特許 6705666 近接露光装置及び近接露光方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6705666

(24)【登録日】2020年5月18日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】近接露光装置及び近接露光方法

(51)【国際特許分類】

   G03F 7/20 20060101AFI20200525BHJP

   H01L 21/68 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   G03F7/20 501

   H01L21/68 K

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2016-43588(P2016-43588)

(22)【出願日】2016年3月7日

(65)【公開番号】特開2016-170411(P2016-170411A)

(43)【公開日】2016年9月23日

【審査請求日】2018年12月21日

(31)【優先権主張番号】特願2015-47711(P2015-47711)

(32)【優先日】2015年3月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】500171707

【氏名又は名称】株式会社ブイ・テクノロジー

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】川島 洋徳

【審査官】 冨士 健太

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１３３１２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６４５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１９２１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３４２９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４６１８２６１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０２１９３３４６（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｆ ７／２０−７／２４、９／００−９／０２

Ｈ０１Ｌ ２１／６７−２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御し、
前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする近接露光装置。

【請求項2】

前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする請求項２に記載の近接露光装置。

【請求項4】

露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御し、
前記制御装置は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする近接露光装置。

【請求項5】

前記近接露光装置は、近接ステップ露光装置であり、
前記制御装置は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の近接露光装置。

【請求項6】

露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有し、
前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする近接露光方法。

【請求項7】

前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする請求項６に記載の近接露光方法。

【請求項8】

前記駆動制御工程は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする請求項７に記載の近接露光方法。

【請求項9】

露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有し、
前記駆動制御工程は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする近接露光方法。

【請求項10】

前記近接露光方法は、近接ステップ露光方法であり、
前記駆動制御工程は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の近接露光方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、近接露光装置及び近接露光方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近接露光装置によるパターン露光において、マスクと基板との間のギャップは、解像度や露光パターンの一様性に大きな影響を及ぼす重要な要因であり、マスク・基板間のギャップを調整する各種の装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。特許文献１の基板露光装置は、１枚の基板に対して複数枚の被割付基板を割付けて露光する装置であり、マスクに対する被割付基板高さ位置をマスクの隅部４箇所で測定し、この測定値に基づいて回帰平面を求め、回帰平面とマスクとのギャップが所定値となるようにチルト機構を駆動して平行出し処理して、ギャップを設定値に設定している。

【0003】

また、特許文献２の近接露光装置は、マスクと基板との間のギャップをマスクの隅部４箇所の測定点で測定し、各測定点の４箇所の中点のうち、３箇所の中点における各ギャップが一様になるようにＺ−チルト調整機構を駆動してマスクと基板とのギャップを一様化している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４６０８１９３号公報

【特許文献2】特開２０１１−１６４５９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１及び２によると、被露光基板及びマスクの平坦度ができるだけ小さくなるように調整した後、マスクの隅部４箇所のギャップセンサの測定値に基づいて仮想平面を求め、被露光基板が仮想平面に対して平坦になるようにチルト機構を駆動していた。しかし、実際には、マスクや被露光基板の各表面は曲面を形成しており、マスクの隅部で測定した測定値に基づいて調整したギャップ値は、マスク中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面形状を反映しておらず、改善の余地があった。

【0006】

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスクと基板との間の面内ギャップ分布をできるだけ一様にして、露光精度を向上させることができる近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、
前記チルト調整機構を制御する制御装置と、
を備え、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光装置であって、
前記制御装置は、前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定された前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする近接露光装置。
（２） 前記複数の測定点での前記マスクの下面と前記ワーク載置面の高さ座標から、最小２乗法により得られる値に基づいて、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の近接露光装置。
（４） 前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする（３）に記載の近接露光装置。
（５） 前記制御装置は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（４）に記載の近接露光装置。
（６） 前記制御装置は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（１）又は（２）に記載の近接露光装置。
（７） 前記近接露光装置は、近接ステップ露光装置であり、
前記制御装置は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の近接露光装置。
（８） 露光すべきパターンを有するマスクを支持するマスク支持部と、
被露光材としてのワークを支持するワーク載置面を有するワーク支持部と、
前記マスク又は前記ワーク載置面の傾きを調整すべく、前記マスク支持部又は前記ワーク支持部を駆動するチルト調整機構と、
前記マスク及び前記ワークとの間のギャップを測定するギャップセンサと、
前記ワークに対してパターン露光用の光を前記マスクを介して照射する照明光学系と、を備える近接露光装置を用いて、前記マスクと前記ワークとを近接して対向配置した状態で、前記パターン露光用の光を前記マスクを介して前記ワークに照射して前記マスクのパターンを前記ワークに露光転写する近接露光方法であって、
前記パターンが描かれた前記マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で、前記マスク支持部に支持された前記マスクの下面と前記ワーク載置面との高さ座標を測定する工程と、
前記複数の測定点での前記マスクの下面及び前記ワーク載置面の高さ座標に基づいて、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御する工程と、
を有することを特徴とする近接露光方法。
（９） 前記複数の測定点での前記マスクの下面と前記ワーク載置面の高さ座標から、最小２乗法により得られる値に基づいて、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（８）に記載の近接露光方法。
（１０） 前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出されることを特徴とする（８）又は（９）に記載の近接露光方法。
（１１） 前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、スプライン曲線又は線形補間によって与えられるパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ与えられ、
前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面は、前記マスクの下面の前記複数の測定点での高さ座標、前記ワーク載置面の前記複数の測定点での高さ座標をそれぞれ通ることを特徴とする（１０）に記載の近接露光方法。
（１２） 前記駆動制御工程は、前記マスク側パラメトリック曲面及び前記ワーク側パラメトリック曲面が接触しないように前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（１１）に記載の近接露光方法。
（１３） 前記駆動制御工程は、前記マスクの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、前記ワークの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、前記マスク側仮想平面と前記ワーク側仮想平面とが交差しない様に前記チルト調整機構を駆動することを特徴とする（８）又は（９）に記載の近接露光方法。
（１４） 前記近接露光方法は、近接ステップ露光方法であり、
前記駆動制御工程は、ステップ露光を行う際の前記ワーク載置面の複数の露光領域ごとに、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布を算出して、前記マスク及び前記ワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、前記チルト調整機構を駆動制御することを特徴とする（８）〜（１３）のいずれかに記載の近接露光方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、制御装置が、マスクの周縁部及び内部の複数の測定点で測定されたマスクの下面及びワーク載置面の高さ座標に基づいてチルト調整機構を駆動制御して、マスク及びワーク載置面間のギャップ分布ができるだけ一様になるので、マスク中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面を反映してギャップ分布を一様化することができ、露光精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る近接露光装置の正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る照明光学系の構成を示す図である。

【図3】マスク支持部に支持されたマスクと、ワーク載置面上に載置されたワークとの状態を示す要部側面図である。

【図4】マスク及びワーク載置面の高さ座標を測定する測定点を示す平面図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るマスク側パラメトリック曲面を示す斜視図である。

【図6】近接ステップ露光装置におけるマスク及びワーク載置面の高さ座標を測定する測定点を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る近接露光装置の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、近接露光装置ＰＥは、被露光材としてのワークＷより小さいマスクＭを用い、マスクＭをマスクステージ１で保持すると共に、ワークＷをワークステージ（ワーク支持部）２で保持し、マスクＭとワークＷとを近接させて所定の露光ギャップで対向配置した状態で、照明光学系３からパターン露光用の光をマスクＭに向けて照射することにより、マスクＭのパターンをワークＷ上に露光転写する。

【0011】

ワークステージ２をＸ軸方向にステップ移動させるため、装置ベース４上には、Ｘ軸送り台５ａをＸ軸方向にステップ移動させるＸ軸ステージ送り機構５が設置されている。Ｘ軸ステージ送り機構５のＸ軸送り台５ａ上には、ワークステージ２をＹ軸方向にステップ移動させるため、Ｙ軸送り台６ａをＹ軸方向にステップ移動させるＹ軸ステージ送り機構６が設置されている。Ｙ軸ステージ送り機構６のＹ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２が設置されている。ワークステージ２の上面であるワーク載置面２ａには、ワークＷがワークチャック等で真空吸引された状態で保持される。また、ワークステージ２の側部には、マスクＭの下面高さを測定するための基板側変位センサ１５が配設されている。従って、基板側変位センサ１５は、ワークステージ２と共にＸ、Ｙ軸方向に移動可能である。

【0012】

装置ベース４上には、複数（図に示す実施形態では４本）のＸ軸リニアガイドのガイドレール５１がＸ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５１には、Ｘ軸送り台５ａの下面に固定されたスライダ５２が跨架されている。これにより、Ｘ軸送り台５ａは、Ｘ軸ステージ送り機構５の第１リニアモータ２０で駆動され、ガイドレール５１に沿ってＸ軸方向に往復移動可能である。また、Ｘ軸送り台５ａ上には、複数のＹ軸リニアガイドのガイドレール５３がＹ軸方向に配置され、それぞれのガイドレール５３には、Ｙ軸送り台６ａの下面に固定されたスライダ５４が跨架されている。これにより、Ｙ軸送り台６ａは、Ｙ軸ステージ送り機構６の第２リニアモータ２１で駆動され、ガイドレール５３に沿ってＹ軸方向に往復移動可能である。

【0013】

Ｙ軸ステージ送り機構６とワークステージ２の間には、ワークステージ２を上下方向に移動させるため、比較的位置決め分解能は粗いが移動ストローク及び移動速度が大きな上下粗動装置７と、上下粗動装置７と比べて高分解能での位置決めが可能でワークステージ２を上下に微動させてマスクＭとワークＷとの対向面間のギャップを所定量に微調整するチルト調整機構としての上下微動装置８が設置されている。

【0014】

上下粗動装置７は後述の微動ステージ６ｂに設けられた適宜の駆動機構によりワークステージ２を微動ステージ６ｂに対して上下動させる。ワークステージ２の底面の４箇所に固定されたステージ粗動軸１４は、微動ステージ６ｂに固定された直動ベアリング１４ａに係合し、微動ステージ６ｂに対し上下方向に案内される。なお、上下粗動装置７は、分解能が低くても、繰り返し位置決め精度が高いことが望ましい。

【0015】

上下微動装置８は、Ｙ軸送り台６ａに固定された固定台９と、固定台９にその内端側を斜め下方に傾斜させた状態で取り付けられたリニアガイドの案内レール１０とを備えており、該案内レール１０に跨架されたスライダ１１を介して案内レール１０に沿って往復移動するスライド体１２にボールねじのナット（図示せず）が連結されると共に、スライド体１２の上端面は微動ステージ６ｂに固定されたフランジ１２ａに対して水平方向に摺動自在に接している。

【0016】

そして、固定台９に取り付けられたモータ１７によってボールねじのねじ軸を回転駆動させると、ナット、スライダ１１及びスライド体１２が一体となって案内レール１０に沿って斜め方向に移動し、これにより、フランジ１２ａが上下微動する。
なお、上下微動装置８は、モータ１７とボールねじによってスライド体１２を駆動する代わりに、リニアモータによってスライド体１２を駆動するようにしてもよい。

【0017】

この上下微動装置８は、Ｚ軸送り台６ａのＹ軸方向の一端側（図１の左端側）に１台、他端側に２台、合計３台設置されてそれぞれが独立に駆動制御されるようになっている。これにより、上下微動装置８は、３箇所のフランジ１２ａの高さを独立に微調整してワークステージ２の高さ及び傾きを微調整する。即ち、上下微動装置８は、後述する制御装置１００からの指令に基づいて３台の上下微動装置８を独立して制御することで、ワークステージ２の傾きを制御するチルト調整機構として機能する。ギャップセンサ（マスク側変位センサ）２７は、複数箇所でのマスクＭとワークＷとのギャップ量を計測する。

【0018】

また、Ｙ軸送り台６ａ上には、ワークステージ２のＹ方向の位置を検出するＹ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９と、ワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出するＸ軸レーザ干渉計に対向するバーミラー（共に図示せず）とが設置されている。Ｙ軸レーザ干渉計１８に対向するバーミラー１９は、Ｙ軸送り台６ａの一側でＸ軸方向に沿って配置されており、Ｘ軸レーザ干渉計に対向するバーミラーは、Ｙ軸送り台６ａの一端側でＹ軸方向に沿って配置されている。

【0019】

Ｙ軸レーザ干渉計１８及びＸ軸レーザ干渉計は、それぞれ常に対応するバーミラーに対向するように配置されて装置ベース４に支持されている。なお、Ｙ軸レーザ干渉計１８は、Ｘ軸方向に離間して２台設置されている。２台のＹ軸レーザ干渉計１８により、バーミラー１９を介してＹ軸送り台６ａ、ひいてはワークステージ２のＹ軸方向の位置及びヨーイング誤差を検出する。また、Ｘ軸レーザ干渉計により、対向するバーミラーを介してＸ軸送り台５ａ、ひいてはワークステージ２のＸ軸方向の位置を検出する。

【0020】

マスクステージ１は、略長方形状の枠体からなるマスク基枠２４と、該マスク基枠２４の中央部開口にギャップを介して挿入されてＸ，Ｙ，θ方向（Ｘ，Ｙ平面内）に移動可能に支持されたマスクフレーム２５とを備えており、マスク基枠２４は装置ベース４から突設された支柱４ａによってワークステージ２の上方の定位置に保持されている。

【0021】

図３も参照して、マスクフレーム２５の中央部開口の下面には、枠状のマスクホルダ（マスク支持部）２６が設けられている。また、マスクホルダ２６の下面には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数のマスク吸着溝２６ａが開設されており、マスクＭは、マスク吸着溝２６ａを介して図示しない真空式吸着装置によりマスクホルダ２６の下面に着脱自在に保持される。なお、マスクホルダ２６の下面は、マスクＭの自重による中央部付近での撓みを考慮し、マスクホルダ２６がマスクＭの下面の高さのばらつきを抑えてマスクＭを保持すべく、中央部に向かって上方となるように傾斜している。

【0022】

図２に示すように、本実施形態の露光装置ＰＥの照明光学系３は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ６１、及びこの高圧水銀ランプ６１から照射された光を集光するリフレクタ６２をそれぞれ有するランプユニット６０と、光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６３と、照射光路を開閉制御する露光制御用シャッターユニット６４と、露光制御用シャッターユニット６４の下流側に配置され、リフレクタ６２で集光された光を照射領域においてできるだけ均一な照度分布となるようにして出射するオプティカルインテグレータ６５と、オプティカルインテグレータ６５から出射された光路ＥＬの向きを変えるための平面ミラー６６と、高圧水銀ランプ６１からの光を平行光として照射するコリメーションミラー６７と、該平行光をマスクＭに向けて照射する平面ミラー６８と、を備える。なお、オプティカルインテグレータ６５と露光面との間には、ＤＵＶカットフィルタ、偏光フィルタ、バンドパスフィルタが配置されてもよい。また、光源は、高圧水銀ランプは、単一のランプであってもよく、或いは、ＬＥＤによって構成されてもよい。

【0023】

そして、露光時にその露光制御用シャッターユニット６４が開制御されると、ランプユニット６０から照射された光が、平面ミラー６３、オプティカルインテグレータ６５、平面ミラー６６、コリメーションミラー６７、平面ミラー６８を介して、マスクホルダ２６に保持されるマスクＭ、ひいてはワークＷの表面にパターン露光用の光として照射され、マスクＭの露光パターンがワークＷ上に露光転写される。

【0024】

次に、制御装置１００による上下微動装置（チルト調整機構）８の制御について、図３及び図４を参照して説明する。

【0025】

マスク支持部２６に支持されたマスクＭは、自重などにより撓んでおり、図３に示すように下面は曲面となっている。また、ワーク載置面２ａも曲面となっている場合があり、ワーク載置面２ａ上に吸着保持されるワークＷも、ワーク載置面２ａに倣って曲面となる。制御装置１００は、予め測定されているマスクＭの下面の平坦度と、ワーク載置面２ａの平坦度とから、露光領域内におけるマスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様になるように上下微動装置８を制御してチルト調整し、露光精度を向上させる。

【0026】

制御装置１００は、マスク支持部２６に支持された状態におけるマスクＭの平坦度、及びワーク載置面２ａの平坦度を記憶する。即ち、制御装置１００は、基板側変位センサ１５によって測定された、マスク支持部２６に支持された状態におけるマスクＭの下面の高さ座標、及びマスクフレーム２５に取り付けられたマスク側変位センサ２７によって測定されたワーク載置面２ａの高さ座標を、複数の測定点において予め記憶している。マスクＭ及びワーク載置面２ａの測定点は、マスクＭの中央部でのギャップも考慮されるように、マスクＭの露光領域の周縁部及び該周縁部より内側の内部を含む複数の点であればよく、本実施形態では、図４に示すように、５行×５列、合計２５箇所が測定点Ｐ１〜Ｐ２５に設定されている。なお、基板側変位センサ１５やマスク側変位センサ２７は、備え付けのセンサーを用いてもよいし、或いは、上記高さ座標の測定用に別途取り付けられてもよい。

【0027】

各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるマスクＭの下面の高さ座標の測定値をＣ（η^ｉ）、ワー
ク載置面２ａの高さ座標の測定値をＳ（ξ^ｉ）とすると、各測定点Ｐ１〜Ｐ２５における
マスクＭの下面とワーク載置面２ａとの間のギャップＧは、
Ｇ^ｉ＝Ｃ（η^ｉ）−Ｓ（ξ^ｉ）
で与えられる。ここで、ηはマスクＭの座標系、ξはワークステージ２の座標系を意味し、ｉ＝１，2，・・・Ｎ（Ｎは測定点の数）である。

【0028】

本実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間の各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるギャップＧ^ｉが設定ギャップ（１００〜３００μｍ）に近づくように、３台の上下微動装置８を駆動制御してチルト調整することで、露光領域内におけるマスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布をできるだけ一様にする。このため、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間の各測定点Ｐ１〜Ｐ２５におけるギャップＧ^ｉ、設定ギャップ、３台の上下微動装置８によるワーク載置面２ａの回転をパラメータとして、最小２乗法により３台の上下微動装置８のＺ移動量（チルト量）を求め、この値に基づいて各上下微動装置８を駆動制御してチルト調整する。これにより、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様化されるワーク載置面２ａが与えられる。なお、一様化する手法は、最小２乗法に限定されず、ロバスト推定やラグランジュの未定係数法であってもよい。

【0029】

また、最小２乗法に基づいてチルト駆動した後の各測定点でのギャップは、設定ギャップに対してチルトの変位分を考慮した数値となる。このため、マスクＭの周縁部の複数の測定点（本実施形態では、隅部４箇所）におけるギャップＧをギャップセンサ２７で測定して４点でのギャップが設定ギャップに対して許容範囲内にチルト調整できたことを確認する。
その後、ワーク載置面２ａにワークＷを載置し、マスクＭとワークＷとのアライメント調整を行った後、照明光学系３から露光光を照射してマスクＭの露光パターンをワークＷ上に露光転写する。

【0030】

なお、マスクＭの平坦度、及びワーク載置面２ａの平坦度は、近接露光装置ＰＥに固有のものとして与えられることから、近接露光装置ＰＥの使用前の初期段階で、３台の上下微動装置８の駆動量を予め制御装置１００のメモリに記憶させておくことで、実際にワークＷを露光する際に、容易にギャップ分布を一様化することができる。

【0031】

なお、上述した平坦度測定及びチルト調整は、ワーク載置面２ａにワークＷが載置されていない状態で行われている。したがって、上記のようなチルト調整を、ワーク載置面２ａにワークＷを載置した状態で行った場合、ワークＷがマスクＭに接触する虞がある。しかし、図３に示すように、マスクＭの最下点Ｍ１を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面ＭＦと、ワークＷの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面ＷＦとが交差しない様に、制御装置１００が上下微動装置８の作動量を制限してチルト調整することで、ワークＷとマスクＭとの接触を回避することができる。

【0032】

この際、測定点Ｐ１〜Ｐ２５が、マスクＭの最下点Ｍ１及びワークＷの最上点と一致するとは限らないため、各測定点Ｐ１〜Ｐ２５での測定値をスプライン曲線で補間してマスクＭの最下点Ｍ１及びワークＷの最上点を求めることもできる。

【0033】

以上説明したように、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、パターンが描かれたマスクの周縁部及び内部の複数の測定点で予め測定されたマスクホルダ２６に支持されたマスクＭの下面とワーク載置面２ａとの高さ座標を取得し、複数の測定点でのマスクＭの下面及びワーク載置面２ａの高さ座標に基づいて、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、制御装置１００が上下微動装置８を駆動制御する。これにより、マスクＭの中央部のたわみを含めたマスク全体の曲面を反映してギャップ分布を一様化することができ、露光精度を向上させることができる。

【0034】

また、複数の測定点でのマスクＭの下面とワーク載置面２ａの高さ座標の差分から、最小２乗法により得られる値に基づいて、上下微動装置８を駆動制御するので、比較的容易にギャップ分布を一様化することができる。

【0035】

また、制御装置１００は、マスクＭの最下点を通り鉛直方向に垂直なマスク側仮想平面と、ワークＷの最上点を通り鉛直方向に垂直なワーク側仮想平面とを求め、マスク側仮想平面とワーク側仮想平面とが交差しない様に上下微動装置８を駆動するので、ワークＷが載置された状態で、上下微動装置８を駆動しても、ワークＷとマスクＭとの接触を回避することができる。

【0036】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について説明する。なお、本実施形態は、制御装置１００における制御手法が異なるのみであるため、この点を中心に説明する。

【0037】

第１実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布として、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５でのマスクＭの下面とワーク載置面２ａのギャップＧ^ｉを直接用いて、チルト調整が行われている。
一方、本実施形態では、マスクＭ及びワーク載置面２ａ間のギャップ分布は、マスクＭの下面の複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づくマスク側パラメトリック曲面と、ワーク載置面２ａの複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づくワーク側パラメトリック曲面とを用いて算出される。そして、互いに対向するマスク側パラメトリック曲面とワーク側パラメトリック曲面間のギャップ分布ができるだけ一様になるように、チルト調整が行われる。

【0038】

マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面は、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づいて、スプライン曲線又は線形補間によって与えられる複数のパラメトリック曲線を組み合わせることでそれぞれ形成される。また、パラメトリック曲線は、隣接する測定点の線形補間のみから与えられてもよい。
また、マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面は、マスクＭの下面の複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標(即ち、ｘ、ｙ、ｚ座標)、ワーク載置面２ａの複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標(即ち、ｘ、ｙ、ｚ座標)をそれぞれ通るようにして設計される。

【0039】

図５は、一例として、マスク側パラメトリック曲面を示しており、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標に基づいて、３次元スプライン曲線によってパラメトリック曲線を得ている。また、このパラメトリック曲面は、隣り合う測定点間を５等分した各点においてｘ、ｙ、ｚ座標が与えられている。なお、ワーク側パラメトリック曲面は、図示しないが、マスク側パラメトリック曲面と同様に表される。図５において、ｘ、ｙ座標の単位は、ｍｍであり、ｚ座標の単位は、μｍである。

【0040】

したがって、マスク側パラメトリック曲面とワーク側パラメトリック曲面間のギャップ分布において、チルト調整の際には、複数の測定点Ｐ１〜Ｐ２５を含む任意の複数の点におけるマスクＭの下面とワーク載置面２ａのギャップを用いて演算することができ、ギャップ分布をより一様化することができる。

【0041】

なお、第２実施形態においても、ギャップ分布を一様化する演算手法は、最小２乗法、ロバスト推定、ラグランジュの未定係数法のいずれであってもよい。
また、第２実施形態においても、マスクＭの周縁部の複数の測定点（本実施形態では、隅部４箇所）におけるギャップＧをギャップセンサ２７で測定して４点でのギャップが設定ギャップに対して許容範囲内にチルト調整できたことを確認する。

【0042】

さらに、制御装置１００は、マスク側パラメトリック曲面及びワーク側パラメトリック曲面が接触しないように上下微動装置８を駆動制御することでチルト調整される。その際、マスク側及びワーク側パラメトリック曲面がいずれも測定点Ｐ１〜Ｐ２５での高さ座標を通っているので、ワークＷとマスクＭとの接触がより確実に回避される。
その他の構成及び作用については、第１実施形態のものと同様である。

【0043】

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、上下微動装置８によりワークステージ２の傾きを変更してチルト量を調整するようにしたが、マスク支持部２６にチルト調整機構を配設してマスクＭ側の傾きを調整するようにしてもよく、或いは、ワークステージ２及びマスク支持部２６の両側にチルト調整機構を配設してもよい。

【0044】

また、マスクＭに対してワークＷを相対移動させながら、１枚のワークＷに複数の転写パターンを形成する近接ステップ露光装置の場合では、実際には、ワーク載置面２ａは、図６に示すように、マスクＭのサイズよりも大きく、ワーク載置面２ａに載置されるワークＷは、複数の露光領域Ａを備える。
この場合、マスクＭの下面では、Ｘ方向及びＹ方向にｍ行×ｎ列の測定点Ｐでの高さ座標が測定されるとともに、ワーク載置面２ａでは、Ｘ方向及びＹ方向にｍ１行×ｎ１列の測定点Ｐ´での高さ座標が測定され、各測定点Ｐ、Ｐ´での高さ座標を測定データとして保存しておく。
そして、ワーク載置面２ａでは、使用するマスクＭに応じて複数の露光領域Ａが設定されるため、露光領域Ａごとに、露光領域Ａ内における測定点Ｐ´の高さ座標を用いて、各ワーク側パラメトリック曲面をそれぞれ設計しておく。
その後、制御装置１００は、ステップ露光を行う際のワーク載置面２ａの複数の露光領域Ａごとに、マスクＭの複数の測定点Ｐから与えられるマスク側パラメトリック曲面と、各露光領域Ａの複数の測定点Ｐ´から与えられるワーク側パラメトリック曲面とに基づいて、マスクＭ及びワーク載置面間２ａのギャップ分布ができるだけ一様になるように、上下微動装置８を駆動制御する。したがって、このチルト駆動制御は、次の露光領域Ａを露光するため、マスクＭとワークＷが相対的にステップ移動するたびに行われる。

【0045】

さらに、本発明のマスクＭの下面の測定、及び、ワーク載置面２ａの測定は、露光動作が行われていないタイミングで実施し、測定後に内部の曲面データを更新する。なお、上記測定は、自動で行われてもよく、或いは、手動で行われてもよい。

【符号の説明】

【0046】

１ マスクステージ
２ ワークステージ（ワーク支持部）
２ａ ワーク載置面
３ 照明光学系
８ 上下微動装置（チルト調整機構）
２６ マスクホルダ（マスク支持部）
２７ ギャップセンサ（マスク側変位センサ）
１００ 制御装置
Ｇ ギャップ
Ｍ マスク
Ｍ１ 最下点
ＭＦ マスク側仮想平面
Ｐ１-Ｐ２５ 測定点
ＰＥ 近接露光装置
Ｗ ワーク
ＷＦ ワーク側仮想平面
Ｃ（η^ｉ） マスクＭの下面の高さ座標
Ｓ（ξ^ｉ） ワーク載置面の高さ座標

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】