JP2002049145A - マスク保護装置、マスク保護装置の製造方法、マスク、並びに露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペリクルの撓みを抑制し、ペリクルの撓みに
伴う光学的特性の低下を防止することができるマスク保
護装置及びマスク保護装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 ペリクルＰＥの表面に、ペリクルＰＥの
撓みを補正する応力を有する膜ＴＳＦ，ＣＳＦを形成す
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、半導体素子、液晶
表示素子、撮像素子（ＣＣＤなど）、または磁気ヘッド
等のデバイスを製造するために用いられるマスクを保護
するマスク保護装置、及び、このマスク保護装置の製造
方法、このマスク保護装置を備えたマスク、並びに、露
光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】デバイスを製造するためのフォトグラフ
ィ工程では、マスク（あるいはレチクル）に形成された
回路パターンの像を、露光装置の光学系を介して感光基
板上のレジスト層に転写する。マスクには、一般に、パ
ターン領域への塵埃などの異物の付着を防止するマスク
保護装置が装着されており、このマスク保護装置は、パ
ターン領域を囲んで配設されるフレーム（ペリクルフレ
ーム）と、パターン領域を覆うようにペリクルフレーム
に張設されるペリクルとを備えて構成されている。ペリ
クルとしては、従来、ニトロセルロース等の有機物を主
成分とする厚さが数百ｎｍ〜数μｍ程度の透明な薄い膜
状の部材が用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、露光装置に
おいては、近年、回路パターンの微細化に対応するため
に、その露光波長が、より短波長側にシフトする傾向に
ある。すなわち、これまで主流だった水銀ランプに代わ
って、ＫｒＦエキシマレーザー（２４８ｎｍ）、ＡｒＦ
エキシマレーザー（１９３ｎｍ）といった短波長の光源
が用いられるようになり、さらに短波長のＦ₂ レーザー
（１５７ｎｍ）を用いた露光装置が実用化される段階に
ある。

【０００４】前述したニトロセルロース等の有機物は、
１２０〜２００ｎｍ程度の真空紫外域の光束に対するエ
ネルギー吸収が極めて大きく、しかもエネルギーの吸収
に伴って劣化が生じやすい。そのため、露光用照明光
（露光光）に真空紫外域の光束を用いる場合、マスク保
護装置のペリクルとして、従来の有機物の薄膜に代え
て、数十〜数百μｍ程度の厚さを有する石英ガラスなど
の無機材料の使用が検討されている。

【０００５】しかしながら、こうした無機材料からなる
ペリクル（ハードペリクル）を備えたマスク保護装置で
は、従来の有機物の薄膜に比べてペリクルの厚みが増す
ために、図９に示すように、ペリクルＰＥの自重による
撓み（重力撓み）によって、光軸が変化するなど、光学
的特性の低下を招きやすい。したがって、露光精度の低
下を招く恐れがある。

【０００６】本発明は、上述する事情に鑑みてなされた
ものであり、ペリクルに生じる撓みを抑制し、ペリクル
の撓みに伴う光学的特性の低下を防止することができる
マスク保護装置、マスク保護装置の製造方法、並びにマ
スクを提供することを目的とする。また、本発明の他の
目的は、露光精度を向上させることができる露光装置を
提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、フレーム（ＰＦ）と、該
フレーム（ＰＦ）の一端部に取り付けられたペリクル
（ＰＥ）とを備えるマスク保護装置（１０）において、
前記ペリクル（ＰＥ）の表面に、該ペリクル（ＰＥ）の
撓みを補正する応力を有する膜（ＴＳＦ，ＣＳＦ）を設
けたことを特徴とする。このマスク保護装置では、ペリ
クルの撓みを補正する応力を有する膜をペリクルの表面
に設けたので、膜の応力によってペリクルの撓みが補正
される。

【０００８】この場合において、請求項２に記載の発明
のように、前記膜（ＴＳＦ，ＣＳＦ）は、前記応力が前
記ペリクル（ＰＥ）の第１面と、該第１面と反対側の第
２面とで異なる状態となるように、前記ペリクル（Ｐ
Ｅ）の第１面及び第２面の少なくとも一方に形成されて
いるのが好ましい。

【０００９】また、このようなマスク保護装置（１０）
は、請求項３に記載の発明のように、前記ペリクル（Ｐ
Ｅ）の撓みに関する情報に基づいて、前記ペリクル（Ｐ
Ｅ）の表面に該ペリクル（ＰＥ）の撓みを補正する膜を
形成することにより製造することができる。

【００１０】この場合において、請求項４に記載の発明
のように、所定の波長の光に対して反射率が低くなるよ
うに前記膜（ＴＳＦ，ＣＳＦ）を形成することにより、
ペリクル表面での反射による光学的特性の低下を抑制す
ることが可能となる。

【００１１】また、請求項５に記載の発明は、エネルギ
ービーム（ＩＬ）により感光基板（Ｗ）に転写されるパ
ターンが形成されたマスク（Ｍ）において、請求項１ま
たは請求項２に記載のマスク保護装置（１０）が前記フ
レーム（ＰＦ）の他端部を介して前記パターンが形成さ
れた面に取り付けられたことを特徴とする。また、請求
項６に記載の発明は、露光用のエネルギービーム（Ｉ
Ｌ）を射出する照明系（５１）と、前記エネルギービー
ム（ＩＬ）により感光基板（Ｗ）に転写されるパターン
が形成された請求項５に記載のマスク（Ｍ）とを備える
ことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係るマスク保護装
置について説明する。図２は、本発明のマスク保護装置
１０が装着されたマスクＭの斜視図である。マスク保護
装置１０は、マスクＭに形成されたパターン領域ＰＡを
保護するペリクルＰＥと、一端部にペリクルＰＥを支持
し、他端部がマスクＭに取り付けられるペリクルフレー
ムＰＦとを備えており、パターン領域ＰＡを覆う閉空間
１１を形成するように、パターン領域ＰＡを囲んで装着
されている。

【００１３】ペリクルＰＥは、波長１２０〜２００ｎｍ
程度の真空紫外線光を良好に透過させるために、例えば
１００〜３００μｍ程度の厚さを有する板状の石英ガラ
ス（フッ素ドープ石英等）からなる。ペリクルＰＥの材
質としては、石英ガラスのほかに、蛍石や、フッ化マグ
ネシウム、フッ化リチウム等の他の無機材料を用いても
よい。一方、ペリクルフレームＰＦは、アルミニウム等
の金属や石英ガラスを矩形の枠状に形成したものであ
り、ペリクルフレームＰＦの各辺にはパターン領域ＰＡ
を覆う閉空間１１と外部空間とを連通するための通気孔
１２が設けられている。なお、この連通孔１２は、閉空
間１１と外部空間との間の気圧変動を抑制するためのも
のであり、大きさや数は任意に定められるとともに、他
の手段によってその気圧差が良好に制御される場合には
必ずしも設ける必要はない。さらに、通気孔１２には所
定の大きさの異物の通過を防止するためのフィルタを配
設するのが好ましい。

【００１４】図１（ａ）はマスクＭに装着されたマスク
保護装置１０の縦断面図、図１（ｂ）はペリクルＰＥの
断面を拡大して示す模式図であり、ここでは、後述する
露光装置のマスクステージにマスクＭが載置された状
態、すなわち、パターン領域ＰＡが形成された面を下に
向けて配されるものとする。本発明のマスク保護装置１
０は、図１（ｂ）に示すように、ペリクルＰＥの表面
に、ペリクルＰＥの自重による撓み（重力撓み）を補正
するための撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦが形成されてい
る。撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦは、応力（引張応力もし
くは圧縮応力）を内部に保有しており、その応力の作用
方向及び大きさの少なくとも一方がペリクルＰＥの上下
で異なる状態となっている。ここで、符号ＴＳＦは引張
応力（tensile stress）を保有する撓み補正膜を示し、
符号ＣＳＦは圧縮応力（compressive stress）を保有す
る撓み補正膜を示すものとする。また、撓み補正膜ＴＳ
Ｆ，ＣＳＦの主原料としては、フッ化イットリウム（Ｙ
Ｆ₃）、フッ化ストロンチウム（ＳｒＦ₂ ）、フッ化ガ
ドリニウム（ＧｄＦ₃ ）、フッ化ランタン（Ｌａ
Ｆ₃ ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂ ）、フッ化ルテ
チウム（ＬｕＦ₃ ）、クリオライト（Ｎａ₃Ａｌ
Ｆ₆ ）、フッ化アルミニウム（ＡｌＦ₃ ）、フッ化リチ
ウム（ＬｉＦ）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂ ）、フッ化
ジスプロシウム（ＤｙＦ₃ ）、フッ化カルシウム（Ｃａ
Ｆ₂ ）、フッ素ドープシリカ、などのフッ化物を用いる
のが好ましい。なお、単一のフッ化物のみならず、２種
以上のフッ化物を混合したものを主原料として使用して
もよい。さらに、撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦは、波長１
２０〜２００ｎｍ程度の真空紫外線光を良好に透過する
ものであれば、フッ化物に限定されるものではない。次
に、図３（ａ）〜（ｅ）に、撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦ
が形成されたペリクルＰＥの概念図を示す。

【００１５】図３（ａ）及び（ｂ）は、ペリクルＰＥの
片面のみに撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦが形成されたマス
ク保護装置１０を示している。図３（ａ）に示すマスク
保護装置１０では、引張応力を保有する撓み補正膜ＴＳ
ＦがペリクルＰＥの下面（パターン領域ＰＡに対向する
面と反対側の面；本発明の第１面に対応する）に形成さ
れており、撓み補正膜ＴＳＦの引張応力によってペリク
ルＰＥの下面に対して収縮方向の力が作用することによ
り、ペリクルＰＥの撓み（重力撓み）が補正されるよう
になっている。一方、図３（ｂ）に示すマスク保護装置
１０では、圧縮応力を保有する撓み補正膜ＣＳＦがペリ
クルＰＥの上面（パターン領域ＰＡに対向する面；本発
明の第２面に対応する）に形成されており、撓み補正膜
ＣＳＦの圧縮応力によってペリクルＰＥの上面に対して
膨張方向の力が作用することにより、ペリクルＰＥの撓
みが補正される。

【００１６】また、図３（ｃ），（ｄ），（ｅ）は、ペ
リクルＰＥの上下両面に撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦが形
成されたマスク保護装置１０を示している。図３（ｃ）
に示すマスク保護装置１０では、引張応力を保有する撓
み補正膜ＴＳＦがペリクルＰＥの下面に、圧縮応力を保
有する撓み補正膜ＣＳＦがペリクルＰＥの上面に形成さ
れている。このマスク保護装置１０では、撓み補正膜Ｃ
ＳＦの圧縮応力によってペリクルＰＥの上面に対して膨
張方向の力が作用し、撓み補正膜ＴＳＦの引張応力によ
ってペリクルＰＥの下面に対して収縮方向の力が作用す
ることにより、ペリクルＰＥの撓みが補正される。ま
た、図３（ｄ）に示すマスク保護装置１０では、引張応
力を保有する撓み補正膜ＴＳＦがペリクルＰＥの上面
に、上面よりも大きい引張応力を保有する撓み補正膜Ｔ
ＳＦがペリクルＰＥの下面に形成されている。このマス
ク保護装置１０では、ペリクルＰＥの上下における撓み
補正膜ＴＳＦの引張応力の差によって収縮方向の力がペ
リクルＰＥの下面に作用することにより、ペリクルＰＥ
の撓みが補正される。さらに、図３（ｅ）に示すマスク
保護装置１０では、圧縮応力を保有する撓み補正膜ＣＳ
ＦがペリクルＰＥの下面に、下面よりも大きい圧縮応力
を保有する撓み補正膜ＣＳＦがペリクルＰＥの上面に形
成されている。このマスク保護装置１０では、ペリクル
ＰＥの上下における撓み補正膜ＣＳＦの圧縮応力の差に
よって膨張方向の力がペリクルＰＥの上面に作用するこ
とにより、ペリクルＰＥの撓みが補正される。

【００１７】このように、本発明のマスク保護装置１０
では、ペリクルＰＥの表面に、ペリクルＰＥの撓みを補
正する応力を有する撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦが形成さ
れているので、ペリクルＰＥが石英ガラスなどの無機材
料からなる場合にも、撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦの応力
によって、ペリクルＰＥ表面に圧縮方向もしくは膨張方
向の力が作用し、ペリクルＰＥの撓みが抑制される。

【００１８】次に、本発明のマスク保護装置１０の製造
方法について説明する。本発明のマスク保護装置１０
は、ペリクルＰＥの撓み（重力撓み）に関する情報に基
づいて、ペリクルＰＥの撓みを補正する前述した撓み補
正膜ＴＳＦ，ＣＳＦをペリクルＰＥの表面に形成すると
ともに、ペリクルＰＥとペリクルフレームＰＦとを接合
することにより製造することができる。

【００１９】ペリクルＰＥの撓みは、例えば、ペリクル
ＰＥの物性値（比重、ヤング率など）を用いた有限要素
法による近似解析や、ペリクルＰＥの撓みを実際に計測
することによって求めることができる。ここで、図４
は、ペリクルＰＥの撓みを計測する撓み計測装置２０の
構成例を示している。

【００２０】図４に示す撓み計測装置２０は、計測対象
であるペリクルＰＥ（撓み補正膜が形成される前のも
の）を保持するＸＹステージ２１と、ペリクルＰＥ表面
の高さ位置を検出する検出装置２２と、検出装置２２の
検出結果に基づいてペリクルＰＥの撓みを算出する制御
装置２３とを備えており、ＸＹステージ２１に保持され
たペリクルＰＥ表面の高さ位置を所定ピッチで計測する
ことにより、ペリクルＰＥの全表面の撓みを算出するよ
うに構成されている。

【００２１】この撓み計測装置２０において、ペリクル
ＰＥは、ペリクルフレームＰＦに接合された状態でＸＹ
ステージ２１に保持部材２４を介して保持され、ＸＹス
テージ２１によって所定ピッチで２次元的にステップ移
動する。制御装置２３は、ＸＹステージ２１の各停止位
置において、検出装置２２によってペリクルＰＥ表面
（図４では下面）の高さ位置を検出し、干渉計システム
２５によって検出されるＸＹステージ２１の座標位置と
ともにその検出結果を記憶する。検出装置２２として
は、例えば、ペリクルＰＥ表面に対して斜め方向からス
ポット光を照射する光源２２ａと、ペリクルＰＥ表面で
反射した反射光をピンホール２２ｃを介して受光する受
光器２２ｂとを備え、ペリクルＰＥ表面からの反射光か
ら得られる検出信号に基づいて、合焦位置に対するペリ
クルＰＥ表面の高さ位置を検出する、実公昭５７−４４
３２５号公報に記載された焦点検出手段が用いられる。
制御装置２３は、検出されたＸＹステージ２１の座標位
置とペリクルＰＥ表面の高さ位置との関係から、ペリク
ルＰＥ表面の撓み形状を算出する。その算出方法の一例
について以下に説明する。

【００２２】図５は、撓み計測装置２０によって高さ位
置が検出されるペリクルＰＥ表面の検出箇所３１ａ〜３
１ｚの配置例を示している。制御装置２３（図４参照）
は、ペリクルＰＥ表面におけるＸ方向に並んだ検出箇所
３１ａ〜３１ｅの高さ位置とＸＹステージ２１の座標位
置とのデータから、まず、Ｘ方向のライン３２ａにおけ
る撓み形状を、 Ｚ＝ａ₁Ｘ⁴＋ａ₂Ｘ³＋ａ₃Ｘ²＋ａ₄Ｘ＋ａ₅ …（１） なる４次式で近似する。検出箇所３１ａ〜３１ｅにおけ
るＺ、Ｘに関する各５つのデータに対して、未知数ａ₁
〜ａ₅は５つであるから、上記４次式は一義的に定ま
る。同様に、順次、Ｘ方向の検出箇所３１ｆ〜３１ｊ、
３１ｋ〜３１ｐ、３１ｑ〜３１ｕ、及び３１ｖ〜３１ｚ
に対しても撓み形状の４次式を求める。

【００２３】また、制御装置２３は、Ｙ方向に並んだ検
出箇所３１ａ〜３１ｖに対して、まず、Ｙ方向のライン
３２ｂにおける撓み形状を、 Ｚ＝ｂ₁Ｙ⁴＋ｂ₂Ｙ³＋ｂ₃Ｙ²＋ｂ₄Ｙ＋ｂ₅ …（２） なる４次式で近似する。さらに、Ｙ方向の検出箇所３１
ｂ〜３１ｗ、３１ｃ〜３１ｘ、３１ｄ〜３１ｙ、及び３
１ｅ〜３１ｚに対しても撓み形状の４次式を順次求め
る。これにより、図６に示すように、撓み補正膜が形成
される前のペリクルＰＥの全表面の撓み形状を得ること
ができる。なお、検出箇所は図５に示すものに限定され
ず、その位置や数は任意であることは言うまでもない。

【００２４】本発明のマスク保護装置１０の製造方法で
は、上述のようにして求められるペリクルＰＥの撓みに
関する情報に基づいて、ペリクルＰＥの表面に形成する
撓み補正膜の成膜条件を決定し、決定された成膜条件に
基づいてペリクルＰＥの表面に撓み補正膜を形成する。
撓み補正膜の成膜方法としては、真空下で成膜材料を加
熱して溶融・蒸発させ被成膜物の表面に薄膜を形成する
真空蒸着法、イオン粒子を加速して成膜材料の原子をは
じき飛ばして被成膜物の表面に薄膜を形成するスパッタ
リング法がその代表的なものであるが、このほかに、分
子線やイオンビームを用いた成膜法、化学的気相成長
法、さらに、スピンコート、ディップコート、ロールコ
ート、スプレーコートといったコーティング法など、他
の成膜方法を用いてもよい。

【００２５】真空蒸着法による成膜方法では、被成膜物
としてのペリクルＰＥに対して蒸着膜との密着性を向上
させるための脱脂処理や表面処理を必要に応じて行った
後、真空下の圧力に制御された室内で、ペリクルＰＥの
表面の片面もしくは両面に、所定の温度に加熱して溶融
・蒸発させた成膜材料を付着させ、それらを室温まで冷
却する。これにより、ペリクルＰＥ表面に形成された膜
の内部に熱処理の残留応力が生じる。すなわち、成膜時
の熱処理を利用して、ペリクルＰＥの表面に、応力（こ
こでは熱処理の残留応力）を保有する膜を形成すること
ができる。成膜材料を加熱する方法としては、電気抵抗
によって発生する熱を用いる方法、電子ビームを用いる
方法など様々な方法が適用される。また、成膜した後
に、化学的・物理的な作用から蒸着膜を保護するための
保護膜を蒸着膜の上に形成してもよい。

【００２６】ここで、上述した真空蒸着法によってペリ
クルＰＥの表面に所定の厚みの撓み補正膜を形成した際
の、撓み補正膜が保有する応力を以下に示す。なお、各
応力は、いくつかの代表的な成膜材料について示し、成
膜時の加熱温度が１５０℃の場合と２５０℃の場合とを
順に示している。また、「＋」は引張応力、「−」は圧
縮応力を表す。

【００２７】 ＹＦ₃… ＋２００ＭＰａ（１５０℃）、＋４００ＭＰａ（２５０℃） ＳｒＦ₂… −４００ＭＰａ、−４０ＭＰａ ＧｄＦ₃… ＋１００ＭＰａ、＋８０ＭＰａ ＬａＦ₃… ＋５０ＭＰａ、＋３００ＭＰａ ＭｇＦ₂… ＋４００ＭＰａ、＋３００ＭＰａ ＬｕＦ₃… ＋２５０ＭＰａ、＋２５０ＭＰａ Ｎａ₃ＡｌＦ₆（Cryolite）… ＋１５０ＭＰａ、＋２００ＭＰａ

【００２８】このように、撓み補正膜が保有する応力
は、成膜材料や、成膜時の加熱温度によって変化する。
さらに、応力は単位面積あたりの力を表すものであるか
ら、撓み補正膜の膜厚を変えるとペリクルＰＥの表面に
作用する力の大きさが変化する。そのため、例えば、成
膜材料、成膜時の加熱温度、及び膜厚（成膜の処理時
間）などの成膜条件を調整することにより、ペリクルＰ
Ｅの表面に作用する収縮方向や圧縮方向の力を所望の状
態に制御することが可能となる。例えば、ペリクルＰＥ
の上面にフッ化ストロンチウム（ＳｒＦ₂ ）を加熱条件
１５０℃で成膜し、ペリクルＰＥの下面にフッ化マグネ
シウム（ＭｇＦ₂ ）を加熱条件１５０℃で上面と同じ膜
厚で成膜することにより、４００ＭＰａの圧縮応力によ
ってペリクルＰＥの上面に対して膨張方向の力を作用さ
せるとともに、４００ＭＰａの引張応力によってペリク
ルＰＥの下面に対して収縮方向の力をさせ、ペリクルＰ
Ｅの撓みを補正することが可能となる。

【００２９】したがって、本発明のマスク保護装置１０
の製造方法では、ペリクルＰＥの撓みに関する情報に基
づいて、ペリクルＰＥ表面に形成する撓み補正膜の成膜
条件（成膜材料、成膜時の加熱温度、処理時間及び膜
厚）を決定することにより、撓み補正膜の応力によって
ペリクルＰＥの撓みを確実に抑制することができる。な
お、撓み補正膜の成膜条件は、ペリクルＰＥの撓みが所
定の許容範囲内に収まるように決定される。撓みの許容
範囲を規定する規格としては、例えば局所的な傾きを示
す平面度が用いられる。この平面度は、例えばペリクル
ＰＥの撓みに伴う光軸の変化などの光学的特性の低下が
許容範囲内となるように定められたものである。

【００３０】また、本発明のマスク保護装置１０の製造
方法では、所定の波長の光に対して反射率が低くなるよ
うに撓み補正膜の成膜条件を決定するのが望ましい。光
に対する反射率は、膜の屈折率や厚みなどによって変化
するため、成膜条件として、膜の材質や膜厚（成膜の処
理時間）を調整することにより、所定の波長の光に対し
て反射率が低くなるように撓み補正膜を形成することが
できる。反射率を制御するための成膜条件は、ペリクル
ＰＥの表面に作用する力を制御する成膜条件と重なって
いることから、ペリクルＰＥの撓みを補正する機能と、
所定の波長の光に対して反射率を低くする反射防止機能
との双方の機能を撓み補正膜が併せ持つように撓み補正
膜の成膜条件を定めるのがよい。そして、この双方の機
能をペリクルＰＥが備えることにより、本発明のマスク
保護装置１０では、ペリクルＰＥの撓みに伴う光学的特
性の低下の抑制に加え、ペリクルＰＥ表面での反射によ
る光学的特性の低下の抑制を図ることが可能となる。な
お、上述したように、撓み補正膜は、ペリクルＰＥの表
面のうち片面だけに成膜してもよいし両面ともに成膜し
てもよい。また、ペリクルＰＥの上下で撓み補正膜の厚
みを変化させてもよい。さらに、これまでは単層構造の
ものについてのみ説明してきたが、撓み補正膜を複数の
層を備えた積層構造としてもよい。撓み補正膜を積層構
造とする場合、層ごとに主原料（成膜材料）を変えても
よく、さらに、前述した撓みを補正する機能と、反射防
止機能とを層ごとに分けて持たせてもよい。また、例え
ばペリクルＰＥが高次の複雑な撓みを有する場合などに
おいて、ペリクルＰＥ表面の局所領域ごとに成膜条件
（膜厚など）を変えてもよい。また、上述した真空蒸着
法では、ペリクルＰＥの表面に形成された膜の内部に熱
処理の残留応力を生じさせているが、膜の内部に応力を
生じさせる方法は、熱処理を伴うものに限定されるもの
ではない。

【００３１】次に、ペリクルＰＥとペリクルフレームＰ
Ｆとの接合方法について説明する。ペリクルＰＥとペリ
クルフレームＰＦとの接合方法としては、接着剤を用い
た方法、オプティカルコンタクトを用いた方法などを用
いることができる。接着剤を用いた接合方法では、例え
ば、接着剤を介してペリクルＰＥとペリクルフレームＰ
Ｆとを合わせてクランプし、接着剤が硬化するまでの時
間放置する。なお、波長１２０〜２００ｎｍ程度の真空
紫外線光に対する接着剤からのガスの放出を抑制するた
めに、接着剤としてガスの放出の少ないフッ素系の樹脂
を用いたり、接合部を隠すように金属の薄膜を接着剤の
上にコーティングしたりしてもよい。

【００３２】一方、オプティカルコンタクトを用いた接
合方法では、例えば、ペリクルＰＥ及びペリクルフレー
ムＰＦの接合部を光学的平面まで研磨した後、それらを
互いに接触させて押さえることにより、いわゆるオプテ
ィカルコンタクトと呼ばれる物理的な作用によってペリ
クルＰＥとペリクルフレームＰＦとを接着剤を使用する
ことなく固定することができる。また、オプティカルコ
ンタクトによって互いに固定された接合部を所定の温度
に加熱して溶着させることにより、より強固にペリクル
ＰＥとペリクルフレームＰＦとを接合することができ
る。

【００３３】本発明のマスクＭは、パターン領域ＰＡへ
の異物付着を防止することを目的として、上述のように
して製造されるマスク保護装置１０を備えるものであ
る。マスクＭに形成される回路パターンは、例えばパタ
ーンジェネレータやＥＢ露光装置といった装置により、
所定の設計データを基にしてマスクの母材であるガラス
基板（フッ素ドープ石英など）上に転写され、光透過部
もしくは遮光部（クロム蒸着膜やアルミ蒸着膜等）とし
て形成される。また、図７（ａ）〜（ｃ）は、マスク保
護装置１０が装着されたマスクＭの形態の一例を示して
おり、ペリクルフレームＰＦをマスクＭに接合すること
により、マスクＭの片面（図７（ａ））もしくは両面
（図７（ｂ），（ｃ））にマスク保護装置１０が装着さ
れる。マスクＭとペリクルフレームＰＦとの接合方法と
しては、上述したペリクルＰＥとペリクルフレームＰＦ
との接合時と同様に、接着剤を用いた方法やオプティカ
ルコンタクトを用いた方法などが用いられる。なお、マ
スク保護装置１０をマスクＭに装着する際には、通常、
マスクＭとペリクルフレームＰＦとを接合した後に、ペ
リクルＰＥをペリクルフレームＰＦに接合する。しか
し、ペリクルＰＥに撓み補正膜を成膜する関係上、先に
ペリクルフレームＰＦとペリクルＰＥとを接合し、その
後、マスクＭとペリクルフレームＰＦとを接合してもよ
い。撓み補正膜の成膜は、いずれのタイミングで実施し
てもよい。また、マスクＭの両面にマスク保護装置１０
を装着する場合、マスクＭの上下でペリクルＰＥの厚み
を変えたり、マスクＭの上下でペリクルＰＥに形成され
る撓み補正膜の性状（内部に保有する応力の種類や大き
さ、膜厚など）を変えてもよい。

【００３４】上述した本発明のマスクＭは、図８に示す
ような半導体デバイス製造用の縮小投影型露光装置に好
適に使用することができる。以下、図８に示す露光装置
の概略構成を説明する。この露光装置５０は、マスクＭ
（あるいはレチクル）とウエハＷとを一次元方向に同期
移動させつつ、マスクＭに形成された回路パターンを投
影光学系ＰＬを介してウエハＷの各ショット領域に転写
する、ステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置、いわゆるスキャニング・ステッパである。

【００３５】露光用光源からのエネルギービーム（露光
光）ＩＬは、照明系５１を介してマスクＭ上の所定の照
明領域内に均一な照度分布で照射される。露光光ＩＬと
しては、例えば、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎ
ｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂ レー
ザ（１５７ｎｍ）、金属蒸気レーザ、ＹＡＧレーザの高
調波、あるいは超高圧水銀ランプの紫外域の輝線（ｇ
線、ｉ線等）などが用いられる。

【００３６】マスクＭは、パターン領域ＰＡが形成され
た面を下に向けて配され、マスクステージＲＳに保持さ
れる。マスクステージＲＳは、マスクステージ駆動系５
２によって駆動されてＸ軸方向に一次元走査移動するよ
うに構成されるとともに、Ｙ軸方向、及び回転方向（θ
方向）に微動するように、コラム５３に支持されてい
る。ここで、投影光学系ＰＬの光軸に平行な方向をＺ方
向とし、光軸に垂直な平面内でマスクＭと照明領域との
相対走査の方向（紙面に平行な方向）をＸ軸方向、これ
に直交する方向をＹ軸方向とする。なお、マスクステー
ジＲＳの二次元的な位置は、レーザ干渉式測長器５４に
よって逐次検出される。

【００３７】ウエハＷは、Ｘ、Ｙ軸方向に二次元移動す
るウエハステージＳＴ上に搭載されている。ウエハステ
ージＳＴは、ウエハＷ上に設定されるショット領域ごと
にマスクＭのパターン像が転写されるように、投影光学
系ＰＬの光軸に垂直な面内でＸ軸方向およびＹ軸方向に
一定量ずつウエハＷをステッピング移動させる。また、
ウエハステージＳＴは、レーザ干渉式測長器５５によ
り、二次元的な座標値が逐次検出され、この座標値に基
づいてウエハステージ駆動系５６が制御される。なお、
ウエハステージＳＴには、ウエハＷをＺ方向（光軸方
向）に微小移動させる不図示のＺステージと、ウエハＷ
をＸＹ平面内で微小回転させる不図示のθステージとが
設けられている。また、符号５７は、装置全体を統括的
に制御する制御装置であり、この制御装置５７は、ＣＰ
Ｕ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモ
リ）、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）等を含む
マイクロコンピュータ（又はミニコンピュータ）から構
成されている。

【００３８】こうした構成により、露光装置５０では、
露光用光源からの露光光ＩＬのもとで、マスクＭの照明
領域内の回路パターンの像が所定の投影倍率β（βは例
えば１／４，１／５等）で、感光材（フォトレジスト）
が塗布されたウエハＷ上に投影露光される。このとき、
この露光装置５０では、先の図１（ａ）を用いて説明し
たように、マスクＭのパターン領域ＰＡを保護するマス
ク保護装置１０のペリクルＰＥの材質として、石英ガラ
スが用いられているので、例えばＦ₂ レーザ（１５７ｎ
ｍ）などの短波長帯域の真空紫外線光を露光光ＩＬとし
て用いる場合にも、ペリクルＰＥによる露光光ＩＬのエ
ネルギー吸収を抑制して、ウエハＷ上に十分な照度で露
光光ＩＬを到達させることができる。さらに、前述した
ように、ペリクルＰＥの表面には、ペリクルＰＥの撓み
を補正する応力を有する撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦ（図
１参照）が形成され、この撓み補正膜ＴＳＦ，ＣＳＦが
保有する応力によってペリクルＰＥの撓みが小さく抑制
されるので、ペリクルＰＥの撓みに伴う光学的特性の低
下が抑制され、精度よくマスクＭの回路パターンをウエ
ハＷ上に転写することができる。

【００３９】なお、上述した実施の形態において示した
各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本
発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基
づき種々変更可能である。

【００４０】例えば、上述した実施の形態では、撓み補
正膜が形成される成膜前のペリクルＰＥの実際の撓みを
撓み計測装置２０によって計測し、そのときの撓み情報
に基づいて、ペリクルＰＥ表面に撓み補正膜を成膜して
いるが、成膜後に再度ペリクルＰＥの撓みを計測し、よ
り撓みの小さいペリクルＰＥが得られるように、ペリク
ルＰＥに対して撓み補正膜を繰り返し成膜してもよい。
さらに、撓み計測装置２０に加えて、光学装置によって
成膜後のペリクルＰＥの光学的特性（フレアなど）を計
測することにより、光学的特性の低下の少ないマスク保
護装置１０を確実に製造することが可能となる。

【００４１】また、上述した実施の形態では、波長１２
０〜２００ｎｍ程度の真空紫外線光を良好に透過させる
ために、ペリクルＰＥの材質として、石英ガラスや、蛍
石や、フッ化マグネシウム、フッ化リチウムの無機材料
を用いているが、露光光ＩＬとしてｉ線やｇ線など、真
空紫外線光以外の光束を用いる場合には、通常のガラス
素材を用いてもよい。

【００４２】また、マスクＭが配される環境の変化に対
応してペリクルＰＥを常に平らな状態とするために、上
述した実施の形態で示した撓み補正膜に加えて、マスク
保護装置１０の閉空間１１内の気圧を制御する装置を備
えてもよい。例えば、ペリクルＰＥの撓みを補正するた
めに、ペリクルフレームＰＦに形成された通気孔１２を
介して、ペリクルＰＥとペリクルフレームＰＦとマスク
Ｍとで形成される閉空間１１内を真空引き（減圧）すれ
ばよい。

【００４３】また、露光装置５０としては、マスクＭと
ウエハＷとを静止した状態でマスクＭのパターンを露光
し、ウエハＷを順次ステップ移動させるステップ・アン
ド・リピート方式の露光装置（ステッパー）にも適用で
きることは明らかである。

【００４４】また、投影光学系ＰＬとしては、エキシマ
レーザなどの真空紫外線を用いる場合は硝材として石英
や蛍石などの真空紫外線光を透過する材料を用い、Ｆ₂
レーザやＸ線を用いる場合は反射屈折系または屈折系の
光学系にし（マスクも反射型タイプのものを用いる）、
また、電子線を用いる場合には光学系として電子レンズ
および偏向器からなる電子光学系を用いればよい。な
お、電子線が通過する光路は真空状態にすることはいう
までもない。

【００４５】さらに、投影光学系の倍率は縮小倍率のみ
ならず、等倍や拡大であってもよい。

【００４６】また、本発明は露光光として、ＡｒＦエキ
シマレーザ光（波長１９３ｎｍ）を使用する場合や、Ｋ
ｒ₂ レーザ光（１４６ｎｍ）、Ａｒ₂ レーザ光（１２
６ｎｍ）、ＹＡＧレーザ等の高調波、又は半導体レーザ
の高周波など、波長が２００〜１００ｎｍ程度の真空紫
外線光を使用する場合に特に有効である。また、露光光
としては、水銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６
ｎｍ）、ｈ線（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎ
ｍ））や、ＫｒＦエキシマレーザ、ＡｒＦエキシマレー
ザ、Ｆ₂ レーザのみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒
子線などを用いることができる。例えば、電子線を用い
る場合には、電子銃として熱電子放射型のランタンヘキ
サボライト（ＬａＢ6 ）、タンタル（Ｔａ）を用いるこ
とができる。

【００４７】また、露光装置の用途としては半導体製造
用の露光装置に限定されることなく、例えば、角型のガ
ラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用
の露光装置や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装
置にも広く適用できる。

【００４８】また、ウエハステージやマスクステージに
リニアモータを用いる場合は、エアベアリングを用いた
エア浮上型及びローレンツ力またはリアクタンス力を用
いた磁気浮上型のいずれを用いてもよい。また、ウエハ
ステージやマスクホルダーは、ガイドに沿って移動する
タイプでもよく、ガイドを設けないガイドレスタイプで
あってもよい。

【００４９】また、ウエハステージやマスクステージの
駆動装置として平面モ−タを用いる場合、磁石ユニット
（永久磁石）と電機子ユニットのいずれか一方をステー
ジに接続し、磁石ユニットと電機子ユニットの他方をス
テージの移動面側（ベース）に設ければよい。

【００５０】また、ウエハステージの移動により発生す
る反力は、特開平８−１６６４７５号公報に記載されて
いるように、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）
に逃がしてもよい。本発明は、このような構造を備えた
露光装置においても適用可能である。

【００５１】以上のように、本願実施形態の露光装置
は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む
各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、
光学的精度を保つように、組み立てることで製造され
る。これら各種精度を確保するために、この組み立ての
前後には、各種光学系については光学的精度を達成する
ための調整、各種機械系については機械的精度を達成す
るための調整、各種電気系については電気的精度を達成
するための調整が行われる。各種サブシステムから露光
装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機
械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等
が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組
み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程
があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光
装置への組み立て工程が終了すると、総合調整が行わ
れ、露光装置全体としての各種精度が確保される。な
お、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理さ
れたクリーンルームで行うことが望ましい。

【００５２】また、デバイス（半導体素子、液晶表示素
子、撮像素子（ＣＣＤ等）、薄膜磁気ヘッド等）は、デ
バイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステ
ップに基づいてマスク（レチクル）を製作するステッ
プ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、前述
した実施の形態の露光装置によりマスクのパターンをウ
エハに露光するウエハ処理ステップ、デバイス組み立て
ステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケ
ージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば以
下の効果を得ることができる。請求項１及び請求項２に
記載のマスク保護装置、請求項３及び請求項４に記載の
マスク保護装置の製造方法、及び請求項５に記載のマス
クによれば、ペリクルの表面に形成される膜の応力によ
って、ペリクルの撓みを抑制し、ペリクルの撓みに伴う
光学的特性の低下を防ぐことができる。また、請求項６
に記載の露光装置によれば、ペリクルの撓みが少ないマ
スクを備えるので、露光精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るマスク保護装置を示しており、
（ａ）はマスク保護装置の縦断面図、（ｂ）はペリクル
の断面を拡大して示す模式図である。

【図２】 本発明に係るマスク保護装置が装着されたマ
スクの一実施形態を示す斜視図である。

【図３】 撓み補正膜が形成されたペリクルを備えたマ
スク保護装置の概念図である。

【図４】 ペリクルの撓みを計測する撓み計測装置を示
す構成図である。

【図５】 図４の撓み計測装置によって撓みが検出され
るペリクル表面の検出箇所の配置例を示す図である。

【図６】 ペリクルの撓みの様子を示す図である。

【図７】 マスク保護装置が装着されたマスクＭの形態
の一例を示す図である。

【図８】 本発明に係るマスクを備える露光装置の一実
施形態を示す構成図である。

【図９】 ペリクルの撓みに伴う光軸の様子を示す模式
図である。

【符号の説明】

Ｍ マスク ＰＡ パターン領域 ＰＥ ペリクル ＰＦ ペリクルフレーム ＴＳＦ，ＣＳＦ 撓み補正膜（膜） ＩＬ 露光光（エネルギービーム） ＰＬ 投影光学系 Ｗ ウエハ（基板） １０ マスク保護装置 ５０ 露光装置 ５１ 照明系

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと、該フレームの一端部に取り
   付けられたペリクルとを備えるマスク保護装置におい
   て、 前記ペリクルの表面に、該ペリクルの撓みを補正する応
   力を有する膜を設けたことを特徴とするマスク保護装
   置。
2. 【請求項２】 前記膜は、前記応力が前記ペリクルの第
   １面と、該第１面と反対側の第２面とで異なる状態とな
   るように、前記ペリクルの第１面及び第２面の少なくと
   も一方に形成されていることを特徴とする請求項１に記
   載のマスク保護装置。
3. 【請求項３】 フレームと、該フレームの一端部に取り
   付けられるペリクルとを備えるマスク保護装置を製造す
   る方法において、 前記ペリクルの撓みに関する情報に基づいて、前記ペリ
   クルの表面に該ペリクルの撓みを補正する膜を形成する
   ことを特徴とするマスク保護装置の製造方法。
4. 【請求項４】 所定の波長の光に対して反射率が低くな
   るように前記膜を形成することを特徴とする請求項３に
   記載のマスク保護装置の製造方法。
5. 【請求項５】 エネルギービームにより感光基板に転写
   されるパターンが形成されたマスクにおいて、 請求項１または請求項２に記載のマスク保護装置が前記
   フレームの他端部を介して前記パターンが形成された面
   に取り付けられたことを特徴とするマスク。
6. 【請求項６】 露光用のエネルギービームを射出する照
   明系と、 前記エネルギービームにより感光基板に転写されるパタ
   ーンが形成された請求項５に記載のマスクとを備えるこ
   とを特徴とする露光装置。