(57)【要約】【課題】マスク原板の環境計測時におけるダストの発生を抑制できるマスク原板を提供すること。【解決手段】マスク原板１は、基板２と、基板２上に設けられたパターン３と、基板２に設けられ、基板２の環境を計測するための計測手段４と、基板２に設けられ、計測手段４に供給する電力を発電により発生する発電手段７とを具備している。【選択図】      図１
2011191684.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられたパターンと、
前記基板に設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、
前記基板に設けられ、前記計測手段に供給する電力を発電により発生する発電手段と
を具備してなることを特徴とするマスク原板。
【請求項２】
前記計測手段は、温度を計測するためのセンサ、湿度を計測するためのセンサ、気圧を計測するためのセンサ、および、汚染物を計測するためのセンサの少なくとも一つを含み、
前記発電手段は、振動を電力に変える振動発電デバイスであることを特徴とする請求項１に記載のマスク原板
【請求項３】
前記計測手段および前記発電手段は、前記基板内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のマスク原板。
【請求項４】
基板と、前記基板上に設けられたパターンと、前記基板に設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、前記基板に設けられ、振動を電力に変えることで、前記計測手段に供給する電力を発生する発電手段とを具備してなるマスク原板を用いた計測方法であって、
露光装置のマスクステージに前記マスク原板を載置する工程と、
前記マスク原板を載置した前記マスクステージを動かし、前記発電手段により電力を発電する工程と、
前記発電手段により発電した電力により前記計測手段を作動させ、前記基板の環境を計測する工程と
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項５】
基板と前記基板上に設けられたパターンとを含むマスク原板を載置するためのマスクステージと、
前記マスクステージ上に載置された前記マスク原板を照明するための照明光学系と、
前記マスクステージ上に載置され、前記照明光学系により照明された前記マスク原板の前記パターンの像をウェハ上に投影するための投影光学系と、
前記マスクステージに設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、
前記マスクステージに設けられ、前記計測手段に供給する電力を発電により発生する発電手段と
を具備してなることを特徴とする露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイスの製造に使用されるマスク原板、該マスク基板の計測方法および露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスの製造においては、ウェハ表面に微細な回路パターンが形成される。このような回路パターンは、ウェハ上に塗布されたレジストに対してフォトリソグラフィによってマスクに形成された回路パターンを転写することにより形成される。
【０００３】
フォトリソグラフィで使用する露光装置は、レチクル等のマスク原板を載せたマスクステージとウェハを載せたウェハステージとを同期させてスキャンし、マスク原板のパターン（マスクパターン）をウェハに転写する。
【０００４】
マスクステージの環境（温度、湿度、汚染物など）は、マスク原板に影響を与える。汚染物が硫酸系の不純物の場合について、以下、より詳細に説明する。
【０００５】
硫酸系の不純物は、マスク原板の表面に硫安（硫酸アンモニウム）を形成する。この形成された硫安は、マスク原板のパターンに欠陥（マスク欠陥）を生じさせる原因となる。
【０００６】
マスク欠陥が生じると、マスクパターンの忠実性が下がり、所望通りのパターンをウェハに形成することが困難になる。その結果、歩留まりが低下し、製造コストが増加する。歩留まりの低下は、硫酸系の不純物（マスク欠陥の原因）を洗浄により除去すれば、解決できる。しかし、硫酸系の不純物を除去するために洗浄工程を追加することは、製造コストの増加をもたらす。
【０００７】
また、硫酸系の不純物が存在する期間が長いほど、一般には、マスク欠陥の数やサイズが大きくなるため、マスク原板の寿命は短くなる。その結果、新たなマスク原板を作成すること（マスク作り直し）の頻度が増え、製造コストが増加する。
【０００８】
マスクステージの環境は、マスク原板以外にも、マスクステージの近傍にある投影系レンズや照明系レンズにも影響を与える。例えば、投影系レンズや照明系レンズに不純物が付着し、それらレンズの性能を低下させる。レンズの性能の低下は、露光装置の性能を低下させる。
【０００９】
上述したマスクステージ環境による問題に対応するために、従来は、マスクステージ付近に設けられたセンサにより、マスクステージ付近の環境をモニタしている。この場合、マスクステージ付近の環境をモニタしているので、マスク原板自身を直接的にモニタするのではなく、マスク原板を間接的にモニタすることになる。
【００１０】
一方、マスク原板自身を直接的にモニタする方法として、センサを備えたレチクルを用いる方法がある（特許文献１）。
【００１１】
上記センサは、電池（一次電池、二次電池）により、電力が供給される。
【００１２】
一次電池の場合、計測のたびに電池の入れ替えが必要となる。二次電池の場合、計測のたびに充電が必要となる。いずれの場合も、露光装置に対して、レチクルの出し入れが必要となる。レチクルの出し入れは、ダストの発生を招く。発生したダストは露光装置を汚染し、露光装置の性能を低下させる。
【００１３】
また、上記のセンサ付きレチクルは、ＥＵＶ露光装置などマスクステージが真空にある露光装置には対応していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１０９１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、マスク原板の環境計測時におけるダストの発生を抑制できるマスク原板、ダストの発生を抑制しながらマスク原板の環境計測を行える計測方法および露光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様によるマスク原板は、基板と、前記基板上に設けられたパターンと、前記基板に設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、前記基板に設けられ、前記計測手段に供給する電力を発電により発生する発電手段とを具備してなることを特徴とする。
【００１７】
本発明の一態様による計測方法は、基板と、前記基板上に設けられたパターンと、前記基板に設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、前記基板に設けられ、振動を電力に変えることで、前記計測手段に供給する電力を発生する発電手段とを具備してなるマスク原板を用いた計測方法であって、露光装置のマスクステージに前記マスク原板を載置する工程と、前記マスク原板を載置した前記マスクステージを動かし、前記発電手段により電力を発電する工程と、前記発電手段により発電した電力により前記計測手段を作動させ、前記基板の環境を計測する工程とを含むことを特徴とする。
【００１８】
本発明の一態様による露光装置は、基板と前記基板上に設けられたパターンとを含むマスク原板を載置するためのマスクステージと、前記マスクステージ上に載置された前記マスク原板を照明するための照明光学系と、前記マスクステージ上に載置され、前記照明光学系により照明された前記マスク原板の前記パターンの像をウェハ上に投影するための投影光学系と、前記マスクステージに設けられ、前記基板の環境を計測するための計測手段と、前記マスクステージに設けられ、前記計測手段に供給する電力を発電により発生する発電手段とを具備してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、マスク原板の環境計測時におけるダストの発生を抑制できるマスク原板、ダストの発生を抑制しながらマスク原板の環境計測を行える計測方法および露光装置を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るマスク原板を示す断面図。
【図２】図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図。
【図３】マスク原板の上面側の湿度および下面側の湿度を測定できる、マスク原板の構成例を示す図。
【図４】実施形態のマスク原板の環境の測定方法を示すフローチャート。
【図５】実施形態のメインテナンス方法を示すフローチャート。
【図６】実施形態の露光装置の概略構成を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１（ａ）および図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係るマスク原板を示す断面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）中の破線で囲まれた領域を拡大して示す平面図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００２３】
本実施形態のマスク原板１は、
基板２と、
基板２上に設けられたパターン（マスクパターン）３と、
基板２内に設けられ、基板２の環境を計測するためのセンサ（計測手段）４と、
基板２内に設けられ、センサ４の計測により取得された計測結果（計測データ）Ｄ１を記憶するためのメモリデバイス（記憶手段）５と、
基板２内に設けられ、メモリデバイス５に記憶された計測データＤ１を含むデータ（送信データ）Ｄ２を基板２の外に送信するための通信デバイス（通信手段）６と、
基板２内に設けられ、センサ４、メモリデバイス５および通信デバイス６に供給する電力Ｐを発電（電力以外のエネルギーを電力へ変換すること）により発生する発電デバイス（発電手段）７と、
発電デバイス７により発生した電力（電気）を蓄電するための蓄電デバイス（蓄積手段）８と
を備えている。
【００２４】
マスク原板１は、透過型マスクまたは反射型マスクである。反射型マスクは、例えば、ＥｕＶ露光装置を用いたリソグラフィにおいて使用される。透過型マスクは、例えば、液ＡｒＦ浸露光装置を用いたリソグラフィにおいて使用される。
【００２５】
基板２は、例えば、ガラス基板等の透明基板である。
【００２６】
マスクパターン３は、透過型マスクの場合、例えば、Ｃｒ等の遮光体で形成されたパターンである。反射型マスクの場合、例えば、多層反射膜と、該多層反射膜上に設けられた保護膜と、該保護膜上に設けられ、吸収体層とで形成されたパターンである。
【００２７】
センサ４は、例えば、温度を計測するためのセンサ（温度センサ）、湿度を計測するためのセンサ（湿度センサ）、気圧を計測するためのセンナ（気圧センサ）、および、汚染物を計測するためのセンサ（コンタミセンサ）の少なくとも一つのセンサを含む。
【００２８】
湿度センサは、特に、液浸露光装置（光源は例えばＡｒＦエキシマレーザー）の場合に使用される。
【００２９】
コンタミセンサは、例えば、弾性表面波素子（ＳＡＷデバイス）で構成されたセンサ、または、水晶振動子で構成されたセンサ（例えば、ＱＣＭ（Quarts Crystal Microbalance））である。ＳＡＷデバイスは、その表面に付着する汚染物の量によって、表面弾性率が変わる。したがって、表面弾性率の変化に基づいて汚染物を計測できる。水晶振動子はその表面に付着する汚染物の量によって、発振周波数が変わる。したがって、発振周波数の変化に基づいて汚染物を計測できる。
【００３０】
通信デバイス６は、例えば、データを送信するための送信デバイスを備えている。上記データは計測データを含む。通信デバイス６は、データを受信するための受信デバイスをさらに備えていても構わない。送信デバイスと受信デバイスは一つのデバイスに集積化されていても構わない。通信デバイス６で送信されたデータは、露光装置内に設けられた受信デバイスで受信される。受信デバイスで受信されたデータに基づいて基板環境をモニタできる。データの送信／受信は無線でも有線でも構わない。ダストの発生を抑制する観点からは無線が好ましい。
【００３１】
発電デバイス７は、例えば、振動を電力に変えるタイプの発電デバイス（振動発電デバイス）であり、具体的には、圧電式（ピエゾ）の振動発電デバイス、電磁誘導式の振動発電デバイス、または、振動静電式の振動発電デバイスである。
【００３２】
メモリデバイス５は、例えば、ＤＲＡＭまたはフラッシュメモリ等の半導体メモリで構成されている。
【００３３】
蓄電デバイス８は、例えば、二次電池で構成されている。
【００３４】
センサ４、メモリデバイス５、通信デバイス６、発電デバイス７および蓄電デバイス８は、基板２に形成された貫通孔９内に設けられているとともに、基板２の下面に設けられた支持部材１０上に支持されている。支持部材９は、貫通孔９の下面を塞ぐように、基板２の下面に設けられている。基板環境にセンサ４が晒されるように、貫通孔９の上面は塞がれていない。
【００３５】
センサ４、メモリデバイス５、通信デバイス６、発電デバイス７および蓄電デバイス８の少なくとも二つが、一つのユニット内に設けられていても構わない。また、ユニット内に設けられなかったもの一部または全ては、マスク原板１の外に設けられていても構わない。例えば、露光装置のマスクステージに設けられていても構わない。
【００３６】
センサ４、メモリデバイス５、通信デバイス６、発電デバイス７および蓄電デバイス８を制御する制御デバイス（制御手段）は、ユニットの内部および外部のいずれに設けても構わない。制御デバイスは、例えば、ＣＰＵおよびメモリを含む。
【００３７】
なお、液浸露光の場合、マスク原板１（レチクル）の上面側（照明光学系側）の湿度および下面側（投影光学系側）の湿度を測定できるように、二つの湿度センサを用いても構わない。その理由は、マスク原板１の上面側と下面側とでは流れる空気の量や速度が異なる場合があり、その場合、上面側と下面側とでは湿度が異なるからである。
【００３８】
図３に、マスク原板１の上面側の湿度および下面側の湿度を測定できる、マスク原板１の構成例を示す。この例では、基板２の上面および下面にそれぞれ凹部１０を設け、各凹部１０内にセンサ４および各種デバイス５−８を設けている。
【００３９】
本実施形態のマスク原板１は、ＥＵＶ露光装置などマスクステージが真空にある露光装置にも対応できる。
【００４０】
図４は、本実施形態のマスク原板の環境の測定方法を示すフローチャートである。
【００４１】
露光装置のマスクステージ上に本実施形態のマスク原板を載置する（ステップＳ１）。
【００４２】
マスク原板を載置したマスクステージをスキャン動作させる。マスクステージのスキャン動作で生じる振動により、マスク原板内の振動発電デバイスは電力を発電する（ステップＳ２）。
【００４３】
上記マスクステージのスキャン動作を露光時に行えば、発電のみを目的とするスキャン動作は行わずに済み、スループットの低下は抑制できる。
【００４４】
振動発電デバイスにより発電した電力をマスク原板内の蓄電デバイスに蓄積する（ステップＳ３）。
【００４５】
マスクステージのスキャン動作の終了後（露光後）に、蓄電デバイスに蓄積された電力によりマスク原板内のセンサを作動させ、マスク原板の環境（温度、湿度、気圧および汚染物の少なくとも一つ）を計測する（ステップＳ４）。
【００４６】
なお、マスクステージのスキャン動作中（露光中）にセンサを作動するために必要な電力が得られる場合、マスクステージのスキャン動作中（露光中）に計測を行っても構わない。この場合、スキャン動作中（露光中）と計測を同時に行えるので、スループットの向上を図れる。
【００４７】
本実施形態によれば、センサに電力を供給するに際して、露光装置に対してマスク原板の出し入れが不要となるので、ダストの発生を抑制できるようになる。また、ダストの発生を抑制できることにより、露光装置の性能の低下も抑制できるになる。さらに、センサはマスク原板内に設けられているので、マスク原板の環境を直接的に計測でき、マスク原板の環境を正確に評価できるようになる。
【００４８】
図５は、本実施形態のメインテナンス方法を示すフローチャートである。
【００４９】
まず、ステップＳ１−Ｓ４を行う。
【００５０】
次に、ステップＳ４の計測で得られた値（計測値）と、予め決めておいた値（しきい値）とを比較する（ステップＳ５）。
【００５１】
計測値は、マスク原板の環境の何を計測するかによって決まる。具体的には、温度、湿度、気圧および汚染物の少なくとも一つの計測項目の値である。例えば、汚染物が硫酸系の不純物の場合であれば、計測値は、硫安（硫酸アンモニウム）の量である。
【００５２】
ステップＳ５での比較の結果、計測値＞しきい値の場合、メインテナンスを行う（ステップＳ６）。
【００５３】
メインテナンスの対象は、マスク原板、露光装置、または、それらの両方である。計測の対象はマスク原板であるが、マスク原板にしきい値を超える汚染物等がある場合、露光装置内にも汚染物等がある可能性があるので、露光装置もメインテナンスの対象となる。
【００５４】
計測項目が複数ある場合、各計測項目毎にステップＳ６の比較を行うことになる。この場合、全ての計測項目において、計測値＞しきい値の時に、メインテナンスを行っても構わないし、あるいは、一部の計測項目においてのみ、計測値＞しきい値の時に、メインテナンスを行っても構わない。
【００５５】
一方、ステップＳ４での比較の結果、計測値≦しきい値の場合、ステップＳ１に戻り、残りのウェハに対して露光プロセスを行う。
【００５６】
（第２の実施形態）
図６は、本実施形態の露光装置の概略構成を模式的に示す図である。なお、以下の図において、既出の図と対応する部分には既出の図と同一符号を付してあり、詳細な説明は省略する。
【００５７】
第１の実施形態では、マスク原板内に計測に必要なセンサおよび各種デバイス（メモリデバイス、通信デバイス、発電デバイス、蓄電デバイス）を設けたが、露光装置２０のマスクステージ２１に上記のセンサおよび各種デバイスを含む計測ユニット２２を設けることにある。センサの位置は、計測精度の観点から、マスク原板１が載置される位置になるべく近い方が好ましい。
【００５８】
なお、図６において、２３はウェハ２４を載置するためのウェハステージ、２５はマスク原板１をストックするバッファ装置、２６はバッファ装置２５とマスクステージ２１との間でマスク原板１の搬送を行うための搬送アーム、２７はマスクステージ２１上に載置されたマスク原板１に光を照明するための照明光学系、２８はマスクステージ２１上に載置され、照明光学系２７により照明されたマスク原板１のパターンの像をウェハ２４上に投影するための投影光学系を示している。
【００５９】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、センサに電力を供給するに際して、露光装置に対してマスク原板の出し入れが不要となるので、ダストの発生を抑制できるようになる。また、ダストの発生を抑制できることにより、露光装置の性能の低下も抑制できる。
【００６０】
さらに、センサおよび各種デバイス等はマスク原板の外に設けられているので、マスク原板に特別な構造を設ける必要がなく、マスク原板の製造コストの増加を抑制できる。
【００６１】
なお、本実施形態では、センサと各種デバイスはユニット化されているが、ユニット化されていなくても構わない。
【００６２】
また、本実施形態では、計測ユニット２２をマスクステージ２１上に設けたが、マスク原板１の重量を量れるセンサを用いれば、バッファ装置２５または搬送アーム２６に設けることも可能である。
【００６３】
例えば、バッファ装置２５に設けた場合には、露光前のマスク原板１１の重量Ｗ１および露光後のマスク原板１の重量Ｗ２をバッファ装置２５において計測し、その差（Ｗ２−Ｗ１）がしきい値を超えている場合には、メインテナンスを行う。
【００６４】
同様に、搬送アーム２６に設けた場合には、露光前のマスク原板１１の重量Ｗ１および露光後のマスク原板１の重量Ｗ２を搬送アーム２６において計測し、その差（Ｗ２−Ｗ１）がしきい値を超えている場合にはメインテナンスを行う。マスクステージ２１上に設けた場合も同様である。
【００６５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００６６】
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。
【符号の説明】
【００６７】
１…マスク原板、２…基板、３…マスクパターン、４…センサ、５…メモリデバイス、６…通信デバイス、７…発電デバイス、８…蓄電デバイス、９…貫通孔、１０…支持部材、２０…露光装置、２１…マスクステージ、２２…計測ユニット、２３…ウェハステージ、２４…ウェハ、２５…バッファ装置、２６…搬送アーム、２７…照明光学系、２８…投影光学系、２９…。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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