KR100676351B1

KR100676351B1 - 펠리클 구조체의 자세 제어 기구 및 노광 방법

Info

Publication number: KR100676351B1
Application number: KR1020040020559A
Authority: KR
Inventors: 히가시까와이와오
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2007-01-31
Also published as: KR20040084979A; JP3713497B2; JP2004296829A

Abstract

본 발명의 과제는 펠리클막의 막면의 휨 및 진동 등의 변형을 방지하여, 전사 정밀도를 확보하는 것이다.

펠리클 구조체(2)의 펠리클막(3)의 막면에 근접하여 배치되고, 펠리클막(3)의 막면을 소정 높이로 보정하는 위치 보정 수단(10)을 갖는다. 이 위치 보정 수단(10)은 펠리클막(3)의 막면의 높이를 계측하는 계측 수단(15)과 이 계측치를 기초로 하여 펠리클막(3)의 막면 사이에 있는 기체의 압력을 제어하는 압력 제어 수단(16, 17)을 갖는 것이 바람직하다. 또는, 펠리클 구조체(2)가 장착된 포토 마스크(1)를 보유 지지하는 마스크 스테이지(6)에 설치되고, 이 마스크 스테이지(6)의 주사시에 펠리클막(3)의 막면 부근의 기류를 정류하는 정류 수단(11)을 갖는다.

펠리클막, 마스크 스테이지, 정류 수단, 펠리클 구조체, 계측 수단

Description

펠리클 구조체의 자세 제어 기구 및 노광 방법{POSITION CONTROL DEVICE FOR PELLICLE CONSTRUCTION AND EXPOSING METHOD}

도1은 펠리클 구조체를 장착한 포토 마스크를 도시하는 도면.

도2는 펠리클 구조체가 장착된 포토 마스크를 마스크 스테이지에 보유 지지하고, 본 발명의 펠리클 구조체의 자세 제어 기구를 배치한 상태를 도시하는 단면도.

도3은 위치 보정 수단의 단면도.

도4는 정류 수단을 마련하여 스캔 노광한 경우의 펠리클막의 막면의 기류를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 포토 마스크

2 : 펠리클 구조체

3 : 펠리클막

4 : 펠리클 프레임

6 : 마스크 스테이지

10 : 위치 보정 수단

11 : 정류 수단

15 : 계측 수단

16 : 공급 구멍(압력 제어 수단)

17 : 흡인 구멍(압력 제어 수단)

본 발명은, 포토 마스크에 장착되는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구 및 그를 이용한 노광 방법에 관한 것이다.

반도체 소자 등의 제조 공정에 있어서의 패턴 전사 기술에 이용되는 노광 장치에 있어서, 펠리클 구조체가 장착된 포토 마스크가 이용된다. 이 펠리클 구조체는 포토 마스크의 패턴면에 대해 사이를 두고 펠리클막을 설치하여, 그들 사이의 공간에 청정한 분위기를 확보한다. 이에 의해, 패턴면으로의 파티클의 부착 등을 저지하여, 결함의 전사를 회피할 수 있다.

종래의 365 ㎚, 248 ㎚, 193 ㎚ 등의 노광 파장을 이용하는 노광 장치에서는, 펠리클막으로서 1 ㎛ 정도의 막 두께의 폴리머막을 이용하고 있었다. 한편, 차세대 노광 장치로서 기대되고 있는 F₂엑시머 레이저 광원에 의한 157.6 ㎚의 노광 파장을 이용하는 노광 장치에서는, 투명성과 조명 내성을 양립한 폴리머막을 박막으로 제작할 수는 없게 되어 있어, 수백 ㎛의 막 두께의 투명 유리판으로 펠리클막을 구성하는 기술의 개발이 진행되고 있다.

그러나, 수백 ㎛의 막 두께의 투명 유리판으로 구성한 펠리클막은 종래의 펠리클막에 비해 2 자리수 이상 막 두께가 증대되므로, 유리판의 상태에서 원하는 광학 특성 및 형상 정밀도를 달성해도 펠리클막으로서 마스크에 장착한 상태에서는 자중에 의해 휘거나, 노광 처리에 있어서의 주사에 수반하여 변형되거나 하여 결상 성능이 현저하게 열화된다는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은 펠리클막의 막면의 휨 및 진동 등의 변형을 방지하여, 전사 정밀도를 확보할 수 있는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구 및 그를 이용한 노광 방법을 얻는 것이다.

본 발명에 관한 펠리클 구조체의 자세 제어 기구는, 펠리클 구조체의 펠리클막의 막면에 근접하여 배치되고, 상기 펠리클막의 막면을 소정 높이로 보정하는 위치 보정 수단을 갖는다. 본 발명의 그 밖의 특징은 이하에 명백하게 한다.

도1의 (a)는 펠리클 구조체를 장착한 포토 마스크의 평면도이며, 그 A-A'의 단면도가 도1의 (b)이다. 여기서, 포토 마스크(1)는 6025 블랭크스라 불리우는 6 인치각, 0.25 인치 두께 규격의 고투과율 불소 첨가 합성 석영 유리 블랭크스이며, 그 주면[도1의 (b)에서는 하측의 면]의 차광막이 가공되어 마스터 패턴이 형성되어 있다. 이 포토 마스크(1)의 주면에 외부 치수 122 ㎜ × 149 ㎜, 높이 6.3 ㎜의 펠리클 구조체(2)가 장착되어 있다.

펠리클 구조체(2)는 펠리클막(3)과, 펠리클 프레임(4)과, 필터(5)를 갖는다. 여기서 펠리클막(3)은, 합성 석영 유리제로 두께가 0.8 ㎜이다. 그리고, 펠리클 프레임(4)은 횡폭이 2 ㎜이며, 포토 마스크(1)와 열팽창 계수가 대략 동등한 세라믹으로 형성되어 있다. 또한 필터(5)는, 펠리클 프레임(4)의 149 ㎜의 긴 변측에 마련된 개공부에 삽입되어 있다.

다음에, 도2는 펠리클 구조체가 장착된 포토 마스크를 마스크 스테이지에 보유 지지하여, 본 발명의 펠리클 구조체의 자세 제어 기구를 설치한 상태를 도시하는 단면도이다. 도2에 도시한 바와 같이, 마스크 스테이지(6)는 포토 마스크(1)의 측면 및 펠리클 구조체(2)의 측면에는 접촉하지 않고, 약 0.1 ㎜의 간극을 갖고 있다. 그리고, 펠리클막(3) 중 적어도 노광 영역의 막면을 소정 자세로 보정하기 위한 자세 제어 수단으로서, 위치 보정 수단(10)과 정류 수단(11)이 마련된다.

도3은 위치 보정 수단의 단면도이다. 도3에 도시한 바와 같이, 위치 보정 수단(10)은 펠리클막(3)의 막면의 높이를 계측하는 계측 수단(15), 질소 가스를 분출하는 공급 구멍(16) 및 흡인 배기를 행하는 흡인 구멍(17)을 갖는다. 이 공급 구멍(16) 및 흡인 구멍(17)은, 계측 수단(15)의 계측치를 기초로 하여 펠리클막(3)의 막면 사이에 있는 기체(질소 가스)의 압력을 제어를 하는 압력 제어 수단이다. 이에 의해, 펠리클막(3)의 막면의 휨을 방지하여, 전사 정밀도를 확보할 수 있다.

또한, 계측 수단(15)은 펠리클막(3)의 유효 영역에 손상을 주지 않는 수단이면 좋고, 정전 센서 또는 광학식 검출 수단으로 구성할 수 있다. 여기서, 광학식 검출 수단으로 구성하는 경우, 위치 보정 수단(10)의 일부를 검출광에 대해 투명한 재료로 구성하면 위치 보정 수단(10)의 형상을 손상하는 일이 없다.

한편, 정류 수단(11)은 마스크 스테이지(6)의 외측 측면의 스캔 방향의 전후에 마련되고, 마스크 스테이지(6)의 외측 방향으로 내려가는 경사면을 갖는다. 이 정류 수단(11)은, 스캔형의 축소 투영 노광 장치에 있어서의 마스크 스테이지(6)의 주사(스캔 노광)시에, 도4에 도시한 바와 같이 펠리클막(3)의 막면 부근의 기류를 정류한다. 이에 의해, 스캔 노광시에 펠리클막(3)의 막면 부근에서 난류가 발생하는 것을 방지하고, 펠리클막(3)의 막면의 진동을 방지하여 전사 정밀도를 확보할 수 있다.

다음에, 상기한 노광 장치를 이용하여 기판을 노광하는 방법의 일예에 대해 설명한다. 우선, 노광 처리를 행하기 위해, 포토 마스크(1)를 위치 결정하여 마스크 스테이지(6)에 보유 지지시킨다. 그리고, 마스크 스테이지(6)를 투영 광학계로부터 떨어지는 방향으로 이동시켜, 펠리클막(3)의 두께에 수반하여 발생하는 광로 길이차를 상쇄시킨다. 이 상태에서, 펠리클막(3)의 표면에 약 1.8 ㎛의 휨이 있다. 이 휨을 위치 보정 수단(10)에 의해 보정한다.

그리고 10 mJ/㎠의 노광량을 얻기 위해, 마스크 스테이지(6)를 약 300 ㎜/초의 속도로 주사시켜 스캔 노광을 행한다. 또, 노광은 산화막 가공 공정의 300 ㎜ 직경의 실리콘 기판에 실시하고, 포지티브형의 화학 증폭계 레지스트를 0.2 ㎛ 막 두께로 이용한다. 또한 노광 후, 소정의 베이킹 처리를 실시한 후 현상하여 레지스트 패턴을 얻는다.

다음에, 이렇게 얻어진 레지스트 패턴을 CD - SEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscope)을 이용하여 검사하고, 노광 영역 내에서 대략 5 ㎜ 간격으로 메모리 셀 어레이부의 단부가 아닌 셀 패턴의 치수를 측정하였다. 측정은 연속하여 처리한 15매의 기판 중으로부터 3매째를 선택하여, 기판 중의 5숏에 대해 행하였다.

본 발명의 노광 장치에서 유효한 띠형의 약 8 ㎜ 폭의 조명 영역의 전사 특성을 정지 노광과 스캔 노광으로 비교한 결과, 해상 성능에 차이는 확인되지 않았다. 또한 스캔 노광을 행하고, 그 결과 얻어진 전사상의 선 폭 균일성을 측정하여, 노광 영역 내에서 ＋/－ 8 ％에 들어 있는 결과를 얻었다. 이 수치는 펠리클을 장착하지 않고 동일한 마스크를 노광 처리한 결과와 비교해도 손색이 없는 것으로, 노광 처리 사양을 달성하고 있었다.

그리고, 선 폭의 변동은 기판 전체의 현상에 기인한다고 생각되는 변동뿐이며, 펠리클의 휨 및 진동 등이 이상하게 기인하는 분포도, 주사 방향에 의존하는 분포도 확인되지 않았다. 또한, 수직 방향 및 수평 방향의 직교하는 선 폭을 비교한 결과에는, 특별히 면 내에서 분포가 없었다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이, 펠리클막의 막면의 휨 및 진동 등의 변형을 방지하여 전사 정밀도를 확보할 수 있다.

Claims

펠리클 구조체의 펠리클막의 막면에 근접하여 배치되고, 상기 펠리클막의 막면을 소정 높이로 보정하는 위치 보정 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구.
제1항에 있어서, 상기 위치 보정 수단은 상기 펠리클막의 막면의 높이를 계측하는 계측 수단과, 이 계측치를 기초로 하여 상기 펠리클막의 막면 사이에 있는 기체의 압력을 제어하는 압력 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구.
펠리클 구조체가 장착된 포토 마스크를 보유 지지하는 마스크 스테이지에 설치되어, 이 마스크 스테이지의 주사시에 상기 펠리클막의 막면 부근의 기류를 정류하는 정류 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구.
제3항에 있어서, 상기 정류 수단은 상기 마스크 스테이지의 외측 방향으로 내려가는 경사면을 갖는 것을 특징으로 하는 펠리클 구조체의 자세 제어 기구.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 펠리클 구조체의 자세 제어 기구를 이용하여, 기판을 노광하는 것을 특징으로 하는 노광 방법.