JP4635364B2

JP4635364B2 - 露光装置及び露光方法

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Publication number: JP4635364B2
Application number: JP2001105095A
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Inventors: 廣白数; 徹木内
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Current assignee: Nikon Corp
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Filing date: 2001-04-03
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイパネルや集積回路の製造工程において用いられる露光装置に係り、特に、マスクに形成されたパターンを感光基板上に正確に露光できる走査型の露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の露光装置として、パターンが形成されたマスクを保持して移動するマスクステージと、マスクを照明するマスク照明手段と、感光基板を保持してマスクステージと同期して移動する基板ステージと、感光基板にマスクのパターンを投影する投影光学系とを備える走査型の露光装置がある。このような露光装置においては、パターンを形成したマスクは、マスクステージに外周部を支持されている。すなわち、マスクは中心部が露光領域であり、中心部を支持することができないため、一般的に外周部で支持されている。
【０００３】
前記構造の露光装置は、例えば液晶パネルの露光に用いられ、マスクは１μｍ以下の位置精度でパターンが描画されており、露光装置は感光基板上に複数のマスクのパターンを１μｍ以下の精度で、複数層に重ねて露光することが要求される。このため、パターンが描画されたマスクと、このパターンが露光される感光基板とは極めて高い精度の位置精度が要求されると共に、高い平行度が要求されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近来、液晶ディスプレイパネル等の露光に使用されるマスクは大面積化され、このような大マスクを外周部で支持すると、マスクの中心部が自重で下方に湾曲するという問題がある。長さが例えば７００〜８００ｍｍ、幅が５００ｍｍ程度で厚さが８mm程度のガラス基板でマスクを構成し、このマスクを外周で支持すると、図１０に示すようにマスクＭの中心部が自重で１００μｍ近く下がって、Ｍ’の位置に移動してしまう。このようにマスクＭの中心部が外周の支持部より下がると、パターンを投影光学系により感光基板に投影したとき焦点が正確に一致しないことがあり、またマスクＭの湾曲によりパターンの寸法ｓが延びてｓ’となり、マスクＭの寸法ｓと感光基板上に投影された寸法が一致しないという問題点が生じてしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、液晶ディスプレイパネル等の大面積のマスクを使用しても、自重でマスクの中心部が下方に湾曲することがなく、マスクと感光基板との平行度を高い精度で維持し、マスクのパターンを感光基板に正確に投影して露光できる露光装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る露光装置は、マスク（１０）を移動させている間に、マスクに形成されたパターンを感光基板（２０）に露光する露光装置（１）において、マスクの撓みを補正する撓み補正装置（５０）と、マスクの移動に応じて撓み補正装置のマスクを補正する位置を変える駆動手段であるマスク移動装置（１２）とを備える。
【０００７】
この構成によれば、自重の大きい大面積のマスクを使用し、自重によってマスクの中心部が下方に撓んでも、撓み補正装置によりマスクの撓みを補正でき、照明光学系で照明されたマスク上のパターンを、投影光学系で正確に投影して感光基板を露光できる。
【０００８】
撓み補正装置（５０）は、パターンの面と対向するマスクの面に対向して配置されることが好ましく、露光しているパターンの領域に隣接するマスクの面に対向して配置されることが好ましい。撓み補正装置をパターン面と対向するマスクの面に対向して配置し、露光しているパターンの領域に隣接するマスクの面に対向して配置すると、露光している領域の撓みを効率良く補正できる。このため、マスクのパターンは投影光学系を介して感光基板に正確に投影され、パターンの寸法が変化することなく焦点が正確に合致した状態で正確に露光することができる。
【０００９】
また、本発明に係る露光装置の好ましい態様としては、撓み補正装置（５０）は、マスク（１０）を吸引すると共に該マスクの撓みに応じて吸引力を調整するように構成する。この構成によれば、投影光学系の周囲においてマスクに対向する複数の吸引パッドは、各々の吸引力を開閉弁により個別に調整可能であり、投影光学系がマスクの外周部に近いときは、吸引力を小さくして僅かに上方に引き上げ、マスクの中心部に位置するときは吸引力を大きくして上方への引き上げ量を大きくすることができるため、マスクの平面度を高めることができる。
【００１０】
撓み補正装置（５０）は、例えば減圧装置（５６）による負圧でマスク（１０）を吸引するものが好ましく、露光しているパターンの領域に沿って複数の吸引部として吸引パッド（５１Ａ〜５１Ｉ）を備え、吸引パッドの吸引力は、マスクを吸引する位置に応じて調整可能であることが好ましい。そして、撓み補正装置は、マスクの厚さに応じて吸引力を変更するように構成すると好適である。マスクの厚さが大きい場合は重量が大きく撓み量が大きくなるが、それに合わせて吸引力を大きくするため、マスクの平面度は厚さに応じて一定に保つことができる。なお、吸引力の設定はマニュアルで設定しても、マスクの重量をセンサ等により検知して設定するように構成してもよい。
【００１１】
さらに、本発明に係る露光装置の好ましい他の態様としては、撓み補正装置（５０）は、マスクとの対向面に空気を供給し排気する静圧気体軸受を形成する。
マスクを吸引する吸引パッド（５１Ａ〜５１Ｉ）は、マスク面に開口する加圧通路（５５）を備えており、加圧通路に加圧空気を供給する。この構成によれば、複数の吸引パッドとマスクとの距離を一定に保った状態で、マスクは上方に吸引されるため、マスクの平面度を向上させることができ、またマスクと吸引部との吸着を防止することができ、安定した走査を行うことができる。
【００１２】
また、前記した露光装置（１）は、マスク（１０）のパターンを感光基板（２０）に投影する複数の投影光学モジュール（４１Ａ〜４１Ｅ）を備え、撓み補正装置（５０）は複数の投影光学モジュールで露光しているパターンの間のマスクの面に対向して配置される。この構成によれば、複数の投影光学モジュールで露光しているパターンの間のマスクの面に吸引パッドを配置でき、投影光学系及び照明光学系の小型化を達成でき、スペース効率を高めることができる。
【００１３】
撓み補正装置（７５）は、マスク（１０）と対向する面を該マスクのパターン面と直交する方向に駆動させる駆動機構（７６）と、マスクの撓み量を計測する計測機構（８０）とを備えるように構成することができる。この構成によれば、マスク搬送時やマスクの撓み量が大きいとき、撓み補正装置をマスク面から直交する方向に退避させることができ、マスクや撓み補正装置の破損を防止することができる。また、マスクの撓み量を計測し、撓み量が大きいときには吸引装置の負圧を大きくして吸引力を増やし、撓み量が小さいときには負圧を小さくして吸引力を減らすように制御でき、マスクの平面度を位置に関係なく一定とすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る露光装置の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置の一部を破断した状態の正面図、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図、図３は、図１の左側面図である。図１〜３において、走査型の露光装置１は、上方に位置するマスク１０を移動させている間に、マスク１０に形成されたパターンを下方に位置する感光基板２０に露光するものであり、マスク１０はマスクステージ１１に保持され、駆動手段であるマスク移動装置１２により−Ｘ方向に移動される。また、感光基板２０は基板ステージ２１に保持され、マスク１０と同期して−Ｘ方向に基板移動装置２２により移動される。
【００１５】
なお、マスク１０を保持するマスクステージ１１と、感光基板２０を保持する基板ステージ２１を一体化したキャリッジをキャリッジ制御部によって移動制御して、１つの移動装置により−Ｘ方向にマスクステージと基板ステージを同時に移動するように構成してもよい。
【００１６】
マスク１０の移動は、Ｘ方向位置測定装置３により測定され、感光基板２０の移動は、Ｘ方向位置測定装置４により測定される。これらの位置測定装置は干渉計で構成され、直角反射部にビームを当て、その反射ビームを検出して位置を測定するものであり、これらの位置測定装置でマスク１０と感光基板２０の相対位置に誤差が生じないように制御する。マスクステージ１１及び基板ステージ２１の一方の側辺にはミラー５が固定され、このミラーに干渉計６のビームが当たっており、両ステージの−Ｘ方向の移動を全走査行程において計測する。本例では、マスク１０はＹ方向微動装置７によりＹ方向にも僅かに移動することができ、感光基板２０も同様にＹ方向微動装置８によりＹ方向にも僅かに移動することができる。
【００１７】
マスク１０は、例えばガラス基板に液晶表示装置用のパターンや、集積回路を製造する回路パターン等が形成され、これらのパターンはマスク１０の上方に位置する照明光学系３０で照明され、マスク１０と感光基板２０の間に位置する投影光学系４０により感光基板２０に投影して露光される。走査型の露光装置１は、マスク１０と感光基板２０を投影光学系４０に対して同期して移動し、マスク全面のパターンを感光基板に露光するものである。
【００１８】
照明光学系３０は、走査方向と直交するＹ方向に沿って間隙を有して配列した３個のモジュール３０Ａ〜３０Ｃと、間隙を走査方向に所定距離移動した位置に３個のモジュールの配列方向と平行に配列した２個のモジュール３０Ｄ，３０Ｅとの５つのモジュール３０Ａ〜３０Ｅから構成され、その１つのモジュール３０Ａについて、図４を参照して説明する。超高圧水源ランプ等の光源３１から射出された露光光は楕円鏡３１ａによって集光され、ダイクロイックミラー３２で反射されたのち、投影光学系４０への照射を選択的に制限するシャッター３３を通して、波長選択フィルタ３４に導かれる。波長選択フィルタ３４を透過した露光に必要な波長の光は、フライアイインテグレータ３５によって均一な照度分布を有する光束に変換され、反射ミラー３６を介してコンデンサレンズ３７に入射され、視野絞り３８によって例えば台形状に成形される。視野絞り３８を通過した光束はマスク１０上に照射され、マスクを台形状の照明領域３９ａで照明する。１つのモジュール３０Ａは前記のように構成され、照明光学系３０は、他の４つの同一構成のモジュール３０Ｂ〜３０Ｅと共にマスク１０に形成されたパターンを、５つのの照明領域３９ａ〜３９ｅを合成して照明するものである。
【００１９】
次に、投影光学系４０について詳細に説明する。投影光学系４０は走査方向と直交するＹ方向に沿って間隙を有して配列した３個の第１の投影光学系モジュール４１Ａ〜４１Ｃと、間隙を走査方向に所定距離移動した位置に３個の第１の投影光学系モジュールの配列方向と平行に配列した２個の第２の投影光学系モジュール４１Ｄ，４１Ｅとから構成され、照明光学系３０の各モジュール３０Ａ〜３０Ｅと対応している。投影光学系４０は、照明領域３９ａ〜３９ｅを第１及び第２の複数の投影光学系モジュールで投影した複数の投影領域４２ａ〜４２ｅを合成して、マスク１０のパターンを感光基板２０に露光するものである。３個の第１の投影光学系モジュール４１Ａ〜４１Ｃと、２個の第２の投影光学系モジュール４１Ｄ，４１Ｅは、それぞれの間隙を補完するように配置されている。
【００２０】
図５を参照して、１個の投影光学系モジュール４１Ａについて説明する。１個の投影光学系モジュールによって、感光基板２０上に投影されるのは照明領域３９ａと同形状の台形状のパターン像４２ａであり、マスク１０上に形成されているマスクパターンの一部の像である。走査型露光装置では、複数の投影光学系モジュール４１Ａ〜４１Ｅによって投影される複数の台形状のパターン像４２ａ〜４２ｅを合成すると共に、マスク１０を保持するマスクステージ１１をマスク移動装置１２により−Ｘ方向に走査し、感光基板２０を保持する基板ステージ２１を基板移動装置２２によりマスク１０と同期して−Ｘ方向に走査し、マスク１０上の照明領域３９及び投影光学系４０に対して移動走査することで、マスク１０上に形成されているマスクパターンの全てを感光基板２０上に転写する。
【００２１】
１個の投影光学系モジュール４１Ａについて詳細に説明すると、投影光学モジュールは、２組のダイソン型光学系を上下に組み合わせた構成を有し、第１の部分光学系４３〜４５と、視野絞り４６と、第２の部分光学系４７〜４９から構成される。第１の部分光学系は、マスクに面して±４５゜の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム４３と、マスクの面内方向に沿った光軸を有するレンズ４４及び凹面鏡４５を有する。第２の部分光学系は、マスクに面して±４５゜の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム４７と、マスクの面内方向に沿った光軸を有するレンズ４８及び凹面鏡４９を有する。前記の構成により、投影光学系モジュール４１Ａは、マスク１０の照明領域３９ａを感光基板２０上に正立等倍実結像（正立正像）で投影した投影領域４２ａを形成する。
【００２２】
ここで、図１に戻り説明すると、マスク１０の上方には、マスクの自重による撓みを補正する撓み補正装置として、マスク１０を負圧により上方に引き上げる吸引装置５０が位置している。吸引装置５０は吸引部として複数の吸引パッド５１を備えており、本例では吸引パッド５１は投影光学系４０の視野のまわりの照明光の障害とならない位置に、投影光学系４０に沿って、その近傍に９個が配置されている。
【００２３】
具体的には、左側の第１の投影光学系モジュール４１Ａ〜４１Ｃの左側にＹ方向に沿って３個、右側の第２の投影光学系モジュール４１Ｄ，４１Ｅの右側にＹ方向に沿って３個、第１及び第２の投影光学系モジュールの中間にＹ方向に沿って３個で、合計９個がＸ方向、Ｙ方向に等間隔に配置されている。すなわち、平行に配列した第１及び第２の投影光学系モジュール４１Ａ〜４１Ｅに沿って、９個の吸引パッド５１が走査方向の前後側に配置されると共に、第１及び第２の投影光学系モジュールの中央に配置され、前側の吸引パッド５１Ａ〜５１Ｃを第１列の吸引列とし、中央の３個の吸引パッド５１Ｄ〜５１Ｆを第２の吸引列とし、後側の吸引パッド５１Ｇ〜５１Ｉを第３の吸引列としている。
【００２４】
複数の吸引パッド５１は、第１〜第３の吸引列ごとに支持部材５２に支持され、支持部材５２の両端は、マスクのパターン面に直交する方向すなわち上下方向に駆動する駆動機構５３，５３に支持されている。駆動機構５３，５３は照明光学系３０を支持している装置躯体に上部が固着されている。従って、第１〜３列の吸引列を有する吸引装置５０は、駆動機構５３，５３により上下させることができ、露光時にはマスク１０と所定の間隙で対向するように下降してマスク１０を上方に吸引し、装置の搬送時やマスクの交換時には上昇してマスク１０から退避させることができる。
【００２５】
また、吸着装置５０の吸着パッド５１は、マスク移動装置１２による−Ｘ方向のマスク１０の移動走査に応じて、マスクを補正する位置を変える。すなわち、移動開始時に、吸引装置５０がマスク１０の左端部と対向しているときは、吸着装置５０はマスク１０の左端部の撓みを補正し、移動の中程において吸引装置５０がマスクの中央部と対向しているときは、マスク１０の中央部の撓みを補正し、移動の終了時に、吸引装置５０がマスクの右端部と対向しているときは、マスク１０の右端部の撓みを補正するものである。
【００２６】
ここで、１つの吸引パッド５１Ａについて、図６を参照して詳細に説明する。
吸引パッド５１Ａは直方体状をしており、下面のマスク１０に対向する吸引面が高精度平面に仕上げられており、９個の吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉは一定の平面上に位置するように設定され、３×３のマトリックス状に配列されている。吸引パッド５１Ａは中心部に鉛直方向に負圧通路５４が貫通して形成され、吸引パッドの下端面には中央に吸引口５４ａが形成され、この吸引口５４ａの広い面積でマスク１０を吸引するようにしている。この負圧通路５４の上端は接続パイプ５４ｂが固着されている。また、吸引パッド５１Ａは負圧通路５４の両側に、鉛直方向に加圧通路５５，５５が貫通して形成されている。そして、加圧通路５５の下端には空隙５５ａが形成され、加圧通路５５の上端には接続パイプ５５ｂが固着されている。
【００２７】
各々の吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉは図７に示すように、各吸引パッドの接続パイプ５４ｂと減圧装置５６の負圧供給口とをチューブ等の配管５７により接続している。配管５７の途中には電磁開閉式の調整弁５８が設けられ、例えば電圧を制御して各々の吸引パッドの負圧を個別に調整してマスク吸引力を制御することができる。マスク吸引力は、マスクに対する吸引パッドのＹ方向の位置と、走査する−Ｘ方向の走査位置に対応して個別に調整する。
【００２８】
加圧通路５５，５５の接続パイプ５５ｂには同様に配管５９が接続され、この配管はエアコンプレッサ等の加圧装置６０に接続されている。このようにマスク１０の上面と吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉとの間に加圧空気を供給することにより、各吸引パッドとマスク１０とは所定の間隔が保持され、静圧気体軸受を形成して各吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉにマスク１０が吸着することを防止できて円滑な走査が可能となる。
【００２９】
吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉの吸引面とマスク１０の上面とのギャップにおける空気の流速は、吸引パッドに供給される負圧により制御でき、この負圧を制御することによりマスクの引き上げ力を調整することができる。マスクの自重による撓み形状は、マスクを支持する支持点の位置により決まり、予め算出可能であり、この撓み形状と平坦面とを比較して、複数の吸引パッドの吸引力を算出し、この吸引力に相当する負圧を各吸引パッドに供給する。
【００３０】
すなわち、外周の支持点ではマスクの撓み変形が「０」であり、中心部に行くにしたがって撓み変形が大きくなるので、外周に近い吸引パッドの負圧を小さく設定し、中央に行くにしたがって負圧を大きくするように調整弁５８により設定する。例えばＹ方向において中央に位置する吸引パッド５１Ｂの吸引力が、その両側の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃの吸引力より強くなるように、吸引パッド５１Ｂの負圧を大きくし、吸引パッド５１Ａ，５１Ｃの負圧を小さくする。
【００３１】
また、走査方向である−Ｘ方向においては、投影光学系４０がマスク１０の外周の近くに位置するときは、マスクの撓み変形が小さいため負圧を小さく設定し、投影光学系４０がマスク１０の中心部に対向するときは、マスクの撓み変形が大きいため負圧が大きくなるように調整弁５８により設定する。このように、マスク１０の−Ｘ方向の走査位置に応じて負圧を変化させ、マスク１０の平面度が最もよくなる条件を予め計算しておき、実際の露光時に算出した条件にしたがって各吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉの負圧を調整する。
【００３２】
すなわち、図８（ａ）は中央の吸引パッド５１Ｂ，５１Ｅ，５１Ｈの吸引力変化を示している。マスク１０が−Ｘ方向に移動すると、第３列中央の吸引パッド５１Ｈがマスク１０の左端と対向し、吸引パッド５１Ｈが一点鎖線で示すように吸引を開始し、移動に伴って吸引力を徐々に上昇させる。次いで、第２列中央の吸引パッド５１Ｅがマスク１０の左端と対向し、吸引パッド５１Ｅが破線で示すように吸引を開始し、移動に伴って吸引力を徐々に上昇させる。さらに移動が進むと、第１列中央の吸引パッド５１Ｂがマスク１０の左端と対向し、吸引パッド５１Ｂが実線で示すように吸引を開始し、移動に伴って吸引力を徐々に上昇させる。そして、それぞれの吸引パッド５１Ｂ，５１Ｅ，５１Ｈはマスク１０の中心を通過するとき、最大吸引力Ｐ１で吸引して、徐々に吸引力を下降させる。
【００３３】
移動がさらに進んで、吸引パッド５１Ｈがマスク１０の右端を通過すると、吸引パッド５１Ｈの吸引力は「０」となって吸引を止める。次いで、吸引パッド５１Ｅがマスク１０の右端を通過すると、吸引パッド５１Ｅの吸引力は「０」となって吸引を止める。最後に吸引パッド５１Ｂがマスク１０の右端を通過すると、吸引パッド５１Ｂの吸引力は「０」となって吸引を止める。この移動に伴い、投影光学系４０がマスク１０の余白部を過ぎてパターンと対向すると、投影光学系４０はマスク１０のパターンを感光基板２０に投影して露光する。
【００３４】
また、図８（ｂ）は左右の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃ，５１Ｄ，５１Ｆ，５１Ｇ，５１Ｉの吸引力変化を示している。先ず、第３列左右の吸引パッド５１Ｇ，５１Ｉがマスクの左端と対向すると、一点鎖線で示すように吸引力を徐々に上昇させ、移動の中心の少し手前で最大の吸引力「ｐ１」で吸引し、吸引力を徐々に減少させてマスクの右端が吸引パッドを通過すると、吸引力を「０」とする。同様に、第２列左右の吸引パッド５１Ｄ，５１Ｆの吸引力の変化は、破線で示すように、第３列の吸引パッドよりやや遅れて吸引を始め、移動の中心で最大の吸引力「ｐ１」で吸引し、第３列の吸引パッドより遅れてマスクの右端が通過すると吸引力を「０」とする。
【００３５】
また、第１列左右の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃの吸引力の変化は、実線で示すように第２列の吸引パッドより遅れてマスク１０の左端と対向するため、第２列より遅れて吸引を始め、移動の中心を過ぎた位置で最大の吸引力「ｐ１」で吸引し、徐々に吸引力を下降させて、マスクの右端が通過すると吸引力を「０」とする。左右の吸引パッドの最大吸引力「ｐ１」は、前記した中央の吸引パッドの吸引力「Ｐ１」より小さい値に設定される。
【００３６】
なお、図８（ｃ）に示すように、吸引力の変化は直線的でなく緩いカーブを描くように変化させることもできる。図８（ｃ）に示す吸引力の変化は、図８（ａ）に示す変化に対応するもので、第１〜３列の中央の吸引パッド５１Ｂ，５１Ｅ，５１Ｈに相当するものであり、第１〜３列の左右の吸引パッドに相当する変化は、前記と同様に、図８（ｃ）より小さい吸引力「ｐ１」となるように設定される。
【００３７】
前記の如く構成された本実施形態の露光装置１の動作について以下に説明する。図１の露光装置１によりマスク１０に形成されたパターンを感光基板２０に露光する露光手順について説明する。照明光学系３０の例えばモジュール３０Ａにおいて、光源３１から射出された露光光は楕円鏡３１ａによって集光され、ダイクロイックミラー３２で反射されたのち、シャッター３３を通って、波長選択フィルタ３４に導かれ、フライアイインテグレータ３５、反射ミラー３６を介してコンデンサレンズ３７の方向に反射され、視野絞り３８によって台形状に整形され、マスク１０を台形状の照明領域３９ａを照明する。同様に、モジュール３０Ｂ〜３０Ｅによって照明領域３９ｂ〜３９ｅが照明され、これらの照明領域は相互に補完されＹ方向に連続する。露光光の照射が不要のときは、シャッター３３により露光光を遮断する。
【００３８】
マスク１０上のパターン像は、投影光学系４０を介して基板ステージ２１上に保持された感光基板２０上に正立正像で投影露光される。例えば、投影光学系４０の投影光学系モジュール４１Ａによって、照明領域３９ａは投影領域４２ａに投影され、同様に投影光学系モジュール４１Ｂ〜４１Ｅによって、照明領域３９ｂ〜３９ｅは投影領域４２ｂ〜４２ｅに投影される。このように投影された投影領域４２ａ〜４２ｅはＹ方向において相互に補完される。そして、マスク１０を保持するマスクステージ１１をマスク移動装置１２により、また感光基板２０を保持する基板ステージ２１を基板移動装置２２により−Ｘ方向に同期して移動し、マスク１０上に形成されているマスクパターンの全てを感光基板２０上に転写する。
【００３９】
マスク１０は、その外周をマスクステージ１１に支持され、中央部は支持されていないので、自重により中央部が下方に湾曲して撓み変形する。この変位量は大型のマスクで自重が大きい場合、数１００μｍ程度である。吸引装置５０を作動させると減圧装置５６が作動し、配管５７を通して吸引パッドの負圧通路５４内を空気が吸引されて、吸引パッド５１の下端面とマスク１０との間のギャップに空気流が発生する。この空気流はベルヌーイの定理により流速の２乗に比例した負圧を生じ、マスク上面の負圧と、パターンが形成してある下面側の大気圧との差圧によりマスク１０は重力に反して上方に吸引される。
【００４０】
マスク１０は、図８（ａ）に示すように、第３列の中央の吸引パッド５１Ｈの吸引が開始して徐々に吸引力が上昇し、次いで第２列の中央の吸引パッド５１Ｅの吸引が開始して徐々に吸引力が上昇し、さらに第１列の中央の吸引パッド５１Ｂの吸引が開始して徐々に吸引力が上昇する。すなわち、第１列の吸引パッド５１Ｂがマスクの左端と対向し吸引を開始したとき、第２列の吸引パッド５１Ｅは既にマスク１０の内部に入り、第３列の吸引パッド５１Ｈはさらにマスク１０の内部に入っているため、吸引力が大きくなっている。
【００４１】
マスク１０及び感光基板２０の走査移動に伴い、各吸引パッドの吸引力は徐々に増加され、移動距離の中心部より手前の位置で第３列の吸引パッド５１Ｈが最大の「Ｐ１」で吸引され、徐々に減少する。中心部では第２列の吸引パッド５１Ｅが最大の「Ｐ１」となり、この後徐々に減少する。また第１列の吸引パッド５１Ｂは中心部を過ぎた位置で最大の「Ｐ１」となり、徐々に減少する。すなわち、第３列の吸引パッド５１Ｈは最初にマスクの中心部に到達し、第１列の吸引パッド５１Ｂは最後に中心部に到達するため、このように変化される。
【００４２】
また、中央の吸引パッドに対して両側の吸引パッドにおいては、吸引力は図８（ｂ）のように変化する。移動を開始すると、先ず、第３列の左右の吸引パッド５１Ｇ，５１Ｉが吸引を開始し、次いで、第２列左右の吸引パッド５１Ｄ，５１Ｆが吸引を開始する。その後、第１列の左右の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃが吸引を開始する。
【００４３】
マスク１０及び感光基板２０の走査移動に伴い、各吸引パッドの吸引力は徐々に上昇し、中心部より手前の位置で第３列の吸引パッド５１Ｇ，５１Ｉが最大の吸引力「ｐ１」で吸引され、徐々に下降する。吸引力「ｐ１」は、前記の「Ｐ１」より小さい値に設定される。中心部では第２列の吸引パッド５１Ｄ，５１Ｆが最大の吸引力「ｐ１」となり、この後徐々に下降する。また第１列の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃは中心部を過ぎた位置で最大の「ｐ１」となり、徐々に減少する。そして、マスクの右端と第３列の吸引パッド５１Ｇ，５１Ｉが対向すると吸引力は「０」となり、次いで、第２列の吸引パッド５１Ｄ，５１Ｆの吸引力が「０」となり、最後に、第１列の吸引パッド５１Ａ，５１Ｃの吸引力が「０」となる。このようにマスク１０を吸引する位置に応じて、吸引力を調整するので、マスク１０は自重による撓みが補正されて平坦度が向上する。
【００４４】
また、吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉの加圧通路５５からは加圧装置６０で加圧された空気が噴出し、マスク１０の上面と吸引パッドの下面とは所定の間隙を持って対向し、吸引パッドによってマスク１０の上面が吸着されることを防止し、エアベアリングとして機能するため、マスク１０が−Ｘ方向に走査されるときに円滑に移動することができる。前記の間隙は０．００５〜０．０２ｍｍ程度に設定されることが好ましい。このように、マスク１０は所定の間隙を有して上方に吸引され、走査方向である−Ｘ方向とＹ方向でマスクの平面度が高精度に維持されるので、投影光学系４０を介してマスク１０のパターンを感光基板２０に投影したとき焦点が一致し、パターンの寸法が変化することなく正確に露光することができる。
【００４５】
図８に示す吸引パッドの吸引力を変化させる制御パターンは、予め計測され、或いは計算されてメモリ（図示せず）内に格納しておく。そして、マスク１０の厚さに対応して、何種類かの異なる制御パターンを用意しておき、マスクの厚さを入力すると、その厚さに最適な制御パターンを選択できるようにしておく。選択された制御パターンにより、調整弁を制御して吸引装置の複数の吸引パッドの吸引力を調整し、マスクの撓みを補正する。
【００４６】
マスク１０を交換するときは駆動機構５３，５３を作動させ、支持部材５２と共に吸引装置５０の吸引パッド５１Ａ〜５１Ｉを上方に退避させる。この動作により吸引パッドとマスク１０の距離は大きくなり、マスク１０の交換が容易に行える。なお、吸引装置５０を上方に退避させる駆動機構５３，５３は、照明光学系３０を支持する装置躯体に固着した例を示したが、図示していない装置の基部から上方に延出したサポート等に支持するように構成してもよい。
【００４７】
本発明の他の実施形態を図９に基づき詳細に説明する。図９は本発明に係る露光装置の他の実施形態を示し、マスクステージ部の要部斜視図である。なお、この実施形態は前記した実施形態の吸引装置が９つの吸引パッドを備えるのに対し、投影光学系の近傍に、走査方向の前後の位置に、各々１つの吸引パッドを備える。また、吸引パッドはマスク面において、投影光学系の光軸方向の位置を計測してマスクの撓み量を計測する計測機構を備える。そして、計測位置において、マスクが基準位置に保たれるように、各吸引パッドの負圧をフィードバック制御して調整し、マスクの平面度を保つように構成している。なお、前記した実施形態と実質的に同等の構成については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
図９において、マスクステージ１１の上部にはマスクホルダ７０がクランプ７１等により固定されている。マスクホルダ７０は図示の例では６個の吸着パッド７２を上方に向けて突設しており、各吸着パッド７２は図示していないパイプで減圧装置に配管されている。吸着パッド７２上に位置しているマスク１０は、その下面を吸着パッドで吸着されてマスクホルダ７０に保持固定される。マスク１０上には撓み補正装置７５が位置している。
【００４９】
撓み補正装置７５，７５は、図示していない露光装置の躯体から駆動機構７６，７６を介して垂下した２つのＬ字型のサポート部材７７，７７と、これらサポート部材の先端に各々取付けた吸引パッド７８，７８から構成されている。駆動機構７６，７６は、マスクのパターン面と直交する方向、すなわち鉛直方向に吸引パッドを駆動するものであり、例えばサーボモータと、サーボモータの回転を上下運動に変換するボールねじとから構成される。
【００５０】
吸引パッド７８，７８は、前記した実施形態と同様に、下面のマスクに対向する吸引面が高精度平面に仕上げられており、中央部には鉛直方向に負圧通路が貫通して形成され、減圧装置で負圧通路を減圧してマスクを上方に吸引している。
また、負圧は減圧装置に接続された配管中の電磁開閉弁を制御して調整できるものである。負圧の走査方向の制御は、基本的には図８（ａ）の実線と、１点鎖線に示すような吸引力の調整を行う。
【００５１】
吸引パッド７８，７８は、その対向する側にマスクの撓み量を計測する計測機構８０，８０を備える。図示していない照明光学系は、計測機構８０，８０の間隔に設置され、照明光学系に対応してマスクの下方に投影光学系が設置される。計測機構８０，８０は、例えば光学的なもので、マスクの上面に斜め照射でビームを当て、ビームがマスク面で反射して受光素子に到達する受光位置から、マスクの位置を計測するものが使用されるが、電気的に容量を測定して距離を計測するもの等、種々のものを適用できる。そして、マスクの撓み量が大きいときには吸引パッドの吸引力を増やすように、負圧をフィードバック制御している。
【００５２】
この例においては、装着されるマスク１０の大きさ、厚さによって、またマスクの位置によってマスクの撓み量は変化するが、この撓み量は計測機構８０，８０により計測され、撓み量の大小によってマスクの吸引力を調整するので、マスクの大きさ、厚さ、走査位置によって自動的に吸引力が調整され、マスクの平面度が一定に保たれる。このため、マスク１０のパターンを感光基板に投影して露光するとき、焦点位置が正確に一致してパターンが鮮明に投影され、パターンの寸法が変化することもない。
【００５３】
なお、前記した実施形態では、マスクを上方に引き上げる吸引装置として、９個の吸引パッドを備える例と２個の吸引パッドを備える例を示したが、投影光学系モジュールで投影されるマスク１０の照明領域３９ａ〜３９ｅの間の吸着パッド５１Ｄ〜５１Ｆだけを設置して撓みを補正してもよいし、逆に吸着パッド５１Ａ〜５１Ｃ，５１Ｇ〜５１Ｉのように照明領域の両サイドに設置するようにして撓みを補正してもよい。これらのように吸引パッドの個数は適宜設定できるものである。また、撓み量に応じて吸着パッド７８，７８の吸引力を調整すると共に、吸着パッド７８，７８を上方に持ち上げる力を調整するようにしてもよい。
【００５４】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の露光装置は、マスクの自重による撓みを防止でき、マスクの露光部分の寸法変化を防止でき、マスクと感光基板との平行度を高い精度で維持し、マスクのパターンを感光基板に正確に投影して精度よく露光することができる。また撓みを補正する吸引部は、マスクを吸引する位置に応じて吸引力を調整可能であるため、撓み量に応じて吸引力を調整してマスクの平面度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る露光装置の一実施形態の一部を破断した状態の正面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１の左側面図。
【図４】照明光学系の概略構成を示す斜視図。
【図５】投影光学系の概略構成図。
【図６】１つの吸引パッドの断面図。
【図７】９つの吸引パッドの配管図。
【図８】（ａ）はマスク中心線上における吸引パッドの吸引力の調整による変化の１例を示す説明図、（ｂ）はマスクの中心線からずれた吸引パッドの吸引力の調整による変化の１例を示す説明図。
【図９】吸引パッドの吸引力の調整による変化の他例を示す説明図。
【図１０】従来の露光装置によるマスクの変形を示す説明図。
【符号の説明】
１…露光装置、１０…マスク、２０…感光基板、３０…照明光学系、４０…投影光学系、４１Ａ〜４１Ｅ…投影光学系モジュール、１２…マスク移動装置（駆動手段）、２２…基板移動装置、５０…撓み補正装置（吸引装置）、５１Ａ〜５１Ｉ…吸引パッド（吸引部）、５３…駆動機構、５４…負圧通路、５５…加圧通路、５６…減圧装置、５７…配管、５８…調整弁、５９…配管、６０…加圧装置、８０…計測機構

Claims

第１方向にマスクを走査して、該マスクに形成されたパターンを感光基板に露光する露光装置において、
前記第１方向に走査される前記マスクと対向するように配置される吸引部によって前記マスクを吸引すると共に該マスクの撓み量に応じて前記吸引部の吸引力を調整する吸引装置を備えることを特徴とする露光装置。
前記吸引部の吸引力は、前記第１方向における前記マスクの走査位置に対応して調整されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記吸引部の吸引力は、前記マスクの厚さに対応して調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
前記吸引部は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列された複数の吸引パッドを含み、
前記複数の吸引パッドの吸引力は、前記第２方向の位置に対応して個別に調整されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
前記第２方向に沿って配列される複数の照明領域を前記マスク上に形成する照明光学系を備え、
前記複数の吸引パッドは、前記複数の照明領域の列に沿って配列されることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
前記第２方向に沿って配列され、前記複数の照明領域によって照明される前記パターンを前記感光基板にそれぞれ投影する複数の投影光学モジュールを備えることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
前記吸引部を前記マスクのパターン面に直交する方向に沿って上下動させる駆動機構を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
前記マスクの撓み量を計測する計測機構を備え、
前記吸引装置は、前記計測機構の計測結果に基づいて、前記吸引部の吸引力を調整することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置。
第１方向にマスクを走査して、該マスクに形成されたパターンを感光基板に露光する露光方法において、
前記第１方向に走査される前記マスクと対向するように配置される吸引部によって前記マスクを吸引すると共に該マスクの撓み量に応じて前記吸引部の吸引力を調整する工程を含むことを特徴とする露光方法。
前記吸引部の吸引力を調整する工程は、前記第１方向における前記マスクの走査位置に対応して前記吸引力を調整する工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
前記吸引部の吸引力を調整する工程は、前記マスクの厚さに対応して前記吸引力を調整する工程を含むことを特徴とする請求項９又は１０に記載の露光方法。
前記吸引部は、前記第１方向と直交する第２方向に沿って配列された複数の吸引パッドを含み、
前記吸引部の吸引力を調整する工程は、前記複数の吸引パッドの吸引力を前記第２方向の位置に対応して個別に調整する工程を含むことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の露光方法。