JPH05291112A - フォトマスク平面性維持装置 - Google Patents

フォトマスク平面性維持装置

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JPH05291112A
JPH05291112A JP8397692A JP8397692A JPH05291112A JP H05291112 A JPH05291112 A JP H05291112A JP 8397692 A JP8397692 A JP 8397692A JP 8397692 A JP8397692 A JP 8397692A JP H05291112 A JPH05291112 A JP H05291112A
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JP
Japan
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reticle
photomask
deflection
pressure
chamber
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JP8397692A
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English (en)
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Toshihiko Ozawa
稔彦 小澤
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/708Construction of apparatus, e.g. environment aspects, hygiene aspects or materials
    • G03F7/70858Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature
    • G03F7/70866Environment aspects, e.g. pressure of beam-path gas, temperature of mask or workpiece

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Projection-Type Copiers In General (AREA)
  • Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】フォトマスクの自重によるフォトマスクのたわ
みを精度良く補正し、より微細なフォトマスクパターン
の転写を可能とする。 【構成】外気から隔離された気密空間を形成するチャン
バー手段(1)をフォトマスク(R)の被照射面側に設
ける。そして、フォトマスクのたわみを検出手段(1
1,12)を用いて光学的に検出する。圧力調節手段
(13)は、検出手段からの出力信号(F)に基づい
て、気密空間内の圧力を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フォトリソグラフィに
用いられるフォトマスクの平面性を維持する装置に関す
るものである。更に詳しくは、重力によるフォトマスク
のたわみを補正する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置等は、その加工寸法が年々微
細化される傾向にある。このため、微細化した半導体装
置のフォトリソグラフィを行う縮小投影露光装置におい
て、その解像度を更に向上させるために、投影レンズの
開口数(NA)を上げることが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、投影レンズ
の開口数を上げると、この開口数の2乗に比例して、被
露光面上の焦点深度が浅くなる。しかも、投影露光の原
板としてのフォトマスクにおいて、自重によるたわみが
発生していると、露光面上のパターン面の一部が投影レ
ンズの焦点深度から外れるため、露光面上の一部の領域
しかマスクパターンが転写されない。
【0004】そこで、本発明は、上記の問題をすべて解
消し、フォトマスクの自重によるフォトマスクのたわみ
を精度良く補正し、より微細なフォトマスクパターンの
転写を可能とすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の目的の達成のため
に、本発明のフォトマスク平面性維持装置は、例えば図
1に示される如く、フォトマスクを照明する照明光
(L)を透過させる透過部(1a)を有し、透過部とフ
ォトマスク(R)との間に外気から隔離された気密空間
を形成するチャンバー手段(1)と、フォトマスクのた
わみ量を光学的に検出する検出手段(11,12)と、
検出手段からの出力(F)に基づいて、気密空間内の圧
力を調節して、フォトマスクのたわみを補正する圧力調
節手段(13)とを有するように構成されている。
【0006】
【作用】本発明では、フォトマスクの照明光源側にチャ
ンバー手段を設けることにより、チャンバー手段内とフ
ォトマスクとの間に外気から密閉された空間を形成して
おり、この空間内の圧力を調節することで、たわんだ
(湾曲した)フォトマスクを補正している。具体的に
は、まず、検出手段を用いて、フォトマスクのたわみ量
を光学的に検出する。次に、検出手段から出力されるフ
ォトマスクのたわみ量に基づいて、このたわみ量を補正
するように、圧力調節手段がチャンバー手段内の空間の
圧力を調節する。
【0007】ここで、フォトマスクのたわみ量と圧力調
節手段が発生させる圧力差の関係について詳述する。
今、図4に示すように、単純支持はり40,41でフォ
トマスクRの両端が支持されているとすると、フォトマ
スクRに等分布荷重W〔kgf/m〕が掛かっていると
きのたわみ量vは、 v=5Wa4 /32Ebh3 である。 但し、a:単純支持はり40,41間の距離、 h:フォトマスクRの厚さ、 b:単純支持はり40,41の長手方向のフォトマスク
Rの長さ、 E:フォトマスクRのヤング率、 ここで、フォトマスクのたわみを補正するためには、等
分布荷重Wと逆向きの気圧差ΔPを掛ければ良い。即
ち、たわみを補正するための気圧差ΔPは、 ΔP=5va4 /32Ebh3 ‥‥(1) となる。このため、検出手段で検出するフォトマスクの
たわみ量vと外気圧とから、フォトマスクを補正できる
チャンバー手段内の空間の圧力が算出できる。そして、
圧力調節手段は、チャンバー手段内の空間の圧力が算出
された圧力になるように調節できる。
【0008】また、フォトマスクの自重によりフォトマ
スクをたわませる力と釣り合う力を外気圧とチャンバー
手段内の圧力との圧力差によって生じさせても良い。即
ち、外気圧とチャンバー手段内の圧力との圧力差は、以
下の(2)式を満足するようにすれば良い。 Pξ=mg ‥‥(2) 但し、Pξ:外気圧とチャンバー手段内の圧力との圧力
差 m:フォトマスクの単位面積当りの重量 g:重力加速度 である。
【0009】従って、フォトマスクのたわみを補正すべ
きチャンバー手段内の空間の圧力Pηは、外気圧をPκ
とするとき、以下の(3)式を満足するようにすれば良
い。 Pη=mg−Pκ ‥‥(3) そして、チャンバー手段内の空間の圧力がこのPηとな
るように、圧力調節手段で調節すると、自重によるフォ
トマスクのたわみが補正される。
【0010】
【実施例】以下に、図1を参照しながら本発明の実施例
を説明する。図1において、フォトマスク(以下、レチ
クルと記す)Rは、レチクルステージ4上に載置されて
いる。そして、このレチクルR上には、照明光を透過さ
せる石英等の素材で形成された透過部1aを有するチャ
ンバー1が載置されており、レチクルRと接するチャン
バー1の周縁部1bには、ゴム製の弾性体の気密部材2
が設けられている。これより、外気から遮断された気密
空間が形成される。
【0011】また、このチャンバー1側面には、通気孔
3が設けられており、この通気孔3には、圧力調節(吸
排気)を行なう圧力調節部13に接続されたチューブ5
が接続されている。さらに、レチクルRのたわみを光学
的に検出する検出系がレチクルステージの下側に設けら
れている。この検出系は、投光系11と受光系12とを
有し、レチクルRを介して反射する投光系11からの光
の位置を受光系で検出することで、正確かつ高精度なレ
チクルRのたわみを検出する。従って、圧力調節部13
は、受光系からのたわみ量の出力信号Fに基づいて、チ
ャンバー1内の空間の圧力を変化させて、レチクルRの
たわみを補正する。
【0012】次に、図3を参照しながら、レチクルRの
たわみ検出について説明する。なお、図3において、説
明を簡単にするために、投光系11と受光系12との間
の光束は、主光線のみ代表させて示しており、レチクル
は、その裏面のみを示している。ここで、図3に示すよ
うに、レチクルの重力によるたわみは、レチクルのほぼ
中心付近で最大となる。従って、投光系11は、スリッ
ト112、投光レンズ113を経た光源111からの光
束BMをレチクルRのほぼ中心に向けて斜めに照射する
構成であり、レチクルの裏面Ra(Rb)には、スリッ
ト112の像が形成される。
【0013】そして、この光束BMは、レチクルの裏面
Ra(Rb)で反射されて反射光束BRa(BRb)と
なり、受光系12に入射する。この受光系12は、レチ
クルの裏面Ra(Rb)に形成されたスリット像をリレ
ーレンズ系121,122によって、受光素子123上
に再結像させる光学系であり、レチクルのたわみを受光
素子123上の反射光束BRa(BRb)の受光位置の
変化を検出する構成となっている。そして、受光系12
は、反射光束BRa(BRb)の受光位置をたわみ量の
出力信号Fとして出力する。
【0014】ここで、レチクルRが平面であるとき、投
光系11からの光束BMは、レチクルの裏面Raで反射
されて反射光束BRaとなり、リレーレンズ系121,
122によって受光素子123上の点Paに結像する。
また、レチクルRがたわんでいるとき、投光系11から
の光束BMは、レチクルの裏面Rbで反射されて、反射
光束BRbとなり、リレーレンズ系121,122によ
って受光素子123上の点Pbに結像する。ここで、受
光素子123上で点Paと点Pbとの差がレチクルRの
たわみ量に対応する。
【0015】次に、図1に戻って、本実施例によるレチ
クル平面性維持装置のレチクルのたわみ補正動作の説明
を行う。まず、投光系11からレチクルRの裏面に向け
て光束BMを投光する。そして、光束BMは、レチクル
Rの裏面で反射されて光束BRとなり、受光系12に入
射する。受光系12は、その内部の受光素子上の光束B
Rの受光位置をレチクルRのたわみ量信号Fとして、圧
力調節部13に出力する。ここで、圧力調節部13は、
演算を行う演算部とデータ等の記憶を行うメモリー部と
を有しており、そのメモリー部に、例えば、上述の
(1)式のような演算式を記憶している。そして、圧力
調節部13内の演算部は、メモリー部に記憶された演算
式に基づいて、レチクルRのたわみ量の出力信号Fか
ら、レチクルRのたわみを補正するようなチャンバー1
内の空間の圧力を算出する。この算出された圧力になる
ように、圧力調節部13は、チャンバー1内の空間の圧
力を調節する。その後、再び、投光系11と受光系12
とを用いてレチクルRのたわみ量を測定する。そして、
レチクルRがたわんでいるときは、レチクルRのたわみ
が検出できなくなるまで、上述の動作を繰り返して実行
する。
【0016】以上に示すレチクルRのたわみ補正動作に
より、レチクルRの重力によるたわみが補正される。ま
た、圧力調節部13は、その内部のメモリー部に、たわ
み量と種々の条件(気温、湿度、など)との関係を示す
データを予め記憶しておき、その記憶データより、チャ
ンバー1内の空間の圧力を調節しても良い。これによ
り、レチクルRの自重によるたわみのみならず、他の要
因によるレチクルRのたわみも補正できる。
【0017】なお、圧力調節部13は、投光系11と受
光系12とが検出するレチクルRのたわみ量の出力信号
Fをモニターしつつ、圧力を調節してもよい。具体的に
は、圧力調節部13は、投光系11と受光系12とから
レチクルRのたわみ量の出力信号Fを受ける。その後、
圧力調節部13は、レチクルRが光源側に凸であるか凹
であるかを判断し、光源側に凸であればチャンバー1内
の空間の圧力を加圧し、光源側に凹であればチャンバー
1内の空間の圧力を減圧する。そして、再び、投光系1
1と受光系12とでレチクルRのたわみ量を検出する。
このとき、圧力調節部13は、レチクルRがたわんでい
る場合、再び上述のようなチャンバー1内の空間の圧力
の調節を繰り返す。そして、レチクルRがたわんでいな
い場合、圧力調節部13の動作が終了する。
【0018】また、前述の演算式に基づいてチャンバー
1内の空間の圧力を調節する場合、1回目のたわみ補正
動作により、ほぼレチクルRのたわみが補正されること
が多いので、2回目からのたわみ補正動作は、上述のよ
うに投光系11と受光系12とのたわみ量出力信号Fを
モニターしながら圧力を調節しても良い。ここで、レチ
クルRの中心付近のたわみ量のみ検出するのではなく、
レチクルRのたわみ量を複数の箇所で検出すれば、レチ
クルRの湾曲状態がわかる。そして、このレチクルの湾
曲が所定の曲率となるように、チャンバー1内の圧力を
調節することも可能である。このときは、レチクルのた
わみ量を検出するための投光系11と受光系12とを複
数設ける。そして、複数の投光系11と受光系12とが
検出する各々の検出点においてのレチクルRが所定の曲
率になるときの夫々のたわみ量を予め算出する。圧力調
節部13は、各々の検出点でのレチクルRのたわみ量が
予め算出された夫々のたわみ量となるように、チャンバ
ー1内の圧力を調節する。このように、このレチクル平
面性維持装置が設けられた投影露光装置の投影光学系に
像面湾曲がある場合には、その投影光学系の有する像面
湾曲に見合わせて、レチクルを湾曲させることができ
る。
【0019】また、プロキシミティー露光の場合におい
ては、図3に示すように、レチクルRと露光される基板
Wとの間隔が非常に小さいので、投光系11と受光系1
2とをレチクルRの被照射面側に設け、レチクルRの被
照射面側に光を投射してレチクルのたわみ量を測定する
ことが望ましい。尚、本発明による実施例では、レチク
ルRの被照射面側にチャンバー1を配置しているので、
チャンバー1自身は結像性能に影響を与えないが、照明
光Lの照明効率(透過部1aの透過率)を向上させるに
は、チャンバー1の透過部において、照明光Lの波長に
見合った反射防止膜を蒸着することが望ましい。
【0020】また、本実施例においては、レチクルRの
自重によるたわみばかりでなく、例えば、レチクルRが
照明光Lを吸収するときの熱によるレチクルRのたわみ
に対しても有効である。
【0021】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、レチク
ル平面性維持装置内部と外部との気圧差によって、レチ
クルの重量によるたわみを補正することができる。この
ため、大型基板に対する大面積の回路パターンの投影露
光、又はプロキシミティ露光の際にレチクルの平面性を
維持するのに有用である。そして、本発明では、検出手
段でレチクルのたわみ量を検出しているため、原理的に
レチクルの高精度な平面性を維持することができる。従
って、解像度の高いパターンニングを行うことができ
る。
【0022】さらに、重力によるレチクルのたわみを補
正するだけではなく、レチクルが照明光を吸収するとき
に発生する熱によるレチクルのたわみも補正可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例の断面図。
【図2】本発明をプロキシミティー露光に適用した例を
示す断面図。
【図3】レチクルのたわみ検出の原理を説明する図。
【図4】レチクルのたわみ量を算出する演算式を求める
前提を示す図。
【主な符号の説明】
1 ‥‥チャンバー 4 ‥‥レチクルステージ 11 ‥‥投光系 12 ‥‥受光系 13 ‥‥圧力調節部 F ‥‥たわみ量の出力信号 L ‥‥照明光 R ‥‥フォトマスク(レチクル)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G03F 7/20 521 7818−2H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フォトマスクを照明する照明光を透過させ
    る透過部を有し、該透過部と前記フォトマスクとの間に
    外気から隔離された気密空間を形成するチャンバー手段
    と、 前記フォトマスクのたわみ量を光学的に検出する検出手
    段と、 該検出手段からの出力に基づいて、前記気密空間内の圧
    力を調節して、前記フォトマスクのたわみを補正する圧
    力調節手段とを有することを特徴とするフォトマスク平
    面性維持装置。
JP8397692A 1992-04-06 1992-04-06 フォトマスク平面性維持装置 Pending JPH05291112A (ja)

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