inside the housing 9C to be about 0.1 atmosphere, the gas recovery means 14 collects the purge gas inside the housing 9C and decompresses the housing 9C.
By this pressure reduction, the concentration of the active gas in the purge gas filled in the housing interior 9C does not change, but the number of active gas molecules contained in the purge gas can be reduced.
[0049]
As indicated by an arrow in FIG. 2, exposure light (specifically, F2 laser light) emitted from the exposure light source 19 enters the projection optical system 20 through the photomask storage device 400, and is converged by the projection optical system 20. Then, the exposed surface of the surface of the substrate 18 to be processed is exposed.
[0050]
In the photomask storage device 400, the exposure light passes through the top plate 9A of the housing 9 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, and passes through the photomask substrate 1, the photomask pattern 3, and the pellicle film 2 of the photomask unit 300. Then, it reaches the bottom plate 9B of the housing 9. During this time, the exposure light passes through the space 5 purged with the purge gas and the housing interior 9C.
[0051]
In the projection exposure apparatus as described above, in order to increase the concentration while suppressing the number of active gas molecules, the pressure in the space 5 and the inside of the housing 9C is reduced. Thereby, it is possible to keep the concentration of the active gas in the space 5 and the inside of the housing 9C high while suppressing loss of the transmittance of the exposure light when the exposure light passes through the photomask unit 300 and the housing 9. The life of the pellicle film can be extended.
[0052]
In the first embodiment, the photomask unit 300 is filled with the purge gas and depressurized. However, the present invention is not limited to this.
In the first embodiment, the purge gas is recovered by the recovery means 14 through the recovery port 10. However, the recovery means 14 is not equipped, and the recovery port 10 may be simply provided.
In this case, the projection exposure apparatus may be a batch type or a scanning type. Further, in the case of the scanning type, the entire housing 9 may be scanned, or only the photomask may be scanned inside the housing 9C.
[0053]
Moreover, although the gas which mixed about 1% of active gas in inert gas is used as the above-mentioned purge gas, it is not restricted to this density | concentration. The higher the concentration of the active gas, the longer the life of the pellicle film. On the other hand, the higher the concentration, the greater the loss of exposure light transmittance. Accordingly, an appropriate concentration is determined within a range in which both the life of the pellicle film and the light transmittance are achieved, according to the type of the active gas to be mixed.
In the first embodiment, the pressure of the purge gas is reduced to about 0.1 atm. However, the pressure is not limited to this. However, the pressure after this pressure reduction is 10− Five-10− 1It is desirable to be below atmospheric pressure.
[0054]
As the inert gas described above, any one of nitrogen, argon, and helium is suitable, but is not necessarily limited thereto. The active gas mixed with the inert gas is preferably selected from oxygen, ozone, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, oxygen sulfurs, or an organic gas containing oxygen. However, it is not necessarily limited to these.
[0055]
The description of the active gas and the inert gas in this embodiment also applies to the other embodiments that follow. Therefore, the description of each time is omitted.
[0056]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a conceptual configuration of the projection exposure apparatus used in the second embodiment of the present invention.
[0057]
The photomask unit 300 used in this embodiment is the same as that shown in FIG. 1, and after purging the space 5 with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas, the pressure is reduced to a predetermined pressure. ing.
However, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the photomask unit 300 is directly loaded into the projection exposure apparatus to perform projection exposure.
In this way, the concentration can be kept high to some extent while suppressing the number of active gas molecules in the space 5, absorption of exposure light by the active gas can be suppressed, and the life of the pellicle film can be prolonged.
Since other parts are the same as those of the first embodiment, the description thereof is omitted.
[0058]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is a view showing a conceptual configuration of a projection exposure apparatus used in Embodiment 3 of the present invention.
In FIG. 4, 11 is a supply port provided for supplying the active gas to the housing interior 9C, and 13 is a densitometer for measuring the concentration of the housing interior 9C. Reference numeral 16 denotes supply means for supplying the active gas to 9C inside the casing, and includes the supply port 11, the inert gas supply means 16A, and the active gas supply means 16B.
The measurement results of the pressure gauge 12 and the concentration meter 13 are transmitted to the supply means 16.
Since other parts are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0059]
In the third embodiment, the pressure inside the housing 9C and the concentration of the active gas are measured by the pressure gauge 12 and the concentration gauge 13, and the measurement result is transmitted to the recovery means 14 and the supply means 16.
The active gas is supplied from the active gas supply means 16B while adjusting the number of active gas molecules inside the housing 9C to be constant according to the measured value of the densitometer.
The inert gas supplied from the active gas and the inert gas supply means 16A is mixed in the supply means 16 and supplied to the inside 9C of the casing through the supply port 11 as a purge gas.
Further, the gas inside the housing 9C is recovered from the recovery means 14 and decompressed.
[0060]
The supply amount of the purge gas supplied from the supply means 16 and the recovery amount of the gas recovered from the recovery means are adjusted according to the measurement result of the barometer, and the inside 9C of the housing is in a state where the constant atmospheric pressure is reduced. It is kept in.
[0061]
In this way, in the housing interior 9C, the concentration of the active gas can be kept high and constant with the number of active gas molecules being suppressed. Therefore, it is possible to extend the life of the pellicle film while suppressing loss of exposure light transmittance, and to suppress unevenness in illuminance due to change in density.
[0062]
As a means for measuring the concentration, a method of directly measuring the concentration using a densitometer was used. However, for example, the illuminance of the exposure light transmitted through the photomask unit 300 is measured using an illuminometer to determine the amount of exposure light absorbed, and from this result, the concentration of the active gas is calculated. May be.
[0063]
Embodiment 4 FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a conceptual configuration of a photomask unit used in Embodiment 4 of the present invention.
In FIG. 5, the frame 4 has an opening 4 </ b> A for purging the gas in the space 5.
A photomask unit 600 is configured including the frame having the opening 4A, the photomask substrate 1, the pellicle film 2, the photomask pattern 3, and the space 5.
Since other parts are the same as those in the first and third embodiments, description thereof is omitted.
[0064]
The photomask unit 600 is stored in the photomask storage device 500 (or 400) and fixed to the fixing tool 6.
The inside of the photomask storage device 500 (400) is adjusted to a predetermined pressure and active gas concentration as described in Embodiment 3 (or 1). At the same time, the pressure in the space 5 of the photomask unit 600 and the concentration of the active gas are also adjusted through the opening 4A.
[0065]
In this way, it is not necessary to adjust the gas pressure in the space 5 in advance. Further, since the atmospheric pressure and the concentration of the active gas are adjusted even during exposure, it is possible to suppress the loss of exposure light transmittance and to extend the life of the pellicle film while suppressing unevenness in illuminance.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the concentration of active gas molecules in the space in contact with the pellicle film can be kept high to some extent, and at the same time, the number of active gas molecules can be suppressed to a small amount. Therefore, the loss of the exposure light transmittance due to the absorption of the exposure light by the active gas can be suppressed, and the life of the pellicle film can be extended.
In addition, since the number of active gas molecules can be kept constant, exposure light loss is prevented from changing the amount of exposure light absorbed, and the amount of exposure light irradiated to the substrate to be processed is made constant. Can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a conceptual configuration of a photomask storage device used in Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a conceptual configuration of a projection exposure apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a conceptual configuration of a projection exposure apparatus used in Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a conceptual configuration of a projection exposure apparatus used in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a structure of a photomask unit used in Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a concept of a conventional projection exposure technique.
FIG. 7 is a diagram showing a concept of a projection exposure technique in the prior invention.
[Explanation of symbols]
100, 300, 600 Photomask unit
200, 400, 500 Photomask storage device
1 Photomask substrate
2 Pellicle membrane
3 Photomask pattern
4 frames
18 Substrate to be processed (wafer)
18 Exposure light source (F2 laser)
5 space
6 Fixing tool
9 Case
9A Top plate
9B Bottom plate
9C inside
10 Collection port
11 Supply port
12 Barometer
13 Densitometer
14 Collection means
16 Supply means
16A Inert gas supply port
16B Active gas supply port
18 Substrate
19 Exposure light source
20 Projection optical system

Claims (23)

対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の気圧を減圧することによって、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を有することを特徴とするフォトマスク収納装置。The opposite two plates are each made of a light transmissive material, the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas, and a housing that can accommodate a photomask;
A photomask housing comprising adjusting means capable of reducing the number of molecules of the active gas while maintaining the concentration of the active gas in the purge gas by reducing the pressure inside the casing. apparatus. 前記フォトマスク収納装置は、更に、前記筐体内部の気圧を測定する手段を、備え、
前記調整手段は、
前記気圧の測定結果に応じて、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を減少させることを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク収納装置。The photomask storage device further comprises means for measuring the atmospheric pressure inside the housing,
The adjusting means includes
Depending on the measurement result of the pressure, the reduction in pressure inside the enclosure of the gas, the photo mask storage device according to claim 1, characterized in that reducing the number of molecules of the active gas. 前記調整手段は、前記筐体内部のガスを外部へ回収するための回収口を含み、この回収口から回収するガスの量を制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数を減少させることを特徴とする請求項１または２に記載のフォトマスク収納装置。The adjusting means includes a recovery port for recovering the gas inside the casing to the outside, and controls the amount of gas recovered from the recovery port, thereby controlling the number of molecules of the active gas inside the casing. The photomask storage device according to claim 1, wherein the photomask storage device is reduced . 前記調整手段は、前記筐体内部のガスを外部へ回収する回収手段を含み、この回収手段によって回収されるガスの量を制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの分子数を減少させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のフォトマスク収納装置。The adjusting means includes a collecting means for collecting the gas inside the casing to the outside, and controls the amount of gas collected by the collecting means, thereby reducing the number of molecules of the active gas inside the casing. The photomask storage device according to any one of claims 1 to 3, wherein 対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記所定の濃度に維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を有することを特徴とするフォトマスク収納装置。The opposite two plates are each made of a light transmissive material, the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas, and a housing that can accommodate a photomask;
Adjusting the concentration of the active gas in the purge gas inside the casing to a predetermined concentration and reducing the pressure of the gas inside the casing while maintaining the predetermined concentration, the active gas A photomask storage device comprising adjusting means capable of reducing the number of molecules in the photomask. 前記調整手段は、前記筐体内部のガスを外部へ回収するための回収口と、
前記筐体内部に外部から前記パージガスを供給する供給口とを含み、
前記回収口から回収するガスの量と、前記供給口から供給する前記パージガスの量とを制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度を調整しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させることを特徴とする請求項５に記載のフォトマスク収納装置。The adjusting means includes a recovery port for recovering the gas inside the housing to the outside;
A supply port for supplying the purge gas from the outside into the housing,
By controlling the amount of the gas recovered from the recovery port and the amount of the purge gas supplied from the supply port, the number of molecules of the active gas is adjusted while adjusting the concentration of the active gas inside the housing. 6. The photomask storage device according to claim 5, wherein the photomask storage device is reduced . 前記調整手段は、前記筐体内部のガスを外部へ回収する回収手段と、
前記筐体内部に外部から前記パージガスを供給する供給手段とを含み、
前記回収手段により回収するガスの量と、前記供給手段により供給する前記パージガスの量とを制御することにより、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度を調整しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させることを特徴とする請求項５から６のいずれかに記載のフォトマスク収納装置。The adjusting means is a collecting means for collecting the gas inside the housing to the outside;
Supply means for supplying the purge gas from the outside into the housing,
By controlling the amount of the gas recovered by the recovery means and the amount of the purge gas supplied by the supply means , the number of molecules of the active gas is adjusted while adjusting the concentration of the active gas inside the housing. The photomask storage device according to claim 5, wherein the photomask storage device is reduced . 対向する二面の板がそれぞれ光透過性の材料からなり、内部を所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たして、フォトマスクを収容することができる筐体と、
前記筐体内部の前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させることができる調整手段を備え、
前記調整手段は、前記筐体内部に外部から前記不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段と前記活性ガスを供給する前記活性ガス供給手段とを有し、
前記不活性ガス供給手段から供給する不活性ガスの量と前記活性ガス供給手段から供給する活性ガスの量とを制御して混合したパージガスを、前記筐体内部に供給し、これによって、前記筐体内部の前記活性ガスの濃度と、分子数とを調整することを特徴とするフォトマスク収納装置。The opposite two plates are each made of a light transmissive material, the inside is filled with a purge gas made of an inert gas containing a predetermined amount of active gas, and a housing that can accommodate a photomask;
Adjustment capable of reducing the number of molecules of the active gas by adjusting the concentration of the active gas in the purge gas inside the housing to a predetermined concentration and reducing the pressure of the gas inside the housing. With means,
The adjustment means includes an inert gas supply means for supplying the inert gas from the outside into the housing and the active gas supply means for supplying the active gas,
A purge gas mixed by controlling the amount of the inert gas supplied from the inert gas supply means and the amount of the active gas supplied from the active gas supply means is supplied to the inside of the housing, and thereby the housing. A photomask storage device that adjusts the concentration of active gas in the body and the number of molecules. 前記フォトマスク収納装置は、更に、前記筐体内部の気圧及び前記活性ガスの濃度を測定する手段を備え、
前記調整手段は、
前記気圧及び濃度の測定結果に応じて、前記筐体内部の気圧を減圧し及び前記活性ガスの濃度を調整することにより、前記活性ガスの濃度と、分子数とを調整することを特徴とする請求項５から８のいずれかに記載のフォトマスク収納装置。The photomask storage device further comprises means for measuring the pressure inside the housing and the concentration of the active gas,
The adjusting means includes
The active gas concentration and the number of molecules are adjusted by reducing the pressure inside the housing and adjusting the concentration of the active gas according to the measurement result of the pressure and concentration. The photomask storage device according to any one of claims 5 to 8. フォトマスク基板と、このフォトマスク基板の表面に対向し、この表面と所定の間隔を置いて張設されたペリクル膜と、このペリクル膜を保持し、このペリクル膜と前記フォトマスク基板との間を封じるフレームとを含むフォトマスクユニットであって、
前記フォトマスク基板と前記フレームと前記ペリクル膜とによって区画される空間に、所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスを満たして、
前記空間内の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記パージガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を所定の分子数に減少させることを特徴とするフォトマスクユニット。A photomask substrate, a pellicle film facing the surface of the photomask substrate and extending with a predetermined distance from the surface, and holding the pellicle film between the pellicle film and the photomask substrate A photomask unit including a frame for sealing,
A space defined by the photomask substrate, the frame, and the pellicle film is filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A photomask that reduces the number of molecules of the active gas to a predetermined number of molecules by reducing the pressure of the purge gas while maintaining the concentration of the active gas in the purge gas in the space. unit. フォトマスク基板と、このフォトマスク基板の表面に対向し、この表面と所定の間隔を置いて張設されたペリクル膜と、このペリクル膜を保持し、このペリクル膜と前記フォトマスク基板との間を封じ、一部に開口を有するフレームとを含むフォトマスクユニットを、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置に収納したことを特徴とするフォトマスク装置。  A photomask substrate, a pellicle film facing the surface of the photomask substrate and extending with a predetermined distance from the surface, and holding the pellicle film between the pellicle film and the photomask substrate 10. A photomask device, wherein a photomask unit including a frame having an opening and a part of an opening is housed in the photomask housing device according to claim 1. 請求項１０に記載のフォトマスクユニットを、請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置に収納したことを特徴とするフォトマスク装置。  A photomask device comprising the photomask unit according to claim 10 stored in the photomask storage device according to any one of claims 1 to 9. 露光光源と、
前記露光光源から発し、フォトマスクを透過した光を被処理基板の被露光面に照射する光学系とを有する投影露光装置であって、
請求項１から９のいずれかに記載のフォトマスク収納装置または請求項１０に記載のフォトマスクユニットまたは請求項１１若しくは１２に記載のフォトマスク装置のいずれかを装着したことを特徴とする投影露光装置。An exposure light source;
A projection exposure apparatus having an optical system that emits light emitted from the exposure light source and transmitted through a photomask to an exposed surface of a substrate to be processed;
Projection exposure comprising the photomask storage device according to any one of claims 1 to 9, the photomask unit according to claim 10, or the photomask device according to claim 11 or 12. apparatus. 露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより前記活性ガスの分子数を減少させて投影露光することを特徴とする投影露光方法。An exposure light source;
A housing that houses a photomask protected by a pellicle film inside an interior filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A projection optical system,
Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
Projection exposure is performed by reducing the number of molecules of the active gas by reducing the pressure of the gas inside the casing while maintaining the concentration of the active gas in the purge gas inside the casing. Projection exposure method. 露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の気圧を測定し、
この気圧の測定値に応じて、減圧することにより、前記筐体内部の前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記活性ガスの分子数を減少させて投影露光することを特徴とする投影露光方法。An exposure light source;
A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A projection optical system,
Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
Measuring the pressure inside the housing,
The projection exposure is performed by reducing the number of molecules of the active gas while maintaining the concentration of the active gas in the purge gas inside the casing by reducing the pressure according to the measured value of the atmospheric pressure. Projection exposure method. 露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を所定の濃度に調整し、かつ、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度を維持しつつ、前記筐体内部のガスの気圧を減圧することにより、前記活性ガスの分子数を減少させて投影露光することを特徴とする投影露光方法。An exposure light source;
A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A projection optical system,
Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
The pressure of the gas inside the casing is reduced while the concentration of the active gas in the purge gas inside the casing is adjusted to a predetermined concentration and the concentration of the active gas in the purge gas is maintained. Thus , the projection exposure method is characterized in that the projection exposure is performed while reducing the number of molecules of the active gas. 前記筐体内部の、前記活性ガスの分子数は、前記筐体内部の前記パージガスを外部へ回収することにより減少させることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の投影露光方法。The projection exposure method according to any one of claims 14 to 16, wherein the number of molecules of the active gas inside the casing is reduced by collecting the purge gas inside the casing to the outside. 前記筐体内部の、前記活性ガスの分子数は、
前記筐体内部から回収するガスの量と前記筐体内部に供給する前記パージガスの量とを制御して減少させることを特徴とする請求項１４から１６のいずれかに記載の投影露光方法。The number of molecules of the active gas inside the housing is
17. The projection exposure method according to claim 14, wherein the amount of gas recovered from the inside of the casing and the amount of the purge gas supplied into the casing are controlled and reduced . 露光光源と、
所定量の活性ガスを含む不活性ガスからなるパージガスで満たした内部に、ペリクル膜で保護されたフォトマスクを内部に収容する筐体と、
投影光学系とを備え、
前記露光光源からの光で前記フォトマスク上のフォトマスクパターンを照射して、前記フォトマスクパターンの像を前記投影光学系により被処理基板の被露光面に投影露光する方法において、
前記筐体内部の、前記パージガス中の前記活性ガスの濃度及び前記活性ガスの分子数を、前記筐体内部に供給する前記不活性ガスの供給と前記活性ガスの供給とを制御することにより調整することを特徴とする投影露光方法。An exposure light source;
A housing that contains a photomask protected by a pellicle film inside, filled with a purge gas composed of an inert gas containing a predetermined amount of active gas,
A projection optical system,
Irradiating a photomask pattern on the photomask with light from the exposure light source, and projecting and exposing an image of the photomask pattern onto an exposed surface of a substrate to be processed by the projection optical system;
The concentration of the active gas in the purge gas and the number of molecules of the active gas inside the casing are adjusted by controlling the supply of the inert gas and the supply of the active gas supplied into the casing. A projection exposure method comprising: 前記濃度の調整及び前記分子数の調整は、
前記筐体内部の気圧及び前記活性ガスの濃度を測定し、
この気圧及び濃度の測定値に応じて行うことを特徴とする請求項１９に記載の投影露光方法。The adjustment of the concentration and the adjustment of the number of molecules are as follows:
Measure the pressure inside the housing and the concentration of the active gas,
The projection exposure method according to claim 19, wherein the projection exposure method is performed according to the measured values of the atmospheric pressure and the density. 前記濃度の測定は、前記筐体内に収容されたフォトマスクを透過した露光光の照度を測定し、この照度の測定値から、前記活性ガスの濃度を算出することを特徴とする請求項２０に記載の投影露光方法。  The concentration measurement is performed by measuring the illuminance of exposure light transmitted through a photomask accommodated in the housing, and calculating the concentration of the active gas from the measured value of illuminance. The projection exposure method as described. 前記筐体内部の気圧を、１０− 5気圧〜１０− 1気圧とすることを特徴とする請求項１４から２１のいずれかに記載の投影露光方法。Wherein the air pressure inside the enclosure, 10 - 5 atm to 10 - projection exposure method according to any of claims 14 21, characterized in that a 1 atm. 前記活性ガスは酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素類、若しくは酸素硫黄類、または酸素を含む有機ガスのいずれかとし、前記不活性ガスは窒素、ヘリウム、アルゴンのいずれかとすることを特徴とする請求項１４から２２のいずれかに記載の投影露光方法。  The active gas is any one of oxygen, ozone, carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen oxides, oxygen sulfurs, or an organic gas containing oxygen, and the inert gas is any one of nitrogen, helium, and argon. The projection exposure method according to any one of claims 14 to 22.
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