JP2005011990A - 走査型投影露光装置、走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法及び露光方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1のステージと第2のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、第2のステージ上に配置され、照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサI1〜I6と、複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、照明光学系及び部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、複数の光電センサによる計測値に基づいて照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、感度校正手段による複数の光電センサ間の感度校正を複数の光電センサの個数よりも少ない回数の複数の光電センサによる計測に基づいて行う。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体のIC若しくは液晶表示素子の製造に用いられる走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法及び該走査型投影露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、フォトレジストが塗布されているプレート(ガラスプレート、半導体ウエハ等)上の各ショット領域にマスク(レチクル、フォトマスク等)のパターン像をステップ・アンド・リピート方式で一括露光する投影露光装置(ステッパー)が多用されていた。
【0003】
近年、1つの大きな投影光学系を使用する代わりに、小さな複数の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系でそれぞれマスクパターンの一部の像をプレート上に投影露光する露光装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。特許文献1に記載されているような露光装置における投影光学系は、反射プリズム、凹面鏡及び各レンズによって構成され、中間像を一度形成し、更に同一の光学系をもう一段備えることによってマスク上のパターンをプレート上に正立正像等倍にて投影する(例えば特許文献2及び特許文献3参照)。ここで、特許文献2に記載されている走査型投影露光装置においては、露光光としてg線とh線を使用しており、特許文献3に記載されている走査型露光装置においては、色収差を補正することができるように、露光光としてg,h,i線を使用している。
【0004】
また、マスク側のステージとプレート側のステージをキャリッジで保持し、一体的に走査方向に移動させ、大画面の走査露光を行う走査型露光装置が提案されている(例えば特許文献4及び特許文献5参照)。更に、近年の走査型露光装置においては、マスク側のステージとプレート側のステージを同期移動させることにより、マスクの像を繰り返し露光するいわゆるステップ・アンド・スキャン方式が主流になっている(例えば特許文献6参照)。
【0005】
また、近年の走査型露光装置においては、プレート上の照度を検出するためにプレートステージ上に照度センサが配置されている。例えば、プレートステージが1次元にしか移動できないために、複数の照度センサをプレートステージ上に配置して各部分投影光学系を通過した光の照度を検出する露光装置が存在する(例えば特許文献7参照)。また、プレートステージ上に配置された照度センサを2次元的に移動可能とした露光装置も存在する(例えば特許文献8及び特許文献9参照)。特許文献8に記載されている露光装置においては、各照明系内に配置された照度センサにより計測された照度とプレートステージ上に配置された1つの照度センサにより計測された照度に基づいて、プレートステージ上の照度を一定にしている。また、特許文献9に記載されている露光装置においては、オーバラップ露光領域の照度を測定し、オーバラップ露光領域の照度を一定にすることにより各投影位置での照度を一定にしている。
【0006】
【特許文献1】
特開平7−57986号公報
【特許文献2】
特開2000−187332号公報
【特許文献3】
特開2000−39557号公報
【特許文献4】
特開平7−283115号公報
【特許文献5】
特開平7−135165号公報
【特許文献6】
特開2000−298353号公報
【特許文献7】
特開平11−160887号公報
【特許文献8】
特開平7−153683号公報
【特許文献9】
特開平7−302753号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献7に開示されている露光装置のように、プレートステージ上に複数の照度センサを配置する場合、各照度センサの出力を一定とすることは可能であるが、各照度センサの感度のばらつきやフィルタ等の局所的な経年変化等により露光時の照度がばらつくといった問題が生じる。また、各計測点に応じて用いる照度センサは固定であるため、ある計測点の照度センサにゴミ等が付着した場合においても計測値に影響を与える。従って、各照度センサの計測値のばらつきが直接投影光学系にて露光される場合の照度分布に大きく影響し、一度に露光される面積内での照度むらとなる。
【0008】
一方、特許文献8に開示されている露光装置のようにプレートステージ上に1つの照度センサを配置する場合、この照度センサが経年変化等により絶対値が若干変動したとしても一度に露光される面積内で照度むらが発生することはない。従って、1つの照度センサを用いた方が精度的には良いが、計測点が増大することから計測時間が大幅に増大する。
【0009】
この発明の課題は、短時間での照度計測を可能とすることによる高スループットを実現し、かつ照度むらが生じにくい高精度な走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法及び該走査型投影露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決する為の手段】
請求項1に記載の走査型投影露光装置は、光源から射出される光束により第1の基板を照明する照明光学系と、前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、前記第1の基板を載置する第1のステージと、前記第2の基板を載置する第2のステージとを備え、前記第1のステージと前記第2のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、前記第2のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、前記複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正を前記複数の光電センサの個数よりも少ない回数の前記複数の光電センサによる計測に基づいて行うことを特徴とする。
【0011】
また、請求項2に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサによる計測回数が2回であることを特徴とする。
【0012】
この請求項1及び請求項2に記載の走査型投影露光装置によれば、該走査型投影露光装置に設けられた複数の光電センサ間の感度校正を該複数の光電センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で光電センサ間の感度校正を行なうことができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0013】
また、請求項3に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正時における前記複数の光電センサによる第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする。
【0014】
この請求項3に記載の走査型投影露光装置によれば、第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なう、即ち、1つの計測点を2つの光電センサにより計測を行なうことにより短時間で複数の光電センサ間の感度校正を行なうことができる。
【0015】
また、請求項4に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサ間の感度校正が前記第1の基板の交換時に行われることを特徴とする。
【0016】
この請求項4に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサ間の感度校正が第1の基板の交換時に行われることにより、スループットを低下させることなく複数の光電センサ間の感度校正を行なうことができる。
【0017】
また、請求項5に記載の走査型投影露光装置は、光源から射出される光束により第1の基板を照明する照明光学系と、前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、前記第1の基板を載置する第1のステージと、前記第2の基板を載置する第2のステージとを備え、前記第1のステージと前記第2のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、前記第2のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第1列として複数配置されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第2列として複数配置され、前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域と前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域とは、走査露光することによるオーバラップ露光領域を有し、前記照度調整手段は、前記複数の光電センサにより同時に計測された少なくとも2個所の前記オーバラップ露光領域の計測値に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする。
【0018】
また、請求項6に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域及び前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域の内の少なくとも一方の2個所の前記オーバラップ露光領域を同時に計測することを特徴とする。
【0019】
この請求項5及び請求項6に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサにより同時に少なくとも2個所のオーバラップ露光領域の光量又は照度を計測するため、1つの光電センサを備える露光装置と比較して短時間に照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0020】
また、請求項7に記載の走査型投影露光装置は、前記照明光学系が前記照明光学系から射出される光の波長を切り替える波長切り替え手段を備え、前記複数の光電センサは、前記波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有することを特徴とする。
【0021】
この請求項7に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサが波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有しているため、光の波長毎に数種類の光電センサを設ける必要がなく、1種類の光電センサによりそれぞれの光の波長に応じた光の光量又は照度を正確に計測することができる。
【0022】
また、請求項8に記載の走査型投影露光装置は、前記照度調整手段による前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整が前記第1の基板の交換時に行われることを特徴とする。
【0023】
この請求項8に記載の走査型投影露光装置によれば、照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整が第1の基板の交換時に行われることにより、スループットを低下させることなく照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【0024】
また、請求項9に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、前記第1列の前記部分投影光学系又は前記第2列の前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の計測を行う場合に、前記複数の光電センサによる第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分、前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする。
【0025】
この請求項9に記載の走査型投影露光装置によれば、第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なう、即ち、1つの計測点を2つの光電センサにより計測を行なうことにより短時間で照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【0026】
また、請求項10に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサの配置ピッチが前記部分投影光学系の配置ピッチに略等しいことを特徴とする。
【0027】
この請求項10に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサの配置ピッチが部分投影光学系の配置ピッチに略等しいため、オーバラップ露光領域の光量又は照度を同時に計測することができ、短時間に複数の光電センサ間の感度校正及び照度調整を行なうことができる。
【0028】
また、請求項11に記載の走査型投影露光装置は、前記第1の基板を交換する位置が前記第1の基板ステージが前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域及び前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることを特徴とする。
【0029】
この請求項11に記載の走査型投影露光装置によれば、第1の基板を交換する位置が第1の基板ステージが第1列の部分投影光学系に対応した露光領域及び第2列の部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることにより、第1の基板の交換時に遮光されていない計測点における照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を計測することが可能となる。従って、高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0030】
また、請求項12に記載の走査型投影露光装置は、前記照明光学系が前記光源から射出される光束に基づいて、それぞれ前記第1の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えることを特徴とする。
【0031】
この請求項12に記載の走査型投影露光装置によれば、第1の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えているため、各部分照明光学系が照度調整手段を備えることが可能となる。従って、部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整をきめ細かに行なうことができる。
【0032】
また、請求項13に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法は、光源から射出される光束により第1の基板を照明し、複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上の複数の露光領域へそれぞれ投影し、前記第1の基板と前記第2の基板とを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法であって、前記第2の基板を載置する基板ステージ上に設けられた複数の光電センサを用いて、前記複数の露光領域の内の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第1計測工程と、前記第2の基板を載置する前記基板ステージを、前記複数の光電センサの配置ピッチの少なくとも1ピッチ分、前記走査方向を横切る方向に移動させる第1移動工程と、前記複数の露光領域の内の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第2計測工程と、前記第1計測工程及び前記第2計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記複数の光電センサ間の感度を校正する感度校正工程と、前記第1計測工程及び前記第2計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整工程とを含むことを特徴とする。
【0033】
この請求項13に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【0034】
また、請求項14に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法は、前記部分投影光学系が前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第1列として複数配列されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第2列として複数配置されており、前記部分投影光学系の前記第2列又は前記第1列に対応した露光領域の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第3計測工程とを更に含み、前記照度調整工程は、前記第1計測工程、前記第2計測工程及び前記第3計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする。
【0035】
この請求項14に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【0036】
また、請求項15に記載の露光方法は、請求項1乃至請求項12の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学系を用いて前記第1の基板を照明する照明工程と、前記複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を前記第2の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、前記第1の基板が載置されている前記第1のステージと前記第2の基板が載置されている前記第2のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする。
【0037】
また、請求項16に記載の露光方法は、請求項13又は請求項14記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法により照度のキャリブレーションを行った走査型投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学系を用いて前記第1の基板を照明する照明工程と、前記複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を前記第2の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、前記第1の基板が載置されている前記第1のステージと前記第2の基板が載置されている前記第2のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする。
【0038】
この請求項15及び請求項16に記載の露光方法によれば、複数の光電センサの計測値に基づいて複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整が短時間かつ高精度に行われた走査型投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクパターンの転写を良好に行なうことができる。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態においては、マスク(第1の基板)Mのパターンの一部を感光性基板としてのプレート(第2の基板)Pに対して部分的に投影する複数の反射屈折型の部分投影光学系PL1〜PL7からなる投影光学系PLに対してマスクMとプレートPとを走査方向に同期移動させてマスクMに形成されたパターン像をプレートP上に走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。
【0040】
図1は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。また、図2は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の光源2からライトガイドファイバ14の入射口14aまでの概略構成を示す図である。この実施の形態にかかる走査型投影露光装置は、例えば超高圧水銀ランプ光源からなる光源2を備えている。光源2より射出した光束は楕円鏡4及びダイクロイックミラー6により反射され、コリメートレンズ8に入射する。即ち、楕円鏡4の反射膜及びダイクロイックミラー6の反射膜によりg線(波長436nm)、h線(波長405nm)及びi線(波長365nm)の光を含む波長域の光が取り出され、g、h、i線の光を含む波長域の光がコリメートレンズ8に入射する。また、g、h、i線の光を含む波長域の光は、光源2が楕円鏡4の第1焦点位置に配置されているため、楕円鏡4の第2焦点位置に光源像を形成する。楕円鏡4の第2焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ8により平行光となり、所定の露光波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルタ10aまたは10bを透過する。
【0041】
ここで、波長選択フィルタ10aはi線の輝線近傍の光のみを透過させ、波長選択フィルタ10bはghi線の輝線近傍の光を透過させる。使用する露光波長は、必要な解像力及び露光パワーに応じて適宜選択される。即ち、投影光学系の収差が小さい場合、露光光の中心波長をλ、投影光学系の開口数をNA、プレートP上に塗布されるレジスト等によるプロセス定数をk(一般的な液晶用の工程では約0.7)とすると、解像力Rは、数式1により算出される。
【0042】
(数式1)
R = kλ/NA
また、焦点深度DOFは、数式2により算出される。
【0043】
(数式2)
DOF=λ/NA2
例えば、露光波長としてi線を用いた場合、解像力Rを3μmL/Sとし、露光光の中心波長λを365nmとすると、数式1により投影光学系の開口数NAiは0.085となり、数式2により焦点深度DOFiは約50.5μmとなる。一方、露光波長としてghi線を用いた場合、解像力Rを3μmL/Sとし、露光光の中心波長λを402nmとすると、数式1により投影光学系の開口数NAghiは0.094となり、数式2により焦点深度DOFghiは約45.5μmとなる。解像力Rを一定とした場合、露光波長としてi線を使用したときの焦点深度は、露光波長としてghi線を使用したときの焦点深度と比較すると、約1割向上する。
【0044】
また、露光波長としてi線を用いた場合、投影光学系の開口数NAは0.085とし、露光光の中心波長λを365nmとすると、数式1により解像力Riは3μmL/Sとなり、数式2により焦点深度DOFiは約50.5μmとなる。一方、露光波長としてghi線を用いた場合、投影光学系の開口数NAを0.085とし、露光光の中心波長λを402nmとすると、数式1により解像力Rghiは3.3μmL/S、数式2により焦点深度DOFghiは約55.6μmとなる。投影光学系の開口数NAを一定とした場合、露光波長としてghi線を使用したときの解像力は、露光波長としてi線を使用したときの解像力と比較すると、約1割大きい。
【0045】
例えば、約3μmL/Sの解像力を要求される液晶のTFT部において、樹脂層部分のパターンニングを行う場合には、要求される解像力は5〜10μmL/Sである。従って、低感度のレジストの使用が可能となるが、低感度のレジストを用いて良好な露光を行うためには、高い照度が必要とされる。そこで、低感度のレジストを用いる場合には、i線のみの波長を有する光を露光光として用いるより約2.5倍の照度でプレートを照明することができるghi線の波長を有する光を露光光として用いる。このようにして、解像力や露光パワーに応じて露光光に使用する波長を切り替えるために、波長選択フィルタ10aまたは10bを露光光の光路中に挿入する。
【0046】
波長選択フィルタ10aまたは10bを通過した光束は、集光レンズ12によりライトガイドファイバ14の入射口14aに集光される。ここで、ライトガイドファイバ14は、例えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、入射口14a、5つの射出口14b、14d、14f、14g、14h、更に不図示の2つの射出口を備えている。ライトガイドファイバ14の入射口14aに入射した光束は、ライトガイドファイバ14の内部を伝播した後、5つの射出口14b、14d、14f、14g、14h、及び不図示の2つの射出口より分割されて射出し、マスクMを部分的に照明する複数の部分照明光学系(この実施の形態においては、7つの部分照明光学系IL1〜IL7)にそれぞれ入射する。
【0047】
なお、波長選択フィルタ10aまたは10bと集光レンズ12との間には、露光するプレートPに塗布されるレジストの感度をダイナミックに可変するための減光フィルタ機構18が配置されている。減光フィルタ機構18は、Cr等の遮光材により微小なパターンを形成しているガラス板で構成されており、光軸と直交する方向に駆動することによりパターン密度を線形的に可変し、通過する光の照度を調整する。
【0048】
また、この実施の形態においては、1つの光源を用いているが、各照明視野に応じてそれぞれ光源を有するようにしてもよい。また、多数の光源を有し、その多数の光源からの光束をランダム性の良い光ファイバ等のライトガイドファイバにより各照明視野に分割するようにしてもよい。この実施の形態においては、光源から射出された光束をライトガイドファイバ14に導く光学部材(ダイクロイックミラー6、コリメートレンズ8、波長選択フィルタ10a(10b)、集光レンズ12、減光フィルタ18)及び部分照明光学系IL1〜IL7が照明光学系を構成する。
【0049】
図3は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分照明光学系IL1(ライトガイドファイバ14の射出口14b〜コンデンサーレンズ24b)及び部分投影光学系PL1の概略構成を示す図である。なお、部分照明光学系IL2〜IL7の構成は部分照明光学系ILと同一であり、部分投影光学系PL2〜PL7の構成は、部分投影光学系PL1の構成と同一である。
【0050】
ライトガイドファイバ14の射出口14bから射出した光束は、ライトガイドファイバ14の射出口14bの近傍に配置されている光を遮光するためのモジュールシャッタ15bを通過し、コリメートレンズ16bにより平行光にされる。
【0051】
なお、モジュールシャッタ15bとコリメートレンズ16bとの間には、部分照明光学系IL1及び部分投影光学系PL1を通過する光の照度を微調整することができるモジュール照度可変機構20bが配置されている。モジュール照度可変機構20bは、Cr等の遮光材により微小なパターンを形成しているガラス板で構成されており、光軸と直交する方向に駆動することによりパターン密度を線形的に可変し、通過する光の照度を調整する。
【0052】
コリメートレンズ16bにより集光された光束は、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ22bに入射する。ここで、フライアイレンズ22bは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸に沿って伸びるように縦横に且つ稠密に配列することにより構成されている。従って、フライアイレンズ22bに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面(射出面近傍)にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。即ち、フライアイレンズ22bの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。フライアイレンズ22bの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、コンデンサーレンズ24bによりマスクMをほぼ均一に照明する。
【0053】
ここで、フライアイレンズ22bとコンデンサーレンズ24bとの間には、僅かに光を反射するハーフミラー26bが配置されている。ハーフミラー26bにより反射された光は、レンズ28bを介して照明光の照度を計測する照明系内照度センサ30bに入射する。照明系内照度センサ30bは、ほぼプレートPと共役な位置に配置されており、モジュールシャッタ15bの開閉のチェック、モジュール照度可変機構20bの位置の照度チェック、露光中の照度コントロールや照度モニタに用いられる。なお、照明系内照度センサは、他の部分照明光学系IL2〜IL7のそれぞれに備えられており、照明系内照度センサ30bと同様に、それぞれの部分照明光学系IL2〜IL7のモジュールシャッタの開閉チェック、それぞれの部分照明光学系IL2〜IL7のモジュール照度可変機構の位置の照度チェック、露光中の照度コントロールや照度モニタに用いられる。
【0054】
マスクMの照明領域、即ち部分照明光学系IL1に対応する照明領域からの光は、各照明領域に対応するように配列されマスクMのパターンの一部の像をプレートP上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系(この実施の形態においては、7つの部分投影光学系PL1〜PL7)のうち、部分投影光学系PL1に入射する。即ち、プリズムミラー32b、屈折レンズ系34bを透過し、光学系の瞳面に配置された凹面鏡36bにより反射され、再び屈折レンズ系34bを透過し、プリズムミラー32bで反射され、視野絞り38b上に部分投影光学系PL1の中間像を形成する。更に、中間像までの光学系とほぼ同一の光学系を有する下側の光学系へと進み、プリズムミラー40b、屈折レンズ系42b、凹面鏡44b、屈折レンズ系42b、プリズムミラー40bを介して、プレートP上にマスクMのパターン像を結像する。この時の像は正立正像である。
【0055】
なお、部分照明光学系IL2〜IL7を通過した光は、各部分照明光学系IL2〜IL7のそれぞれに設けられているコンデンサーレンズによりマスクMをほぼ均一に照明し、部分照明光学系IL2〜IL7に対応して設けられている部分投影光学系PL2〜PL7に入射する。それぞれの部分投影光学系PL2〜PL7を透過した光は、プレートP上にマスクMのパターン像をそれぞれ結像する。
【0056】
ここで、マスクMはマスクホルダー(図示せず)にて固定されており、マスクステージ(第1のステージ、図示せず)に載置されている。また、マスクステージにはレーザ干渉計(図示せず)が配置されており、マスクステージレーザ干渉計はマスクステージの位置を計測及び制御する。また、プレートPはプレートホルダー(図示せず)にて固定されており、プレートステージ(第2のステージ、図示せず)に載置されている。また、プレートステージには移動鏡50(図1)が設けられている。移動鏡50には、図示していないプレートステージレーザ干渉計から射出されるレーザ光が入反射する。その入反射されたレーザ光の干渉に基づいてプレートステージの位置は計測及び制御されている。
【0057】
上述の部分照明光学系IL1、IL3、IL5、IL7は、走査方向と直交する方向(走査方向を横切る方向)に所定間隔をもって第1列として配置されており、部分照明光学系IL1、IL3、IL5、IL7に対応して設けられている部分投影光学系PL1、PL3、PL5、PL7も同様に走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第1列として配置されている(第1列の部分投影光学系)。また、部分照明光学系IL2、IL4、IL6は、走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第2列として配置されており、部分照明光学系IL2、IL4、IL6に対応して設けられている部分投影光学系PL2、PL4、PL6も同様に走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第2列として配置されている(第2列の部分投影光学系)。第1列の部分投影光学系と第2列の部分投影光学系との間には、プレートPの位置合わせを行うために、オフアクシスのアライメント系52が配置されている。また、第1列の部分投影光学系と第2列の部分投影光学系との間には、マスクMやプレートPのフォーカスを合わせるために、オートフォーカス系54が配置されている。
【0058】
また、プレートステージ上には部分照明光学系IL1〜IL7及び部分投影光学系PL1〜PL7を通過した光の光量及び照度を計測する複数の光電センサ(この実施の形態においては、6つの照度センサI1〜I6)が配置されている。照度センサI1〜I6のそれぞれは、プレートPに対してほぼ共役位置に配置されたφ0.01mm〜φ1mm程度のピンホールと、このピンホールを介した光を受光する光電センサと、ピンホールと光電センサとの間に配置される色選択フィルタとから構成されている。この6つの照度センサI1〜I6は、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配列されている。照度センサI1〜I6の配置ピッチは、部分投影光学系PL1〜PL7の視野絞りの間隔と同一ピッチである。照度センサI1〜I6により計測された照度計測値に基づいて、減光フィルタ18又はそれぞれの部分照明光学系に設けられたモジュール照度可変機構を用いて、部分照明光学系IL1〜IL7及び部分投影光学系PL1〜PL7を通過する光の照度を調整する。
【0059】
なお、照度センサI1〜I6は、ghi線の波長に対して照度センサI1〜I6の感度とレジストの分光感度とが合致するように、照度センサI1〜I6のそれぞれに光透過率を調整するための色選択フィルタを備えている。しかしながら、単一の波長を取り出し計測した場合においては、レジストの種類による分光感度の違いまたは色選択フィルタのばらつき等により、照度センサI1〜I6の感度とレジストの分光感度に若干差が生じる。従って、照度センサI1〜I6は、予めghi線及びi線の波長に応じた感度係数を有し、照明光の波長に応じた感度係数を用いて照度計測を行う。
【0060】
図4は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。部分照明光学系IL1に備えられている照明系内照度センサ30bによる検出値は、制御装置60に入力される。部分照明光学系IL1には、モジュール照度可変機構20bを駆動するモジュール照度可変機構駆動部62が設けられており、制御部60からモジュール照度可変機構駆動部62に対して制御信号が出力される。同様に、各照明光学系IL2〜IL7に設けられている照明系内照度センサによる検出値は制御部60に入力され、制御部60から各照明光学系IL2〜IL7に設けられているモジュール照度可変機構駆動部に対して制御信号が出力される。
【0061】
また、制御装置60には、プレートP上の照度を計測する照度センサI1〜I6が接続されており、照度センサI1〜I6により計測された照度が入力される。また、制御装置60には、プレートステージの位置合わせを行なうアライメント系52、マスクMとプレートPのフォーカス合わせを行うオートフォーカス系54、プレートPの位置計測及び制御を行うプレートステージレーザ干渉計、マスクMの位置計測及び制御を行うマスクステージレーザ干渉計が接続されている。
【0062】
また、制御装置60には、波長選択フィルタ10を駆動する波長選択フィルタ駆動部64、減光フィルタ18を駆動する減光フィルタ駆動部66、マスクステージを走査方向に移動させるマスクステージ駆動部68を制御するマスクステージ制御部70、プレートステージを走査方向または走査方向を横切る方向に移動させるプレートステージ駆動部72を制御するプレートステージ制御部74が接続されている。
【0063】
次に、図5の照度キャリブレーションの手順を示す図及び図6のフローチャートを参照して、走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法の手順を説明する。通常、走査型投影露光装置の照度キャリブレーションは、マスクMが投影光学系PLの視野から外れた位置にある時、若しくは、マスクMの交換時に行われる。図5(a)〜(d)に示すように、プレートP上における部分投影光学系PL1〜PL7のそれぞれによる露光領域76a〜76gは、各部分投影光学系PL1〜PL7の視野領域に対応して所定の形状に設定されており、この実施の形態においては台形形状を有している。露光領域76a、76c、76e、76gと露光領域76b、76d、76fとは、走査方向に沿って対向して形成されている。また、露光領域76a〜76gのそれぞれは、部分投影光学系PL1〜PL7が走査露光することによるオーバラップ露光領域を有する。即ち、露光領域76aは露光領域76b側の端部にオーバラップ露光領域を有し、露光領域76bは露光領域76a側及び露光領域76c側、即ち両端部にオーバラップ露光領域を有する。同様に、露光領域76c、76d、76e、76fは両端部にオーバラップ露光領域を有し、露光領域76gは露光領域76f側の端部にオーバラップ露光領域を有する。さらに、露光領域76a〜76gの継ぎ部(各露光領域の隣り合う露光領域との境界部)の走査方向における露光領域の幅とそれぞれの継ぎ部に対応する隣り合う露光領域の継ぎ部の走査方向における露光領域の幅との総計は、継ぎ部に相当しない露光領域76a〜76gの走査方向における露光領域の幅と略等しくなるように設定されている。
【0064】
なお、この実施の形態の露光領域76a〜76gの形状は台形であるが、六角形、菱形若しくは平行四辺形であっても構わない。
【0065】
また上述のように、照度センサI1〜I6は、部分投影光学系PL1〜PL7の視野絞りの間隔と同じピッチで配列されているため、露光領域76a〜76gの継ぎ部の位置の照度を計測することができる。
【0066】
まず、制御装置60は、照度センサI1〜I6により第2列の部分投影光学系の露光領域76b、76d、76fの少なくとも2個所の照度計測点(この実施の形態においては、6つの照度計測点m1〜m6)の位置の照度を計測できるように、プレートステージ制御部74を介してプレートステージ駆動部72に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向に移動する(ステップS10)。照度計測点m1〜m6は、第2列の部分投影光学系のオーバラップ領域の継ぎ部に位置している。図5(b)は、ステップS10においてプレートステージを移動した後の照度センサI1〜I6の位置を示している。
【0067】
次に、制御装置60は、それぞれの照度センサI1〜I6により同時に計測された照度計測点m1〜m6の第1回目の照度計測値を取得する(ステップS11)。次に、制御装置60は、プレートステージ制御部74を介してプレートステージ駆動部72に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向と直交する方向に1ピッチ分移動する(ステップS12)。図5(c)は、ステップS12においてプレートステージを移動した後の照度センサI1〜I6の位置を示している。即ち、照度計測点m2に位置していた照度センサI2が照度計測点m1の位置に、照度計測点m3に位置していた照度センサI3が照度計測点m2の位置に、照度計測点m4に位置していた照度センサI4が照度計測点m3の位置に、照度計測点m5に位置していた照度センサI5が照度計測点m4の位置に、照度計測点m6に位置していた照度センサI6が照度計測点m5の位置にそれぞれ移動する。
【0068】
なお、ステップS12において、プレートステージを走査方向と直交する方向に1ピッチ分移動させたが、プレートステージを走査方向と直交する方向に1ピッチより多いピッチ分移動させてもよい。
【0069】
次に、制御装置60は、それぞれの照度センサI2〜I6による照度計測点m1〜m5の第2回目の照度計測値を取得する(ステップS13)。ここで、ステップS13においては、照度センサI1は照度計測点m1〜m6の何れにも位置していないため、照度計測を行わない。次に、ステップS11及びステップS13においてそれぞれの照度センサI1〜I6により計測されたそれぞれの計測点m1〜m6の照度に基づいて、照度センサI1〜I6間の感度校正を行う(ステップS14)。
【0070】
ここで、予め照度センサI1に対して感度校正が施されている場合には、照度センサI1を基準照度センサとして用いる。照度センサI1により計測された計測点m1の照度と照度センサI2により計測された計測点m1に基づいて、照度センサI1の感度と同一の感度となるように照度センサI2の感度校正を行う。次に、感度校正された照度センサI2の感度、照度センサI2により計測された計測点m2の照度と照度センサI3により計測された計測点m2の照度に基づいて、照度センサI3の感度校正を行う。同様にして、照度センサI4〜I6の感度校正を行う。
【0071】
なお、この実施の形態においては、6つの照度センサを備えているが、2つ以上の照度センサを備えていればよい。また、この実施の形態においては、照度センサI1を基準照度センサとして用いているが、照度センサI2〜I6の何れか1つに対して感度校正を施しておき、感度校正を施した照度センサを基準照度センサとして用いてもよい。
【0072】
次に、制御装置60は、照度センサI1〜I6により第1列の部分投影光学系の露光領域76a、76c、76e、76gの照度計測点m7〜m12の位置の照度を計測できるように、プレートステージ制御部74を介してプレートステージ駆動部72に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向と直交する方向に1ピッチ分移動すると共にプレートステージを走査方向に移動する(ステップS15)。図5(d)は、ステップS15においてプレートステージを走査方向と直交する方向に1ピッチ分移動すると共にプレートステージを走査方向に移動した後の照度センサI1〜I6の位置を示す図である。制御装置60は、それぞれの照度センサI2〜I6による照度計測点m7〜m12の照度計測値を取得する(ステップS16)。
【0073】
次に、制御装置60は、ステップS11及びステップS13において計測された計測点m1〜m6の照度計測値、ステップS16において計測された計測点m7〜m12の照度計測値、並びにステップS14において感度校正された照度センサI1〜I6の感度に基づいて、部分照明光学系IL1〜IL7及び部分投影光学系PL1〜PL7を通過する光の照度を調整する(ステップS17)。
【0074】
即ち、それぞれの計測点m1〜m12の照度計測値に基づいて、部分照明光学系IL1〜IL7及び部分投影光学系PL1〜PL7を通過する光の照度を全体的に調節する必要がある場合には、制御装置60は、減光フィルタ駆動部64に制御信号を出力し、減光フィルタ18を光軸と直交する方向に移動し、減光フィルタ18を通過する光の照度を調節する。また、各部分照明光学系IL1〜IL7及び各部分投影光学系PL1〜PL7を通過する光の照度を個々に調節する必要がある場合には、制御装置60は、照度調節を行う計測点に対応した部分照明光学系に設けられているモジュール照度可変機構駆動部に制御信号を出力する。制御信号を出力することにより、部分照明光学系IL1〜IL7に設けられているモジュール照度可変機構を移動し、それぞれの部分照明光学系IL1〜IL7から射出される光の照度を調節する。
【0075】
次に、制御装置60は、照度センサI1〜I6により再度計測された計測点m7〜m12の照度の計測値を取得する(ステップS18)。次に、ステップS18において取得した計測点m7〜m12の照度計測値に基づいて、ステップS17において部分照明光学系IL1、IL3、IL5、IL7及び部分投影光学系PL1、PL3、PL5、PL7を通過する光の照度調整が正確に行われた否かの判定を行う(ステップS19)。部分照明光学系IL1、IL3、IL5、IL7及び部分投影光学系PL1、PL3、PL5、PL7を通過する光の照度調整が正確に行われたと判定された場合には、制御装置60は、プレートステージ制御部74を介してプレートステージ駆動部72に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向(第1列の部分投影光学系から第2列の部分投影光学系へ向かう方向)に移動する(ステップS20)。
【0076】
一方、ステップS19において部分照明光学系IL1、IL3、IL5、IL7及び部分投影光学系PL1、PL3、PL5、PL7を通過する光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合には、ステップS17と同様にして、部分照明光学系IL1〜IL7及び部分投影光学系PL1〜PL7を通過する光の照度を調整し(ステップS21)、再度、計測点m7〜m12の照度の計測を行うと共に照度調整が正確に行われたか否かの判定を行う。
【0077】
次に、制御装置60は、照度センサI1〜I6により再度計測された計測点m1〜m6の計測値を取得する(ステップS22)。次に、ステップS22において取得した計測点m1〜m6の照度に基づいて、ステップS17において部分照明光学系IL2、IL4、IL6及び部分投影光学系PL2、PL4、PL6を通過する光の照度調整が正確に行われた否かの判定を行う(ステップS23)。部分照明光学系IL2、IL4、IL6及び部分投影光学系PL2、PL4、PL6を通過する光の照度調整が正確に行われたと判定された場合には、走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの処理を終了する。一方、ステップS23において部分照明光学系IL2、IL4、IL6及び部分投影光学系PL2、PL4、PL6を通過する光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合には、ステップS17と同様にして、部分照明光学系IL2、IL4、IL6及び部分投影光学系PL2、PL4、PL6を通過する光の照度を調整し(ステップS24)、再度、計測点m1〜m6の照度の計測を行うと共に照度調整が正確に行われたか否かの判定を行う。
【0078】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、複数の照度センサ間の感度校正を複数の照度センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で照度センサ間の感度校正を行なうことができる。また、1つの照度センサを備える露光装置と比較しても同一の精度を得ることができ、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0079】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、第1列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度と、その第1列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域とオーバラップする第2列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度を同一の照度センサにより照度計測し、部分投影光学系を通過する光の照度調整を行なう。従って、照度センサ間の感度校正のための照度計測が行われている時に照度リップル等の影響を受けた場合であっても、第1列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度と、その第1列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域とオーバラップする第2列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度を同一の照度センサで計測するため、オーバラップ露光領域部分に極端な照度差が生じることもない。
【0080】
また、上述の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、複数の照度センサを備えることにより短時間での照度センサ間の感度校正並びに部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が可能となる。即ち、通常の照度キャリブレーションによれば、照度調整後の確認のための計測を含めると、3回の走査方向に沿った移動、4回の照度計測及び1回の照度調整機構の駆動により部分投影光学系を通過する光の照度調整し、照度センサ間の感度校正は別途行う必要がある。一方、この実施の形態にかかる照度キャリブレーションによれば、照度調整後の確認のための計測を含めると、3回の走査方向に沿った移動、5回の照度計測、1回の照度調整機構駆動及び1回の走査方向と直交する方向の移動により照度センサ間の感度校正及び部分投影光学系を通過する光の照度調整を同時に行なうことができる。
【0081】
即ち、この実施の形態にかかる部分投影光学系を通過する光の照度調整には、通常の照度キャリブレーションと同様に、照度調整後の確認のための計測を含め、3回の走査方向に沿った移動、4回の照度計測及び1回の照度調整機構の駆動が必要である。また、照度センサ間の感度校正には、1回の走査方向に沿った移動、2回の照度計測、及び1回の走査方向と直交する方向の移動が必要である。照度センサ間の感度校正における1回の走査方向に沿った移動は、部分投影光学系を通過する光の照度調整における3回の走査方向に沿った移動の内の1回の走査方向に沿った移動と同一動作とすることができる。また、照度センサ間の感度校正における2回の照度計測の内の1回の照度計測は、部分投影光学系を通過する光の照度調整における4回の照度計測の内の1回の照度計測と同一動作とすることができる。従って、照度センサ間の感度校正に必要である1回の走査方向に沿った移動及び1回の照度計測に要する時間を短縮することができ、1回の照度計測及び1回の走査方向と直交する方向の移動に要する時間の増加のみで照度センサ間の感度校正を部分投影光学系を通過する光の照度調整と同時に行なうことができる。
【0082】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法においては、少なくとも2つ以上の照度センサにより1つの計測点の照度を計測するが、各照度センサにより計測された各照度計測値をそれぞれ比較し、極端に低い照度計測値を出力した照度センサがある場合、該照度センサにゴミ等が付着している可能性が考えられる。従って、予め1つの計測点に対して一方の照度センサにより計測される照度計測値と他方の照度センサにより計測される照度計測値との差を求め、その差に閾値を設けるようにしてもよい。閾値を設けることによりその閾値を越えた場合において、極端に低い照度度計測値を出力した照度センサにゴミ等が付着しているか否かの点検を行うように設定することができる。
【0083】
また、複数の照度センサを備えることにより、照度センサ間の感度校正を行う際に、それぞれの照度センサの感度、精度または劣化等の比較を容易に行なうことができ、それぞれの照度センサの精度や経年劣化の変動を早期に検出することも可能である。
【0084】
なお、この実施の形態においては、照度センサ間の感度校正と照度キャリブレーションを同時に行ったが、照度センサ間の感度校正と照度キャリブレーションを別々に行ってもよい。
【0085】
また、この実施の形態においては、第2列の部分投影光学系のオーバーラップ露光領域の継ぎ部の照度を6つの照度センサI1〜I6で計測し照度センサ間の感度校正を行なったが、第1列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の継ぎ部の照度を7つの照度センサで計測し照度センサ間の感度校正を行ってもよい。この場合においては、部分投影光学系PL1に対応する露光領域76aの両端部、部分投影光学系PL3に対応する露光領域76cの両端部、部分投影光学系PL5に対応する露光領域76eの両端部、部分投影光学系PL7に対応する露光領域76gの露光領域76e側の端部に位置する計測点の照度を7つの照度センサで計測する(第1回目の計測)。次に、プレートステージを走査方向と直交する方向に移動させて、露光領域76aの露光領域76c側の端部、露光領域76cの両端部、露光領域76eの両端部、露光領域76gの両端部に位置する計測点の照度を7つの照度センサで計測する(第2回目の計測)。第1回目及び第2回目の照度計測を行うことにより、部分投影光学系PL1〜PL7に対応する露光領域全ての端部における照度計測を行なうことができる。
【0086】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法において、照度キャリブレーションをマスクの交換時に行うことにより更に照度キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。例えば、マスクの交換は通常マスクステージのストロークエンドに近い位置で行われる。マスクの交換時に、マスクステージが第1列の部分投影光学系及び第2列の部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しないようにすることにより、マスクの交換にかかる受け渡し時間を照度キャリブレーション方法に要する動作時間に割り当てることができる。即ち、マスクステージがマスク交換をするために移動している間に、照度センサが最初の計測点における照度を計測できるようにプレートステージを走査方向に沿って移動させる。次にマスク交換を行っている間に、1回目の照度計測、走査方向と直交する方向の移動、及び2回目の照度計測を行なうことができればよい。この場合において、マスク交換、照度センサ間の感度校正、部分照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の照度調整を別々に行った場合にかかる時間と比較して、大幅に時間短縮することができる。
【0087】
走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法をマスクの交換時に行う場合においては、時間的余裕がある場合、走査方向を横切る方向でプラス側とマイナス側にステップ移動させ、複数の照度センサにより照度計測を行うことにより全ての照度センサが照度計測値を2つ以上持つことになるため、更なる高精度な感度校正及び照度調整が可能となる。
【0088】
なお、上述の実施形態では、1つの照度センサによって計測する領域をピンホールにより規定しているが、走査方向に積算された光量を計測するために、走査方向に沿って所定の長さを有するスリットを用いても良い。ここで、スリットの走査方向に沿った長さは露光幅(露光領域の走査方向に沿った幅)よりも長く設定されることが望ましい。なお、ピンホールを用いた局所点での計測とスリットを用いた露光幅を考慮した計測とを使い分けるように構成してもかまわない。
【0089】
上述の実施の形態における露光装置では、照明装置によってレチクル(マスク)を照明し(照明工程)、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する(露光工程)ことにより、マイクロデバイス(半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等)を製造することができる。以下、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図7のフローチャートを参照して説明する。
【0090】
先ず、図7のステップ301において、1ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ302において、その1ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。次に、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法に従い、それぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を透過した光の照度を計測し、その計測結果に基づいて照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整を行なう。その後、ステップ303において、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその部分投影光学系を介して、その1ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ304において、その1ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ305において、その1ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【0091】
その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、予め複数の照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が短時間かつ高精度に行われているため、良好な露光を行なうことができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【0092】
また、この実施の形態にかかる露光装置では、プレート(ガラス基板)上に所定のパターン(回路パターン、電極パターン等)を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図8のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。まず、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法に従い、それぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度を計測し、その計測結果に基づいて照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度の調整を行なう。図8において、パターン形成工程401では、この実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程402へ移行する。
【0093】
次に、カラーフィルタ形成工程402では、R(Red)、G(Green)、B(Blue)に対応した3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程402の後に、セル組み立て工程403が実行される。セル組み立て工程403では、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル(液晶セル)を組み立てる。セル組み立て工程403では、例えば、パターン形成工程401にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程402にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル(液晶セル)を製造する。
【0094】
その後、モジュール組み立て工程404にて、組み立てられた液晶パネル(液晶セル)の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、予め複数の照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が短時間かつ高精度に行われているため、露光を良好に行なうことができる。
【0095】
【発明の効果】
この発明の走査型投影露光装置によれば、該走査型投影露光装置に設けられた複数の光電センサ間の感度校正を該複数の光電センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で光電センサ間の感度校正を行なうことができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0096】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサにより同時に少なくとも2個所のオーバラップ領域の光量又は照度を計測するため、1つの光電センサを備える露光装置と比較して短時間に照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量または照度を調整することができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【0097】
また、この発明の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【0098】
また、この発明の露光方法によれば、複数の光電センサの計測値に基づいて複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量または照度の調整が短時間かつ高精度に行われた走査型投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクパターンの転写を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の斜視図である。
【図2】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照明光学系の一部を示す図である。
【図3】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分照明光学系の一部及び部分投影光学系を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図5】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの手順を示す図である。
【図6】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの方法を示すフローチャートである。
【図7】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法を示すフローチャートである。
【図8】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
2…光源、4…楕円鏡、6…ダイクロイックミラー、8…コリメートレンズ、10a、10b…波長選択フィルタ、12…集光レンズ、14…ライトガイドファイバ、15b…モジュールシャッタ、16b…コリメートレンズ、18…減光フィルタ機構、20b…モジュール照度可変機構、22b…フライアイレンズ、24b…コンデンサーレンズ、26b…ハーフミラー、28b…レンズ、30b…照明系内照度センサ、IL1〜IL7…部分照明光学系、PL1〜PL7…部分投影光学系、I1〜I6…照度センサ、M…マスク、P…プレート、50…移動鏡、52…アライメント系、54…オートフォーカス系、60…制御装置。
Claims (16)
- 光源から射出される光束により第1の基板を照明する照明光学系と、
前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、
前記第1の基板を載置する第1のステージと、
前記第2の基板を載置する第2のステージと
を備え、
前記第1のステージと前記第2のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、
前記第2のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、
前記複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、
前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段と
を備え、
前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正を前記複数の光電センサの個数よりも少ない回数の前記複数の光電センサによる計測に基づいて行うことを特徴とする走査型投影露光装置。 - 前記複数の光電センサによる計測回数は、2回であることを特徴とする請求項1に記載の走査型投影露光装置。
- 前記複数の光電センサは、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、
前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正時における前記複数の光電センサによる第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の走査型投影露光装置。 - 前記複数の光電センサ間の感度校正は、前記第1の基板の交換時に行われることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 光源から射出される光束により第1の基板を照明する照明光学系と、
前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、
前記第1の基板を載置する第1のステージと、
前記第2の基板を載置する第2のステージと
を備え、
前記第1のステージと前記第2のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、
前記第2のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、
前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段と
を備え、
前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第1列として複数配置されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第2列として複数配置され、前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域と前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域とは、走査露光することによるオーバラップ露光領域を有し、
前記照度調整手段は、前記複数の光電センサにより同時に計測された少なくとも2個所の前記オーバラップ露光領域の計測値に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする走査型投影露光装置。 - 前記複数の光電センサは、前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域及び前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域の内の少なくとも一方の2個所の前記オーバラップ露光領域を同時に計測することを特徴とする請求項5に記載の走査型投影露光装置。
- 前記照明光学系は、前記照明光学系から射出される光の波長を切り替える波長切り替え手段を備え、
前記複数の光電センサは、前記波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の走査型投影露光装置。 - 前記照度調整手段による前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整は、前記第1の基板の交換時に行われることを特徴とする請求項5乃至請求項7の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 前記複数の光電センサは、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、
前記第1列の前記部分投影光学系又は前記第2列の前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の計測を行う場合に、前記複数の光電センサによる第1回目の光量又は照度の計測後に少なくとも1ピッチ分、前記第2のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第2回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする請求項5乃至請求項8の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。 - 前記複数の光電センサの配置ピッチは、前記部分投影光学系の配置ピッチに略等しいことを特徴とする請求項5乃至請求項9の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 前記第1の基板を交換する位置は、前記第1の基板ステージが前記第1列の前記部分投影光学系に対応した露光領域及び前記第2列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることを特徴とする請求項5乃至請求項10の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 前記照明光学系は、前記光源から射出される光束に基づいて、それぞれ前記第1の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 光源から射出される光束により第1の基板を照明し、複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を第2の基板上の複数の露光領域へそれぞれ投影し、前記第1の基板と前記第2の基板とを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法であって、
前記第2の基板を載置する基板ステージ上に設けられた複数の光電センサを用いて、前記複数の露光領域の内の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第1計測工程と、
前記第2の基板を載置する前記基板ステージを、前記複数の光電センサの配置ピッチの少なくとも1ピッチ分、前記走査方向を横切る方向に移動させる第1移動工程と、
前記複数の露光領域の内の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第2計測工程と、
前記第1計測工程及び前記第2計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記複数の光電センサ間の感度を校正する感度校正工程と、
前記第1計測工程及び前記第2計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整工程と、を含むことを特徴とする走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法。 - 前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第1列として複数配列されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第2列として複数配置されており、
前記部分投影光学系の前記第2列又は前記第1列に対応した露光領域の少なくとも2個所の光量又は照度を計測する第3計測工程とを更に含み、
前記照度調整工程は、前記第1計測工程、前記第2計測工程及び前記第3計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする請求項13記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法。 - 請求項1乃至請求項12の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光学系を用いて前記第1の基板を照明する照明工程と、
前記複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を前記第2の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、
前記第1の基板が載置されている前記第1のステージと前記第2の基板が載置されている前記第2のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする露光方法。 - 請求項13又は請求項14記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法により照度のキャリブレーションを行った走査型投影露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光学系を用いて前記第1の基板を照明する照明工程と、
前記複数の部分投影光学系を用いて前記第1の基板のパターンの一部の像を前記第2の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、
前記第1の基板が載置されている前記第1のステージと前記第2の基板が載置されている前記第2のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする露光方法。
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