JPH10135122A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPH10135122A
JPH10135122A JP8303684A JP30368496A JPH10135122A JP H10135122 A JPH10135122 A JP H10135122A JP 8303684 A JP8303684 A JP 8303684A JP 30368496 A JP30368496 A JP 30368496A JP H10135122 A JPH10135122 A JP H10135122A
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JP
Japan
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mask
displacement
projection
piezoelectric elements
pattern image
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JP8303684A
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Inventor
Masahiko Yasuda
雅彦 安田
Shinji Mizutani
真士 水谷
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Nikon Corp
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マスクに伸縮,ずれ,回転などの変位が生じ
ても、良好にパターン像の投影を行う。 【解決手段】 露光によってマスク10の温度が上昇し
て変位が生じると、マスク変位検出器24の圧電素子2
8A〜28Hは、マスクの変位に対応する電圧を各々出
力する。これらの電圧は、電位差検出器30で検出さ
れ、演算装置32に供給される。演算装置32では、圧
電素子28A〜28Hの出力電圧から投影パターン像の
変位が算出される。演算結果は、投影光学系制御装置3
4又はステージ制御装置36に供給される。投影光学系
制御装置34では、投影光学系18が制御されてパター
ン像の投影倍率が補正される。ステージ制御装置36で
は、ウエハステージ22が制御されてウエハ20の位置
や回転が補正される。

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に
はその様子が示されており、マスク10は、周辺部がマ
スクホルダ12によって支持されている。マスクホルダ
12とマスク10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10が支持される構成となっている。
【0003】ところで、露光時には露光光がマスク10
に照射されるが、このとき照射熱によってマスク10の
温度が上昇する。すると、マスク10が熱的に変位(変
形や位置変動)し、マスク10に形成されているパター
ンが伸びたり、場合によってはマスクホルダ12に対し
てマスク10がずれたりする。露光動作が停止すると、
露光光が照射されないため、マスク10の温度が下が
り、逆にパターンが縮むようになる。外的な振動などに
よってマスク10が変位することもある。このようなマ
スク10の伸縮,ずれ,回転などの変位が生ずると、パ
ターンの投影露光像にスケーリング,オフセット,ある
いはローテーションなどの変位が生じることになる。こ
れらが一定の許容範囲を越えると、良好な露光処理を行
うことができない。
【0004】この発明は、以上の点に着目したもので、
何らかの原因でマスクに伸縮,ずれ,回転などの変位が
生じても、それを検出して補正し、良好に投影露光を行
うことができる投影露光装置を提供することを、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、この発明は、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、前記マスクの
変位を検出するマスク変位検出手段(24,30);このマ
スク変位検出手段によって検出された前記マスクの変位
から、前記露光対象に投影されるパターンの像の変化を
算出する演算手段(32);この演算手段によって算出さ
れた前記パターンの像の変化を補正する補正手段(34.3
6);を備えたことを特徴とする。
【0006】主要な形態によれば、前記補正手段は、前
記パターンの像の投影倍率を制御する倍率制御手段(3
4),及び前記露光対象の位置を制御する位置制御手段
(36)の少なくとも一方を含む。
【0007】他の発明は、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
マスクの変位を検出するマスク変位検出手段(24,3
0);このマスク変位検出手段によって検出されたマス
クの変位を打ち消すように、前記マスクの位置を補正す
るマスク補正手段(50,28A〜28H);を備えたことを特
徴とする。
【0008】前記いずれかの発明の主要な形態によれ
ば、前記マスク変位検出手段は、マスク周囲に配置され
た複数の圧電素子(28A〜28H,64A〜64D)を含む。これ
らの圧電素子は、例えば、前記マスク補正手段と兼用さ
れる。
【0009】本発明によれば、露光による熱膨張などに
よってマスクに変位が生じても、それが検出されて補正
が加えられる。一つは、マスクの変位に対応する投影パ
ターンの像の変化が算出され、これに基づいて投影パタ
ーン像が補正される。他は、マスクの変位そのものが補
正される。
【0010】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。
【0011】
【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。最初に、図
1〜図3を参照しながら実施例1について説明する。な
お、上述した背景技術に対応する構成要素には同一の符
号を用いる。
【0012】
【実施例1】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、マスクホルダ12によって吸引保持されている。マ
スク10の上方には露光用の光を出力する光源14が設
けられており、この光源14とマスク10との間には、
照明光学系16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18を挟んで露光対象であるウエ
ハ20が配置されている。ウエハ20は、ウエハステー
ジ22上にセットされている。以上の各部は、一般的な
投影露光装置と同様である。
【0013】次に、本実施例においては、マスク10の
周囲にマスク変位検出器24が設けられている。図2に
は、マスク変位検出器24の平面が示されている。同図
に示すように、マスク変位検出器24は、固定枠26
と、マスク10と固定枠26の間に挿入されている複数
の圧電素子28A〜28Hを含んでいる。これら圧電素
子28A〜28Hは、マスク10と固定枠26との間に
介挿されており、それらの配置はマスク10に対して対
称となっている。すなわち、マスク10が固定枠26に
対して変位したとすると、圧電素子28A〜28Hが設
けられた各点におけるマスク10の伸縮によって圧電素
子28A〜28Hから各々出力される電位差が変位する
構成となっている。これら各圧電素子28A〜28Hの
電圧出力用電極(図示せず)は、固定枠26を介して電
位差検出器30に独立して各々接続されている。
【0014】電位差検出器30の検出出力側は、演算装
置32に接続されている。また、演算装置32の演算結
果の出力側は、投影光学系制御装置34及びステージ制
御装置36にそれぞれ接続されている。これらのうち、
電位差検出器30は、各圧電素子28A〜28H毎に独
立して電位差をモニタする。演算装置32は、各圧電素
子28A〜28Hの電位差からマスク10の初期状態か
らの変位の程度を、例えば統計的な処理によって演算
し、マスク10の変位をパターン像の変化とみなしたと
きの変化の程度を算出する。例えば、投影光学系制御装
置32としては、投影光学系18を構成する一部のレン
ズを光軸方向に動かしたり傾けたりして、パターン像の
歪みや投影倍率を調整するものや、投影レンズの一部に
形成した密閉空間の圧力を変化させてパターン像の投影
倍率を調整するものが用いられる。投影光学系制御装置
34は、演算装置32の演算結果にパターン像の等倍的
な伸びが存在するような場合に、それを補正するように
投影光学系18の投影倍率を制御する。ステージ制御装
置36は、演算装置32の演算結果にパターン像のずれ
や回転が存在するような場合に、それらを補正するよう
にウエハステージ22を制御する。
【0015】次に、本実施例の動作を説明する。投影露
光の基本的動作は、一般的な投影露光装置と同様であ
る。すなわち、光源14から射出された露光光は、照明
光学系16を通じてマスク10に照射される。そして、
マスク10に描かれたパタ−ンは、露光光により、投影
光学系18を通じてウエハ20上に投影される。以上の
過程における各圧電素子28A〜28Hの電位差出力は
電位差検出器30で検出されており、その検出結果は演
算装置32に出力されている。
【0016】ところで、この露光過程の露光開始時点
で、マスクの初期状態における各圧電素子28A〜28
Hの出力電位差の値,すなわち電位差の初期値が計測さ
れ、結果が演算装置32に保存される。マスク10の変
位は、この初期値を基準として判定される。すなわち、
マスク10がこの初期値で表わされる状態となるよう
に、以後の補正動作が行われる。
【0017】次に、この初期状態から露光動作が進行す
ると、マスク10の温度上昇によって変位や変形が生じ
る。例えば、図3(A)には膨張の例が示されている。
同図の点線がマスク10の初期状態である。マスク10
は、四方にΔA等倍膨張して実線のようになる。する
と、マスク変位検出器24の圧電素子28A〜28H
は、いずれも固定枠26との間で圧縮されるようにな
り、この圧縮に相当する電位差が電位差検出器30で検
出されるようになる。すると演算装置32では、上述し
た初期値からマスク10の膨張の程度ΔAが算出され
る。
【0018】このようなマスク10の膨張は、投影光学
系18におけるパターン像の投影倍率が拡大した場合と
同様に考えることができる。そこで、演算装置32で
は、この膨張の演算結果からパターン像の倍率変化Δa
が演算されて投影光学系制御装置34に出力される。投
影光学系制御装置34では、パターン像の倍率変化Δa
を打ち消すように、投影光学系18の投影倍率が制御さ
れる。すなわち、投影倍率を下げて、マスク上における
膨張ΔAに相当するパターン像の倍率変化Δaを打ち消
す制御が行われる。
【0019】図3(B)にはずれの例が示されている。
点線で示す初期状態に対して、マスク10は、実線のよ
うに右方向にΔB横ずれしている。この場合、マスク変
位検出器24の圧電素子28A〜28Hのうち、28
A,28B,28E,28Fの出力電位差は初期状態か
ら何ら変化しない。しかし、圧電素子28C,28Dは
圧縮され、圧電素子28G,28Hは伸長して、出力電
位差が初期状態から変化する。これらの変化から演算装
置32では、マスク10の横ずれの程度ΔBが算出され
る。
【0020】このようなマスク10の横ずれは、ウエハ
20上におけるパターン像の横ずれΔbと同様に考える
ことができる。そこで、演算装置32では、この横ずれ
の演算結果Δbがステージ制御装置36に出力される。
ステージ制御装置36では、パターン像の横ずれの程度
Δbを打ち消すように、ウエハ20の位置が制御され
る。すなわち、マスク上における横ずれΔBに相当する
パターン像の横ずれΔbを打ち消す制御が、ウエハステ
ージ22を移動して行われる。
【0021】図3(C)には回転の例が示されている。
点線で示す初期状態に対して、マスク10は、実線のよ
うに回転している。この場合、マスク変位検出器24の
圧電素子28A〜28Hのうち、28A,28C,28
E,28Gは圧縮され、残りの28B,28D,28
F,28Hは伸長して、それぞれ圧縮,伸長に相当する
電位差が出力される。これらの変化から演算装置32で
は、マスク10の回転の程度ΔΘが算出される。
【0022】このようなマスク10の回転は、ウエハ2
0上における投影パターンの回転Δθと同様に考えるこ
とができる。そこで、演算装置32では、この回転の演
算結果Δθがステージ制御装置36に出力される。ステ
ージ制御装置36では、パターン像の回転の程度Δθを
打ち消すように、ウエハ20の位置が制御される。すな
わち、マスク上における回転ΔΘに相当するパターン像
の回転Δθを打ち消す制御が、ウエハステージ22を回
転して行われる。
【0023】なお、実際には、マスク10の伸縮,ず
れ,回転に加えて、部分的な膨張などが合成された変位
が生ずる。制御装置34,36では、演算装置32の演
算結果に基づいて、それらのマスクの変位に伴うパター
ン像の変動を打ち消すように補正が行われる。
【0024】以上のように、この実施例1によれば、複
数の圧電素子によってマスクの変位が検出される。そし
て、その検出結果に応じて投影光学系の倍率補正やウエ
ハの位置補正が行われ、マスクの変位に伴う投影パター
ン像の変動,具体的には像のスケーリング,オフセッ
ト,ローテーションなどが効果的に補正され、高精度な
パターンの重合せを実現できる。
【0025】
【実施例2】次に、図4を参照しながら実施例2につい
て説明する。なお、上述した実施例1と対応する構成要
素には同一の符号を用いることとする。実施例1によれ
ば、マスクの変位を投影パターン像の変動として把握
し、これを補正することで結果的に良好な投影を行って
いる。これに対し、実施例2ではマスクの変位そのもの
を補正することとしている。
【0026】図4において、上述した電位差検出器30
の出力側はマスク補正装置50に接続されており、この
マスク補正装置50の出力側は、各圧電素子28A〜2
8Hの電極にそれぞれ接続されている。よく知られてい
るように、圧電素子はアクチュエータとして利用するこ
ともできる。本実施例はこの点に着目したものである。
【0027】電位差検出器30では、上述したように圧
電素子28A〜28H毎に電位差が検出されており、検
出結果がマスク補正装置50に供給されている。マスク
補正装置50では、上述した演算装置32と同様に、露
光開始当初の各圧電素子28A〜28Hの電位差初期値
が保存される。露光が進行してマスク10に変位が生じ
たとすると、圧電素子28A〜28Hの電位差が上述し
たように初期値から変化するようになる。すると、マス
ク補正装置50では、初期値から変化した圧電素子の電
位差を初期値に戻すような補正電圧を、該当する圧電素
子に対して出力する。
【0028】例えば、図3(B)のような横ずれが生じ
たとすると、圧電素子28C,28Dには伸長する補正
電圧が印加され、圧電素子28G,28Hには圧縮する
補正電圧が印加される。補正電圧は、電位差の初期値か
らのずれを打ち消すように行われる。同図(A),(C)
の場合も同様である。このような補正電圧の印加によ
り、マスク10の変位が補正されて初期状態に戻るよう
になり、パターンは良好にウエハ20に投影されるよう
になる。
【0029】
【実施例3】次に、図5を参照しながら実施例3につい
て説明する。上述した実施例1,2は、図3に例示した
ように、パターン面内における二次元的なマスクの変位
を検出して補正を行うようにしたものである。これに対
し、本実施例では、マスクのパターン面に垂直な方向も
含めた三次元的マスクの変位を検出するようにしたもの
である。
【0030】図5(A)には、本実施例にかかるマスク
変位検出器60の断面(図1に対応)が示されている。
また、同図(B)(図2に対応)には、同図(A)の平面
からみたマスクに対する圧電素子の配置が示されてい
る。これらの図に示すように、固定枠62は、マスク1
0の側面のみならず表面側にも張り出しており、断面が
略L字形状となっている。マスク10のパターン面内に
おける圧電素子28A〜28Hの配置は、上述した実施
例と同様である。更に本実施例では、マスク10のパタ
ーン面側周囲に、圧電素子64A〜64Dが対称に設け
られている。なお、図5(B)に点線で示すような配置
としてもよい。
【0031】次に、本実施例の作用を説明すると、圧電
素子28A〜28Hの作用は、前記実施例1又は2と同
様である。圧電素子64A〜64Dは、図5(A)に点
線で一例を示すようなマスク10の傾きが生じた場合
に、その傾き方に対応して伸縮して対応する電圧を出力
する。従って、これら圧電素子64A〜64Dの出力電
圧から、マスク10の傾きの程度を知ることができる。
検出されたマスク10の傾きは、例えば実施例1のよう
にウエハ20上におけるパターン像の傾きと考えて補正
するようにしてもよいし、実施例2のように圧電素子6
4A〜64Dをアクチュエータとして機能させてマスク
10自体を補正するようにしてもよい。
【0032】
【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。
【0033】(1)マスクの周囲に配置する圧電素子の
数は、必要に応じて増減してよい。一般的に素子数を増
やすほどマスクの変位の様子を詳細に把握することがで
き、微細な変位の補正も可能となる。また、実施例2又
は3において、マスクの変位検出用の圧電素子と補正用
の圧電素子を別個に設けるようにしてもよい。圧電素子
以外の各種のアクチュエータを用いてもよい。
【0034】(2)前記実施例では、マスク変位検出手
段として圧電素子を用いたが、同様の作用を奏するもの
であればどのような手段を用いてもよい。例えば圧電素
子の代わりにコンデンサやコイルを用い、それらのキャ
パシタンスやインダクタンスの変化を検出するようにし
てもよい。
【0035】(3)その他、マスクの形状,露光装置の
構成なども何ら上記実施例に限定されれるものではな
い。例えば、液晶表示素子製造に使用される走査型の露
光装置にも適用可能である。
【0036】
【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)マスクの変位を検出し、これに対応するパターン
像の変化を打ち消すように補正を行うこととしたので、
マスクに伸縮,ずれ,回転などの変位が生じても良好に
パターン像の投影を行うことができる。 (2)マスクの変位を検出し、その変位を補正すること
としたので、マスクに伸縮,ずれ,回転などの変位が生
じても良好にパターン像の投影を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1の主要構成を示す図であ
る。
【図2】実施例1のマスク及びマスク変位検出器を示す
平面図である。
【図3】実施例1におけるマスクの変位と圧電素子の変
形の様子を示す図である。
【図4】この発明の実施例2の主要構成を示す図であ
る。
【図5】この発明の実施例3の主要構成を示す図であ
る。
【図6】マスクとマスクホルダの一例を示す図である。
【符号の説明】
10…マスク 12…マスクホルダ 14…光源 16…照明光学系 18…投影光学系 20…ウエハ 22…ウエハステージ 24,60…マスク変位検出器 26,62…固定枠 28A〜28H,64A〜64D…圧電素子 30…電位差検出器 32…演算装置 34…投影光学系制御装置 36…ステージ制御装置 50…マスク補正装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 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、 前記マスクの変位を検出するマスク変位検出手段;この
    マスク変位検出手段によって検出された前記マスクの変
    位から、前記露光対象に投影されるパターンの像の変化
    を算出する演算手段;この演算手段によって算出された
    前記パターンの像の変化を補正する補正手段;を備えた
    ことを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】 前記補正手段は、前記パターンの像の投
    影倍率を制御する倍率制御手段,及び前記露光対象の位
    置を制御する位置制御手段の少なくとも一方を含むこと
    を特徴とする請求項1記載の投影露光装置。
  3. 【請求項3】 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、 前記マスクの変位を検出するマスク変位検出手段;この
    マスク変位検出手段によって検出されたマスクの変位を
    打ち消すように、前記マスクの位置を補正するマスク補
    正手段;を備えたことを特徴とする投影露光装置。
  4. 【請求項4】 前記マスク変位検出手段は、マスク周囲
    に配置された複数の圧電素子を含むことを特徴とする請
    求項1,2又は3記載の投影露光装置。
  5. 【請求項5】 前記マスク変位検出手段は、マスク周囲
    に配置された複数の圧電素子を含み、前記マスク補正手
    段と兼用したことを特徴とする請求項3記載の投影露光
    装置。
JP8303684A 1996-03-22 1996-10-29 投影露光装置 Pending JPH10135122A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006003585A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Kyodo Printing Co Ltd シールド材の製造方法及び露光装置
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