(57)【要約】【課題】基板間の吸着力を検出できるようにすることにより、特に露光中における露光マスクの破壊を事前に防止することができ、ウエハやガラス基板などに対する歩留まりや、スループットの向上を図ることが可能となる基板間の吸着力の検出方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を提供する。【解決手段】露光マスクをレジスト基板から剥離する際に、該露光マスクとレジスト間に働く吸着力を検出する工程を有する近接場露光方法または装置であて、該露光マスクを該レジスト基板に密着するために要する物理量と、該露光マスクを該レジスト基板から剥離するために要する物理量の差異から、該露光マスクとレジスト間に働く吸着力を検出する工程、および／または前記露光マスクの変形量から該露光マスクとレジスト間に働く吸着力を検出する工程、を有する構成とする。【選択図】            図４
2005064148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性変形可能な第１の基板を、弾性変形しない第２の基板に対して変形させて密着させた後に剥離する際に、これら基板間に働く吸着力を検出する基板間の吸着力検出方法であって、
前記第１の基板を前記第２の基板に密着するために要する物理量と、
前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために要する物理量の差異から前記基板間に働く吸着力を検出する工程、および／または前記第１の基板の前記第２の基板に対する変形量から前記基板間に働く吸着力を検出する工程、
を有することを特徴とする基板間の吸着力検出方法。
【請求項２】
前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために要する物理量、および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために要する物理量が、前記第１の基板を変形させるための圧力であることを特徴とする請求項１に記載の基板間の吸着力検出方法。
【請求項３】
前記第１の基板の前記第２の基板に対する変形量が、前記第１の基板に対して照射された光の反射光を受光する受光部での、該反射光の受光位置の変位により検出されることを特徴とする請求項１に記載の基板間の吸着力検出方法。
【請求項４】
露光マスクを変形させレジスト基板に対して密着及び剥離し、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場を用いて露光を行う近接場露光方法において、
前記露光マスクをレジスト基板から剥離する際に、該露光マスクとレジスト基板間に働く吸着力を検出する工程を有することを特徴とする近接場露光方法。
【請求項５】
前記吸着力の検出が、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の基板間の吸着力検出方法を用いて行われることを特徴とする近接場露光方法。
【請求項６】
前記吸着力を検出する工程は、前記吸着力検出方法によって検出された吸着力の値が所定の値を超えたとき、前記露光マスクの変形を停止する工程を含むことを特徴とする請求項５に記載の近接場露光方法。
【請求項７】
圧力調整容器と微小開口が形成された露光マスクを有し、該露光マスクを前記圧力調整容器内の圧力を調整することによって変形させてレジスト基板に対して密着及び剥離し、近接場光により露光を行う近接場露光装置において、
前記露光マスクをレジスト基板から剥離する際に、該露光マスクとレジスト基板間に働く吸着力を検出する吸着力検出手段を有することを特徴とする近接場露光装置。
【請求項８】
前記吸着力検出手段は、前記露光マスクを変形させて前記レジスト基板に対して密着及び剥離するために用いられる前記圧力調整容器内の圧力の変化および／または前記露光マスクを変形させて前記レジスト基板に対して密着及び剥離する際の該露光マスクの変形量から、前記吸着力を検出するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の近接場露光装置。
【請求項９】
前記露光マスクの変形量から吸着力を検出する構成が、前記第１の基板に対して照射された光の反射光を受光する受光部での、該反射光の受光位置の変位により検出するようにした光学式変位センサであることを特徴とする請求項８に記載の近接場露光装置。
【請求項１０】
前記近接場露光装置は、前記吸着力検出手段によって検出された吸着力の値が所定の値を超えたとき、前記露光マスクの変形を停止するように構成されていることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の近接場露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板間の吸着力の検出方法、近接場露光方法及び近接場露光装置に関し、特に一般に集積回路や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの製造工程における露光マスクの破壊を未然に防ぐ、近接場露光方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の小型化及び薄型化の要請から、電子機器に搭載される半導体素子の微細化への要求はますます高くなっている。
例えば、マスクまたはレチクルのパターンに対するデザインルールはライン・アンド・スペース（Ｌ＆Ｓ）１３０ｎｍを量産工程で達成しようとし、今後益々小さくなることが予想される。近年主流である投影露光装置は、一般に、光源から出射された光束を利用してマスクを照明する照明光学系とマスクと被露光物との間に配置される投影光学系とを有する。
投影露光装置では一般に解像度は使用する光源の波長が略限界であると言われ、エキシマレーザーを使用しても投影露光装置は０．１０μｍ以下のパタ−ンを形成することが困難である。加えて、仮に、より短い波長を有する光源が存在しても、かかる短波長の露光光を投影光学系に使用される光学材料（即ち、レンズの硝材）が透過できずに（その結果被露光物に投影できずに）露光ができなくなるという問題もある。
【０００３】
かかる問題に対して、近年、０．１μｍ以下の微細加工を可能にする手段として近接場光学顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＮＯＭ）の原理を用いた露光装置が提案されている。このような露光装置として、例えば、特許文献１あるいは特許文献２では、マスク面の法線方向に弾性変形可能なマスクをレジストに密着させ、マスク面に形成した１００ｎｍ以下の大きさの微小開口パターンから滲み出す近接場光を用いて被露光物に光の波長限界を越える局所的な露光を行う装置を提案している。
この方式の特徴として、微小な開口からにじみ出る近接場光は、その開口に入射した光の波長程度の距離までに局在するため、被処理体と開口との距離を、光の波長以下、望ましくは１００ｎｍ以下の距離にまで近づけ密着露光をする必要がある。そのため、露光マスクとして弾性変形が可能なマスクを用い、基板のうねりなどに対して露光マスクを撓ませることで、基板に対して倣わせるように構成されている。
【特許文献１】特開平１１−１４５０５１号公報
【特許文献２】特開平１１−１８４０９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したとおり、近接場光を用いた露光方法では、露光マスクをレジストと密着させるため、露光マスクとレジストの間に吸着力が働くことがある。また、この方法で用いている露光マスクは、上記したように基板に倣うように弾性体のマスクを用いるため、露光マスクとレジストの間に吸着力が働くと、レジストから露光マスクを剥離する時点で、露光マスクに力が加わることとなり、この吸着力が原因となってマスクの破壊が起こる危険があった。
【０００５】
しかしながら、露光処理中に露光マスクが破壊すると製造するウエハやガラス基板などに欠陥を生じさせる原因となり、さらには、歩留まりの低下を招いてしまうこととなる。その理由として、以下のような点が挙げられる。
まず、その一つとして、露光マスクが破壊することで、露光マスクの破片をレジスト上にちりばめてしまうことが挙げられる。レジスト上に露光マスクの破片のような異物が存在すると、その後の露光・加工などの処理の妨げになる異物を付着させる原因となる。さらに、露光マスクの破片を露光装置内から取り去り、さらに新しい露光マスクを着ける作業を行う必要が生じ、装置の稼動時間を短くしてしまいスループットの低下を招いてしまう。
つぎに、露光マスクの破壊後も、この破壊した露光マスクを次のレジストの露光位置にまで移動していたため、この露光マスクの破片をこれらのレジスト上にまでちりばめてしまうといったこと、等が挙げられる。そのため、その露光処理を行っていたウエハやガラス基板などの被処理体にその後の露光・加工などの処理の妨げになる異物を付着する原因となり、製造するウエハやガラス基板などの歩留まりの低下を起こしていた。
このようなことから、近接場光を用いた露光方法においては、露光マスクの破壊を予知する必要があり、少なくとも、破壊した直後に露光装置の稼動を止める必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、基板間の吸着力を検出できるようにすることにより、特に露光中における露光マスクの破壊を事前に防止することができ、ウエハやガラス基板などに対する歩留まりや、スループットの向上を図ることが可能となる基板間の吸着力の検出方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下のように構成した基板間の吸着力の検出方法、近接場露光方法及び近接場露光装置を提供するものである。
すなわち、本発明の基板間の吸着力の検出方法は、弾性変形可能な第１の基板を、弾性変形しない第２の基板に対して変形させて密着させた後に剥離する際に、これら基板間に働く吸着力を検出する基板間の吸着力検出方法であって、
前記第１の基板を前記第２の基板に密着するために要する物理量と、
前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために要する物理量の差異から前記基板間に働く吸着力を検出する工程、および／または前記第１の基板の前記第２の基板に対する変形量から前記基板間に働く吸着力を検出する工程、
を有することを特徴としている。
また、本発明の基板間の吸着力の検出方法は、前記第１の基板を前記第２の基板に密着させるために要する物理量、および／または前記第１の基板を前記第２の基板から剥離するために要する物理量として、前記第１の基板を変形させるための圧力を用いることができる。
また、本発明の基板間の吸着力の検出方法は、前記第１の基板の前記第２の基板に対する変形量を、前記第１の基板に対して照射された光の反射光を受光する受光部での、該反射光の受光位置の変位により検出する構成を採ることができる。また、本発明の近接場露光方法は、露光マスクを変形させレジスト基板に対して密着及び剥離し、該露光マスクに形成した微小開口からにじみ出る近接場を用いて露光を行う近接場露光方法において、前記露光マスクをレジスト基板から剥離する際に、該露光マスクとレジスト基板間に働く吸着力を検出する工程を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光方法は、前記吸着力の検出に、前記した本発明の基板間の吸着力検出方法を用いる構成を採ることができる。
また、本発明の近接場露光方法は、前記吸着力を検出する工程において、前記吸着力検出方法によって検出された吸着力の値が所定の値を超えたとき、前記露光マスクの変形を停止するように構成することができる。
また、本発明の近接場露光装置は、圧力調整容器と微小開口が形成された露光マスクを有し、該露光マスクを前記圧力調整容器内の圧力を調整することによって変形させてレジスト基板に対して密着及び剥離し、近接場光により露光を行う近接場露光装置において、前記露光マスクをレジスト基板から剥離する際に、該露光マスクとレジスト基板間に働く吸着力を検出する吸着力検出手段を有することを特徴としている。
また、本発明の近接場露光装置は、前記吸着力検出手段は、前記露光マスクを変形させて前記レジスト基板に対して密着及び剥離するために用いられる前記圧力調整容器内の圧力の変化および／または前記露光マスクを変形させて前記レジスト基板に対して密着及び剥離する際の該露光マスクの変形量から、前記吸着力を検出するように構成することができる。
また、本発明の近接場露光装置は、前記露光マスクの変形量から吸着力を検出する手段を、前記第１の基板に対して照射された光の反射光を受光する受光部での、該反射光の受光位置の変位により検出するようにした光学式変位センサによって構成することができる。
また、本発明の近接場露光装置は、前記吸着力検出手段によって検出された吸着力の値が所定の値を超えたとき、前記露光マスクの変形を停止するように構成することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、基板間の吸着力を検出できるようにすることにより、特に露光中における露光マスクの破壊を事前に防止することができ、ウエハやガラス基板などに対する歩留まりや、スループットの向上を図ることが可能となる近接場露光方法及び装置を実現することができる。
特に、本発明の吸着力の検出手段を近接場露光方法及び装置に適用することにより、露光マスクとレジストの剥離時に、設定値より剥がれ始めの圧力が低い場合、もしくは、設定値より最大角度変化が大きい場合に、露光マスクの使用を止めることで、露光装置稼動中に露光マスクが破壊することを防止することができる。その結果、露光マスクの破片などをレジスト上や露光装置内にちりばめることがなくなり、製造するウエハやガラス基板などの歩留まりを向上させることができる。また、露光マスク破壊に伴う装置内の破片の除去などの手間が減少し、スループットの向上も図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態における露光マスクと被露光物の間に働く吸着力の検出手段の一例について説明する。
図１は、本発明の破壊予知方法を用いて破壊の予知を行う対象である露光マスクの構成を表す図面、図２は、本発明の破壊予知方法を用いて露光マスクの破壊を予知する露光装置の構成を表す図面である。
【００１０】
本発明の露光マスク１００について、図１を参照して説明する。
図１は、図２に示す露光装置に用いられる露光マスクの図であり、（ａ）はおもて面側、（ｂ）は断面図である。なお、本発明において「おもて面」とは、遮光膜が設けられた面をいい、「裏面」とは、その反対側をいう。
図１における露光マスク１００は、マスク支持体１０４、マスク母材１０１、遮光膜１０２から構成されている。遮光膜１０２は、マスク母材１０１の上に成膜されており、その遮光膜１０２に微小開口１０３が所望のパターンに形成されている。また、マスク母材１０１は弾性体で構成されており、薄膜として存在している。
この露光マスク１００は、図２に示される近接場露光装置の圧力調整容器内に、露光マスクの裏面が面するように配置して圧力調整を加えマスクのたわみを調整する。
【００１１】
つぎに、図２に示される近接場露光装置により、上記したような露光マスクを用いて、どのようにして近接場光によって露光を行うかについて説明する。
図２において、被露光物としては、基板２０３の表面にレジスト２０２を形成する（以下、これをレジスト２０２／基板２０３と記す）。レジスト２０２／基板２０３をステージ２０４上に取り付け、ステージ２０４を駆動することにより、露光マスク２０１に対する基板２０３のマスク面内２次元方向の相対位置合わせを行う。次に、マスク面法線方向にステージ２０４を駆動し、露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面との間隔が全面にわたって１００ｎｍ以下になるように両者を密着させる。
この後、露光光源２０９から出射される露光光２１０をコリメータレンズ２１１で平行光にした後、ガラス窓２１２を通し、圧力調整容器２０５内に導入し、露光マスク２０１に対して裏面（図２では上側）から照射し、露光マスク２０１おもて面のマスク母材２０６上の遮光膜２０７に形成された微小開口パターンから滲み出す近接場でレジスト２０２の露光を行う。
【００１２】
次に、露光マスクとレジスト／基板の密着方法の詳細について図２を用いて説明する。
露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面がともに完全に平坦であれば、全面にわたって両者を密着させることが可能である。しかしながら、実際には、マスク面やレジスト／基板面に凹凸やうねりが存在するので、両者を近づけ、接触させただけでは、密着している部分と非密着部分が混在する状態になってしまう。
そこで、露光マスク２０１の裏面からおもて面方向に向かって圧力を印加することにより、露光マスク２０１に弾性変形による撓みを生じさせ、レジスト２０２／基板２０３へ押し付けるようにすることにより、薄膜部が全面にわたって密着させることができる。
【００１３】
このような圧力を印加する方法の一例として、図２に示したように、露光マスク２０１のおもて面を圧力調整容器２０５外側に面するように、裏面を圧力調整容器２０５内側に面するように配置させ、ポンプ等の圧力調整手段２１３を用いて、圧力調整容器２０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内が外気圧より高い圧力になるようにする。
ここで、圧力調整手段２１３から圧力調整容器２０５内に高圧ガスを導入し、圧力調整容器２０５内の圧力を増大させ、露光マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面とを全面にわたって均一な圧力で密着させる。
このような方法で圧力の印加を行うと、パスカルの原理により、近接場マスク２０１のおもて面と基板２０３上のレジスト２０２面との間に作用する斥力が均一になる。このため、露光マスク２０１や基板２０３上のレジスト２０２面に対し、局所的に大きな力が加わったりすることがなく、露光マスク２０１や基板２０３、レジスト２０２が局所的に破壊されたりするようなことが生じない。
【００１４】
ここでは、露光マスク２０１とレジスト２０２／基板２０３を密着させるために、露光マスクの裏面を圧力調整容器２０５内に配置し、圧力調整容器２０５内より低い外気圧との圧力差により、露光マスク２０１の裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにした例を示したが、逆の構成として、近接場マスクのおもて面およびレジスト／基板を減圧容器内に配置し、減圧容器内より高い外気圧との圧力差により、近接場マスクの裏面側からおもて面側に圧力が加わるようにしても良い。いずれにしても、近接場マスクのおもて面側に比べ、裏面側が高い圧力となるような圧力差を設けるようにすれば良い。
【００１５】
つぎに、図２を参照して本実施の形態における光学式変位センサについて説明する。ここでの光学式変位センサは、近接場光による露光装置に用いられ、露光マスクと被露光物との密着の検知に用いる構成例として示されている。
図２において、光源２１４と受光部２１５からなっており、光源２１４から射出された光は、被検知物である露光マスク２０１の薄膜部に照射される。照射された光の反射光が受光部２１５に当たるように光源２１４で光を射出する。
被検知物である露光マスク２０１に変位が生じると、それに伴って受光部２１５上の反射光のスポット位置が変化し、それをマスクの変位として読み取ることができる。
【００１６】
つぎに、図３を参照して、露光マスクの変形に伴って変化する反射光のスポット位置について詳細に説明する。
図３は、（＊−ａ）に薄膜の変化の様子を、（＊−ｂ）には（＊−ａ）に対応した反射光の受光部でのスポット位置３０３の変化を示す図である（ここで記した＊は１〜５までのいずれかの数字を示す。）。
ここでは、露光マスクの裏面が圧力調整容器内に面しており、圧力調整容器内の圧力をおもて面側の圧力よりも、裏面側の圧力を高くして、露光マスクの薄膜部を撓ませている形態が採られている。また、図３における四角い枠は受光部３０２（ａ）を光が入射する側から見た場合の受光部３０２（ｂ）である。また、Ｐと記した直線は光源から射出した光を照射する場所を示す。
【００１７】
以下に、図３の（１−ａ）〜（５−ａ）に従って、露光マスクが密着するまでの様子について、詳細に説明する。
図３（１−ａ）は、まだ露光マスクをたわませていない状態である。この状態のとき反射光スポット３０３が、図３（１−ｂ）の位置になるように光源と露光マスク上の光の照射位置Ｐと受光部３０２の位置を合わせたとする。その後、露光マスクを撓ませ始めると図３（２−ａ）、図３（３−ａ）、図３（４−ａ）、図３（５−ａ）と変化する。図３に示されているように図３（２−ａ）では、被露光物に密着する直前であり照射位置Ｐは、露光マスクの初期位置と比べると僅かに傾いているため、図３（１−ｂ）よりも反射光スポット位置が、図３（２−ｂ）のように少し図中の下方にずれる。
【００１８】
また、その後、露光マスクの中心部が被露光物に密着し始めている。このとき更に、露光マスクの傾きが大きくなり照射スポット位置Ｐからの反射光の受光部でのスポット位置が下にずれる。その後密着部分がさらに増えていき、図３（３−ａ）の状態で傾きが最大となり、スポット位置は最も下に下がる。
さらに露光マスクを撓ませ密着部分を広げると、図３（４−ａ）のように照射スポット位置Ｐでの露光マスクの傾きが次第に小さくなり、反射スポット位置が上にずれてくる（図３（４−ｂ））。
さらに密着部分を広げ、図３（５−ａ）のように照射スポット位置Ｐで露光マスクが被露光物に密着すると、露光マスクの傾きは被露光物の傾きと同一になり、露光マスクの初期位置時と同じ傾きとなり反射スポット位置もほぼ同一の位置まで上にずれる（図３（５−ｂ））。
【００１９】
このように、露光マスクが撓み始めて照射位置Ｐまで密着する間に、受光部３０２上で反射スポット位置３０３が１往復し、反射スポット位置３０３が初期位置とほぼ同じ位置に戻ることによって、露光マスクと被露光物の密着を検知することが可能となる。
【００２０】
つぎに、図４を参照して、露光マスクを被露光物に密着させて露光を行った後における、露光マスクとレジストの剥離を行う際の、この露光マスクの剥離時の反射光スポットの位置について、詳細に説明する。
図４は、図３と略同等の図であり、（＊−Ａ）に薄膜の変化の様子を、（＊−Ｂ）には（＊−Ａ）に対応した反射光の受光部でのスポット位置４０３の変化を示しており（ここで記している＊は１〜５までのいずれかの数字を示す）、図４の（５−Ａ）から（１−Ａ）の順に、露光マスクとレジストが密着している位置をスタートとして、完全に剥離するまでの様子を示している。
剥離時の薄膜の変化の様子と、密着時の薄膜の変化の様子との違いは、露光マスクとレジストとの間に吸着力が働く場合に起こる。すなわち、薄膜とレジストとの間に吸着力が全く存在していない場合は、密着時の薄膜の軌跡をたどって元に戻るが、吸着力がある場合は図４のようになる。
つぎに、マスクの変形に伴って変化する反射光のスポット位置について、図４を用いて、図４の（５−Ａ）から（１−Ａ）に順を追って説明する。なお、ここでは図３の（＊）時と図４の（＊）時の圧力は、等しくなっている。
図４の（５−Ａ）では、薄膜とレジストが密着している状態である。このとき、薄膜とレジストの間に吸着力が働いているとする。その後、図４の（４−Ａ）に示すように、薄膜をレジストから剥離させるため、圧力を低くするが薄膜とレジストとの間に吸着力が働いており、その吸着力に打ち勝つだけの圧力ではないため、薄膜の密着していない領域のみが変化し、照射スポット位置Ｐ’位置では薄膜は変化しない。ここで、照射スポット位置Ｐ’には、薄膜とレジストが密着している部分を選んでいる。そのため、図４の（４−Ｂ）のように、、図４の（５−Ｂ）の反射スポット位置からその反射スポットの位置は変化しない。
【００２１】
その後さらに減圧をすると、照射スポット位置Ｐ’部は剥離し始める。このとき、まだ中心部は剥離していないため、照射スポット位置Ｐ’の薄膜の傾きが変化する速度が速くなり（図４（３−Ａ））、反射光スポット４０３は下側に大きく下がる（図４（３−Ｂ））。その後、さらに減圧をすすめると薄膜が剥がれようとする力が吸着力よりも強くなり、薄膜部全面が剥離し、図３の（２−ａ）と同じ変形量を持つようになる（図４（２−Ａ））。さらに、減圧し薄膜のおもて面、裏面の間の圧力差を無くすことで撓ませる前の状態に戻る（図４（１−Ａ））。
【００２２】
以上順を追って説明したように、薄膜とレジストとの間に吸着力が存在することで、図３の密着時にたどる薄膜の変形の軌跡と、図４の剥離時にたどる薄膜の変形の軌跡が異なる。図３と図４の受光部での反射光スポット位置を連続的に検出し、薄膜の角度変化に換算すると図５のようなグラフとなる。図５において、密着時の角度変化を○、剥離時の角度変化を△で記している。このグラフにおいて吸着力が増大すると、剥がれ始める圧力５０１が低下し、すなわち圧力調整容器内の圧力をさらに低下させなければ薄膜がレジストから剥離せず、薄膜の変形量が大きくなるため、最大の角度変化５０２も増大する。図５中の（＃ａ）の位置は図３中の（＃）に対応し、（＃ｂ）の位置は図４中の（＃）に対応している（ここで記した＃は１〜５までのいずれかの数字を示す）。
【００２３】
ここで、薄膜とレジスト間の吸着力が大きいと、薄膜とレジストを剥離するのに必要な力が大きくなって露光マスクへの負担が大きくなり、露光マスクの変形量も大きくなる。その結果、露光マスクがその負荷に耐え切れなくなり破壊に至る。また、この吸着力は、露光マスクとレジストの密着回数に依存して強くなる傾向にある。
本発明においては、このような薄膜で形成した露光マスクとレジストとの間の吸着力に着眼し、この吸着力の増大を露光マスクとレジストを剥離するのに要する力の変化から読み取り、露光マスクが耐えられる変形による負荷を設定し、設定した負荷を吸着力が超えると判断したら、そこで露光マスクの使用を中止するようにしたものである。つまり、薄膜が剥がれ始める圧力値または最大の角度変化をモニターしながら、圧力値が設定値よりも低く、もしくは、最大角度変化が設定値よりも大きくなったら、露光マスクはいつ破壊してもおかしくない状態であると判断し、露光マスクの交換を行う。ここでの、設定値とは使用するマスクの材料、形状、構成などにより変化するもので、計算から算出しても良く、もしくは、同様のマスクの破壊実験結果から設定しても良い。
【実施例】
【００２４】
図６は、本発明の実施例における上記した本発明の実施の形態における露光マスクの吸着力の検出手段を適用した近接場露光装置の構成を示す図である。
【００２５】
図６において、６０１は露光マスクであり、６０２は基板６０３に塗布した被露光物であるフォトレジストである。
本実施例においては、圧力調整容器６０５内に裏面を面した露光マスク６０１の表面と、フォトレジスト６０２表面の間隔を固定し約１００μｍとした。この時、使用した露光マスク６０１の薄膜となっている部分は、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさ、１μｍの厚さであった。この露光マスクは経験的に、露光マスクとレジストが中心から３ｍｍの位置で剥がれ始める圧力調整容器６０５内の圧力がおよそ３ｋＰａとなる時、または露光マスク６０１の薄膜の最大角度変化が１.３度となる時に、露光マスクが破壊することがわかっている。そのため、破壊予知として用いる設定値として上記圧力が３ｋＰａ、薄膜の角度変化を１．１度とした。
【００２６】
露光マスク６０１とフォトレジスト間の間隔を固定したまま、露光マスク６０１を撓ませることにより、露光マスク６０１とフォトレジスト６０２を密着させる。そこで、圧力調整容器６０５内に窒素を流し圧力を密閉容器外に比べ高くするため、電磁弁６０６を開き圧力調整容器６０５内に窒素ガスを流し入れた。このとき、圧力調整容器６０５内に設置した圧力センサ６０８をモニターし、１００Ｐａ／秒の加圧速度で流し入れるよう窒素の流量を流量調節装置６０９により制御した。
ここで、図６に示すように、密閉容器外から波長６３０ｎｍの半導体レーザ６１２でビーム径１００μｍにコリメートしたレーザ光ＬＤを、露光マスクの薄膜部の中心から３ｍｍ離れた部分に照射し、そこからの反射光を圧力調整容器６０５外に設置した受光部であるＰＳＤ（半導体位置検出器）６１３で受けた。この時ビームの光軸は図９に示すように、薄膜を形成している１０ｍｍ×１０ｍｍの四角の枠に平行な向きでレーザを照射した。
【００２７】
圧力調整容器６０５内の圧力が１００Ｐａ／秒で変化する間、露光マスク６０１の薄膜部分が次第に撓んでいった。露光マスク６０１が撓むことにより、反射光を受けるＰＳＤ６１３上のスポットの位置が変化し、それにしたがってＰＳＤ６１３からの電圧の出力が変化する。圧力の変化により生じたＰＳＤ６１３の出力の変化の値を角度変化に換算したグラフを図１０に示す。図中の縦軸角度変化［degree］ の値が大きいと受光部のより下に反射光スポットが位置していることを示しており、横軸は、圧力調整容器６０５内の圧力を示している。圧力調整容器６０５内に圧力が印加され始めると、角度変化の値が大きくなっていき、ある圧力値を境に再び小さくなり、０Ｐａ時の出力とほぼ同じになる。さらに圧力を印加しても角度変化の値は変化しなくなる（図中矢印部）。これは、実施の形態として記したように露光マスクとフォトレジストが密着したことを示している。圧力センサ６０８と、ＰＳＤ６１３からの出力を換算した角度変化の値から、圧力を印加しても角度変化の値が変化しなくなることを、密着判断制御手段が露光マスク６０１とフォトレジスト６０２が密着したと判断し、電磁弁６０６を閉じ圧力を印加するため流し入れている窒素を止める。
【００２８】
その後、水銀ランプ６０４のｇ線（波長４３６ｎｍ）の光を照射しフォトレジストを露光する。露光後、電磁弁６１０を開き圧力調整容器６０５内の窒素を排出し、圧力調整容器６０５内の圧力を大気圧まで減圧し露光マスク６０１の撓みを解消する。露光マスク６０１の撓みを解消する時のＰＳＤ６１３上での反射光スポット位置の動きは、密着する時の動きを逆向きに似たような動きとなる。一旦ＰＳＤ６１３の出力電圧値が小さくなり角度変化の値が大きくなり、ある圧力で最大となり再び小さくなり初期位置にまで戻る。このように角度変化の値（ＰＳＤ６１３の出力電圧値）が初期値に戻ることで露光マスクの撓みが解消されたことを検知する。このときの密着し始めから剥離が終わるまでの圧力に対する角度変化のグラフは図７となった。密着時、剥離時ともに略同様な露光マスクの角度変化であることがわかる。
【００２９】
その後、同様の操作を約２００００回繰り返した後の露光処理後に、露光マスクをレジストから剥離する図８のグラフが得られた。このグラフから、剥がれ始める圧力値が３ｋＰａ以下になり、さらに最大の角度変化も１．１度を超えたことを確認したため、この露光マスクの使用を中止し、露光マスクの交換を行った。
剥がれ始めの圧力と最大の角度変化の値は、検出圧力及び検出角度変化比較装置にて設定値と比較を行い常にモニターしておくとよい。
確認のため、使用を中止した露光マスクで露光を続けたところ、約２０３００回で破壊した。
以上のように、露光マスクとレジストの剥離時に、受光部の反射スポット位置の回数依存の変化を検出することで、露光マスクの破壊を予知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態における露光マスク概略図。
【図２】本発明の実施の形態におけるセンサを用いた露光装置。
【図３】本発明の実施の形態を説明するための露光マスクのレジストへの密着時の変形の様子と受光部上での反射光スポット位置の変化の様子を示す図。
【図４】本発明の実施の形態を説明するための露光マスクのレジストからの剥離時の変形の様子と受光部上での反射光スポット位置の変化の様子を示す図。
【図５】本発明の実施の形態を説明するための印加圧力に対する露光マスクの変形による角度変化を示すグラフ。
【図６】本発明の実施例における露光装置の構成を示す図。
【図７】本発明の実施例における露光マスク使用１回目の印加圧力に対する露光マスクの角度変化を示すグラフ。
【図８】本発明の実施例における露光マスク使用約２００００回目の印加圧力に対する露光マスクの角度変化を示すグラフ。
【図９】本発明の実施例におけるの露光マスクと光源、受光部の関係を示す図。
【図１０】圧力調整容器内の圧力の変化により生じたＰＳＤ（半導体位置検出器）の出力の変化の値を角度変化に換算したグラフ。
【符号の説明】
【００３１】
１００：露光マスク
１０１：マスク母材
１０２：遮光膜
１０３：微小開口
１０４：マスク支持体
２０１、４０１、６０１：露光マスク
２０２、６０２：レジスト
２０３、６０３：基板
２０４、６０７：ステージ
２０５、６０５：圧力調整容器
２０６：マスク母材
２０７：遮光膜
２０８、６０８：圧力センサ
２０９、６０４：露光光源
２１０：露光光
２１１、６１１：コリメータレンズ
２１２、６１４：ガラス窓
２１３：圧力調整手段
２１４：光源
２１５：受光部
３０２（ａ）、（ｂ）：受光部
３０３、４０３：反射光スポット
４０２（ａ）、（ｂ）：受光部
５０１：剥がれ始め圧力の設定値
５０２：最大角度変化の設定値
６０６、６１０：電磁弁
６０９：流量調整手段
６１２：半導体レーザ
６１３、９０２：ＰＳＤ（半導体位置検出器）
９０１：半導体レーザ
９０３：反射光スポット位置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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