JPH10135121A - 投影露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクの自重によるたわみや熱的な変形を軽
減してマスクパターンの投影を良好に行う。 【解決手段】 マスク１０は、同じ熱膨張率の材料で一
定の厚みに形成されたマスクホルダ１２に吸引装置１４
によって吸着固定される。マスクホルダ１２の吸着面が
平面となっているため、マスク１０は、吸着用溝を除い
たほぼ全面でマスクホルダ１２の面と接触して自重によ
るたわみが軽減される。また、光源１８により露光光が
照射されてマスク１０の温度が上昇しても、その熱はマ
スクホルダ１２に伝達されてマスクホルダ１２の温度が
上昇する。両者は同じ熱膨張率のため、マスク１０の熱
はマスクホルダ１２に良好に伝達され、温度変化に伴う
マスク１０とマスクホルダ１２の熱的な変形が同程度と
なってマスク１０の熱的な歪みも軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回路
や液晶表示素子などの製造工程において使用される投影
露光装置にかかり、更に具体的には、そのマスク（もし
くはレチクル）の保持技術に関するものである。

【０００２】

【背景技術と発明が解決しようとする課題】従来の投影
露光装置では、マスクを保持する台であるマスクホルダ
によってマスク周辺部が下から支持されている。図６
（A）にはその様子が示されており、マスク１００は、
周辺部がマスクホルダ１０２によって支持されている。
マスクホルダ１０２とマスク１００との接触面には、吸
引用の孔もしくは溝が設けられており、これを真空源に
よって吸引することで、マスク１００の位置ずれが抑制
される構成となっている。

【０００３】しかしながら、このようなマスク保持手法
では、マスクは同図（A）に示すようにマスク１００が
自重でたわみ、マスク１００上に形成されているパタ−
ンの横ずれや像面の湾曲などが生じるという不都合があ
る。更に、露光時には露光光がマスク１００に照射され
るが、このとき照射熱によってマスク１００の温度が上
昇し、この照射熱によってマスク１００が膨張する。と
ころが、マスク１００の周縁がマスクホルダ１０２に固
定されているため、同図（B）に示すようにマスク１０
０に歪みが更に生じ、パタ−ンが歪んでディスト−ショ
ンが変化したり、像面の湾曲が更に悪化してパターン面
内における焦点深度が低下するという不都合もある。

【０００４】この発明は、以上の点に着目したもので、
マスクの自重によるたわみによって生じるパタ−ンの横
ずれや像面の湾曲，熱的なマスクの変形によって生じる
ディスト−ションや像面湾曲などを軽減して、マスクパ
ターンの投影を良好に行うことをその目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明の投影露光装置は、マスクホルダに保持さ
れたマスクに形成されたパターンの像を、露光対象に投
影する際に、前記マスクホルダを、前記マスクと近似し
た熱膨張率の材料によって形成するとともに、前記マス
クの表裏いずれかの面の少なくとも一部の領域に面接触
する形状としたことを特徴とする。

【０００６】主要な態様によれば、前記マスクホルダ
は、前記マスクと面接触する部分で前記マスクを吸引し
て保持する吸引手段を備えたことを特徴とする。他の態
様によれば、前記マスクホルダは、前記マスクに照明光
を照射するための照明光学系又は前記マスクのパターン
像を前記露光対象上に投影するための投影露光系の一部
を兼用したことを特徴とする。

【０００７】本発明によれば、熱膨張などによってマス
クが変形すればマスクホルダも対応して変形するため、
熱的な変形が軽減される。また、マスクホルダが、マス
クの表裏いずれかの面の少なくとも一部の領域に面接触
する形状となっているので、自重による変形も軽減され
る。このため、マスクパターンの投影を良好に行うこと
ができる。

【０００８】この発明の前記及び他の目的，特徴，利点
は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態につい
て、実施例を参照しながら詳細に説明する。

【実施例１】最初に、図１及び図２を参照しながら実施
例１について説明する。図１には、実施例１にかかる投
影露光装置の主要部が示されている。同図において、マ
スク１０は、本実施例にかかるマスクホルダ１２によっ
て保持されている。このマスクホルダ１２には、真空用
の吸引装置１４がパイプ１６によって接続されている。
マスク１０の上方には露光用の光を出力する光源１８が
設けられており、この光源１８とマスク１０との間に
は、照明光学系２０が設けられている。マスク１０の露
光光透過側には投影光学系２２を挟んで露光対象である
ウエハ２４が配置されている。

【００１０】本実施例における投影露光の動作は、一般
的な投影露光装置と同様である。すなわち、光源１８か
ら射出された露光光は、照明光学系２０を通じてマスク
１０に照射される。そして、マスク１０に描写されてい
るパタ−ンは、露光光により、投影光学系２２を通じて
ウエハ２４上に投影される。ところで、本実施例では、
マスクホルダ１２がマスク１０と同一の物性，特に同一
の熱膨張係数の素材によって形成されている。また、そ
の形状，特に厚みは自重によるたわみを抑えるように十
分な厚さとなっており、上下面は平行平面として仕上げ
られている。

【００１１】図２（A）にはマスクホルダ１２が拡大し
て示されており、同図の＃２−＃２線に沿って矢印方向
に見た端面が図２（B）に示されている。これらの図の
ように、マスクホルダ１２は、全体が円柱ないしは肉厚
の円板の形状となっており、マスク１０が点線で示すよ
うに位置する上面１２Ａと下面１２Ｂは、平行平面とな
っている。上面１２Ａには、マスク１０の位置に対応し
て溝１２Ｃが四角形状に形成されている。溝１２Ｃは、
マスクホルダ１２内部に形成された通気路１２Ｄを介し
て、マスクホルダ１２の側面に形成された吸引口１２Ｅ
に接続している。この吸引口１２Ｅが、上述したパイプ
１６を介して吸引装置１４に接続されている。更に、本
実施例では、マスクホルダ１２がマスク１０と同一の材
料によって形成されている。例えば、マスク１０及びマ
スクホルダ１２のいずれもが石英によって形成される。

【００１２】次に、本実施例の作用を説明する。マスク
１０は、図１あるいは図２に示すように、マスクホルダ
１２の上面１２Ａ上に載せられる。溝１２Ｃは、マスク
１２によって全体が覆われる。上述したように、マスク
ホルダ１２の上面１２Ａは平面となっている。このた
め、マスク１０は、溝１２Ｃの部分を除いた部分がマス
クホルダ１２の上面１２Ａと接触するようになる。この
状態でマスクホルダ１２の溝１２Ｃが吸引装置１４によ
って真空に引かれると（図２（B）矢印Ｆ参照）、マス
ク１０はマスクホルダ１２上に吸着，固定される。これ
により、マスク１０の中央部分のパターン領域は、全体
がマスクホルダ１２の上面１２Ａに密着するようにな
る。他方、マスクホルダ１２は、上述したように自重に
よるたわみが抑えられた厚みとなっている。従って、図
６（A）に示したマスク１０の自重によるたわみは、マ
スクホルダ１２によって良好に軽減されることとなる。

【００１３】次に、以上のようにマスク１０をマスクホ
ルダ１２に固定し、アライメントなど所定の工程の後に
露光が開始される。すると、露光光の照射によってマス
ク１０の温度が上昇するようになる。更に、この温度上
昇に伴って、マスク１０の熱がマスクホルダ１２に伝達
され、マスクホルダ１２の温度も上昇する。ここで、本
実施例では、上述したようにマスク１０とマスクホルダ
１２が同一の材料，例えば石英によって形成されてい
る。すなわち、マスク１０とマスクホルダ１２とは、同
一の熱膨張係数となっている。このため、マスク１０の
熱は、マスクホルダ１２との密着部分を通じて良好にマ
スクホルダ１２に伝達され、両者の温度差は小さい。ま
た、温度変化に伴うマスク１０とマスクホルダ１２の熱
的な変形も同程度となり、マスク１０とマスクホルダ１
２は一緒に伸縮する。従って、図６（B）に示したよう
なマスク１０の熱的な歪みも良好に軽減されることとな
る。

【００１４】なお、露光光は、マスク１０のパターン部
分及びマスクホルダ１２の中央部分を透過する。しか
し、マスクホルダ１２の上面１２Ａ，下面１２Ｂが上述
したように平行平面となっているため、マスクホルダ１
２の存在によって露光動作に悪影響が生ずる恐れはな
い。

【００１５】このように、実施例１によれば、マスクの
自重によるたわみや熱的な変形が軽減される。このた
め、自重たわみによるパタ−ンの横ずれや像面湾曲，熱
的変形によるディスト−ションや像面湾曲などが軽減さ
れ、マスクパタ−ンの正確で安定した像を得ることがで
きる。

【００１６】

【実施例２】次に、図３を参照しながら実施例２につい
て説明する。前記実施例と対応する構成部分には同一の
符号を用いる（以下の実施例も同様）。実施例１ではマ
スクがマスクホルダの上面側に吸着固定されているが、
この実施例２では下面側に吸着固定されている。

【００１７】図３において、本実施例におけるマスクホ
ルダ３０は、上述した実施例１のマスクホルダ１２の上
下を逆にした構成となっており、下面３０Ａ側に吸引用
の溝（図示せず）が形成されている。マスク１０は、下
側，すなわち投影光学系２２側からマスクホルダ３０に
吸引装置１４による吸引によって吸着，固定される。更
に、本実施例では、マスクホルダ３０が上側，すなわち
照明光学系２０側となっているので、マスク１０のパタ
ーン面に保護用のペリクル３２が装着されている。

【００１８】本実施例でも、マスクホルダ３０は、マス
ク１０と同一の熱膨張率の材料によって形成されてい
る。従って、前記実施例１と同様に熱的な変形に伴うデ
ィスト−ションや像面湾曲などは良好に軽減される。な
お、マスク１０の周縁がマスクホルダ３０に真空吸着さ
れているため、マスク１０のパターン面とマスクホルダ
３０の接触部への気体の侵入は妨げられることとなる。
従って、マスク１０の自重によるたわみも軽減される。

【００１９】

【実施例３】次に、図４を参照しながら実施例３につい
て説明する。上述したように、マスクホルダはマスクと
同一の材料，例えば石英によって形成されている。従っ
て、その形状によってはレンズなどの光学素子として機
能させることができる。そこで、実施例３では、マスク
ホルダが照明光学系の一部を兼ねた構成となっている。

【００２０】図４において、マスクホルダ４０の下面４
０Ａ側は前記実施例２と同様の構成となっており、ペリ
クル３２が装着されたマスク１０が吸着されている。こ
れに対し、マスクホルダ４０の上面４０Ｂ側は、マスク
ホルダ４０がレンズを構成する曲面形状となっており、
このレンズは照明光学系４２の一部を兼ねている。この
ような構成とすることで、照明光学系４２の構成を簡略
化することができる。更には、実施例１，２では、マス
クホルダとして光学部材を１枚増やす必要があるが、実
施例３では、マスクホルダが照明光学系を兼ねることに
より、構成枚数を増やさずにマスクを保持することも可
能となる。

【００２１】

【実施例４】次に、図５を参照しながら実施例４につい
て説明する。上述した実施例は、いずれもマスクのパタ
ーン面の全体がマスクホルダに接触する構成となってい
る。しかし、パターン面の一部がマスクホルダと接触だ
けでも、自重によるたわみを軽減することができる。

【００２２】まず、図５（A）に示す実施例は、同図の
＃５−＃５線に沿って矢印方向に見た端面を同図（B）
に示すように、マスクホルダ５０の中央部分が四角柱状
に貫通して貫通部５０Ａとなっている。真空吸着用の溝
５０Ｂは貫通部５０Ａの周囲に形成されており、通気路
５０Ｃを介してマスクホルダ側面に形成された吸引口５
０Ｄに接続している。なお、マスクホルダ５０がマスク
１０と同一の熱膨張率の材料によって形成されている点
は、上述した実施例と同様である。

【００２３】この実施例では、マスク１０は、そのパタ
ーン面の一部がマスクホルダ５０の上面５０Ｅと接触
し、前記実施例のようにパターン面全面が接触するわけ
ではない。従って、多少は自重によるたわみが生ずる
が、背景技術と比較すれば、その程度は大幅に軽減され
る。また、材料が同一の熱膨張率となっているので、マ
スク１０の熱はマスクホルダ５０側に伝達される。この
ため、前記実施例と同様に、熱的な変形に基づくディス
ト−ションや像面湾曲なども良好に軽減される。

【００２４】図５（C）には、他の変形例が示されてい
る。この例では、マスクホルダ５２の貫通部５２Ａが円
柱状となっている。また、貫通部５２Ａの周縁に形成さ
れている真空吸着用の溝５２Ｂが、前記実施例と異なっ
て不連続となっている。なお、マスクホルダ５２の内部
では各溝５２Ｂは連通しており、いずれも吸引口５２Ｃ
に接続している。同様に、マスクホルダ５２はマスク１
０と同一の熱膨張率の材料によって形成されている。

【００２５】

【他の実施例】この発明には数多くの実施の形態があ
り、以上の開示に基づいて多様に改変することが可能で
ある。例えば、次のようなものも含まれる。 （1）前記実施例では、マスクホルダの素材としてマス
クと同様の素材，例えば石英を使用したが、マスクと同
一の物性である必要はなく、近似した物性の素材を用い
るようにしてもよい。特に熱膨張率が近似した材料を用
いるとよい。

【００２６】（2）前記実施例３では、図４に示したよ
うにマスクホルダが照明光学系の一部を兼用した構成と
したが、マスクホルダを上下逆の配置としてマスクホル
ダが投影光学系の一部を兼用する構成としてもよい。そ
の他、図５に示した実施例を上下逆とするなど、同様の
変形が可能である。 （3）形状，寸法も、何ら前記実施例に限定されるもの
ではない。例えば、前記実施例のマスクホルダは、いず
れも円柱状となっているが、四角柱状など他の形状とし
てよい。真空吸着用の溝の形状や配置も同様に適宜設定
してよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、次のよう
な効果がある。 （1）マスクホルダをマスクと近似した熱膨張率の材料
によって形成することとしたので、マスクの自重による
たわみによって生じるパタ−ンの横ずれや像面の湾曲を
軽減して、良好にマスクパターンの投影を行うことがで
きる。 （2）マスクの表裏いずれかの面の少なくとも一部の領
域に面接触するホルダ形状としたので、熱的なマスクの
変形によって生じるディスト−ションや像面湾曲などを
軽減して、マスクパターンの投影を良好に行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の投影露光装置を示す図であ
る。

【図２】実施例１のマスクホルダ部分を拡大して示す図
である。（A）は斜視図、（B）は（A）の＃２−＃２線
に沿って矢印方向に見た端面図である。

【図３】本発明の実施例２の投影露光装置を示す図であ
る。

【図４】本発明の実施例３の投影露光装置を示す図であ
る。

【図５】本発明の実施例４の投影露光装置を示す図であ
る。（A）は斜視図，（B）は（A）の＃５−＃５線に沿
って矢印方向に見た端面図，（C）は斜視図である。

【図６】背景技術を示す図である。（A）は自重による
マスクのたわみを示す図、（B）は熱膨張によるマスク
の歪みを示す図である。

【符号の説明】

１０…マスク １２，３０，４０，５０，５２…マスクホルダ １２Ａ，４０Ｂ…上面 １２Ｂ，３０Ａ，４０Ａ…下面 １２Ｃ，５０Ｂ，５２Ｂ…溝 １２Ｄ，，５０Ｃ…通気路 １２Ｅ，５０Ｄ，５２Ｃ…吸引口 １４…吸引装置 １６…パイプ １８…光源 ２０，４２…照明光学系 ２２…投影光学系 ２４…ウエハ ３２…ペクリル ５０Ａ，５２Ａ…貫通部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクがマスクホルダに保持されてお
   り、このマスクに形成されたパターンの像を露光対象に
   投影する投影露光装置において、 前記マスクホルダを、前記マスクと近似した熱膨張率の
   材料によって形成するとともに、前記マスクの表裏いず
   れかの面の少なくとも一部の領域に面接触する形状とし
   たことを特徴とする投影露光装置。
2. 【請求項２】 前記マスクホルダは、前記マスクと面接
   触する部分で前記マスクを吸引して保持する吸引手段を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 【請求項３】 前記マスクホルダが、前記マスクに照明
   光を照射するための照明光学系又は前記マスクのパター
   ン像を前記露光対象上に投影するための投影露光系の一
   部を兼用したことを特徴とする請求項１又は２記載の投
   影露光装置。