JP2005019822A

JP2005019822A - マスク保護装置及びマスク保護装置の製造方法、並びにマスク

Info

Publication number: JP2005019822A
Application number: JP2003184692A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kikukawa; 信也菊川; Kaname Okada; 要岡田; Takashi Aoki; 貴史青木
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd; Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp; AGC Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】略四角形等に形成される枠部材の内面側からの加工やコーナー部分の加工等の困難な加工を行うことなく、容易に枠部材に貫通孔を形成することができるマスク保護装置等を提供する。
【解決手段】一端部がマスク基板Ｐ上のパターン形成領域ＰＡの周辺に設けられる枠部材Ｆと、枠部材Ｆの他端部に設けられてパターン形成領域ＰＡを保護する保護部材Ｃとを備えるマスク保護装置ＰＥにおいて、他端部の端面と保護部材Ｃとの間に、枠部材Ｆと保護部材Ｃとで形成される空間Ｓ側と外気とを連通する連通溝１，２が形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体素子製造における露光工程で用いられるマスク保護装置、マクスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体素子、薄膜磁気ヘッド、液晶表示素子等のデバイスを製造するフォトリソグラフィー工程では、フォトマスクあるいはレチクルに形成されたパターンの像をフォトレジスト等の感光剤を塗布した基板上に転写させる露光装置が一般的に使用されている。そして、半導体メモリの大容量化やＣＰＵプロセッサの高速化・高集積化の進展に伴い、基板上のショット領域に投影されるパターン形状の微細化の要請は年を追う毎に厳しくなり、露光装置に使用される露光用照明光（以下、「露光光」という）は、従来の主流であ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）のような短波長の光が用いられるようになってきている。また、更なるパターン形状の微細化を目指してＦ_２レーザー（１５７ｎｍ）を用いた露光装置の開発が進められている。しかし、真空紫外線と呼ばれる約１９０ｎｍ以下の波長の光は、酸素分子、水分子、二酸化炭素分子等の気体（以下、吸光ガスという）に吸収されやすいという性質を持つため、大気中を透過することができない。したがって、真空紫外線を露光光に用いる露光装置では、露光光が通過する空間内の吸光ガスを低減して、露光光を基板上面まで十分な照度で到達させる必要がある。
【０００３】
ところで、マスクには、パターン面へのゴミの付着を防止する保護装置が取り付けられているのが一般的である。この保護装置は、例えば、ニトロセルロース等を主成分とする透光性の薄膜を枠部材を介してマスク基板に装着するものである。したがって、上述のような真空紫外線を露光光として用いる場合には、薄膜とマスク基板と枠部材との間に形成される空間内（以下、マスク内空間と称する）の吸光ガスも低減し、露光光のエネルギー吸収の少ないガス（低吸光性ガス）を供給する技術がある。
このため、例えば、特開２００２−３３２５８号公報で示すように、枠部材のコーナー部分に貫通孔を設け、この貫通孔を介して、マスク内空間に低吸光性ガスを供給するとともに、マスク内空間に存在する吸光ガスを排出させている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３３２５８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の技術では、枠部材のコーナー部分に設けられた通気孔に給気管又は排気管の先端部を押し当てて、マスク内空間内のガス置換を行っている。このため、枠部材のコーナー部分に給気管又は排気管の先端部を押し当てる際に枠部材に発生する変形は、枠部材の側面部分に上記先端部を押し当てた際に発生する変形よりも小さく抑えることができる。
しかしながら、枠部材のコーナー部分にマスク内空間と外気とを連通する貫通穴を形成しているため、枠部材の強度が低下し、保護部材と枠部材が僅かながら変形する可能性がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、マスク内空間内のガス置換の際に、保護部材及び枠部材の変形を極力抑え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、及びマスクを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマスク保護装置、マスクでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周辺に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられてパターン形成領域（ＰＡ）を保護する保護部材（Ｃ）とを備えるマスク保護装置（ＰＥ）において、他端部の端面と保護部材（Ｃ）との間に、枠部材（Ｆ）と保護部材（Ｃ）とで形成される空間（Ｓ）側と外気とを連通する連通溝（１，２）が形成されるようにした。この発明によれば、空間側と外気とを連通する連通溝の形成に際して、枠部材の他端部の端面に溝を設け、その溝を保護部材で覆うだけで済むので、枠部材への加工を簡略化することができ、かつマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【０００８】
第２の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周辺に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられてパターン形成領域（ＰＡ）を保護する保護部材（Ｃ）とを備えるマスク保護装置（ＰＥ）の製造方法において、他端部の端面に溝（１，２）を形成する工程と、他端部に保護部材（Ｃ）を固着させて溝（１，２）の全て或いは一部を覆う工程とを有するようにした。この発明によれば、枠部材の他端部の端面に溝を設け、その溝を保護部材で覆うだけで、枠部材と保護部材とで形成される空間側と外気とを連通する連通孔を形成することができ、枠部材への加工を簡略化することができ、かつマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【０００９】
第３の発明は、一端部がマスク基板（Ｐ）上のパターン形成領域（ＰＡ）の周辺に設けられる枠部材（Ｆ）と、枠部材（Ｆ）の他端部に設けられてパターン形成領域（ＰＡ）を保護する保護部材（Ｃ）とを備えるマスク保護装置（ＰＥ）の製造方法において、枠部材（Ｆ）の外面から内面に連通する第１貫通孔（ｋ１）を形成するとともに、端面から第１貫通孔（ｋ１）に連通する第２貫通孔（ｋ２）を形成する工程と、第１貫通孔（ｋ１）のうち、外面から第２貫通孔（ｋ２）に連通する部分の少なくとも一部を塞ぐ工程とを有するようにした。この発明によれば、枠部材の他端部の端面に開口して枠部材の内面に連通する貫通孔の形成に際して、枠部材の内面側からの加工を行う必要がないので、加工工具と枠部材との干渉が回避でき、加工が容易となり、更にマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【００１０】
第４の発明は、マスク（Ｒ，Ｒ２）が、マスク基板（Ｐ）上に、第１の発明に係るマスク保護装置（ＰＥ）、或いは第２又は第３の発明に係る製造方法により製造されたマスク保護装置（ＰＥ）を備えるようにした。この発明によれば、マスク保護装置に容易に貫通孔が形成されているので、マスク保護装置には変形やクラック等が発生せず、マスクを用いた露光作業を正確かつ安全に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のマスク保護装置、マスクの第１実施形態について図を参照しながら説明する。図１は、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクル（マスク）Ｒを示す模式図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＸ−Ｘ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＹ−Ｙ断面図である。
レチクルＲは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、レチクル板（マスク基板）Ｐとマスク保護装置ＰＥとから構成され、レチクル板Ｐ上のパターン（パターン形成領域）ＰＡを保護するために、例えば、ペリクルと呼ばれるマスク保護装置ＰＥがレチクル板Ｐ上に設けられる。このマスク保護装置ＰＥは、フレーム（又はスタンド）と呼ばれる枠部材Ｆと薄膜（保護部材）Ｃとから構成され、略四角形の枠部材Ｆの一端部がレチクル板Ｐに接着されるとともに、他端部の端面には薄膜Ｃが装着される。
薄膜Ｃとしては、通常、ニトロセルロース等を主成分とする厚さが１〜２μｍ程度の透光性のフィルム部材が用いられるが、波長１２０ｎｍ〜１９０ｎｍの真空紫外線の露光光ＥＬを良好に透過させるためにレチクル板Ｐと同様に硝材、例えば、蛍石、フッ化マグネシウム、フッ化リチウム等の結晶材料や、石英ガラス（又は、フッ素ドープ石英）等で形成された厚さ３００〜８００μｍ程度の光学部材を用いてもよい。枠部材Ｆとしては、金属材料（例えば、アルミニウム等）或いは上述した硝材等で構成され、その形状は、略四角形の枠形に形成される。
そして、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、マスク保護装置ＰＥとレチクル板Ｐとの間には、空間、すなわち、薄膜Ｃとレチクル板Ｐと枠部材Ｆとの間に空間（以下、レチクル内空間Ｓと称する）が形成される。
【００１２】
枠部材Ｆと薄膜Ｃとの間には、後述するレチクル内空間Ｓ内のガス置換の際にガスが流通する供給孔或いは排気孔として機能する貫通孔ｈが設けられる。
貫通孔ｈ（ｈ１〜ｈ４）は、枠部材Ｆの端部の端面に装着された薄膜Ｃの表面から枠部材Ｆの内面に貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。すなわち、薄膜Ｃの表面及び枠部材Ｆの内面とには、それぞれ開口が形成される。貫通孔ｈの数と大きさは、ガス置換の効率（作業時間）等を考慮して決められる。また、貫通孔ｈは、枠部材Ｆの四隅部分（コーナー部分）に設けられる。これは、四角形に形成された枠部材Ｆの直線部分がレチクルＲの位置決めの基準等としての各種計測に利用される場合が多いので、これらの計測に影響しないように配慮されたものである。
更に、枠部材Ｆと薄膜Ｃとの間には、気圧の変化に伴う薄膜Ｃの破損を防止するために貫通孔ｇ（ｇ１，ｇ２）が設けられる。貫通孔ｇは、枠部材Ｆの枠形のうちの直線部に開口して、枠部材Ｆのそれぞれの辺、すなわち、四隅部分の間の側面（直線部分）に形成され、枠部材Ｆの外面と内面とを貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。この貫通孔ｇによって、例えば、航空機による輸送や天候の変化等によって大気圧が変化しレチクル内空間Ｓ内の気体が膨張、収縮した際に、貫通孔ｇを介してレチクル内空間Ｓと外部との間で空気が流通してレチクル内空間Ｓ内の圧力と大気圧との圧力差が低減されることにより、レチクル内空間Ｓの膨張、収縮を抑えて薄膜Ｃの破損を防止する。
また、貫通孔ｈ及び貫通孔ｇには、外部からレチクル内空間Ｓ内への塵埃の侵入を防止するエアフィルタや、酸性ガス、アルカリ性ガス、有機ガスといったガス状汚染化学物質の進入を防止するケミカルフィルタ等のフィルタＦＬが設けられ、これらの物質によるパターンＰＡの汚染が防止される。なお、フィルタＦＬは、枠部材Ｆの内側、外側のいずれでもよい。枠部材Ｆの内側に貼り付けた場合には、枠部材Ｆに形成した貫通孔ｈ及び貫通孔ｇの削りカスを除去できるので、より好ましい。
【００１３】
ここで、貫通孔ｈ及び貫通孔ｇの構成及び形成方法について説明する。貫通孔ｈ及び貫通孔ｇは、薄膜Ｃが装着される枠部材Ｆの端部の端面に形成された溝（連通溝）１、２と、その溝１、２を覆う薄膜Ｃとにより形成される。すなわち、端面に形成された溝１、２を薄膜Ｃで蓋をすることにより、ガスを流通させ流路が形成される。
貫通孔ｇの場合には、枠部材Ｆの端部の端面に内面側から外面側に連通する溝２が形成される。そして、溝２を薄膜Ｃで覆うことにより、枠部材Ｆの内面から外面に連通する貫通孔ｇが形成される。一方、貫通孔ｈの場合には、枠部材Ｆの端部の端面に内面側から外面側に向けた溝１が形成されるが、外面側までは連通せずに、端面の途中まで形成される。また、溝１を覆う薄膜Ｃの一部分に穴部３を開口させておく。これにより、溝１を薄膜Ｃで覆うことにより、薄膜Ｃの表面から枠部材Ｆの内面に連通する貫通孔ｈが形成される。なお、薄膜Ｃの穴部３は、溝１を薄膜Ｃで覆った後に開口させてもよい。このようにして、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する貫通孔ｈ，ｇが形成される。
なお、溝１，２の加工には、例えば、エンドミルが用いられる。エンドミルとしては、ストレートエンドミル、ボールエンドミルのいずれであってもよい。ストレートエンドミルを用いた場合には、貫通孔ｇ及び貫通孔ｈの断面形状が四角形となり、一方、ボールエンドミルを用いたの場合には、半円形或いはＵ字形となる。また、溝１，２の幅と深さは、任意に定めることができる。
以上のように、貫通孔ｈ，ｇの形成に際して、枠部材Ｆに対しては、端部の端面に溝１，２を形成するだけで済むので、加工が従来に比べて容易になる。例えば、枠部材Ｆの端部の方向からの加工のみで済むので、加工方向を変更する段取り時間を従来に比べて大幅に短縮することができる。すなわち、枠部材Ｆの辺（直線部分）にそれぞれ外面から内面に連通する貫通孔を形成する場合であっても、枠部材をそれぞれの辺（直線部分）毎に位置決めする必要がなく、枠部材Ｆの端部の方向からの加工が行えるように位置決めさせればよいので、段取り時間を大幅に短縮することができる。
また、貫通孔ｈのように、薄膜Ｃの表面から枠部材Ｆの内面に連通する貫通孔であっても、枠部材Ｆの端部の方向からの加工（溝の形成）のみで済むので、枠部材Ｆと加工治具等との干渉等が発生しづらく、加工が行いやすくなる。
また、枠部材Ｆの端部の端面が平坦であることから、曲面或いは角部（コーナー部分の外面側等）への加工のように、ドリル等の工具が加工面で滑って加工位置がずれたり、工具が折れたりすることが発生しない。
【００１４】
続いて、上述したレチクルＲが用いられる露光装置と、枠部材Ｆに形成した貫通孔ｈ，ｇを用いたガス置換方法について簡単に述べる。
図２は、露光装置ＳＴＰの構成を示す概念図である。図２において、露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光用照明光（露光光）ＥＬをレチクルＲに照明しつつ、レチクルＲとウエハ（基板）Ｗとを一次元方向に相対的に同期移動させて、レチクルＲに形成されたパターン（回路パターン等）ＰＡを投影光学系４０を介してウエハＷ上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。この露光装置ＳＴＰは、真空紫外域の露光光ＥＬによりレチクルＲを照明する露光照明系１０、レチクルＲを保持するレチクル室２０、レチクル室２０への大気流入を阻止するレチクル予備室３０、レチクルＲから射出される露光光ＥＬをウエハＷ上に照射する投影光学系４０、ウエハＷを保持するウエハ室５０、ウエハ室５０への大気流入を阻止するウエハ予備室６０、露光装置ＳＴＰの動作を統括的に制御する主制御系７０、レチクルＲ及びウエハＷを露光装置ＳＴＰに搬送する搬送系８０、レチクル室２０等の各室内のガスを置換するガス置換系（ガス置換装置）９０（図３参照）から構成される。
露光装置ＳＴＰには、後述する光源１２から照射された露光光ＥＬが、露光照明系１０、レチクル室２０及び投影光学系４０を経てウエハ室５０内に収納されたウエハＷまでの到達するように光路空間ＬＳが形成されるが、露光光ＥＬとして真空紫外域の波長の光を用いることから、この光路空間ＬＳから露光光ＥＬを吸収する吸光ガス（例えば、酸素、水蒸気、炭化水素系のガス）を低減させる必要がある。そのため、光路空間ＬＳを形成する露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０は、それぞれ密閉された空間（室）内に配置され、その各室内から吸光ガスが排除される。また、レチクルＲ及びウエハＷの搬送の際に、光路空間ＬＳに大気が侵入しないようにレチクル予備室３０及びウエハ予備室６０が設けられ、これらの空間内からも吸光ガスが排除される。
なお、密閉された空間とは、各室が外部（大気）から完全に遮断された完全密閉構造であってもよいし、各室内の圧力が大気圧よりも高めに設定され、各室内から外部に気体が漏れる構造であってもよい。また、各室内の気圧が大気圧と同気圧であり、各室と外部との間で気体の流れがほとんどない構造も含まれる。
【００１５】
図３は、露光装置ＳＴＰにおけるガス置換系（ガス置換装置）９０を示す概念図である。ガス置換系９０は、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０及びウエハ室５０により形成される光路空間ＬＳ、及びレチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内に存在するガスを真空紫外域の光に対する吸収性が酸素より少ない特性を有する、窒素、ヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン等のガス、又はこれらの混合ガス（以下、これらを低吸光性ガス（所定ガス）Ｇという）に交換（置換）するものであり、各室内に低吸光性ガスＧを供給するガス供給装置（ガス供給系）９１と、各室内のガスを外部に排気するガス排気装置（気体排気系）９６とから構成される。
ガス供給装置９１は、低吸光性ガスＧを貯蔵するガスボンベ９２、ガスボンベ９２から低吸光性ガスＧを送り出す供給ポンプ９３、供給ポンプ９３と各室内とを連結する供給管路９５（９５ａ〜９５ｆ）、供給管路９５の管路の途中に設けられた供給用制御弁９４（９４ａ〜９４ｆ）とから構成される。また、ガス排気装置９６は、ガスを吸引する排気ポンプ９７、排気ポンプ９７と各室とを連結する排気管路９９（９９ａ〜９９ｆ）、排気管路９９の管路の途中に設けられた排気用制御弁９８（９８ａ〜９８ｆ）とから構成される。そして、供給管路９５を介して各室内に低吸光性ガスＧを供給するとともに、各室内のガスを排気管路９９を介して外部に排気することにより、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる、ガス置換が行われる。これらガス供給装置９１及びガス排気装置９６のガス供給量及び排気量は、主制御系（ガス供給制御部）７０の指示に基づいて各ポンプ９３、９７が動作し、また各制御弁９４，９８が開閉することにより制御される。
【００１６】
図２において、レチクル予備室３０は、レチクルＲの搬入及び搬出時に、レチクル室２０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、さらに、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクルＲをレチクル室２０へ搬入するに先立ち、このレチクル予備室３０内においてレチクル内空間Ｓ内の吸光ガスを排除することにより、レチクル室２０すなわち光路空間ＬＳへの吸光ガスの侵入、或いはレチクル内空間Ｓ内における露光光ＥＬの減衰を防止するものである。
レチクル予備室３０は、レチクル室２０と密着して設けられ、隔壁３１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。レチクル室２０と密着する隔壁３１には、開口部３２が形成され、この開口部３２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３３が設けられる。また、開口部３２と対向する隔壁３１には、開口部３４が形成されており、この開口部３４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉３５が設けられる。したがって、開閉扉３５及び開閉扉３５を閉じることによって、レチクル予備室３０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
また、レチクル予備室３０の隔壁３１（床面）の一部には、ガラス等の透光性部材が用いられた窓部３６が設けられるとともに、その窓部３６の下方に変位計測装置７３が設置される。この変位計測装置７３は、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いて計測するものであって、変位計測装置７３から投光されたレーザー光が窓部３６を透過して、薄膜Ｃで反射し、その反射光を受光することにより、薄膜Ｃの変位が計測される。そして、変位計測装置７３からの出力信号は主制御系７０に出力され、薄膜Ｃの変位量が一定範囲内となるようにガス供給装置９１によるガス供給量、及びガス排気装置９６によるガス排気量が制御される。
【００１７】
レチクル室２０は、後述する照明系ハウジング１１、投影系ハウジング４１及び隔壁３１と隙間無く接合された隔壁２１によって覆われた密閉空間内に、レチクルＲを保持するレチクルホルダ２２、レチクルステージ２３、コラム２４を備える。レチクルホルダ２２は、レチクルステージ２３に支持されるとともに、レチクルＲ上のパターンＰＡに対応した開口を有し、レチクルＲのパターンＰＡを下にして真空吸着によって保持する。
レチクル室２０は、レチクル予備室３０と密着しており、開口部３２を密閉する開閉扉３５が開くことによりレチクル予備室３０と連通し、開閉扉３５が閉じることによってレチクル室２０は密閉されて外部からのガスの流入が遮断される。また、隔壁２１の天井部には、照明系ハウジング１１の内部空間と、レチクルＲが配置されるレチクル室２０の内部空間とを分離する透過窓２５が配置されている。この透過窓２５は、露光照明系１０からレチクルＲに照明される露光光ＥＬの光路上に配置されるため、真空紫外線である露光光ＥＬに対して透過性の高い蛍石等の結晶材料によって形成される。
そして、レチクルステージ２３は、コラム２４に支持されており、不図示の駆動部によりＸ方向に一次元走査移動し、さらにＹ方向、及び回転方向（Ｚ軸回りのθ方向）に微動する。
なお、図２において、投影光学系４０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レチクルＲと照明領域との相対走査の方向（紙面に平行な方向）をＸ方向、これに直交する方向（紙面に直交する方向）をＹ方向とする。
そして、レチクル室２０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（不図示）によってレチクルステージ２３のＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。
【００１８】
露光照明系１０は、光源１２から照射された露光光ＥＬがレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射するために、オプティカルインテグレータを備える。露光照明系１０では、光源１２から照射された露光光ＥＬが透過窓２５を介してレチクルＲ上の所定の照明領域内にほぼ均一な照度分布で照射する。そして、オプティカルインテグレータは、照明系ハウジング１１の内部に収納、密閉される。
露光光ＥＬには、波長約１２０ｎｍ〜約１９０ｎｍの真空紫外線であり、例えば、発振波長１９３ｎｍのＡｒＦエキシマレーザー（ＡｒＦレーザー）、発振波長１５７ｎｍのフッ素レーザー（Ｆ_２レーザー）、発振波長１４６ｎｍのクリプトンダイマーレーザー（Ｋｒ_２レーザー）、発振波長１２６ｎｍのアルゴンダイマーレーザー（Ａｒ_２レーザー）等が用いられる。
【００１９】
投影光学系４０は、蛍石、フッ化リチウム等のフッ化物結晶からなるレンズや反射鏡などの複数の投影レンズ系４２を投影系ハウジング４１（鏡筒）で密閉したものである。投影レンズ系４２は、レチクルＲを介して射出される照明光を所定の投影倍率β（βは例えば１／４）で縮小して、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷ上の特定領域（ショット領域）に結像させる。
【００２０】
ウエハ予備室６０は、ウエハＷの搬入及び搬出時に、ウエハ室５０への吸光ガスの流入を阻止するために設けられた空間であり、ウエハ室５０と密着して設けられ、隔壁６１によって覆われて光路空間ＬＳとは独立して異なる密閉空間を有している。ウエハ室５０と密着する隔壁６１には、開口部６２が形成され、この開口部６２には主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６３が設けられる。また、開口部６２と対向する隔壁６１には、開口部６４が形成されており、この開口部６４にも主制御系７０の指示によって開閉する開閉扉６５が設けられる。したがって、開閉扉６５及び開閉扉６５を閉じることによって、ウエハ予備室６０は密閉されて外部からの大気の侵入が遮断される。
そして、ウエハ室５０へのウエハＷの搬入に先だって、ウエハ室５０に隣接するウエハ予備室６０にウエハＷを一時的に収容し、ガス置換系９０によってウエハ室５０及びウエハ予備室６０内の吸光ガスの濃度を低減させた後、ウエハ予備室６０からウエハＷをウエハ室５０に搬入することにより、ウエハ室５０への外気の混入を防いでいる。
【００２１】
ウエハ室５０は、投影系ハウジング４１及び隔壁６１と隙間無く接合された隔壁５１によって覆われた密閉空間内に、ウエハＷを真空吸着することによって保持するためのウエハホルダ５２、ウエハステージ５３を備える。ウエハ室５０は、ウエハ予備室６０と密着しており、開口部６２を密閉する開閉扉６３が開くことによりウエハ予備室６０と連通し、開閉扉６３を閉じることによってウエハ室５０は密閉されて外部からのガスの侵入が遮断される。
ウエハホルダ５２は、ウエハステージ５３に支持されるとともに、ウエハＷを真空吸着によって保持する。ウエハステージ５３は、互いに直交する方向へ移動可能な一対のブロックをベース５４上に重ね合わせたものであって、不図示の駆動部によりＸＹ平面内で移動可能となっている。
そして、ウエハ室５０の外部に設けたレーザー干渉式測長器（以下、レーザー干渉計５７という。）によってウエハステージ５３のＸ方向およびＹ方向の位置が逐次検出されて、主制御系７０に出力される。すなわち、ウエハ室５０の隔壁５１の−Ｘ側の側壁には光透過窓５５Ｘが設けられている。これと同様に、隔壁５１の＋Ｙ側（図２における紙面奥側）の側壁にも光透過窓５５Ｙ（不図示）が設けられている。ウエハホルダ５２の−Ｘ側の端部には、平面鏡からなるＸ移動鏡５６ＸがＹ方向に延設されている。
このＸ移動鏡５６Ｘにほぼ垂直にウエハ室５０の外部に配置されたＸ軸レーザー干渉計５７Ｘからの測長ビームが光透過窓５５Ｘを透過して投射され、その反射光がＸ軸レーザー干渉計５７Ｘに受光されることによりウエハＷのＸ位置が検出される。また、略同様の構成により不図示のＹ軸レーザー干渉計５７ＹによってウエハＷのＹ位置が検出される。
そして、ウエハステージ５３のＸＹ面内の移動により、ウエハＷ上の任意のショット領域をレチクルＲのパターンＰＡの投影位置（露光位置）に位置決めして、レチクルＲのパターンＰＡの像をウエハＷに投影転写する。
【００２２】
搬送系８０は、レチクル搬送系８１とウエハ搬送系８５とから構成される。レチクル搬送系８１は、レチクル予備室３０の内部に配置されて開口部３２を介してレチクル室２０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８２と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部３４を介してレチクル予備室３０に対してレチクルＲを搬送するロボットアーム８３と、ロボットアーム８２、８３を制御する制御部８４（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８３は、露光処理に使用するレチクルＲを露光装置ＳＴＰに付設されたレチクルライブラリ８９からレチクル予備室３０内に搬入し、また、露光処理が完了したレチクルＲをレチクル予備室３０内からレチクルライブラリ８９に搬出する。なお、レチクルライブラリ８９は複数の棚Ｔを有しており、各段の棚Ｔにはそれぞれ異なるパターンＰＡを有する複数のレチクルＲが収納、保管される。
ウエハ搬送系８５は、ウエハ予備室６０の内部に配置されて開口部６２を介してウエハ室５０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８６と、露光装置ＳＴＰの外部に配置されて開口部６４を介してウエハ予備室６０に対してウエハＷを搬送するロボットアーム８７と、ロボットアーム８６、８７を制御する制御部８８（不図示）とから構成される。そして、ロボットアーム８７は、露光装置ＳＴＰの外部にある前工程から搬送されてきた露光処理前のウエハＷをウエハ予備室６０内に搬入し、また、露光処理が完了したウエハＷをウエハ予備室６０から露光装置ＳＴＰの外部にある次工程に向けて搬出する。
また、制御部８４、８８は通信路を介して主制御系７０と接続されており、主制御系７０と各種情報をやり取りすることにより、露光装置ＳＴＰと連動してレチクル搬送系８１及びウエハ搬送系８５を制御する。
【００２３】
主制御系（ガス供給制御部）７０は、露光装置ＳＴＰを統括的に制御するものである。例えば、露光量（露光光の照射量）や後述するレチクルステージ２３及びウエハステージ５３の位置等を制御して、レチクルＲに形成されたパターンＰＡの像をウエハＷ上のショット領域に転写する露光動作を繰り返し行う。
主制御系７０には、各種演算を行う演算部７１の他、各種情報を記録する記憶部７２が設けられ、記憶部７２に薄膜Ｃが破損しない変位量等の情報が記憶される。
そして、主制御系７０は、変位計測装置７３から得た計測結果と、記憶部７２に記憶されている変位量とを比較し、薄膜Ｃの変位が所定範囲になるように、供給用制御弁９４ｃ、排気用制御弁９８ｃを開閉し、また供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７の作動・停止させる。これにより、薄膜Ｃが膨張（レチクル内空間Ｓが膨張）した場合のみならず、収縮（レチクル内空間Ｓが収縮）した場合でも破損を防止できる。
【００２４】
続いて、以上のような構成をもつガス置換系９０を備えた露光装置ＳＴＰを用いて、光路空間ＬＳ及びレチクルＲのレチクル内空間Ｓのガスを置換する方法と、ガス置換を行ったレチクルＲに露光光ＥＬを照射して露光を行う方法について説明する。
ガス置換方法及び露光方法は、光路空間ＬＳ内の吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程と、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程と、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程と、レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程と、ウエハＷをウエハ室５０に搬入する工程と、ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程とからなる。
【００２５】
まず、光路空間ＬＳ内に存在する吸光ガスをガス置換系９０により低減する工程では、主制御系７０の指示により、各室に設けた供給用制御弁９４及び排気用制御弁９８を開放するとともに、供給ポンプ９３及び排気ポンプ９７を動作させて、ガスボンベ９２に貯蔵された低吸光性ガスＧを供給管路９５から各室に送る。また、各室内に存在した吸光ガスを含むガスを排気管路９９から排気される。なお、開閉扉３３、３５、６３、６５は、全て閉じておく。このようにして、各室内に存在する吸光ガスの濃度を低減させる。
【００２６】
次に、レチクルＲをレチクル予備室３０に搬入する工程では、まず、主制御系７０がレチクル搬送系８１の制御部８４に指令することにより、ロボットアーム８３がレチクルライブラリ８９に収納されている複数のレチクルＲのなかから所望のレチクルＲを取り出す。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５に近づくと、主制御系７０の指令によりレチクル予備室３０の開閉扉３５が開く。そして、ロボットアーム８３が開閉扉３５からレチクル予備室３０内にレチクルＲを搬入し、レチクル予備室３０内に設置されたレチクル仮置場にレチクルを戴置する。そして、ロボットアーム８３がレチクル予備室３０から退避すると、開閉扉３５が閉じる。このようにして、レチクルＲがレチクル予備室３０内に搬入される。
【００２７】
次に、レチクルＲのレチクル内空間Ｓ内を低吸光性ガスＧに置換する工程について説明する。レチクル予備室３０に搬入されたレチクルＲのレチクル内空間Ｓ内には、大気が含まれている。したがって、このままレチクルＲをレチクル室２０に搬入すると、レチクル室２０内に吸光ガスを含んだ大気が侵入し、露光光ＥＬを著しく吸収して、許容できない程度の透過率低下や透過率変動を招いてしまう。そこで、レチクル室２０へのレチクルＲの搬入に先だって、レチクル予備室３０のガス置換を再び行う。
ガス置換の手順は上述した手順と同一である。そして、レチクル予備室３０内にレチクルＲを配置し、更にレチクル予備室３０のガス置換を行うことにより、貫通孔ｈ，ｇを介して低吸光性ガスＧがレチクル内空間Ｓ内に導入されるとともに、レチクル内空間Ｓ内の大気が貫通孔ｈ，ｇを介してレチクル予備室３０内に放出される。そして、レチクル内空間Ｓ内から放出された大気は、レチクル予備室３０内のガス置換作業により、外部に放出される。このようにして、レチクル内空間Ｓのガス置換が行われる。
このとき、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓのガス置換の際に行われるガス供給及び排気動作によって、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓには圧力変化が生じる。また、レチクル予備室３０とレチクル内空間Ｓとの圧力差も生じる。この圧力変化や圧力差によって、薄膜Ｃが変位する。圧力変化が小さい場合には、貫通孔ｈ，ｇを介してガスが流通することにより、薄膜Ｃの変位は緩和される。しかし，短時間でレチクル内空間Ｓのガス置換を行おうとすると、圧力変化、圧力差が大きくなり、破損してしまう虞がある。そこで、薄膜Ｃの変位をレーザー光を用いた変位計測装置７３を用いて計測し、変位が所定範囲内に収まるように、主制御系７０が供給用制御弁９４ｃ、排気用制御弁９８ｃ、供給ポンプ９３、排気ポンプ９７制御する。すなわち、変位計測装置７３からの計測結果に基づいて主制御系７０がガス供給装置９１によるガス供給量、及びガス排気装置９６によるガス排気量を制御して、薄膜Ｃの変位が所定の範囲内に収まるようにする。なお、ガスの供給量及び排気量は、薄膜Ｃの変化量が所定範囲内となるように、予め算出或いは実験等で求められた供給量、排気量を基準にして行われる。なお、実験的に薄膜Ｃが破損しないことが検討された範囲内のガス流量であれば、レーザー変位計による薄膜Ｃの変位測定は不要である。
以上のように、レチクル予備室３０内及びレチクル内空間Ｓ内の吸光ガスの濃度を低減させた後に、レチクルＲをレチクル室２０に搬入することにより、レチクル室２０への大気の侵入を防ぐことができる。
【００２８】
レチクルＲをレチクル室２０に搬入する工程では、主制御系７０の指示により開閉扉３３が開くとともに、主制御系７０から指令を受けた制御部８４によりロボットアーム８２が動作して、レチクルＲをレチクル用ガス置換部１００からレチクル室２０内に搬送して、レチクルホルダ２２上に戴置する。そして、ロボットアーム８２がレチクル室２０から退避すると開閉扉３３が閉じる。このように、レチクルＲがレチクル予備室３０を経由してレチクル室２０に搬送されたので、大気がレチクル室２０に直接流れ込むことがなく、また、レチクル内空間Ｓのガス置換も行われているので、即座に露光処理に移行することができる。
【００２９】
ウエハＷを搬入する工程では、主制御系７０の指令により開閉扉６５が開き、主制御系７０から指令を受けた制御部８８によりロボットアーム８７が動作して、前工程から搬送されてきたウエハＷをウエハ予備室６０に搬入する。そして、ロボットアーム８７がウエハ予備室６０から退避すると、開閉扉６５が閉じて、ウエハ予備室６０内のガス置換が開始される。その後、開閉扉６３が開き、ロボットアーム８６がウエハＷをウエハ予備室６０からウエハ室５０内の搬入し、ウエハホルダ５２上に戴置する。ロボットアーム８６がウエハ室５０から退避すると、開閉扉６３が閉じる。このようにして、ウエハ室５０内への大気の流入が阻止される。
そして、ウエハ室５０に搬入されたウエハＷが露光されている間に、ウエハ予備室６０には次のウエハＷが搬送され、即座にウエハＷの入れ換えが行えるように準備される。
【００３０】
ウエハＷにレチクルＲのパターンＰＡを露光する工程では、従来通りの露光作業が行われる。この際、光路空間ＬＳ内には、低吸光性ガスＧが充満し、吸光ガスが排除されているので、真空紫外線光が十分な強度でウエハＷまで到達する。したがって、真空紫外線光を用いたパターンの微細化が実現できる。
【００３１】
以上のようにして、光路空間ＬＳから吸光ガスが低減され、真空紫外線が十分な強度を保ったままウエハＷの露光面まで到達させることができる。また、複数のウエハＷを露光する場合には、以上の処理を繰り返して行えばよい。
【００３２】
次に、本発明のマスク保護装置及びマスクの第２実施形態について図を参照しながら説明する。図４は、マスク保護装置ＰＥを備えるレチクル（マスク）Ｒ２を示す模式図であって、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は図１（ａ）におけるＺ−Ｚ断面図、図４（ｃ）は、貫通孔ｊの拡大断面図である。
レチクルＲ２は、レチクルＲと同様に、枠部材Ｆと薄膜Ｃとから構成されるマスク保護装置ＰＥと、レチクル板Ｐとから構成されるとともに、図４（ｂ）に示すように、マスク保護装置ＰＥとレチクル板Ｐとの間には、レチクル内空間Ｓが形成される。
枠部材Ｆ及び薄膜Ｃには、レチクル内空間Ｓ内のガス置換の際にガスが流通する供給孔或いは排気孔として機能する貫通孔ｊ（ｊ１〜ｊ８）が設けられる。貫通孔ｊは、枠部材Ｆの端面に装着された薄膜Ｃの表面から枠部材Ｆの内面に貫通して、レチクル内空間Ｓと外部とを連通する。すなわち、薄膜Ｃの表面及び枠部材Ｆの内面には、それぞれ開口が形成され、薄膜Ｃの表面から枠部材Ｆの内面に向かう略Ｌ字形の貫通孔ｊが形成される。
また、枠部材Ｆの内面には、外部からレチクル内空間Ｓ内への塵埃の侵入を防止するエアフィルタやケミカルフィルタ等のフィルタＦＬが設けられ、これらの物質によるパターンＰＡの汚染が防止される。
【００３３】
次に、貫通孔ｊの構成及び形成方法について詳述する。貫通孔ｊは、上述したように、薄膜Ｃの表面に形成された開口を有し、枠部材Ｆの内面に連通している。この貫通孔ｊの形成には、まず、枠部材Ｆの外面側から内面側に連通する貫通（第１貫通孔）孔ｋ１が形成される（図４（ｃ）参照）。その後に、枠部材Ｆの端面に装着された薄膜Ｃを介して、枠部材Ｆの端面から貫通孔ｋ１に連通する貫通孔（第２貫通孔）ｋ２が形成される。貫通孔ｋ１と貫通孔ｋ２とは、互いに交差するため、略Ｔ字形の貫通孔が形成される。なお、貫通孔ｋ２の加工の後に貫通孔ｋ１の加工を行うようにしてもよい。
そして、最後に、貫通孔ｋ１の外面側の開口から貫通孔ｋ１と貫通孔ｋ２との接続部分の手前までをパテや軟金属等の充填材で埋める。充填材で埋める範囲は、外面側の開口から貫通孔ｋ１と貫通孔ｋ２との接続部分の手前までの全てであってもよく、また、その一部のみであってもよい。このようにして、略Ｌ字形の貫通孔ｊが形成される。なお、薄膜Ｃに、枠部材Ｆの端面に形成される開口と一致するように、穴部５を設けておき、貫通孔ｋ１と貫通孔ｋ２とを接続した後に、枠部材Ｆの端面に装着してもよい。
以上のように、貫通孔ｊの形成に際して、枠部材Ｆの端部の方向及び外面側からの加工（穴加工）のみで済むので、枠部材Ｆと加工治具等との干渉等が発生せずに、加工が行いやすくなる。
なお、上述したレチクルＲ２が用いられる露光装置と、枠部材Ｆに形成した貫通孔ｊを用いたガス置換方法は、レチクルＲを用いた場合と略同一であるため、省略する。
【００３４】
上述した実施の形態において示した動作手順、あるいは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プロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。本発明は、例えば以下のような変更をも含むものとする。
【００３５】
本実施の形態では、枠部材Ｆに、ガス置換の際の給気孔或いは排気孔としての貫通孔ｈ及び気圧調整孔としての貫通孔ｇの両方を設ける構成について説明した。しかしながら、気圧調整孔としての貫通孔ｇを省略し、給気孔或いは排気孔としての貫通孔ｈが気圧調整孔として機能してもよい。
【００３６】
貫通孔ｈ及び貫通孔ｊを枠部材Ｆのコーナー部分に設ける場合について説明したが、これに限らず、貫通孔ｇのように直線部分に設けてもよい。逆に、貫通孔ｈをコーナー部分に設けても良い。
また、例えば、貫通孔ｈと貫通孔ｇの径を異なる径にして、ガスの供給或いは排出の効率を調整してもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、レチクル室２０に隣接して設けられたレチクル予備室３０において、レチクルＲのレチクル内空間Ｓのガス置換を実施しているが、これに限るものではなく、例えば、レチクル室２０で行ってもよい。
【００３８】
また、露光照明系１０、レチクル室２０、投影光学系４０、及びウエハ室５０における各室内や、レチクル予備室３０、ウエハ予備室６０の各室内を満たす低吸光性ガスＧとして、全てを同一種類としてもよいし、異なる種類のガスを用いてもよい。ただし、低吸光性ガスＧとして窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の単一ガスを用いる場合には、少なくともレチクル室２０、レチクル予備室３０及びレチクル内空間Ｓに供給するガスは同一のガスを用いることが望ましい。これは、ガスの混合による屈折率変化を避けるためである。
【００３９】
また、本発明に係るウエハＷとしては、保護部材磁気ヘッド用のセラミックウエハのみならず、半導体デバイス用の半導体ウエハや、液晶表示デバイス用のガラスプレートであってもよい。
【００４０】
また、本発明が適用される露光装置として、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型の露光装置を用いてもよい。
【００４１】
また、本発明が適用される露光装置として、投影光学系を用いることなくマスクと基板とを密接させてマスクのパターンを露光するプロキシミティ露光装置を用いてもよい。
【００４２】
また、投影光学系としては、エキシマレーザーなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用いればよい。
【００４３】
【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。
第１の発明は、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、枠部材の他端部に設けられてパターン形成領域を保護する保護部材とを備えるマスク保護装置において、他端部の端面と保護部材との間に、枠部材と保護部材とで形成される空間側と外気とを連通する連通溝が形成されるようにした。これにより、空間側と外気とを連通する連通溝の形成に際して、枠部材の他端部の端面に溝を設け、その溝を保護部材で覆うだけで済むので、枠部材への加工を簡略化することができ、かつマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【００４４】
第２の発明は、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、枠部材の他端部に設けられてパターン形成領域を保護する保護部材とを備えるマスク保護装置の製造方法において、他端部の端面に溝を形成する工程と、他端部に保護部材を固着させて溝の全て或いは一部を覆う工程とを有するようにした。これにより、枠部材の他端部の端面に溝を設け、その溝を保護部材で覆うだけで、枠部材と保護部材とで形成される空間側と外気とを連通する連通孔を形成することができ、枠部材への加工を簡略化することができ、かつマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【００４５】
第３の発明は、一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、枠部材の他端部に設けられてパターン形成領域を保護する保護部材とを備えるマスク保護装置の製造方法において、枠部材の外面から内面に連通する第１貫通孔を形成するとともに、端面から第１貫通孔に連通する第２貫通孔を形成する工程と、第１貫通孔のうち、外面から第２貫通孔に連通する部分の少なくとも一部を塞ぐ工程とを有するようにした。これにより、枠部材の他端部の端面に開口して枠部材の内面に連通する貫通孔の形成に際して、枠部材の内面側からの加工を行う必要がないので、加工工具と枠部材との干渉が回避でき、加工が容易となり、更にマスク内空間内のガス置換の際の枠部材及び保護部材の変形を抑えることができる。
【００４６】
第４の発明は、マスクが、マスク基板上に、第１の発明に係るマスク保護装置、或いは第２又は第３の発明に係る製造方法により製造されたマスク保護装置を備えるようにした。これにより、マスク保護装置に容易に貫通孔が形成されているので、マスク保護装置には変形やクラック等が発生せず、マスクを用いた露光作業を正確かつ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レチクルの第１実施形態を示す模式図
【図２】露光装置の構成を示す概念図
【図３】ガス置換系を示す概念図
【図４】レチクルの第２実施形態を示す模式図
【符号の説明】
Ｒ，Ｒ２レチクル（マスク）
Ｐレチクル板（マスク基板）
ＰＡパターン（パターン形成領域）
ＰＥマスク保護装置
Ｃ薄膜（保護部材）
Ｆ枠部材
１，２溝（連通溝）
ｈ，ｇ，ｊ貫通孔
ｋ１貫通孔（第１貫通孔）
ｋ２貫通孔（第２貫通孔）
ＳＴＰ露光装置
９０ガス置換系

Claims

一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられて前記パターン形成領域を保護する保護部材と、を備えるマスク保護装置において、
前記他端部の端面と前記保護部材との間に、前記枠部材と前記保護部材とで形成される空間側と外気とを連通する連通溝が形成されることを特徴とするマスク保護装置。
一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられて前記パターン形成領域を保護する保護部材と、を備えるマスク保護装置の製造方法において、
前記他端部の端面に溝を形成する工程と、前記他端部に前記保護部材を固着させて前記溝の全て或いは一部を覆う工程と、を有することを特徴とするマスク保護装置の製造方法。
一端部がマスク基板上のパターン形成領域の周辺に設けられる枠部材と、前記枠部材の他端部に設けられて前記パターン形成領域を保護する保護部材と、を備えるマスク保護装置の製造方法において、
前記枠部材の外面から前記内面に連通する第１貫通孔を形成するとともに、前記端面から該第１貫通孔に連通する第２貫通孔を形成する工程と、前記第１貫通孔のうち、前記外面から前記第２貫通孔に連通する部分の少なくとも一部を塞ぐ工程と、を有することを特徴とするマスク保護装置の製造方法。
前記マスク基板上に、請求項１に記載のマスク保護装置、或いは請求項２又は請求項３に記載の製造方法により製造されたマスク保護装置を備えることを特徴とするマスク。