JP2008304840A - マスク保護装置、マスク、露光方法、デバイス製造方法、及び搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクに露光光を良好に照射できるマスク保護装置を提供する。
【解決手段】マスク保護装置は、露光光が照射されるマスクの表面を保護する。マスク保護装置は、直交する第１方向及び第２方向に配置され、マスクの表面を保護するためのペリクルを支持するフレーム部材を備える。第１方向に配置されたフレーム部材の内側面の少なくとも一部は、フレーム部材の内側から外側に向かう方向において、マスクの表面から除々に離れるように傾斜しており、第２方向に配置されたフレーム部材の内側面は、マスクの表面に対して実質的に垂直である。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスク保護装置、マスク、露光方法、デバイス製造方法、及び搬送方法に関する。

フォトリソグラフィ工程で用いられる露光装置は、マスクを露光光で照明し、そのマスクを介した露光光を基板に照射することによって、基板上にパターンの像を形成する。マスクの表面に異物が付着すると、基板に形成されるパターンに欠陥が生じる等、露光不良が発生する可能性がある。そのため、マスクには、ペリクル等のマスク保護装置が設けられる場合が多い。下記特許文献には、ペリクル及びそのペリクルを支持するフレーム部材を備えたマスク保護装置に関する技術の一例が開示されている。
特開２００４−２５８１１３号公報

マスクに露光光を照射する際、露光光の照射状態、あるいはマスク保護装置の構造等によって、マスク保護装置に露光光が不要に照射される可能性がある。その場合、露光光を用いた処理を良好に実行できなくなる可能性がある。

本発明は、マスクに露光光を良好に照射できるマスク保護装置、及びそのマスク保護装置を備えたマスクを提供することを目的とする。また本発明は、そのマスクを用いて基板を良好に露光できる露光方法、及びその露光方法を用いるデバイス製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、マスクを良好に搬送できる搬送方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明を例示する各態様としては実施の形態に示す各図に対応付けした以下の構成を採用している。但し、各要素に付した括弧付き符号はその要素の例示に過ぎず、各要素を限定するものではない。

本発明を例示する第１の態様に従えば、露光光（ＥＬ）が照射されるマスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）を保護するマスク保護装置であって、直交する第１方向（Ｙ）及び第２方向（Ｘ）に配置され、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）を保護するためのペリクル（７５）を支持するフレーム部材（７０）を備え、第１方向（Ｙ）に配置されたフレーム部材（７０、７１）の内側面（７１Ａ）の少なくとも一部は、フレーム部材（７０）の内側から外側に向かう方向において、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）から除々に離れるように傾斜しており、第２方向（Ｘ）に配置されたフレーム部材（７０、７２）の内側面（７２Ａ）は、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）に対して実質的に垂直であるマスク保護装置（７）が提供される。

本発明を例示する第１の態様によれば、マスクに露光光を良好に照射できる。

本発明を例示する第２の態様に従えば、第１方向（Ｙ）に移動しながら露光光（ＥＬ）が照射されるマスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）を保護するマスク保護装置であって、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）を保護するためのペリクル（７５）を支持するフレーム部材（７０）を備え、第１方向（Ｙ）に配置されたフレーム部材（７０、７１）の内側面（７１Ａ）の少なくとも一部は、フレーム部材（７０）の内側から外側に向かう方向において、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）から除々に離れるように傾斜しており、第１方向（Ｙ）と直交する第２方向（Ｘ）に配置されたフレーム部材（７０、７２）の内側面（７２Ａ）は、マスク（Ｍ）の表面（５０Ａ）に対して実質的に垂直であるマスク保護装置（７）が提供される。

本発明を例示する第２の態様によれば、マスクに露光光を良好に照射できる。

本発明を例示する第３の態様に従えば、第１の態様又は第２の態様のマスク保護装置（７）を備えたマスク（Ｍ）が提供される。

本発明を例示する第３の態様によれば、マスクに露光光を良好に照射できる。

本発明を例示する第４の態様に従えば、第３の態様のマスク（Ｍ）を第１方向（Ｙ）に移動しながら露光光（ＥＬ）で照明することと、マスク（Ｍ）を介した露光光（ＥＬ）で基板（Ｐ）を露光することと、を含む露光方法が提供される。

本発明を例示する第４の態様によれば、基板を良好に露光できる。

本発明を例示する第５の態様に従えば、第４の態様の露光方法を用いて基板（Ｐ）を露光することと、露光された基板（Ｐ）を現像することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明を例示する第５の態様によれば、基板を良好に露光できる露光方法を用いてデバイスを製造できる。

本発明を例示する第６の態様に従えば、露光光（ＥＬ）が照射されるマスク（Ｍ）の搬送方法であって、マスク（Ｍ）は、第１の態様のマスク保護装置（７）を備え、第２方向（Ｘ）におけるフレーム部材（７０、７２）の外側のマスク（Ｍ）の所定領域を支持してマスク（Ｍ）を搬送する搬送方法が提供される。

本発明を例示する第６の態様によれば、マスクを良好に搬送できる。

本発明を例示する第７の態様に従えば、露光光（ＥＬ）が照射されるマスク（Ｍ）の搬送方法であって、マスク（Ｍ）は、第２の態様のマスク保護装置（７）を備え、第２方向（Ｘ）におけるフレーム部材（７０、７２）の外側のマスク（Ｍ）の所定領域を支持してマスク（Ｍ）を搬送する搬送方法が提供される。

本発明を例示する第７の態様によれば、マスクを良好に搬送できる。

本発明によれば、マスクに露光光を良好に照射できる。また本発明によれば、基板を良好に露光でき、良好なデバイスを製造できる。また本発明によれば、マスクを良好に搬送できる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら例示的に説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれに直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係るマスクＭを−Ｚ側から見た斜視図、図２（Ａ）は、マスクＭを示すＹＺ平面と平行な側断面図、図２（Ｂ）は、マスクＭを示すＸＺ平面と平行な側断面図、図３は、図１の一部を拡大した図である。

マスクＭは、プレート状の基材５０と、基材５０上に形成されたパターン（デバイスパターン）ＰＡとを備えている。本実施形態において、ＸＹ平面内におけるマスクＭの外形は略長方形であり、Ｙ軸方向の大きさのほうがＸ軸方向の大きさよりも大きい。

パターンＰＡは、基材５０の一方の面５０Ａに形成されている。以下の説明において、パターンＰＡが形成される基材５０の一方の面５０Ａを適宜、マスクＭの表面５０Ａ、と称する。図１〜図３において、マスクＭの表面５０Ａは、ＸＹ平面とほぼ平行である。

後述するように、マスクＭは、基板の露光処理に用いられ、マスクＭの表面５０Ａに、露光光が照射される。また、本実施形態のマスクＭは、反射型であって、露光光がマスクＭの表面５０Ａに照射される。

マスクＭの表面５０Ａは、パターンＰＡが形成されたパターン形成領域５１と、パターン形成領域５１の周囲に配置された遮光帯５２と、第１アライメントマーク６１が形成された第１アライメントマーク形成領域５３と、第２アライメントマーク６２が形成された第２アライメントマーク形成領域５４とを含む。

マスクＭは、マスクＭの表面５０Ａを保護するための保護装置７を備えている。保護装置７は、マスクＭの表面５０Ａの少なくとも一部を保護するためのペリクル７５と、ペリクル７５を支持するフレーム部材７０とを備えている。

フレーム部材７０は、マスクＭの表面５０Ａに接続されている。フレーム部材７０は、パターン形成領域５１及び遮光帯５２の周囲に配置されている。ＸＹ平面内におけるフレーム部材７０の外形は、マスクＭの外形に沿うように略長方形であり、Ｙ軸方向の大きさのほうがＸ軸方向の大きさよりも大きい。

フレーム部材７０は、パターン形成領域５１に対してＹ軸方向両側に配置された第１部分７１と、パターン形成領域５１に対してＸ軸方向両側に配置された第２部分７２とを有する。第１部分７１は、Ｘ軸方向に延びるように形成されており、第２部分７２は、Ｙ軸方向に延びるように形成されている。Ｙ軸方向に関する第２部分７２の大きさ（長さ）は、Ｘ軸方向に関する第１部分７１の大きさ（長さ）よりも長い。

パターン形成領域５１に対してＹ軸方向に配置されたフレーム部材７０の第１部分７１の内側面７１Ａは、フレーム部材７０の内側から外側に向かう方向において、マスクＭの表面５０Ａから徐々に離れるように傾斜している。換言すれば、第１部分７１の内側面７１Ａは、フレーム部材７０で囲まれたマスクＭの表面５０Ａの中心から外側に向かう方向において、マスクＭの表面５０Ａから徐々に離れるように傾斜している。本実施形態においては、第１部分７１の外側面７１Ｂは、内側面７１Ａに沿って傾斜している。

パターン形成領域５１に対してＸ軸方向に配置されたフレーム部材７０の第２部分７２の内側面７２Ａは、マスクＭの表面５０Ａに対して実質的に垂直である。本実施形態においては、第２部分７２の外側面７２Ｂは、内側面７２Ａに沿って、マスクＭの表面５０Ａに対して実質的に垂直である。

ペリクル７５は、フレーム部材７０に支持されている。ペリクル７５は、マスクＭの表面５０Ａと対向するように配置されている。マスクＭの表面５０Ａとフレーム部材７０に支持されたペリクル７５との間には所定の間隙が形成される。

第１アライメントマーク形成領域５３は、フレーム部材７０の内側に配置されている。第１アライメントマーク形成領域５３は、パターン形成領域５１に対してＹ軸方向に配置されている。

第１アライメントマーク形成領域５３は、第１部分７１の内側面７１Ａとパターン形成領域５１との間のマスクＭの表面５０Ａの所定位置に配置されている。本実施形態においては、第１アライメントマーク形成領域５３は、第１部分７１の内側面７１Ａとパターン形成領域５１の周囲に配置されている遮光帯５２との間のマスクＭの表面５０Ａの所定位置に配置されている。本実施形態においては、第１アライメントマーク形成領域５３は、マスクＭの表面５０Ａの４ヵ所に配置されている。本実施形態においては、第１アライメントマーク形成領域５３は、パターン形成領域５１の四隅の近傍のそれぞれに配置されている。

第２アライメントマーク形成領域５４は、フレーム部材７０の外側に配置されている。第２アライメントマーク形成領域５４は、パターン形成領域５１に対してＸ軸方向に配置されている。

第２アライメントマーク形成領域５４は、Ｘ軸方向に関して第２部分７２の外側のマスクＭの表面５０Ａの所定位置に配置されている。本実施形態においては、第２アライメントマーク形成領域５４は、第２部分７２の外側面７２Ｂの近傍におけるマスクＭの表面５０Ａの所定位置に配置されている。本実施形態においては、第２アライメントマーク形成領域５４は、マスクＭの表面５０Ａの２ヵ所に配置されている。本実施形態においては、第２アライメントマーク形成領域５４は、フレーム部材７０に対してＸ軸方向両側のマスクＭの表面５０Ａにおいて、Ｙ軸方向に関してマスクＭの中央に配置されている。

図４は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図である。図４において、露光装置ＥＸは、マスクＭを保持しながら移動可能なマスクステージ１と、デバイスを形成するための基板Ｐを保持しながら移動可能な基板ステージ２と、マスクステージ１に保持されているマスクＭを露光光ＥＬで照明する照明光学系ＩＬと、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影光学系ＰＬと、マスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測するレーザ干渉計３Ｍ、３Ｐを含む干渉計システム３と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置５とを備えている。

本実施形態の露光装置ＥＸは、極端紫外光で基板Ｐを露光するＥＵＶ露光装置である。極端紫外光は、例えば波長５〜５０ｎｍ程度の軟Ｘ線領域の電磁波である。以下の説明において、極端紫外光を適宜、ＥＵＶ光、と称する。

露光装置ＥＸは、少なくとも露光光ＥＬが通過する所定空間を真空状態に調整する真空システムを有するチャンバ装置６を備えている。これにより、露光光（ＥＵＶ光）ＥＬの減衰が抑制される。

基板Ｐは、半導体ウエハ等の基材上に感光材（レジスト）等の膜が形成されたものを含む。マスクＭは、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を有する反射型マスクである。マスクＭの基材５０は、超低熱膨張材料で形成されている。多層膜は、基材５０上に形成されている。多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜を含む。パターンＰＡは、多層膜上に形成された吸収体によって形成されている。吸収体は、例えばＣｒ、ＴａＮ等を含む。露光装置ＥＸは、多層膜及び吸収体によってパターンＰＡが形成されたマスクＭの表面５０Ａを露光光（ＥＵＶ光）ＥＬで照明し、そのマスクＭで反射した露光光ＥＬで基板Ｐを露光する。

本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しつつ、マスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する走査型露光装置（所謂スキャニングステッパ）である。基板Ｐの露光時において、マスクＭ及び基板Ｐは、ＸＹ平面内の所定の走査方向に移動される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＹ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＹ軸方向とする。露光装置ＥＸは、基板Ｐを投影光学系ＰＬの投影領域に対してＹ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＹ軸方向への移動と同期して、照明光学系ＩＬの照明領域に対してマスクＭをＹ軸方向に移動しながら、そのマスクＭに露光光ＥＬを照射する。マスクＭを介した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬを介して基板Ｐに照射される。これにより、マスクＭのパターンの像が基板Ｐに投影され、基板Ｐは露光光ＥＬで露光される。

照明光学系ＩＬは、複数の光学素子ＩＲ_１〜ＩＲ_５を含み、マスクＭ上の所定の照明領域を均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。光学素子ＩＲ_１〜ＩＲ_５は、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子ＩＲ_１〜ＩＲ_５の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜を含む。照明光学系ＩＬにより照明され、マスクＭの表面５０Ａで反射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬの物体面側から投影光学系ＰＬに入射する。

照明光学系ＩＬは、光源８からの露光光ＥＬでマスクＭを照明する。本実施形態の光源８は、レーザ励起型プラズマ光源であって、ハウジング９と、レーザ光を射出するレーザ装置１０と、キセノンガス等のターゲット材料をハウジング９内に供給する供給部材１１とを含む。レーザ装置１０から射出され、集光光学系１２で集光されたレーザ光は、供給部材１１の先端から射出されるターゲット材料に照射される。レーザ光が照射されたターゲット材料は、プラズマ化してＥＵＶ光を含む光（露光光ＥＬ）を発生する。供給部材１１の先端で発生した光は、コンデンサ１３によって集光される。コンデンサ１３を介した光は、ハウジング９の外側に配置されているコリメータミラーとして機能する光学素子ＩＲ_１に入射する。なお、光源は、放電型プラズマ光源や他の光源でもよい。

マスクステージ１は、マスクＭを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。本実施形態においては、マスクステージ１は、マスクＭの裏面５０Ｂを保持する。本実施形態においては、マスクステージ１は、マスクＭの表面５０Ａが−Ｚ側を向き、マスクＭの表面５０ＡとＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。また、マスクステージ１は、保護装置７の第１部分７１がパターン形成領域５１に対してＹ軸方向に配置されるように、マスクＭを保持する。マスクステージ１（マスクＭ）の位置情報は、干渉計システム３のレーザ干渉計３Ｍによって計測される。レーザ干渉計３Ｍは、マスクステージ１に設けられた計測ミラー１Ｒを用いて、マスクステージ１のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、マスクステージ１に保持されているマスクＭの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹに関する位置情報）は、不図示のフォーカス・レベリング検出システムによって検出される。制御装置５は、レーザ干渉計３Ｍの計測結果及びフォーカス・レベリング検出システムの検出結果に基づいて、マスクステージ１に保持されているマスクＭの位置を制御する。

図５は、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬとマスクＭとの関係を示す模式図、図６は、図５の拡大図である。図５及び図６に示すように、照明光学系ＩＬは、マスクＭの表面５０Ａに対して斜め方向から露光光ＥＬを照射する。露光光ＥＬは、マスクＭの表面５０Ａに対して斜め方向から入射する。露光光ＥＬは、マスクＭの表面に対して、ＹＺ平面内において所定の入射角度θｎで入射する。本実施形態において、入射角度θｎは、光軸ＡＸとＺ軸とがなす角度を含む。

フレーム部材７０の第１部分７１の内側面７１Ａの傾斜角度θｋは、マスクＭの表面５０Ａに対する露光光ＥＬの入射角度θｎに応じた値である。また、本実施形態においては、傾斜角度θｋは、照明光学系ＩＬの開口数ＮＡに応じた値である。本実施形態において、傾斜角度θｋは、内側面７１ＡとＺ軸とがなす角度を含む。なお、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθであり、θは、マスクＭの表面５０Ａに入射する光線の光軸ＡＸに対する最大角度、ｎは、露光光ＥＬが進行する媒質の屈折率である。本実施形態においては、露光光ＥＬは、真空中を進行し、屈折率ｎ＝１である。

本実施形態においては、フレーム部材７０の内側のマスクＭの表面５０Ａに露光光ＥＬを照射する際、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬがフレーム部材７０に不要に照射されないように、入射角度θｎ、開口数ＮＡに応じて、フレーム部材７０の第１部分７１の内側面７１Ａが所定角度θｋだけ傾斜している。これにより、フレーム部材７０の内側のマスクＭの表面５０Ａのうち、第１部分７１の内側面７１Ａの近傍の所定領域、例えば第１アライメントマーク形成領域５３に露光光ＥＬを照射する場合においても、その第１アライメントマーク形成領域５３に露光光ＥＬを良好に照射することができる。

図４に戻って、投影光学系ＰＬは、複数の光学素子ＰＲ_１〜ＰＲ_４を含み、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で基板Ｐに投影する。光学素子ＰＲ_１〜ＰＲ_４は、ＥＵＶ光を反射可能な多層膜を備えた多層膜反射鏡を含む。光学素子ＰＲ_１〜ＰＲ_４の多層膜は、例えばＭｏ／Ｓｉ多層膜、Ｍｏ／Ｂｅ多層膜を含む。投影光学系ＰＬの物体面側から投影光学系ＰＬに入射した露光光ＥＬは、投影光学系ＰＬの像面側に射出され、基板Ｐに入射する。露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像は、投影光学系ＰＬを介して、感光材の膜が形成された基板Ｐに投影される。

基板ステージ２は、基板Ｐを保持しながら、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。本実施形態においては、基板ステージ２は、基板Ｐの表面が＋Ｚ側を向き、基板Ｐの表面とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。基板ステージ２（基板Ｐ）の位置情報は、干渉計システム３のレーザ干渉計３Ｐによって計測される。レーザ干渉計３Ｐは、基板ステージ２に設けられた計測ミラー２Ｒを用いて、基板ステージ２のＸ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向に関する位置情報を計測する。また、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの表面の面位置情報（Ｚ軸、θＸ、及びθＹに関する位置情報）は、フォーカス・レベリング検出システム４によって検出される。フォーカス・レベリング検出システム４は、基板Ｐの表面に対して傾斜した方向から検出光を照射する照射器４Ａと、基板Ｐの表面で反射した検出光を受光可能な受光器４Ｂとを備えており、基板Ｐの表面の面位置情報を検出可能である。制御装置５は、レーザ干渉計３Ｐの計測結果及びフォーカス・レベリング検出システム４の検出結果に基づいて、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置を制御する。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、基板Ｐ上のアライメントマーク、及び基板ステージ２に設けられた基準マーク等を検出するオフアクシス方式の第１アライメントシステム１５を備えている。第１アライメントシステム１５の少なくとも一部は、投影光学系ＰＬの先端の近傍に配置されている。本実施形態の第１アライメントシステム１５は、例えば特開平４−６５６０３号公報（対応する米国特許５，４９３，４０３号）に開示されているような、基板Ｐの感光膜を感光させないブロードバンドな検出光を対象マーク（基板Ｐ上のアライメントマーク、及び基板ステージ２上の基準マーク等）に照射し、その対象マークからの反射光によって受光面に結像された対象マークの像と指標（第１アライメントシステム１５内に設けられた指標板上の指標マーク）の像とをＣＣＤ等の撮像素子を用いて撮像し、それらの撮像信号を画像処理することでマークの位置を計測するＦＩＡ（Field Image Alignment）方式のアライメントシステムを採用する。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、例えば米国特許出願公開第２００２／００４１３７７号明細書等に開示されているような、投影光学系ＰＬの空間像を計測する空間像計測システム２０を備えている。本実施形態においては、空間像計測システム２０の少なくとも一部は、基板ステージ２に設けられている。空間像計測システム２０は、投影光学系ＰＬから射出される光束を受光可能なスリット状の開口２１を有する遮光膜を含む計測部材（スリット板）２３と、計測部材２３からの光を受光する受光装置２４とを備えている。受光装置２４は、計測部材２３からの光が入射する受光光学系、及び受光光学系を介した光に応じた電気信号を出力する光電変換素子を含む光センサを含む。

また、露光装置ＥＸは、マスクステージ１に対してマスクＭを搬送する搬送装置３０を備えている。搬送装置３０は、マスク収容部３５からマスクＭを搬出し、マスクステージ１にマスクＭを搬入可能（ロード可能）である。

また、本実施形態の露光装置ＥＸは、マスクＭの第２アライメントマーク６２を計測する第２アライメントシステム４０を備えている。第２アライメントシステム４０は、搬送装置３０の搬送経路に配置されている。マスクＭは、マスクステージ１に保持される前に、第２アライメントシステム４０によって第２アライメントマーク６２を計測される。本実施形態において、第２アライメントシステム４０は、マスクステージ１に保持される前であって、搬送装置３０に支持されているマスクＭの第２アライメントマーク６２を計測する。制御装置５は、第２アライメントシステム４０の計測結果に基づいて、マスクステージ１に対するマスクＭのアライメント処理を実行する。すなわち、制御装置５は、第２アライメントシステム４０の計測結果に基づいて、マスクステージ１に対して、マスクＭをプリアライメントする。

図７は、マスクＭを搬送する搬送装置３０を上側から見た斜視図、図８は、マスクＭを搬送する搬送装置３０を下側から見た斜視図である。図７及び図８において、搬送装置３０は、マスクＭの所定位置を支持する搬送部材３１を含む。搬送部材３１は、支持部材３２と、支持部材３２に支持されたフォーク状のアーム部材３３を備えている。フォーク状のアーム部材３３は、図中、−Ｙ方向に延びる２本のフォーク部（凸部）３４を有している。２本のフォーク部３４を含むアーム部材３３は、不図示の駆動機構によって、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

本実施形態においては、搬送部材３１は、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０（第２部分７２）の外側のマスクＭの表面５０Ａの所定領域をフォーク部３４で支持する。フォーク部３４は、Ｘ軸方向に関してフレーム部材７０に対して第２アライメントマーク形成領域５４の外側のマスクＭの表面５０Ａの所定領域を支持する。すなわち、図８に示すように、第２アライメントマーク形成領域５４は、フレーム部材７０の第２部分７２とフォーク部３４との間に配置される。

また、本実施形態においては、図８に示すように、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０（第２部分７２）の外側のマスクＭの表面５０Ａの所定領域に、マスクＭを識別するためのバーコード等の識別子を含む識別子領域９１が配置されている。

図９は、第２アライメントシステム４０を示す模式図である。第２アライメントシステム４０は、Ｘ軸方向に沿って配置された２つのマーク計測装置４１、４２を備えている。第１マーク計測装置４１は、マスクＭの２ヵ所に設けられている第２アライメントマーク形成領域５４のうち、一方の第２アライメントマーク形成領域５４の第２アライメントマーク６２を計測し、第２マーク計測装置４２は、他方の第２アライメントマーク形成領域５４の第２アライメントマーク６２を計測する。本実施形態においては、第２アライメントシステム４０は、第１、第２マーク計測装置４１、４２を用いて、マスクＭの２ヵ所に設けられている第２アライメントマーク形成領域５４それぞれの第２アライメントマーク６２を同時に計測可能である。

第２アライメントシステム４０は、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０（第２部分７２）の外側の表面５０Ａの所定領域が搬送部材３１で支持された状態のマスクＭの第２アライメントマーク６２を計測する。第２アライメントマーク形成領域５４は、フレーム部材７０の第２部分７２とフォーク部３４との間に配置されるので、第２アライメントシステム４０は、第１、第２マーク計測装置４１、４２を用いて、第２アライメントマーク６２を良好に計測できる。

なお、図９においては、第１、第２マーク計測装置４１、４２と第２アライメントマーク形成領域５４との位置関係を見やすくするために、マスクＭに対して搬送部材３１をＹ軸方向にずらした状態が示されているが、第２アライメントシステム４０は、図８に示したような搬送部材３１とマスクＭとの位置関係において、第２アライメントマーク６２を計測する。

次に、上述の構成を有する露光装置ＥＸの動作の一例について、図１０のフローチャート図を参照しながら説明する。

搬送装置３０によって、マスク収容部３５よりマスクＭが搬出される（ステップＳ１）。搬送装置３０は、マスク収容部３５よりマスクＭを搬出する際、搬送部材３１のフォーク部３４をマスクＭに対してＹ軸方向より挿入し、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側のマスクＭの表面５０Ａの所定領域を支持する。

制御装置５は、マスクＭがマスクステージ１に保持される前に、第２アライメントシステム４０を用いて、マスクＭに配置されている第２アライメントマーク６２を計測する（ステップＳ２）。制御装置５は、搬送装置３０でマスクＭをマスクステージ１に搬送する途中で、第２アライメントマーク６２を計測する。図９等を参照して説明したように、制御装置５は、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側の表面５０Ａの所定領域を搬送部材３１で支持した状態で、第２アライメントシステム４０を用いて第２アライメントマーク６２を計測する。制御装置５は、第２アライメントシステム４０の計測結果に基づいて、マスクＭをプリアライメントする（ステップＳ３）。

第２アライメントマーク６２及び第２アライメントシステム４０を用いた処理が終了した後、制御装置５は、搬送装置３０を用いて、マスクＭをマスクステージ１に搬入（ロード）する。マスクステージ１は、搬入されたマスクＭを保持する（ステップＳ４）。

次に、制御装置５は、空間像計測システム２０を用いて、マスクＭに配置されている第１アライメントマーク６１を計測する（ステップＳ５）。図１１に示すように、制御装置５は、マスクステージ１を制御して、マスクステージ１に保持されているマスクＭの第１アライメントマーク６１が、照明光学系ＩＬの照明領域に配置されるように、マスクＭの位置を調整する。また、制御装置５は、基板ステージ２を制御して、基板ステージ２に配置されている空間像計測システム２０の計測部材２３が、投影光学系ＰＬの投影領域に配置されるように、計測部材２３の位置を調整する。そして、制御装置５は、照明光学系ＩＬより射出される露光光ＥＬで第１アライメントマーク６１を照明する。投影光学系ＰＬにより、第１アライメントマーク６１の像が計測部材２３に投影される。空間像計測システム２０は、投影光学系ＰＬによる第１アライメントマーク６１の像を受光装置２４を用いて計測する。このように、本実施形態においては、第１アライメントマーク６１は、投影光学系ＰＬを介して、空間像計測システム２０に計測される。制御装置５は、干渉計システム３を用いてマスクステージ１及び基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、空間像計測システム２０を用いて、投影光学系ＰＬによる第１アライメントマーク６１の像を計測する。これにより、制御装置５は、干渉計システム３によって規定される座標系内における投影光学系ＰＬの空間像（投影像）のＸＹ方向の位置を、空間像計測システム２０の受光装置２４（開口２１）を用いて求めることができる。

図５及び図６等を参照して説明したように、本実施形態においては、照明光学系ＩＬからの露光光ＥＬがフレーム部材７０に不要に照射されないように、入射角度θｎ、開口数ＮＡに応じて、フレーム部材７０の第１部分７１の内側面７０Ａが所定角度θｋだけ傾斜しているので、第１アライメントマーク形成領域５３に露光光ＥＬを照射する場合においても、その第１アライメントマーク形成領域５３に露光光ＥＬを良好に照射することができる。

また、制御装置５は、基板ステージ２のＸＹ方向の位置を調整し、第１アライメントシステム１５の検出領域に、基板ステージ２上に配置されている基準マーク（不図示）を配置する。そして、制御装置５は、干渉計システム３を用いて、基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、第１アライメントシステム１５を用いて、基板ステージ２上の基準マークを検出する（ステップＳ６）。これにより、制御装置５は、干渉計システム３によって規定される座標系内での基準マークの位置情報を求めることができる。また、第１アライメントシステム１５は、干渉計システム３によって規定される座標系内に検出基準位置を有しており、制御装置５は、第１アライメントシステム１５の検出基準位置と基準マークとの位置関係を求めることができる。

マスクＭ上のパターンＰＡと第１アライメントマーク６１とは所定の位置関係で形成されており、その位置関係は既知である。また、開口２１（受光装置２４）と基板ステージ２上の基準マークとの位置関係も既知である。制御装置５は、ステップＳ６で求めた、第１アライメントシステム１５の検出基準位置と基板ステージ２上の基準マークとの位置関係と、ステップＳ５で求めた、投影光学系ＰＬの空間像の投影位置と開口２１との位置関係と、既知である開口２１と基板ステージ２上の基準マークとの位置関係とに基づいて、干渉計システム３によって規定される座標系内での第１アライメントシステム１５の検出基準位置と投影光学系ＰＬの空間像の投影位置との位置関係であるベースライン情報を導出する（ステップＳ７）。

次に、制御装置５は、基板ステージ２に保持されている基板Ｐに対するアライメント処理を開始する。制御装置５は、第１アライメントシステム１５を用いて、基板Ｐ上のアライメントマーク（不図示）を検出する処理を開始する（ステップＳ８）。基板Ｐ上には、露光対象領域であるショット領域が複数配置されており、アライメントマークが、複数のショット領域に対応するように基板Ｐ上に配置されている。制御装置５は、基板ステージ２をＸＹ方向に移動し、第１アライメントシステム１５の検出領域に、基板Ｐ上の各ショット領域に対応するように設けられている複数のアライメントマークを順次配置する。そして、制御装置５は、干渉計システム３を用いて、基板ステージ２の位置情報を計測しつつ、第１アライメントシステム１５を用いて、基板Ｐ上の複数のアライメントマークを順次検出する。これにより、制御装置５は、干渉計システム３によって規定される座標系内での基板Ｐ上のアライメントマークの位置情報を求めることができる。また、制御装置５は、第１アライメントシステム１５の検出基準位置と基板Ｐ上のアライメントマークとの位置関係を求めることができる。

次に、制御装置５は、基板Ｐ上の各アライメントマークの位置情報に基づいて、第１アライメントシステム１５の検出基準位置に対する、基板Ｐ上の複数のショット領域のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める（ステップＳ９）。基板Ｐ上の複数のショット領域のそれぞれの位置情報を演算処理によって求める際には、例えば特開昭６１−４４４２９号公報に開示されているような、所謂ＥＧＡ（エンハンスド・グローバル・アライメント）方式を用いて求めることができる。これにより、制御装置５は、基板Ｐ上に設けられた複数のショット領域それぞれの位置座標（配列座標）を決定することができる。また、制御装置５は、干渉計システム３の出力から、第１アライメントシステム１５の検出基準位置と基板Ｐ上の各ショット領域との位置関係を求めることができる。

制御装置５は、干渉計システム３によって規定される座標系内での第１アライメントシステム１５の検出基準位置と基板Ｐ上の各ショット領域との位置関係（検出基準位置に対するショット領域の配列情報）、及び干渉計システム３によって規定される座標系内での第１アライメントシステム１５の検出基準位置とマスクＭのパターンの像の投影位置との位置関係に基づいて、干渉計システム３によって規定される座標系内での基板Ｐ上の各ショット領域とマスクＭのパターンの像の投影位置との関係を導出する。

そして、制御装置５は、基板Ｐ上の各ショット領域とマスクＭのパターンの像の投影位置との位置関係に基づいて、基板ステージ２に保持されている基板Ｐの位置を制御し、基板Ｐ上の複数のショット領域を順次露光する（ステップＳ１０）。

以上説明したように、本実施形態によれば、フレーム部材７０の第１部分７１の内側面７１Ａを、露光光ＥＬの入射角度θｋ、照明光学系ＩＬの開口数ＮＡ等に応じて傾斜させたので、フレーム部材７０に対する露光光ＥＬの不要な照射を抑制し、第１アライメントマーク形成領域５３に配置されている第１アライメントマーク６１に露光光ＥＬを良好に照射することができる。したがって、計測処理を良好に実行することができる。そして、その計測処理の結果を用いて、基板Ｐを良好に露光することができる。

本実施形態においては、第１アライメントマーク６１は、パターン形成領域５１に対してＹ軸方向（走査方向）に配置されている。パターン形成領域５１に対してＸ軸方向（非走査方向）に配置する場合に比べて、Ｙ軸方向（走査方向）に配置したほうが、第１アライメントマーク６１を投影光学系ＰＬの光軸に近い位置に配置した状態で、その第１アライメントマーク６１に露光光ＥＬを照射することができる。これにより、例えば収差の発生が抑制された第１アライメントマーク６１の像を投影することができる。したがって、空間像計測システム７は、第１アライメントマーク６１を精度良く計測できる。

そして、本実施形態においては、Ｙ軸方向におけるフレーム部材７０の内側面７１Ａを傾斜させたこと、及びＹ軸方向に第１アライメントマーク６１を配置したことによる相乗効果によって、第１アライメントマーク６１の位置情報、ひいてはパターンＰＡの位置情報を精度良く求めることができ、基板Ｐを良好に露光することができる。

また、本実施形態においては、第２部分７２の内側面７２Ａ及び外側面７２ＢがマスクＭの表面に対してほぼ垂直なので、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側のマスクＭの表面５０Ａのスペースが確保される。したがって、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側のマスクＭの表面５０Ａを搬送部材３１で良好に支持できる。また、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側のマスクＭの表面５０Ａのスペースが確保されるので、その表面５０Ａに第２アライメントマーク６２を配置しても、その表面５０Ａを搬送部材３１で支持した状態で、第２アライメントマーク６２を第２アライメントシステム４０で良好に計測することができる。

また、第２アライメントマーク６２を、Ｘ軸方向におけるフレーム部材７０の外側のマスクＭの表面５０Ａに配置することによって、第１、第２マーク計測装置４１、４２をＸ軸方向に沿って配置して、搬送部材３１によってＹ軸方向に移動されるマスクＭの２ヵ所の第２アライメントマーク形成領域５４の第２アライメントマーク６２のそれぞれを、第１マーク計測装置４１及び第２マーク計測装置４２を用いて同時に計測することができる。また、２ヵ所の第２アライメントマーク形成領域５４に対応するように、第１、第２マーク計測装置４１、４２をＸ軸方向に沿って配置することによって、第２アライメントシステム４０が占める領域（空間）を小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。

なお、本実施形態においては、第１部分７１の内側面７１Ａの全域が傾斜している場合を例にして説明したが、第１部分７１の内側面７１Ａのうち、例えば第１アライメントマーク形成領域５３の近傍における一部の領域のみが傾斜し、他の領域は、マスクＭの表面５０Ａに対して垂直であってもよい。

なお、本実施形態においては、フレーム部材７０（第１部分７１）の内側面７１Ａが、平坦な斜面である場合を例にして説明したが、例えば図１２に示すように、曲面であってもよい。また、第１アライメントマーク形成領域５３に露光光ＥＬを良好に照射するために、図１３に示すように、第１アライメントマーク形成領域５３の近傍におけるフレーム部材７０の一部に、切り欠き９０を形成してもよい。

なお、上述の実施形態の基板Ｐとしては、半導体デバイス製造用の半導体ウエハのみならず、ディスプレイデバイス用のガラス基板、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスク又はレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第１パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第１パターンの縮小像を基板Ｐ上に転写した後、第２パターンと基板Ｐとをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第２パターンの縮小像を第１パターンと部分的に重ねて基板Ｐ上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板Ｐ上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板Ｐを順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。

また、例えば米国特許第６，６１１，３１６号に開示されているように、２つのマスクのパターンを、投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などにも本発明を適用することができる。

また、本発明は、米国特許６，３４１，００７号、米国特許６，４００，４４１号、米国特許６，５４９，２６９号、米国特許６，５９０,６３４号、米国特許６，２０８，４０７号、米国特許６，２６２，７９６号などに開示されているような複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

更に、例えば特開平１１−１３５４００号公報（対応国際公開第１９９９／２３６９２号パンフレット）、米国特許第６，８９７，９６３号等に開示されているように、基板を保持する基板ステージと基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも本発明を適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置に限られず、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

以上のように、本願実施形態の露光装置ＥＸは、本願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したら、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及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。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図１４に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、前述した実施形態に従って、マスクを介した露光光で基板を露光すること、及び露光した基板を現像することを含む基板処理ステップ２０４、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、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。

なお、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置等に関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。

なお、上述のように本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した全ての構成要素を適宜組み合わせて用いる事が可能であり、また、一部の構成要素を用いない場合もある。

保護装置を備えたマスクの一例を示す斜視図である。 図２（Ａ）は、保護装置を備えたマスクを示すＹＺ平面と平行な側断面図、図２（Ｂ）は、保護装置を備えたマスクを示すＸＺ平面と平行な側断面図である。 図１の一部を拡大した図である。 露光装置の一例を示す概略構成図である。 照明光学系からの露光光とマスクとの関係を示す模式図である。 図５の一部の拡大図である。 マスクを搬送する搬送装置を上側から見た斜視図である。 マスクを搬送する搬送装置を下側から見た斜視図である。 第２アライメントシステムを示す模式図である。 露光装置の動作の一例を示すフローチャート図である。 露光装置の動作の一例を示す図である。 保護装置を備えたマスクの一例を示す側断面図である。 保護装置を備えたマスクの一例を示す斜視図である。 マイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート図である。

符号の説明

１…マスクステージ、２…基板ステージ、７…保護装置、１５…第１アライメントシステム、２０…空間像計測システム、３０…搬送装置、３１…搬送部材、４０…第２アライメントシステム、５０…基材、５０Ａ…表面、５０Ｂ…裏面、５１…パターン形成領域、５２…遮光帯、５３…第１アライメントマーク形成領域、５４…第２アライメントマーク形成領域、６１…第１アライメントマーク、６２…第２アライメントマーク、７０…フレーム部材、７１…第１部分、７１Ａ…内側面、７１Ｂ…外側面、７２…第２部分、７２Ａ…内側面、７２Ｂ…外側面、７５…ペリクル、ＥＬ…露光光、ＥＸ…露光装置、ＩＬ…照明光学系、Ｍ…マスク、Ｐ…基板、ＰＬ…投影光学系

Claims (14)

1. 露光光が照射されるマスクの表面を保護するマスク保護装置であって、
   直交する第１方向及び第２方向に配置され、前記マスクの表面を保護するためのペリクルを支持するフレーム部材を備え、
   前記第１方向に配置された前記フレーム部材の内側面の少なくとも一部は、前記フレーム部材の内側から外側に向かう方向において、前記マスクの表面から除々に離れるように傾斜しており、
   前記第２方向に配置された前記フレーム部材の内側面は、前記マスクの表面に対して実質的に垂直であるマスク保護装置。
2. 第１方向に移動しながら露光光が照射されるマスクの表面を保護するマスク保護装置であって、
   前記マスクの表面を保護するためのペリクルを支持するフレーム部材を備え、
   前記第１方向に配置された前記フレーム部材の内側面の少なくとも一部は、前記フレーム部材の内側から外側に向かう方向において、前記マスクの表面から除々に離れるように傾斜しており、
   前記第１方向と直交する第２方向に配置された前記フレーム部材の内側面は、前記マスクの表面に対して実質的に垂直であるマスク保護装置。
3. 前記マスクは反射型であって、前記露光光が前記マスクの表面に対して斜め方向から入射し、
   前記傾斜している部分の傾斜角度は、前記マスクの表面に対する前記露光光の入射角度に応じた値である請求項１又は２記載のマスク保護装置。
4. 前記マスクは反射型であって、照明光学系より前記露光光が前記マスクの表面に対して入射し、
   前記傾斜している部分の傾斜角度は、前記照明光学系の開口数に応じた値である請求項１〜３のいずれか一項記載のマスク保護装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項記載のマスク保護装置を備えたマスク。
6. 前記表面は、パターンが形成されたパターン形成領域を含み、
   前記傾斜している部分と前記パターン形成領域との間の前記表面に第１アライメントマークを備える請求項５記載のマスク。
7. 前記パターンの像が投影光学系により投影され、
   前記第１アライメントマークは前記投影光学系を介して計測される請求項６記載のマスク。
8. 前記第２方向における前記フレーム部材の外側に第２アライメントマークを備える請求項５〜７のいずれか一項記載のマスク。
9. マスク保持部材に保持された状態で前記露光光が照射され、
   前記マスク保持部材に保持される前に前記第２アライメントマークが計測される請求項８記載のマスク。
10. 前記第２方向における前記フレーム部材の外側の領域が搬送部材で支持された状態で前記第２アライメントマークが計測される請求項９記載のマスク。
11. 請求項５〜１０のいずれか一項記載のマスクを第１方向に移動しながら露光光で照明することと、
    前記マスクを介した露光光で基板を露光することと、を含む露光方法。
12. 請求項１１記載の露光方法を用いて基板を露光することと、
    前記露光された基板を現像することと、を含むデバイス製造方法。
13. 露光光が照射されるマスクの搬送方法であって、
    前記マスクは、請求項１記載のマスク保護装置を備え、前記第２方向における前記フレーム部材の外側の前記マスクの所定領域を支持して前記マスクを搬送する搬送方法。
14. 露光光が照射されるマスクの搬送方法であって、
    前記マスクは、請求項２記載のマスク保護装置を備え、前記第２方向における前記フレーム部材の外側の前記マスクの所定領域を支持して前記マスクを搬送する搬送方法。

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