マスクおよび露光装置

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【発明の名称】	マスクおよび露光装置
【発明者】	【氏名】吉川勇希【氏名】川村秀司
【要約】	【課題】周辺部を吸着して搬送する際にも周辺を損傷させることなく、また水平に載置した際にも結像特性を低下させず、さらにはアライメントマークを容易に検出する。【解決手段】パターンを有したパターン部１８と、パターンが形成されていない非パターン部１９とを有するマスク６において、非パターン部１９のうち、マスクの搬送に用いられる部分を覆うカバー部２１を設けた。

【特許請求の範囲】
【請求項１】パターンを有したパターン部と、該パターンが形成されていない非パターン部とを有するマスクにおいて、前記非パターン部のうち、前記マスクの搬送に用いられる部分を覆うカバー部を設けたことを特徴とするマスク。
【請求項２】請求項１記載のマスクにおいて、前記カバー部は、前記マスクの前記パターン部が水平方向に沿って載置された際に、前記マスクの自重による該マスクの変形を補正する補正部を有していることを特徴とするマスク。
【請求項３】請求項１または２記載のマスクにおいて、前記カバー部の縦弾性係数は、前記マスクの縦弾性係数よりも大きいことを特徴とするマスク。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載のマスクにおいて、前記マスクには、該マスクの位置決めのアライメントマークが形成され、前記カバー部は、前記アライメントマークの位置に応じて設けられていることを特徴とするマスク。
【請求項５】パターンとアライメントマークとを有したマスクの前記パターンを基板に露光する露光装置において、前記アライメントマークとの間隔が所定の距離に保たれたカバー部が設けられた前記マスクを載置するマスクテーブルと、該マスクテーブルに載置された前記マスクの前記カバー部を用いて前記マスクを位置決めする位置決め装置とを備えたことを特徴とする露光装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示基板、プラズマディスプレイパネル等を製造する際に用いられるマスクおよびマスクに形成されたパターンを基板に投影転写する露光装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置等の製造工程におけるフォトリソグラフィ工程では、レチクルあるいはマスク（以下、マスクと称する）に形成された回路パターンを投影光学系を介して半導体ウエハやガラスプレート（以下、プレートと称する）上に投影露光する投影露光装置が用いられている。この投影露光装置としては、種々の方式のものがあるが、例えば、液晶表示装置の製造の場合、マスク面およびプレート面をほぼ平行にしてマスクとプレートとを対向させ、マスクとプレートとの間にマスクパターンの一部の像を正立等倍でプレート面に投影する投影光学系を配置し、マスクおよびプレートを当該投影光学系に対して同期して１次元に走査させて露光する、いわゆる走査型露光装置がある。
【０００３】この走査型露光装置で用いられるマスクには、低膨張ガラスや石英などからなるガラス基板が使用される。近年、この走査型露光装置で製造される液晶表示パネルは、ますます大型化してきており、それに応じて上記マスクも大型化してきている。例えば、ガラス基板は、約５００ｍｍ×６００ｍｍ程度の長方形形状を有し、厚さが８ｍｍ程度で重量が５～１０Ｋｇ程度である。このように、近年用いられるマスクは大きく、かつ重くなってきている。また、それに伴ってマスクの製造コストも高くなってきている。
【０００４】通常、この種のマスクは、専用のマスクケースに収納されて保管されており、使用の際には、マスク搬送系によりマスクケースからマスクを取り出して搬送し、走査型露光装置のマスクテーブルに載置される。マスク搬送系での搬送、およびマスクテーブルへの載置は、マスクのパターンが形成されていないマスク周辺部の数カ所を真空吸着して行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述したような従来のマスクおよび露光装置には、以下のような問題が存在する。ガラスで形成されたマスクに直接接触して保持した場合、接触面に存在するバリや異物の挟み込み等によりマスク面が損傷するという問題があった。
【０００６】また、近年のようにマスクのガラス基板が大型化して重くなってくると、真空吸着が十分でない場合には、マスク搬送系での搬送中の加減速時、あるいは走査露光におけるマスクテーブルの移動中の加減速時に、マスクが慣性により搬送系やマスクテーブルの所定位置からずれてしまうことがある。さらに、装置の電源が落ちたり、真空吸着していた真空圧が低下した場合もマスクがずれることがある。
【０００７】マスク搬送系での搬送の際にマスクがずれてしまうと、マスク搬送系からマスクテーブルにマスクを受け渡す際に、マスクテーブルのマスク載置領域周囲の部材とマスク周辺が衝突してしまう可能性がある。このような衝突によりマスクが衝撃を受けると、マスク周辺には大きな集中応力が発生して、衝突を受けた部位が破損することがある。今後ますます大型マスクへの移行が進むことが考えられ、マスクの破損事故も増大する可能性がある。
【０００８】一方、マスクをマスクテーブル上に水平に載置すると、マスクは自重でたわむ。そのため、自重たわみを考慮していない露光装置では、プレートへの結像特性が低下してしまうという問題も指摘されていた。
【０００９】さらに、従来露光装置では、マスクとマスクテーブルとの位置合わせの際に、パターンとしてマスクに描画されたアライメントマークをマスクの外形を基にして検出している。ところが、マスクの外形に対するパターンの描画精度が高くないのでアライメントを検出するためには広い範囲をサーチする必要がある。そのため、位置決め作業に時間がかかるという問題もあった。
【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、周辺部を吸着して搬送する際にも周辺を損傷させることなく、また水平に載置した際にも結像特性を低下させず、さらにはアライメントマークを容易に検出することができるマスクおよび露光装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するために本発明は、実施の形態を示す図１ないし図４に対応付けした以下の構成を採用している。本発明のマスクは、パターンを有したパターン部（１８）と、パターンが形成されていない非パターン部（１９）とを有するマスクにおいて、非パターン部（１９）のうち、マスク（６）の搬送に用いられる部分を覆うカバー部（２１）を設けた。また、このカバー部（２１）に、マスク（６）のパターン部（１８）を水平方向に沿って載置したときに、自重によるマスク（６）の変形を補正する補正部（２２）を設けた。さらに、このカバー部（２１）を、マスク（６）に形成された位置決め用のアライメントマーク（２０，２０）の位置に応じて設けた。
【００１２】従って、本発明のマスクでは、例えば、マスク（６）の非パターン部（１９）を真空吸着して搬送する際に、カバー部（２１）を吸着して搬送することができる。そのため、ガラス面に直接接触することなくマスク（６）を搬送することができる。また、搬送時にマスク（６）がずれた場合でも、カバー部（２１）を介してマスクテーブル（３）の周辺部と衝突するので、マスク（６）の周辺部が損傷することを防止できる。
【００１３】また、パターン部が水平方向に沿うようにマスク（６）を載置した際には、カバー部（２１）の補正部（２２）が自重によるマスク（６）の変形を補正するので、マスク（６）の自重たわみを軽減することができる。さらに、位置決め時においては、カバー部（２１）を基準にしてアライメントマーク（２０，２０）をサーチすることができる。
【００１４】また、本発明の露光装置は、パターンとアライメントマーク（２０，２０）とを有したマスク（６）のパターンを基板（７）に露光する露光装置（１）において、アライメントマーク（２０，２０）との間隔が所定の距離に保たれたカバー部（２１）が設けられたマスク（６）を載置するマスクテーブル（３）と、マスクテーブル（３）に載置されたマスク（６）のカバー部（２１）を用いてマスク（６）を位置決めする位置決め装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】従って、本発明の露光装置では、位置決め装置がマスク上のカバー部（２１）から所定の距離の位置をサーチしてアライメントマーク（２０，２０）を検出することができる。また、位置決め装置は、このアライメントマーク（２０，２０）を用いてマスク（６）をマスクテーブル（３）に位置決めして載置することができる。そして、本発明の露光装置では、このマスクテーブル（３）に位置決めされたマスク（６）のパターンを基板（７）に露光することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明のマスクおよび露光装置の実施の形態を、図１ないし図４を参照して説明する。図１は、マスクテーブル３上にマスク６が保持された図である。マスクテーブル３は、マスク６を水平面に沿って保持するものである。マスクテーブル３には、マスク６の両側部の底面に向けて開口する溝１６、１６が並行して形成されている。この溝１６，１６には、不図示のマスク搬送系の搬送アーム１７が進退自在に挿入される構成となっている。搬送アーム１７にはマスク６を吸着する吸着機構（不図示）が設けられている。
【００１７】マスク６は、石英ガラス等により平面視矩形に形成されている。また、マスク６は、回路等のパターンを有するパターン部１８と、該パターンが形成されていない非パターン部１９とから構成されている。パターン部１８には、アライメントマーク２０，２０が回路等のパターンから離間して形成されている。これらアライメントマーク２０，２０は、マスク６の位置決めに用いられるものである。
【００１８】非パターン部１９のうち、搬送アーム１７の吸着機構が吸着して搬送に用いる外周部分は、フレーム（カバー部）２１で覆われている。フレーム２１は、石英ガラス等で構成されたマスク６よりも大きい縦弾性係数を有する、例えば金属材料で形成されている。また、フレーム２１は、その側縁がアライメントマーク２０，２０の位置に応じて、すなわちアライメントマーク２０，２０との間隔が所定の距離に保たれるようにマスク６に装着されている。
【００１９】一方、図２に示すように、フレーム２１には、互いに対向するように補正部２２が設けられている。補正部２２は、マスク６のパターン部１８が水平方向に沿って載置された際に、マスク６の自重による変形を補正するように、マスク６の端部を保持している。
【００２０】ここで、マスク６の厚さＴが約８ｍｍ、全長Ｌが約６４０ｍｍ、補正部２２に対する保持長さＬ１が約２０ｍｍであったときに、補正部２２はマスク６を、水平面に対する角度θが０．００２°程度で上方に向けて保持している。なお、マスク６が大型化するとともに、厚さＴが小さくなると水平面に対する角度θは大きくなっていく。
【００２１】図３は、走査型露光装置（露光装置）１の概略的な構成を示す図である。走査型露光装置１は、複数の照明光学系２ａ～２ｅと、マスク６が載置されるマスクテーブル３と、複数の投影光学系４ａ～４ｅと、感光基板（基板）７が載置される基板テーブル５とを主体として構成されている。
【００２２】照明光学系２ａ～２ｅのそれぞれは、超高圧水銀ランプ等の光源（不図示）から射出された光束を所望の形状に整形して、マスク６上に視野絞りの像を形成するものであって、不図示のフライアイレンズ、照明視野絞り等から構成されている。そして、複数の照明光学系２ａ～２ｅのそれぞれから射出された光束は、マスク６上の異なる照明領域Ｍ１～Ｍ５をそれぞれ照明する構成になっている。
【００２３】投影光学系４ａ～４ｅは、いずれも正立等倍系とされ、マスク６を通過した複数の光束をそれぞれ感光基板７（例えば、角形のガラスプレート）上の異なる投影領域Ｐ１～Ｐ５にマスク６の照明領域Ｍ１～Ｍ５のパターン像を結像するようになっている。また、投影光学系４ａ～４ｅは、それぞれ倍率制御装置（不図示）を備えている。倍率制御装置は、各投影光学系４ａ～４ｅの光学素子間の気体の圧力等を調整することによって投影倍率を変更する構成となっている。
【００２４】さらに、各投影光学系４ａ～４ｅと感光基板７との間の光路中には、平行平板ガラス９ａ～９ｅがそれぞれ配置されている。平行平板ガラス９ａ～９ｅは、光軸ＡＸ１～ＡＸ５に対する角度をそれぞれ変更することによって各投影光学系４ａ～４ｅの光軸をシフトさせ、感光基板７上での像の投影領域Ｐ１～Ｐ５の位置を変更するものである。
【００２５】マスクテーブル３は、一次元の走査露光を行うべく走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを有する駆動装置１０を備えている。また、マスクテーブル３は、該マスクテーブル３をＹ方向に微小量移動するための短いストロークを有する駆動装置１１も備えている。さらに、マスクテーブル３は、走査方向については、高分解能および高精度の位置測定装置（例えば、レーザ干渉計）１２を備えている。
【００２６】基板テーブル５は、マスクテーブル３と同様に、一次元の走査露光を行うべく走査方向に長いストロークを有する駆動装置１３を備えている。また、基板テーブル５は、該基板テーブル５をＹ方向に微小量移動するための短いストロークを有する駆動装置１４も備えている。さらに、基板テーブル５は、走査方向については、高分解能および高精度の位置測定装置１５を備えている。そして、マスクテーブル３または基板テーブル５の少なくとも一方には、マスク６や感光基板７のローテーションを補正するための回転機構（不図示）が備えてある。
【００２７】また、この走査型露光装置１には、マスク６と感光基板７とを相対的に位置決めする位置決め装置（不図示）が設けられている。位置決め装置は、アライメントセンサ２３，２３，２４と、不図示の制御部とを備えた構成とされている。アライメントセンサ２３，２３は、マスク６に形成されたアライメントマーク２０，２０にレーザ光が照射された際に、アライメントマーク２０，２０からの回折光を検出するものである。アライメントセンサ２４は、感光基板７に形成されたアライメントマーク（不図示）にレーザ光が照射された際に、このアライメントマークからの回折光を検出するものである。
【００２８】制御部は、アライメントセンサ２３，２３，２４で検出された信号と、位置測定装置１２，１５でそれぞれ測定されたマスクテーブル３および基板テーブル５の位置とに基づいて、駆動装置１０，１１および駆動装置１３，１４をそれぞれ制御する構成とされている。
【００２９】上記の構成のマスクおよび露光装置の作用について以下に説明する。まず、マスク搬送系の搬送アーム１７が、マスク６のフレーム２１を吸着して、マスク６をマスクケース（不図示）から搬出するとともに、図１に示すように、フレーム２１のみがマスクテーブル３に接触するように、マスクテーブル３上に水平面に沿って載置する。ここで、フレーム２１に対する吸着を解除した搬送アーム１７は、水平方向に移動して溝１６，１６から退避する。
【００３０】このとき、図２に示すように、マスク６は、自重たわみによる変形が補正部２２によって補正されて、パターン部１８が水平面に沿うようにマスクテーブル３上に載置される。このフレーム２１は、マスク６よりも縦弾性係数が大きい金属で形成されているので、マスク６の補正に支障を来すことなく保持することができる。
【００３１】続いて、回転機構によりマスク６と感光基板７とのローテーションを補正した後に、位置決め装置の制御部が、二つのアライメントセンサ２３，２３のそれぞれの検出範囲内にアライメントマーク２０，２０が位置するように、駆動装置１０を制御してマスクテーブル３をＸ方向に移動させる。すなわち、まずマスク６にレーザ光を照射した状態でマスクテーブル３を移動させる。
【００３２】そして、アライメントマーク２０，２０がアライメントセンサ２３，２３の検出範囲内に到達すると、アライメントセンサ２３，２３がアライメントマーク２０，２０からの回折光を検出し、このときに位置測定装置１２がマスクテーブル３のＸ方向の位置を計測することにより、アライメントマーク２０，２０のアライメントセンサ２３，２３に対するＸ方向の位置が求められる。
【００３３】アライメントマーク２０，２０のＹ方向の位置に対しては、アライメントセンサ２３，２３のそれぞれで得られる信号の平均値が０になるように駆動装置１１によってマスクテーブル３のＹ方向の位置を調整する。
【００３４】ここで、マスクテーブル３を移動させる際には、アライメントマーク２０，２０とフレーム２１の側縁との間隔が所定の距離に保たれているので、フレーム２１の側縁を基準にしてマスクテーブル３をこの所定距離分移動させることで容易にアライメントマーク２０，２０を検出することができる。
【００３５】感光基板７に対してもマスク６と同様に、位置決め装置の制御部によって基板テーブル５が移動して、感光基板７上のアライメントマークのＸ方向の位置が求められる。そして、これら計測されたマスク６、感光基板７の位置に基づいて、制御部が駆動装置１０，１３を制御し、マスクテーブル３、基板テーブル５を移動させることにより、マスク６と感光基板７とが位置決めされる。
【００３６】この後、複数の照明光学系２ａ～２ｅのそれぞれから射出された光束が、マスク６上の異なる照明領域Ｍ１～Ｍ５を照明する。マスク６を透過した複数の光束は、それぞれ異なる投影光学系４ａ～４ｅを介して感光基板７上の異なる投影領域Ｐ１～Ｐ５にマスク６の照明領域Ｍ１～Ｍ５のパターン像を正立等倍で結像する。
【００３７】そして、マスク６と感光基板７とを同期して、投影光学系４ａ～４ｅに対してＸ方向に走査することによって、マスク６のパターン部１８の全面が感光基板７上の露光領域に順次転写される。
【００３８】また、感光基板７が、現像工程等を経ることにより伸縮した際には、マスク６のアライメントマーク２０，２０と感光基板７のアライメントマークとを検出することにより、マスク６と感光基板７との倍率誤差を求めることができる。そして求めた倍率に基づいて、倍率制御装置が投影光学系４ａ～４ｅの倍率を変更する。加えて、平行平板ガラス９ａ～９ｅが、各投影光学系４ａ～４ｅの光軸をシフトさせることにより、マスク６の照明領域Ｍ１～Ｍ５と感光基板７の投影領域Ｐ１～Ｐ５との位置関係を初期の状態に戻すこともできる。
【００３９】本実施の形態のマスクおよび露光装置では、搬送アーム１７がマスク６を搬送する際にマスク６に直接接触せず、フレーム２１を吸着するので、異物の挟み込み等によりマスク面が損傷してしまうことを未然に防ぐことができる。また、搬送アーム１７がマスク６をマスクテーブル３に載置した際にも、フレーム２１のみがマスクテーブル３に接触するので、上記と同様に、マスク面の損傷を防ぐことができる。
【００４０】さらに、マスク搬送系による搬送時や走査露光中の移動時に、マスク６の周辺がマスクテーブル３の所定位置からずれて他の部材に衝突した場合でも、マスク６にフレーム２１を装着してあるので、マスク周辺部が破損してしまうことも防止できる。
【００４１】加えて、本実施の形態のマスクおよび露光装置では、マスク６がマスクテーブル３上に載置されたときに、フレーム２１の補正部２２によって、パターン部１８が水平面に沿うように、マスク６の自重たわみによる変形が補正されるので、自重たわみを考慮していない露光装置であっても、感光基板７への結像特性が低下してしまうことも防止できる。これにより、自重たわみ補正機構を、別途露光装置に設ける必要がなくなるので、露光装置の小型化、低価格化にも寄与することもできる。
【００４２】さらに、フレーム２１がマスク６よりも縦弾性係数が大きい金属で形成されているので、上記マスク６の変形を補正するように当該マスク６を確実に保持、維持することができる。
【００４３】一方、本実施の形態のマスクおよび露光装置では、フレーム２１の側縁と、マスク６に形成されたアライメントマーク２０，２０との間隔が所定の距離に保たれているので、パターン部１８の描画精度が高くなくても、フレーム２１の側縁を基準にしてマスクテーブル３をこの所定距離分移動させることで容易にアライメントマーク２０，２０を検出することができる。そのため、位置決め装置によりマスク６と感光基板７との位置決めを行う際にも、アライメントマーク２０，２０をサーチするための作業時間を大幅に低減することができる。
【００４４】なお、上記の実施の形態では、感光基板として液晶用のガラスプレートの他、半導体ウエハにも適用可能である。また、露光装置としては、マスクとガラスプレートとを静止した状態でマスクのパターンを露光し、ガラスプレートを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート型、あるいはステップ・アンドスキャン型の露光装置にも適用することができる。露光装置の種類としては、液晶用や半導体製造用の露光装置、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。
【００４５】また、照明光学系の光源は、水銀ランプに限られず、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線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。
【００４６】また、投影光学系を等倍正立系としたが、縮小系のみならず拡大系のいずれでもよい。さらに、投影光学系を用いることなく、マスクとガラスプレート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にも適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るマスクは、非パターン部のうち、マスクの搬送に用いられる部分を覆うカバー部を設ける構成となっている。これにより、このマスクでは、他の部材に衝突したり、異物の挟み込み等によりマスク面が損傷してしまうことを未然に防ぐことができるという優れた効果が得られる。
【００４８】請求項２に係るマスクは、マスクのパターン部が水平方向に沿って載置された際に、自重によるマスクの変形を補正する補正部を有する構成となっている。これにより、このマスクでは、自重たわみを考慮していない露光装置であっても、感光基板への結像特性が低下してしまうことを防止できるとともに、自重たわみ補正機構を、別途露光装置に設ける必要がなくなるので、露光装置の小型化、低価格化にも寄与できるという効果が得られる。
【００４９】請求項３に係るマスクは、カバー部の縦弾性係数がマスクの縦弾性係数よりも大きい構成となっている。これにより、このマスクでは、自重による変形が補正された状態で確実に保持、維持されるという優れた効果が得られる。
【００５０】請求項４に係るマスクは、カバー部がアライメントマークの位置に応じて設けられる構成となっている。これにより、このマスクでは、アライメントマークをサーチするための作業時間を大幅に低減することができるという優れた効果が得られる。
【００５１】請求項５に係る露光装置は、マスクテーブルに載置されたマスクに、アライメントマークとの間隔が所定の距離に保たれたカバー部が設けられ、位置決め装置がこのカバー部を用いてマスクを位置決めする構成となっている。これにより、この露光装置では、マスクと感光基板との位置決めを行う際にも、アライメントマークをサーチするための作業時間を大幅に低減できるという優れた効果を奏する。

【出願人】	【識別番号】０００００４１１２【氏名又は名称】株式会社ニコン
【出願日】	平成１０年７月１３日（１９９８．７．１３）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外５名）
【公開番号】	特開２０００－３１０１９（Ｐ２０００－３１０１９Ａ）
【公開日】	平成１２年１月２８日（２０００．１．２８）
【出願番号】	特願平１０－１９７８６５