JP2003162044A - レチクル、露光方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レチクル装着直後から露光を行なうことが可
能でありスループットの低下を防止することができるレ
チクル、露光方法及び装置を提供する。 【解決手段】 被処理体に転写パターンを露光する投影
光学系に使用されるレチクルであって、前記転写パター
ンが形成された基板と、前記転写パターンを周囲のパー
ティクルから保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜を
支持するペリクル枠とを有し、前記基板と前記ペリクル
膜と前記ペリクル枠とによって形成されるペリクル空間
内の気体を換気するための複数の通気孔が、当該ペリク
ル枠において対向して設けられたことを特徴とするレチ
クルを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、レチク
ル、露光方法及び装置に係り、特に、走査露光に用いる
レチクル、露光方法及び装置に関する。本発明のレチク
ル、露光方法及び装置は、例えば、ＩＣ、ＬＳＩ等の半
導体チップ、液晶パネル等の表示素子、磁気ヘッド等の
検出素子、ＣＣＤ等の撮像素子といった各種デバイスの
製造に用いられる。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び薄型化の要
請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への
要求はますます高くなってきている。半導体素子を製造
するための焼付け（リソグラフィー）方法としては、投
影露光装置が従来から使用されている。投影露光装置
は、レチクル又はマスク（以下、本出願では交換可能に
使用する。）に形成されたパターンを投影光学系を介し
てウェハ等のプレートに投影露光する。

【０００３】投影露光装置で転写できる最小の寸法（解
像度）は、露光に用いる光の波長に比例し、投影光学系
の開口数（ＮＡ）に反比例する。従って、波長を短くす
ればするほど解像度はよくなる。このため、近年の光源
は、波長の短いＫｒＦエキシマレーザー（波長約２４８
ｎｍ）やＡｒＦエキシマレーザー（波長約１９３ｎｍ）
が用いられ、Ｆ_２レーザー（波長約１５７ｎｍ）の実用
化も進んでいる。

【０００４】しかし、露光雰囲気中に酸素や水分が存在
すると、透過率や露光光強度の低下、及び、有害なオゾ
ンガスの発生をもたらす。この結果、解像度やスループ
ットが低下したりする。このため、短波長光を光源とす
る露光装置においては、光路部分を可能な限り密閉し、
例えば、高純度窒素のような酸素や水分を含まない気体
で内部の雰囲気を置換し、酸素及び水分を数ｐｐｍ以下
の濃度に管理することによって光の透過率の低下やオゾ
ン発生を回避している。

【０００５】その際、図９に示すように、レチクル１０
００には基板１１００の転写パターンが形成されている
面１２００をパーティクルから保護する目的でペリクル
膜１３００が設けられている。ここで、図９は、従来の
レチクル１０００の概略斜視図である。ペリクル膜１３
００は、非常に薄い有機膜で形成され、圧力変動によっ
て膨らんだりへこんだりしないように圧力調整用の小さ
な孔１５００がペリクル枠１４００に設けられている。
しかし、従来のレチクル構造では、ペリクル膜１３００
とペリクル枠１４００と基板１１００で形成された空間
（以下、ペリクル空間とする。）１６００の雰囲気中の
酸素や水分も露光光に影響を与えるため、ペリクル空間
１６００内も露光光に悪影響を与えない高純度窒素等の
気体に置換し、酸素及び水分の濃度を数ｐｐｍ以下に管
理する必要が生じている。そこで、ペリクル枠１４００
に設けられる孔１５００の数と開口を大きくして強制的
又は過渡的にペリクル空間内１６００の気体を高純度窒
素ガス等に置換することが提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】露光の際には、レチク
ルステージから離れた場所にあるレチクルホルダーから
レチクルを搬送してレチクルステージに設置する必要が
ある。しかし、レチクルの搬送経路は露光光路領域に比
べて非常に大きな空間であり、酸素及び水分濃度を数ｐ
ｐｍ以下に管理するには装置が大がかりとなると共に雰
囲気を管理するコストも高くなるため、一般には、搬送
経路空間は、露光光路領域と同等の酸素及び水分濃度に
管理された高純度窒素ガス雰囲気に制御されていない。

【０００７】従って、ペリクル枠に設ける孔の数と開口
を単純に大きくしただけでは、ペリクル空間内の酸素及
び水分濃度は、レチクル搬送の際に搬送経路空間の雰囲
気の影響を受け、特に、圧力調整用の孔に近い部分から
中心に向かって酸素や水分が進入してくるために酸素及
び水分の濃度分布が生じることになる。かかる状態でレ
チクルステージに設置され露光が開始されるとペリクル
空間内の酸素や水分の濃度差によって露光光透過率が変
わるために露光むらを生じてしまう。

【０００８】更に、ペリクル空間の寸法は、例えば、幅
１２０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、高さ３乃至６ｍｍと薄く
広い空間であるため、生じた濃度分布を均一化するには
時間を要する。従って、濃度分布に起因する露光むらを
避けるためには、レチクルを設置した後にペリクル空間
の濃度分布が緩和するまで数分から数十分待つ必要があ
り、スループットの低下を招いてしまう。

【０００９】そこで、本発明は、レチクル装着直後から
露光を行なうことが可能でありスループットの低下を防
止することができるレチクル、露光方法及び装置を提供
することを例示的目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の一側面としてのレチクルは、被処理体に転
写パターンを露光する投影光学系に使用されるレチクル
であって、前記転写パターンが形成された基板と、前記
転写パターンを周囲のパーティクルから保護するペリク
ル膜と、前記ペリクル膜を支持するペリクル枠とを有
し、前記基板と前記ペリクル膜と前記ペリクル枠とによ
って形成されるペリクル空間内の気体を換気するための
複数の通気孔を当該ペリクル枠に設け、かつ当該通気孔
の大多数もしくは全てが該レチクルが走査される方向に
面した該ペリクル枠の対向する二辺上に設けられたこと
を特徴とする。かかるレチクルによれば、ペリクル空間
内に酸素や水分などの不純物が混入した際に、不純物の
濃度分布をレチクルの走査方向に縞状に形成することが
できる。前記複数の通気孔は、前記対向する二辺のペリ
クル枠の一辺につき３箇所以上に分散して設けたことを
特徴とする。これにより、ペリクル空間内に酸素や水分
などの不純物が混入した際に形成される縞状の不純物の
濃度分布をより均一にすることができる。前記ペリクル
枠の内側の総面積と前記ペリクル枠に設けられた複数の
通気孔の開口の総面積との比を開口率とすると、当該開
口率が０．１％以上である。これにより、ペリクル空間
内の気体を容易に換気することができる。また、レチク
ル搬送の際において、ペリクル空間が周囲の雰囲気から
受ける影響を少なくすることができる。前記ペリクル枠
の内側の総面積と前記ペリクル枠に設けられた複数の通
気孔の開口の総面積との比を開口率とすると、当該開口
率が５％以下であることを特徴とする。これにより、ペ
リクル空間に不純物がより多く混入してくることを防ぐ
ことができる。前記ペリクル枠に設けられた複数の通気
孔は、前記ペリクル空間に異物が混入することを防ぐフ
ィルターを有してもよい。

【００１１】本発明の別の側面としての露光装置は、被
処理体に転写パターンを露光する投影光学系に使用され
るレチクルであって、前記転写パターンが形成された基
板と、前記転写パターンを周囲のパーティクルから保護
するペリクル膜と、前記ペリクル膜を支持するペリクル
枠とを有し、当該ペリクル枠に設けられた前記基板と前
記ペリクル膜と前記ペリクル枠とによって形成されるペ
リクル空間内の気体を換気するための複数の通気孔を走
査方向と一致させてレチクルステージに装着されたレチ
クルと、前記レチクルを走査する走査手段と、前記ペリ
クル空間内の露光光透過率分布を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記露光光透過率分布に基づい
て前記被処理体上の露光量を制御する制御部とを有す
る。かかる露光装置によれば、ペリクル空間内の不純物
濃度が走査方向に形成されるため、不純物濃度を基に透
過率を算出して走査露光中の露光量を制御することがで
きる。また、不純物濃度分布に応じて露光量を制御する
ことにより、レチクルを装着した直後でも露光むらを発
生させることなく露光を行なうことができる。前記不純
物は、酸素及び水分である。前記透過率分布の検出手段
は前記ペリクル空間内に混入した酸素及び水分からなる
不純物濃度から算出する手段である。前記算出手段は、
前記レチクルを保管するレチクルホルダーから前記レチ
クルステージまでの搬送経路における前記不純物の濃度
から前記ペリクル空間における前記不純物の濃度分布を
算出する。前記算出手段は、前記レチクルを保管するレ
チクルホルダーから前記レチクルステージに前記レチク
ルを装着する時間から前記ペリクル空間における前記不
純物の濃度分布を算出する。前記制御部は、前記露光に
用いられる露光光を発生させる光源のパルス数又は出力
パワーを変更して前記被処理体上の露光量を制御する。
前記制御部は、前記レチクルの走査速度を変更して前記
被処理体上の露光量を制御する。

【００１２】本発明の更に別の側面としての露光方法
は、被処理体に転写パターンを露光する投影光学系に使
用されるレチクルであって、前記転写パターンが形成さ
れた基板と、前記転写パターンを周囲のパーティクルか
ら保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜を支持するペ
リクル枠とを有し、前記基板と前記ペリクル膜と前記ペ
リクル枠とによって形成されるペリクル空間内の気体を
換気するための複数の通気孔が、当該ペリクル枠におい
て対向した二辺に設けられたレチクルを当該通気孔と当
該レチクルの走査方向とを一致させて装着するステップ
と、前記レチクルを走査して前記ペリクル空間の透過率
を測定するステップと、前記測定ステップで測定された
透過率を基に露光中の前記レチクルの走査位置に応じて
前記被処理体上の露光量を補正するステップとを有す
る。かかる露光方法によれば、ペリクル空間の透過率分
布が走査方向に形成される。従って、透過率分布に応じ
て露光量を補正することができるため、レチクル装着直
後でも露光むらを発生することなく露光を行なうことが
できる。

【００１３】本発明の更に別の側面としての装着方法
は、被処理体に転写パターンを露光する投影光学系に使
用されるレチクルであって、前記転写パターンが形成さ
れた基板と、前記転写パターンを周囲のパーティクルか
ら保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜を支持するペ
リクル枠とを有し、前記基板と前記ペリクル膜と前記ペ
リクル枠とによって形成されるペリクル空間内の気体を
換気するための複数の通気孔が、当該ペリクル枠におい
て対向して設けられたレチクルを、当該通気孔を前記レ
チクルの走査方向に一致させるように装着する。かかる
装着方法の作用も上述のレチクルと同様の作用を奏す
る。

【００１４】本発明の更に別の側面としてのデバイス製
造方法は、上述のレチクル及び／又は露光装置を用いて
被処理体を投影露光するステップと、前記投影露光され
た前記被処理体に所定のプロセスを行なうステップとを
有する。上述のレチクル及び／又は露光装置の作用と同
様の作用を奏するデバイス製造方法の請求項は、中間及
び最終結果物であるデバイス自体にもその効力が及ぶ。
また、かかるデバイスは、例えば、ＬＳＩやＶＬＳＩな
どの半導体チップ、ＣＣＤ、ＬＣＤ、磁気センサー、薄
膜磁気ヘッドなどを含む。

【００１５】本発明の更なる目的又はその他の特徴は、
以下添付図面を説明される好ましい実施例によって明ら
かにされるであろう。

【００１６】本発明の更なる目的又はその他の特徴は、
以下添付図面を参照して説明される好ましい実施例によ
って明らかにされるであろう。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一態様である露光装置１について説明する。但し、本
発明はこれらの実施例に限定するものではなく、本発明
の目的が達成される範囲において、各構成要素が代替的
に置換されてもよい。ここで、図１は、本実施形態の露
光装置１の概略ブロック図である。露光装置１は、図１
に示すように、照明装置１００と、レチクル２００と、
投影光学系３００と、プレート４００と、制御部５００
とを有する。

【００１８】露光装置１は、ステップアンドスキャン方
式でレチクル２００に形成された回路パターンをプレー
ト４００に露光する投影露光装置である。かかる露光装
置は、サブミクロンやクオーターミクロン以下のリソグ
ラフィ工程に好適である。ここで、「ステップアンドス
キャン方式」は、マスクに対してウェハを連続的にスキ
ャンしてマスクパターンをウェハに露光すると共に、１
ショットの露光終了後ウェハをステップ移動して、次の
ショットの露光領域に移動する露光方法である。

【００１９】露光光に紫外光、遠紫外光及び真空紫外光
などの短波長光を用いる露光装置においては、露光光の
通過する空間に酸素や水分が存在すると露光光を吸収し
てしまう。そこで、露光装置１は、光源部１１０から照
明光学系１２０までの光路及び投影光学系３００の光路
を気密構造にして高純度の窒素ガスあるいはヘリウムガ
スで充満させている。また気密構造にできない部分は周
辺を覆って高純度の窒素ガスあるいはヘリウムガスを供
給し続けて酸素や水分の濃度を下げる等の工夫がなされ
る。

【００２０】照明装置１００は、転写用の回路パターン
２１２が形成されたレチクル２００を照明し、光源部１
１０と照明光学系１２０とを有する。

【００２１】光源部１１０は、例えば、光源としてレー
ザーを使用する。レーザーは、波長約１９３ｎｍのＡｒ
Ｆエキシマレーザー、波長約２４８ｎｍのＫｒＦエキシ
マレーザー、波長約１５３ｎｍのＦ_２レーザーなどを使
用することができるが、レーザーの種類はエキシマレー
ザーに限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーを使用して
もよいし、そのレーザーの個数も限定されない。例え
ば、独立に動作する２個の固体レーザーを使用すれば固
体レーザー間相互のコヒーレンスはなく、コヒーレンス
に起因するスペックルはかなり低減する。さらにスペッ
クルを低減するために光学系を直線的又は回転的に揺動
させてもよい。また、光源部１１０にレーザーが使用さ
れる場合、レーザー光源からの平行光束を所望のビーム
形状に整形する光束整形光学系、コヒーレントなレーザ
ー光束をインコヒーレント化するインコヒーレント化光
学系を使用することが好ましい。また、光源部１１０に
使用可能な光源はレーザーに限定されるものではなく、
一又は複数の水銀ランプやキセノンランプなどのランプ
も使用可能である。

【００２２】照明光学系１２０は、レチクル２００を照
明する光学系であり、レンズ、ミラー、ライトインテグ
レーター、絞り等を含む。例えば、コンデンサーレン
ズ、ハエの目レンズ、開口絞り、コンデンサーレンズ、
スリット、結像光学系の順で整列する等である。照明光
学系１２０は、軸上光、軸外光を問わず使用することが
できる。ライトインテグレーターは、ハエの目レンズや
２組のシリンドリカルレンズアレイ（又はレンチキュラ
ーレンズ）板を重ねることによって構成されるインテグ
レーター等を含むが、光学ロッドや回折素子に置換され
る場合もある。

【００２３】レチクル２００は、例えば、石英製で、図
２に示すように、その基板２１０上には転写されるべき
回路パターン２１２が形成され、レチクルステージ２３
０に支持及び駆動される。ここで、図２は、レチクル２
００の概略模式図であって、図２（ａ）は、レチクル２
００の概略斜視図、図２（ｂ）は、レチクル２００の概
略断面図である。レチクル２００には、回路パターン２
１２が形成されている面を周囲のパーティクルから保護
するためにペリクル膜２１４が設けられている。ペリク
ル膜２１４は、非常に薄い有機膜で形成されペリクル枠
２１６に支持され、基板２１０とペリクル膜２１４とペ
リクル枠２１６によってペリクル空間２１８を形成す
る。レチクル２００の走査方向に対向するペリクル枠２
１６の２つの辺２１６ａ及びｂには、ペリクル空間２１
８の雰囲気を置換するための複数の通気孔２２０が設け
られている。複数の通気孔２２０は、ペリクル枠２１６
の２つの辺２１６ａ及びｂにおいて、３箇所以上に分散
して設けられていることが好ましい。通気孔２２０に
は、ペリクル空間２１８に異物が混入することを防ぐフ
ィルター２２０ａを設置してもよい。なお、通気孔２２
０は、ペリクル膜２１２がペリクル空間２１８の圧力変
動などによって変形しないように圧力を調整する機能も
有している。

【００２４】露光に用いられるレチクル２００は、図１
に示すように、あらかじめ露光装置１のレチクルステー
ジ２３０の近傍のレチクル保管場所２４０において、レ
チクルカセット２４２内にそれぞれ格納され、酸素や水
分濃度が数ｐｐｍ以下に管理された高純度窒素雰囲気下
で保管される。レチクル保管場所２４０に保管されてい
る間はペリクル空間２１８内の雰囲気も酸素や水分等の
不純物濃度は数ｐｐｍ以下に保たれている。この状態か
ら露光のためにレチクル２００は、搬送ロボット２５０
によってレチクルステージ２３０に搬送されて装着され
る。この搬送経路及びレチクルステージ２３０周辺の空
間２６０の雰囲気は露光光路に少なからず影響を与える
ために、窒素ガスで満たされている。但し空間的に決し
て狭くはないために酸素や水分をはじめとする不純物濃
度を数ｐｐｍ以下のレベルに維持することは非常に難し
く、コストもかかってしまう。現実的には酸素や水分濃
度は数十乃至数百ｐｐｍ程度に管理できると考えられ
る。本実施形態においても空間２６０の不純物濃度を１
００ｐｐｍ程度に管理する前提で説明する。このような
空間２６０をレチクル２００が搬送されるとペリクル空
間２１８内には濃度差によって酸素や水分が拡散進入し
てくるが、本実施形態ではその点が問題とならないレチ
クル構成及び露光装置の露光量補正手段を提示する。

【００２５】ここで、レチクルの初期設置及びレチクル
の交換の際のレチクル２００の流れを説明する。レチク
ル２００は、レチクル保管場所２４０のレチクルカセッ
ト２４２から搬送ロボット２５０によって搬送され、レ
チクルステージ２３０横でレチクルステージ２３０に装
着するための計測等の準備をする。装着準備が完了した
ら、レチクルステージ２３０のレチクル装着位置に搬送
され固定される。

【００２６】レチクル２００がレチクルステージ２３０
に固定されるとすぐにレチクル２００と照明光学系１２
０、レチクル２００と投影光学系３００との間隙にレチ
クルステージ２３０に固定された窒素供給ノズル２８０
によって高純度窒素ガスが供給され、速やかに光路空間
２７０の雰囲気は高純度窒素ガスに置換される。この光
路空間２７０は、可能な限り小さく設計され、且つ、高
純度窒素ガスを多量に供給することにより数秒で酸素や
水分をはじめとする不純物濃度を１０ｐｐｍ以下のレベ
ルまで下げることができる。

【００２７】レチクル２００のペリクル空間２１８内
は、搬送中にペリクル枠２１６に点在する通気孔２２０
を通って、周辺の雰囲気（即ち、空間２６０の雰囲気）
とペリクル空間２１８内雰囲気との純度差による拡散で
酸素や水分が進入してくる。本実施形態のレチクル２０
０の場合は、走査方向に対向するペリクル枠２１６の２
辺２１６ａ及びｂに通気孔２００が存在するため、ペリ
クル空間２１８内の不純物濃度は、図３に示すように、
縞状の分布になる。ここで、図３は、ペリクル空間２１
８の不純物濃度分布を示す図であり、不純物濃度が等し
い領域を等濃度線２１８ａ乃至ｄによって示している。
なお、図４に、レチクル２００、即ち、ペリクル空間２
１８各位置における不純物濃度及び露光光透過率のグラ
フを示す。同図は、横軸にレチクル２００の位置を、左
縦軸に不純物濃度を、右縦軸に露光光透過率を採用し、
実線がペリクル空間２１８の各位置における不純物濃度
を、破線がペリクル空間２１８の各位置における露光光
透過率を示している。

【００２８】更に、本実施形態ではレチクル枠２１６の
通気孔２２０は、走査方向に対向するペリクル枠２１６
の２辺２１６ａ及びｂにのみ設置されているため、レチ
クル２００の走査方向には濃度分布が生じるが、走査方
向と直交する方向には濃度の分布がない状態になる。換
言すれば、走査方向には露光光の透過率の分布ができる
が、走査方向と直交する方向には露光光の透過率分布は
発生しない。

【００２９】走査露光においての照射領域は、走査方向
に狭い矩形又は円弧形状のスリットであり、レチクル２
００及びプレー４００が走査されることによって所望の
露光領域全体が露光される構成となっている。一回の露
光において、時間と共に照射位置が変化していくので、
各時刻において照射強度の調節をすることによって、レ
チクル２００の各位置での露光光透過率の変動を補正す
る事ができる。

【００３０】本実施例によれば、例えば図３及び４に示
すように、露光光透過率分布を走査方向にのみ発生する
構成をとることができるため、走査する際の露光位置に
応じて露光光の強度を調節する事によって簡易に透過率
分布を補正し、露光領域全体にわたって露光むらのない
均一な露光量を達成する事ができる。

【００３１】例えば、照射領域２２２が、図３に示すよ
うに、矩形状のスリットであれば、縞状の濃度分布に対
して補正しやすいため、濃度分布が大きい場合でも透過
率の変動を補正することができる。また、照射領域２２
２が円弧形状の場合であっても、半円ほどの曲率をもつ
訳ではなく、せいぜい１／４円弧以下であるので、濃度
分布が大きくなければ十分に透過率の変動を補正するこ
とができる。

【００３２】より具体的に、ペリクル空間２１８内の透
過率の変動を補正する方法を説明する。レチクル２００
がレチクルステージ２３０のレチクル装着位置に固定さ
れたらすぐにレチクル２００と照明光学系１２０、レチ
クル２００と投影光学系３００との間隙の光路空間２７
０に高純度窒素ガスを供給し、数秒で不純物濃度を下げ
露光可能なレベルの高純度窒素ガスに置換する。

【００３３】その後、露光光の強度をプレートステージ
４５０上の露光強度センサー４５２にて測定する。その
際には、レチクル２００を走査させてレチクル位置と露
光光強度との関係も測定する。本実施形態では、上述の
ように、ペリクル空間２１８の透過率分布は発生しても
レチクル２００の走査方向のみであるため、レチクル２
００の転写パターン２１２の無い部分を一回走査するこ
とで露光光強度分布が測定できる。かかる測定結果を受
けて露光装置１の後述する制御部５００にて露光量（即
ち、透過率の変動）の補正をいかに行なうかを決定す
る。

【００３４】補正方法としては、例えば、走査位置、即
ち、走査開始からの時間に対して光源１１０であるレー
ザーのパルス数を変化させる方法がある。透過率が低い
位置ではパルス数を多くして供給光量を増やすことで必
要露光量を得る。また、ペリクル空間２１８内の酸素や
水分の濃度分布は、濃度差が無くなる方向に徐々に緩和
するため、補正する露光量を適宜変化させる必要があ
る。しかし、不純物濃度の時間変化は、最初の状態から
比較的簡単に推測できるため、常に最適な露光量に補正
することが可能である。もちろん、所定の時間間隔で露
光光の強度分布を計測しなおしてもよく、その方がより
確かな露光量の補正ができることになる。また、時間の
経過と共にペリクル空間２１８内の不純物の濃度分布が
許容値以下（例えば、２ｐｐｍ以下など）になった段階
で、透過率分布に対応させた露光量の補正を終了する。

【００３５】なお、本実施形態においては、レチクル２
００の走査方向に直交するペリクル枠２１６の２辺２１
６ａ及びｂにのみ通気孔２２０が設けられているケース
を例示したが、多数の通気孔２２０がレチクル２００の
走査方向に直交するペリクル枠２１６の２辺２１８ａ及
びｂに設けられ、且つ、走査方向と平行なペリクル枠２
１６の２辺２１８ｃ及びｄに微少な通気孔２２０が設け
られている場合、又は、走査方向と平行なペリクル枠２
１６の２辺２１６ｃ及びｄの角部分に非常に近い部分に
通気孔２２０が設けられている場合においても、ペリク
ル空間２１８の透過率分布に対応する露光量の補正は誤
差の範囲内で許容できる。

【００３６】図５は、レチクル２００の搬送時間による
ペリクル空間２１８内の酸素及び水分を含む不純物濃度
の時間変化を示すグラフである。同図は、横軸に時間
を、縦軸に不純物濃度を採用し、実線はレチクルカセッ
ト２４２（即ち、不純物濃度１０ｐｐｍの状態）からレ
チクル２００の搬送経路及びレチクルステージ２３０周
辺の空間２６０（即ち、不純物濃度１００ｐｐｍの状
態）を経て光路空間２７０（即ち、不純物濃度１０ｐｐ
ｍの状態）に入った場合のペリクル空間内２１８の通気
孔２２０付近及び中央部のそれぞれの濃度推移を、点線
はレチクル２００の搬送経路及びレチクルステージ２３
０周辺の空間２６０（即ち、不純物濃度１００ｐｐｍの
状態）に引き続き滞在した場合のペリクル空間内２１８
の通気孔２２０付近の濃度推移を示している。

【００３７】図５を参照するに、レチクル２００の搬送
経路及びレチクルステージ２３０周辺の空間２６０に長
く滞在するほどペリクル空間２１８内、特に、通気孔２
２０付近の不純物濃度は悪化する。それに従って、ペリ
クル空間２１８内の平面的な濃度差も当然大きくなる。

【００３８】本実施形態のレチクル２００の構成を用い
ると、レチクル２００の搬送経路及びレチクルステージ
２３０周辺の空間２６０の不純物濃度と空間２６０の滞
在時間によって、ペリクル空間２１８内部への不純物の
進入量とかかる拡散による不純物の濃度分布の程度が推
測できる。ペリクル空間１８０内の不純物濃度分布を直
接測定することは不可能であるため、レチクル２００の
搬送経路の酸素と水分を空間２６０に設けられた酸素セ
ンサー２６２及び水分センサー２６４にてモニターした
結果と空間２６０の滞在時間をもとにレチクル２００の
走査方向に対するペリクル空間２１８の不純物濃度分布
を算出する。かかる算出結果により光源部１１０へパル
ス数又は出力パワーを変更して、露光量を補正する。

【００３９】なお、本実施例においては、露光量を補正
する方法として光源部１１０のパルス数を変える例及び
出力パワーを変える例をあげたが、光源部１１０からの
照射量を一定にして、レチクル２００及びプレート４０
０の走査速度を変える方法又は照射領域２２２のスリッ
ト幅を変える方法としても本発明の目的及び効果は達成
することができる。

【００４０】図６に、本実施形態のレチクル２００のペ
リクル枠２１６に設置された通気孔２２０の数及び大き
さがペリクル空間２１８の不純物濃度推移に与える影響
をグラフに示す。同図は、横軸に時間を、縦軸に不純物
濃度を採用し、レチクルカセット２４２（即ち、不純物
濃度１０ｐｐｍの状態）からレチクル２００の搬送経路
及びレチクルステージ２３０周辺の空間２６０（即ち、
不純物濃度１００ｐｐｍの状態）を経て光路空間２７０
（即ち、不純物濃度１０ｐｐｍの状態）に入った場合の
ペリクル空間内２１８の通気孔２２０付近及び中央部の
それぞれの濃度推移を示している。なお、レチクル２０
０の搬送経路及びレチクルステージ２３０周辺の空間２
６０（即ち、不純物濃度１００ｐｐｍの状態）には、３
０秒間（図中破線の位置まで）滞在したとして計算を行
なった。図６（ａ）は、通気孔２２０の開口の総面積と
ペリクル枠２１６の内側の総面積との比（以下、開口率
とする。）が５％の場合、図６（ｂ）は、開口率が３％
の場合、図６（ｃ）は、開口率が１％の場合を示してい
る。

【００４１】図６（ａ）乃至（ｃ）を参照するに、３０
秒間でペリクル空間２１８の通気孔２２０近くの酸素及
び水分を含む不純物濃度は上昇し、その後、不純物濃度
は１０ｐｐｍに徐々に近づいていく。通気孔２２０の開
口率が大きいほど周囲の雰囲気の影響を強く受けやすい
ために通気孔２２０近くの不純物濃度は上昇も早く、
又、低下も早い。中心部は、開口率に関わらず徐々に不
純物濃度は上昇していくが、開口率の小さい方が不純物
の進入量が少ないために上昇はなだらかである。

【００４２】図６（ａ）に示す開口率５％よりも大きい
開口率を有する場合は、ペリクル空間２１８内の不純物
濃度差が非常に大きくできてしまい補正可能範囲を越え
てしまうため露光量の補正ができない。一方、通気孔２
２０の開口率が小さい方が、周囲の雰囲気の影響を受け
にくいためにペリクル空間２１８内の不純物濃度分布は
大きくなりにくい利点がある。しかし、図６（ｃ）に示
すように、通気孔２２０の開口率が小さいと、一度ペリ
クル空間２１８内に不純物が進入すると元に戻りにく
い。更に、ペリクル空間２１８内の雰囲気を置換するの
に時間がかかり過ぎるという欠点もある。また、特に図
示していないが、通気孔２２０の開口率が０．１％以下
となると強制的にペリクル空間２１８内の雰囲気を置換
する際にも通気孔２２０の圧力損失が大きいため、なか
なか高純度不活性ガスが進入しにくいことになる。

【００４３】これらのことを考慮して窒素雰囲気内の酸
素の拡散シミュレーションを行なった結果、通気孔２２
０の開口率が３％程度とするとペリクル空間２１８内の
不純物の濃度分布を小さく抑えることができる見通しを
得た。但し、これはあくまでも一例であり、レチクル２
００の搬送経路及びレチクルステージ２３０周辺の空間
２６０の酸素及び水分濃度とレチクル２００の搬送経路
及びレチクルステージ２３０周辺の空間２６０に滞在し
た時間によって変わってくるため、露光装置の仕様によ
って最適な開口率は異なる。従って、これらを考慮する
と、レチクル２００のペリクル枠２１６に設けられる通
気孔２２０の開口率は、０．１％乃至５％程度が妥当な
範囲と考察できる。

【００４４】再び、図１に戻って、投影光学系３００
は、複数のレンズ素子のみからなる光学系、複数のレン
ズ素子と少なくとも一枚の凹面鏡とを有する光学系（カ
タディオプトリック光学系）、複数のレンズ素子と少な
くとも一枚のキノフォームなどの回折光学素子とを有す
る光学系、全ミラー型の光学系等を使用することができ
る。色収差の補正が必要な場合には、互いに分散値（ア
ッベ値）の異なるガラス材からなる複数のレンズ素子を
使用したり、回折光学素子をレンズ素子と逆方法の分散
が生じるように構成したりする。

【００４５】プレート４００にはフォトレジストが塗布
されている。フォトレジスト塗布工程は、前処理と、密
着性向上剤塗布処理と、フォトレジスト塗布処理と、プ
リベーク処理とを含む。前処理は、洗浄、乾燥などを含
む。密着性向上剤塗布処理は、フォトレジストと下地と
の密着性を高めるための表面改質（即ち、界面活性剤塗
布による疎水性化）処理であり、ＨＭＤＳ（Ｈｅｘａｍ
ｅｔｈｙｌ−ｄｉｓｉｌａｚａｎｅ）などの有機膜をコ
ート又は蒸気処理する。プリベークは、ベーキング（焼
成）工程であるが現像後のそれよりもソフトであり、溶
剤を除去する。

【００４６】プレートステージ４５０は、プレート４０
０を支持する。プレートステージ４５０は、当業界で周
知のいかなる構成をも適用することができるので、ここ
では詳しい構造及び動作の説明は省略する。例えば、プ
レートステージ４５０は、リニアモーターを利用してＸ
Ｙ方向にプレート４００を移動することができる。レチ
クル２００とプレート４００は、例えば、同期走査さ
れ、ステージ４５０とレチクルステージ２３０の位置
は、例えば、レーザー干渉計などにより監視され、両者
は一定の速度比率で駆動される。プレートステージ４５
０は、例えば、ダンパを介して床等の上に支持されるス
テージ定盤上に設けられ、レチクルステージ２３０及び
投影光学系３００は、例えば、鏡筒定盤は床等に載置さ
れたベースフレーム上にダンパ等を介して支持される鏡
筒定盤上に設けられる。また、プレートステージ４５０
は、プレート４００上の露光光の強度を測定する露光強
度センサー４５２が設けられている。

【００４７】制御部５００は、露光装置１の各部を制御
する。本実施形態において、制御部５００は、空間２６
０に設けられた酸素センサー２６２及び水分センサー２
６４にて測定した濃度とレチクル２００が空間２６０に
滞在した時間をもとにペリクル空間２１８の不純物濃度
分布を算出する。かかる算出結果に基づいて、制御部５
００は、光源部１１０のパルス数又は出力パワー、レチ
クルステージ２３０及びプレートステージ４５０の走査
速度を変更してプレート４００上の露光量が一定となる
ように補正を行なう。即ち、制御部５００は、露光量補
正手段としての機能を有する。但し、補正の必要性及び
補正方法は、レチクル２００をレチクルステージ２３０
に設置した後で露光強度センサー４５２が測定した露光
光強度分布を基に判断する。

【００４８】露光において、光源部１１０から発せられ
た光束は、照明光学系１２０によりレチクル２００を、
例えば、ケーラー照明する。レチクル２００を通過して
レチクルパターンを反映する光は投影光学系３００によ
りプレート４００に結像される。露光装置１が使用する
レチクル２００は、ペリクル空間内２１８の不純物濃度
を基にプレート４００上の露光量を補正することを可能
にし、レチクル２００の装着後直ちに露光を開始するこ
とができるので、高いスループットで経済性よくデバイ
ス（半導体素子、ＬＣＤ素子、撮像素子（ＣＣＤな
ど）、薄膜磁気ヘッドなど）を提供することができる。

【００４９】次に、図７及び図８を参照して、上述の露
光装置１を利用したデバイス製造方法の実施例を説明す
る。図７は、デバイス（ＩＣやＬＳＩなどの半導体チッ
プ、ＬＣＤ、ＣＣＤ等）の製造を説明するためのフロー
チャートである。ここでは、半導体チップの製造を例に
説明する。ステップ１（回路設計）では、デバイスの回
路設計を行なう。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（ウェハ製造）では、シリコンなどの材料を用いて
ウェハを製造する。ステップ４（ウェハプロセス）は、
前工程と呼ばれ、マスクとウェハを用いてリソグラフィ
ー技術によってウェハ上に実際の回路を形成する。ステ
ップ５（組み立て）は、後工程と呼ばれ、ステップ４に
よって作成されたウェ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で作成された
半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テストなどの
検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完
成し、それが出荷（ステップ７）される。

【００５０】図８は、ステップ４のウェハプロセスの詳
細なフローチャートである。ステップ１１（酸化）で
は、ウェハの表面を酸化させる。ステップ１２（ＣＶ
Ｄ）では、ウェハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ
１３（電極形成）では、ウェハ上に電極を蒸着などによ
って形成する。ステップ１４（イオン打ち込み）では、
ウェハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処
理）では、ウェハに感光剤を塗布する。ステップ１６
（露光）では、露光装置１によってマスクの回路パター
ンをウェハに露光する。ステップ１７（現像）では、露
光したウェハを現像する。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
り返し行なうことによってウェハ上に多重に回路パター
ンが形成される。本実施例の製造方法によれば、従来よ
りも高いスループットで高品位のデバイスを製造するこ
とができる。

【００５１】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様
々な変形や変更が可能である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、ペリクル空間内の雰囲
気を置換する通気孔を、ペリクル枠のレチクルの走査方
向に直交する２辺に設け、走査露光中に露光量を補正す
る手段を用いて露光することにより、レチクル搬送の際
にペリクル空間内に不純物が進入してしまった場合にお
いてもレチクル装着直後から露光を開始することができ
る。従って、ループットの低下を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の露光装置の概略ブロック図である。

【図２】 図１に示すレチクルの概略模式図であって、
図２（ａ）は、レチクルの概略斜視図、図２（ｂ）は、
レチクルの概略断面図である。

【図３】 図１に示すレチクルのペリクル空間の不純物
濃度分布を示す図である。

【図４】 図１に示すレチクルの各位置における不純物
濃度及び透過率のグラフである。

【図５】 図１に示すレチクルの搬送時間によるペリク
ル空間内の不純物濃度の時間変化を示すグラフである。

【図６】 図１に示すレチクルの通気孔の開口率による
ペリクル空間内の不純物濃度推移を示すグラフである。

【図７】 本発明の露光装置を有するデバイス製造方法
を説明するためのフローチャートである。

【図８】 図７に示すステップ４の詳細なフローチャー
トである。

【図９】 従来のレチクルの概略斜視図である。

【符号の説明】

１ 露光装置 １００ 照明装置 ２００ レチクル ２１４ ペリクル膜 ２１６ ペリクル枠 ２１８ ペリクル空間 ２２０ 通気孔 ３００ 投影光学系 ４００ プレート ５００ 制御部

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理体に転写パターンを露光する投影
   光学系に使用されるレチクルであって、 前記転写パターンが形成された基板と、 前記転写パターンを周囲のパーティクルから保護するペ
   リクル膜と、 前記ペリクル膜を支持するペリクル枠とを有し、 前記基板と前記ペリクル膜と前記ペリクル枠とによって
   形成されるペリクル空間内の気体を換気するための複数
   の通気孔を当該ペリクル枠に設け、かつ当該通気孔の大
   多数もしくは全てが該レチクルが走査される方向に面し
   た該ペリクル枠の対向する二辺上に設けられたことを特
   徴とするレチクル。
2. 【請求項２】 前記複数の通気孔は、前記対向する二辺
   のペリクル枠の一辺につき３箇所以上に分散して設けた
   ことを特徴とする請求項１記載のレチクル。
3. 【請求項３】 前記ペリクル枠の内側の総面積と前記ペ
   リクル枠に設けられた複数の通気孔の開口の総面積との
   比を開口率とすると、当該開口率が０．１％以上である
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のレチクル。
4. 【請求項４】 前記ペリクル枠の内側の総面積と前記ペ
   リクル枠に設けられた複数の通気孔の開口の総面積との
   比を開口率とすると、当該開口率が５％以下であること
   を特徴とする請求項１乃至３記載のレチクル。
5. 【請求項５】 前記ペリクル枠に設けられた複数の通気
   孔は、前記ペリクル空間に異物が混入することを防ぐフ
   ィルターを有する請求項１乃至４記載のレチクル。
6. 【請求項６】 被処理体に転写パターンを露光する投影
   光学系に使用されるレチクルであって、前記転写パター
   ンが形成された基板と、前記転写パターンを周囲のパー
   ティクルから保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜を
   支持するペリクル枠とを有し、当該ペリクル枠に設けら
   れた前記基板と前記ペリクル膜と前記ペリクル枠とによ
   って形成されるペリクル空間内の気体を換気するための
   複数の通気孔を走査方向と一致させてレチクルステージ
   に装着されたレチクルと、 前記レチクルを走査する走査手段と、 前記ペリクル空間内の露光光透過率分布を検出する検出
   手段と、 前記検出手段が検出した前記露光光透過率分布に基づい
   て前記被処理体上の露光量を制御する制御部とを有する
   露光装置。
7. 【請求項７】 前記透過率分布の検出手段は前記ペリク
   ル空間内に混入した酸素及び水分からなる不純物濃度か
   ら算出する手段である請求項６記載の露光装置。
8. 【請求項８】 前記算出手段は、前記レチクルを保管す
   るレチクルホルダーから前記レチクルステージまでの搬
   送経路における前記不純物の濃度から前記ペリクル空間
   における前記不純物の濃度分布を算出する請求項７記載
   の露光装置。
9. 【請求項９】 前記算出手段は、前記レチクルを保管す
   るレチクルホルダーから前記レチクルステージに前記レ
   チクルを装着する時間から前記ペリクル空間における前
   記不純物の濃度分布を算出する請求項７又は８記載の露
   光装置。
10. 【請求項１０】 前記制御部は、前記露光に用いられる
    露光光を発生させる光源のパルス数又は出力パワーを変
    更して前記被処理体上の露光量を制御する請求項６乃至
    ９記載の露光装置。
11. 【請求項１１】 前記制御部は、前記レチクルの走査速
    度を変更して前記被処理体上の露光量を制御する請求項
    ６乃至９記載の露光装置。
12. 【請求項１２】 被処理体に転写パターンを露光する投
    影光学系に使用されるレチクルであって、前記転写パタ
    ーンが形成された基板と、前記転写パターンを周囲のパ
    ーティクルから保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜
    を支持するペリクル枠とを有し、前記基板と前記ペリク
    ル膜と前記ペリクル枠とによって形成されるペリクル空
    間内の気体を換気するための複数の通気孔が、当該ペリ
    クル枠において対向した二辺に設けられたレチクルを当
    該通気孔と当該レチクルの走査方向とを一致させて装着
    するステップと、 前記レチクルを走査して前記ペリクル空間の透過率を測
    定するステップと、 前記測定ステップで測定された透過率を基に露光中の前
    記レチクルの走査位置に応じて前記被処理体上の露光量
    を補正するステップとを有する露光方法。
13. 【請求項１３】 被処理体に転写パターンを露光する投
    影光学系に使用されるレチクルであって、前記転写パタ
    ーンが形成された基板と、前記転写パターンを周囲のパ
    ーティクルから保護するペリクル膜と、前記ペリクル膜
    を支持するペリクル枠とを有し、前記基板と前記ペリク
    ル膜と前記ペリクル枠とによって形成されるペリクル空
    間内の気体を換気するための複数の通気孔が、当該ペリ
    クル枠において対向して設けられたレチクルを、当該通
    気孔を前記レチクルの走査方向に一致させるように装着
    する装着方法。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至５のうちいずれか一項記
    載のレチクルを用いて前記被処理体を投影露光するステ
    ップと、 前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
    なうステップとを有するデバイス製造方法。
15. 【請求項１５】 請求項６乃至１１のうちいずれか一項
    記載の露光装置を用いて被処理体を投影露光するステッ
    プと、 前記投影露光された前記被処理体に所定のプロセスを行
    なうステップとを有するデバイス製造方法。
16. 【請求項１６】 請求項１乃至５のうちいずれか一項記
    載のレチクルを用いて投影露光された前記被処理体より
    製造されるデバイス。
17. 【請求項１７】 請求項６乃至１１のうちいずれか一項
    記載の露光装置を用いて投影露光された前記被処理体よ
    り製造されるデバイス。