JPH09283407A - 露光装置 - Google Patents

露光装置

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JPH09283407A
JPH09283407A JP8090660A JP9066096A JPH09283407A JP H09283407 A JPH09283407 A JP H09283407A JP 8090660 A JP8090660 A JP 8090660A JP 9066096 A JP9066096 A JP 9066096A JP H09283407 A JPH09283407 A JP H09283407A
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illuminance
optical systems
projection optical
exposure
illumination
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Kei Nara
圭 奈良
Toshio Matsuura
敏男 松浦
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型軽量かつ簡単安価に構成でき、迅速に投
影光学系の照度測定および照度制御を正確かつ確実に行
なえる露光装置を提供する。 【解決手段】 マスク2上に形成された露光パターンを
複数の投影光学系5〜9を用いて感光基板上に同時に露
光走査する露光装置において、投影光学系5〜9の露光
照度を各光学系の出射側においてほぼ同時に測定すべく
複数の照度センサS1〜S6をキャリブレーションユニッ
ト10上に配置し、キャリッジの移動走査により照度セ
ンサS1〜S6で隣接する投影光学系5〜9のオーバーラ
ップ部の露光照度を測定し、隣接するオーバーラップ部
の露光照度が一致するように投影光学系5〜9にそれぞ
れ照明光を入射する照明ユニット3a〜3eの照度を制
御する。その場合、投影光学系5〜9の入射側に設けた
照度センサS11〜S15を用いて閉ループ制御により照度
制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は露光装置、特に照度
制御を行なう露光装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、テレビジョンなどの表示素子として、液晶
表示器が広く用いられている。
【0003】液晶表示器は、ガラス基板上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法でパターンニングして形
成される。このための装置として、マスク上に形成され
た原画パターンを投影光学系を介してガラス基板上に形
成したフォトレジスト層に投影する露光装置が知られて
いる。
【0004】近年では、液晶表示器の大型化が進んでお
り、そのガラス基板サイズ(製造効率の観点から複数の
表示器分を一度に露光する場合が多い)の大面積化が要
求されており、これに伴なって、上記露光装置の露光領
域の拡大が要求されている。
【0005】この露光領域の拡大のために、図1に示す
ような複数の投影光学系を備えた走査型露光装置が考え
られている。
【0006】図1において、符号2は露光パターンが形
成されたマスク、符号4は上面がフォトレジスト面とな
ったプレート(ガラス基板)であり、不図示のキャリッ
ジに装着される。マスク2およびプレート4の中間部に
は、マスク2上のパターンの正立像を各々分割してプレ
ート4上の結像面に形成する投影光学系5〜9が配置さ
れる。
【0007】図示のように、投影光学系5、6、7及び
8、9は一定間隔離れ、かつ各々の露光領域が互いにわ
ずかずつオーバーラップするように千鳥状に配置されて
いる。
【0008】露光のための照明系3は、各々投影光学系
5〜9に光軸を整合させた照明ユニット3a〜3eから
構成される。照明ユニット3a〜3eは照度調節機構を
内蔵するが、これらは図1では省略されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記構成において、マ
スク2及びプレート4のアライメントを行なった後、マ
スク2及びプレート4の相対的な位置と間隔を保持した
まま、キャリッジ駆動機構により照明系3及び投影光学
系5〜9に対して走査方向Aに移動し、マスク2上の連
続した露光パターンが投影光学系5〜9により分割さ
れ、プレート4上に露光される。
【0010】このようにして、マスク2全面のパターン
がプレート4上に転写されるがこのとき、各投影光学系
の露光照度にバラツキがあると、再合成したパターンに
投影光学系の配置に依存した線幅変化が生じてしまう。
【0011】露光照度のバラツキは、投影光学系5〜9
の透過率のバラツキ、照度ユニット3a〜3eの照度の
バラツキなどに起因して生じる。このような不具合を防
ぐため、照度計測用センサS0を設け、この照度計測用
センサS0の出力を用いて照明照度を制御する構成が考
えられている。
【0012】照度計測用センサS0は、マスク2及びプ
レート4を保持するキャリッジ(不図示)に取り付けら
れており、キャリッジ上でB方向に移動できるよう構成
される。
【0013】キャリッジはA方向にマスク2及びプレー
ト4を露光走査するよう動作可能であるが、その場合、
投影光学系5〜9がマスク2及びプレート4の図中右側
の端部を越える位置まで相対移動可能となっていれば、
その位置で照度計測用センサS0をB方向に走査するこ
とにより、照度計測用センサS0により各投影光学系の
任意の位置の照明強度を測定することができる。
【0014】この照明強度測定の様子を図2〜図5に示
す。
【0015】図2は、投影光学系8、9の照明強度を計
測する場合のキャリッジおよび光学系の位置関係を示す
もので、センサS0をB方向に移動することで投影光学
系8、9の照明強度を計測することができる。
【0016】図3は投影光学系5〜9の結像面における
露光領域の形状および配置を示したもので、投影光学系
5〜9は、内蔵する視野絞りにより図示のように各々台
形形状の露光領域を有し、投影光学系5〜7と、投影光
学系8、9の露光領域の台形の短辺が互いに向いあうよ
うに配置されている。そして、走査方向Aから明かなよ
うに、互いに向いあう投影光学系5〜7と、投影光学系
8、9の露光領域の台形の斜辺部分がオーバーラップす
るように考慮されている。
【0017】従来では、照明照度を制御するために、投
影光学系5〜7と、投影光学系8、9の露光領域のオー
バーラップ部分の照度を測定する手法が提案されてい
る。
【0018】すなわち、図3に示す、オーバーラップ部
a1〜a4の照度I1、I1’、I3、I3’を計測する。
【0019】同様に、図4に示すようにキャリッジを移
動して、投影光学系5、6、7のオーバーラップ部b1
〜b6(図5)の照度I0、I0’、I2、I2’、I4、I
4’を計測する。
【0020】このようにして得られた照度計測結果の例
を図6に示す。隣接する投影光学系間の照度差(I0’-
I1、I1’-I2、I2’-I3、I3’-I4’)が存在する
と、露光パターンの急激な線幅変化を生ずるため、これ
ら照度差を0もしくは最小にするよう照明系内の照度調
整機構3a〜3eを調整する。
【0021】図7は、調整の一例を示したもので、投影
光学系5の照度I0を固定したまま、投影光学系6、
7、8、9の照度をオーバーラップ部での差が0になる
よう調整した結果を示している。即ち、投影光学系5の
照度を基準として、これに合せて投影光学系8、6、
9、7の順にオーバーラップ部での照度I0’とI1、I
1’とI2、I2’とI3、I3’とI4、が一致するように
照明系3の各照明系ユニット3a〜3eを制御し、各投
影光学系5の急激な照度差を無くすようにする。図7に
おいて、J0〜J5は、各投影光学系5のオーバーラップ
部での最終的な照度を示している。
【0022】上述の従来方式では、照度計測用センサの
走査機構が必要であり、構成が複雑化しやすく、コスト
の点でも問題があり、また、照度計測用センサの走査の
ために測定時間が長くなりがちな問題がある。
【0023】また、露光走査領域外で照度計測用センサ
の走査を行なうので、露光シーケンスの途中で照度差の
チェックができない、という問題がある。
【0024】また、露光制御に関しても、端部のセンサ
の測定値を基準とする方法では、端部の投影光学系が異
常な値となっているとこのセンサの測定値に合せて他の
投影光学系の照度が決まってしまうために、場合によっ
ては正常な露光が不可能となる事態も予想される。
【0025】そこで本発明の課題は、小型軽量かつ簡単
安価に構成でき、迅速に投影光学系の照度測定および照
度制御を正確かつ確実に行なえ、露光シーケンス途中で
も照度のキャリブレーションが可能な露光装置を提供す
ることにある。
【0026】
【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。 <実施形態1>図8は、本発明を採用した露光装置の実
施形態を示している。以下では、従来例と同一または同
様の部材には同一符号を用い、その詳細な説明は省略す
るものとする。
【0027】図8の構造では、各投影光学系の出射側で
の照度及び照度差を計測するために、センサS1〜S6を
複数設けている。これらのセンサS1〜S6は、キャリブ
レーションユニット10に固定されている。キャリブレ
ーションユニット10はキャリッジとリジッドに装着さ
れている。図8では、キャリッジの走査方向はCであ
る。
【0028】センサS1〜S6は、図9に示すように、投
影光学系の露光フィールドのうち、少なくとも互いにオ
ーバーラップする部分の照度が計測できるように配置さ
れる。たとえば、センサS2は、投影光学系5と投影光
学系8の両方の照度をオーバーラップ部a1、b2におい
て測定できる位置に配置されている。投影光学系5と投
影光学系8のいずれを測定するかは、キャリッジ移動に
より選択する。センサS3〜S5は、各投影光学系に合わ
せて配置される。
【0029】図8では、照明系3の構成も詳細に示して
ある。すなわち、照明ユニット3a〜3eには照度調節
のためにフィルタf1〜f5を挿入できるようになってい
る。これらフィルタf1〜f5は、たとえばグラデーショ
ンフィルタであり、モータ(またはソレノイドなど)M
1〜M5により矢印方向に駆動可能であり、照明ユニット
3a〜3e内の光学系の透過率を調節することで投影光
学系5〜8に入射される照明光の照度を制御する。
【0030】さらに、露光シーケンス中においても照度
調節を行なうために、本実施形態では、照明ユニット3
a〜3eと、投影光学系5〜8の間の光路にハーフミラ
ー11〜15、およびセンサS11〜S15が配置されてい
る。照明系3、投影光学系5〜8の位置関係はリジッド
であり、共にキャリブレーションユニット10、マスク
2、プレート4に対して移動走査される。
【0031】図8において符号100はマイクロプロセ
ッサ、ROM、RAMなどのメモリを用いて構成された
制御部で、この制御部100は、センサS1〜S6および
センサS11〜S15の出力を用いてフィルタf1〜f5を駆
動するモータ(またはソレノイドなど)M1〜M5を制御
することにより、投影光学系5〜8の照度制御を行な
う。制御部100の制御プログラムについては後述す
る。
【0032】図10は、センサS1〜S6により投影光学
系5、6、7の照度を、図11は、投影光学系8、9の
照度を測定しているときの様子を示している。図示のよ
うに、図10では、投影光学系5、6、7がセンサS1
〜S6の位置に、図11では、投影光学系8、9がセン
サS1〜S6の位置に移動されている。
【0033】計測結果はたとえば、図12のように得ら
れる。図中のa1〜a4、b1〜b6は、図8のセンサS1
〜S6による測定位置に相当する。すなわち、b1はセン
サS1の、a1およびb2はセンサS2の、a2およびb3は
センサS3の、a3およびb4はセンサS4の、a4および
b5はセンサS5の、そしてb6はセンサS6の測定値であ
る。
【0034】以下では、制御部100による照度制御に
ついて説明する。
【0035】まず、投影光学系のうちのどれかの照度を
固定し、オーバーラップ部で照度差が0になるように隣
接する投影光学系の照度を調整する方法を説明する。
【0036】ここでは図13を参照して、投影光学系5
の照度を固定した場合について具体的な演算方法を説明
する。図13は、調整後の各点での照度を示しており、
図中のJ0〜J5は調整後の照度で、次式により求められ
る。
【0037】
【数1】
【0038】すなわち、一般式で書けば、
【0039】
【数2】
【0040】となる。投影光学系5、6、7、8、9の
照度を制御するために、各投影光学系の照明ユニット3
a、3b、3c、3d、3eにそれぞれ与えられる照度オフ
セットF0、F2、F4、F1、F3は、照度の実際値と目
標値の差であり、次式により求められる(ここでF0は
照明ユニット3aの、F1は照明ユニット3dの、F2は照
明ユニット3bの、F3は照明ユニット3eの、そしてF4
は照明ユニット3cの照度オフセットである)。
【0041】
【数3】
【0042】すなわち、一般式で書けば、
【0043】
【数4】
【0044】となる。制御部100は、得られた照度オ
フセットに基づきフィルタ駆動用のモータ(またはソレ
ノイドなど)M1〜M5を駆動し、各投影光学系の照度が
目標値に達するように制御する。その際、後述のように
してセンサS11〜S15の測定値が利用される。
【0045】このようにして、所定の投影光学系(以上
の例では投影光学系5)の照度を基準として投影光学系
5〜8のうちそれぞれ隣りあう投影光学系のオーバーラ
ップ部の照度差を0にすることができる。
【0046】図13および上記の数式1〜4に示した調
節方法は、制御部100により図14のフローチャート
に示した制御を行なうことにより実現できる。図14で
は、センサS11〜S15を用いた制御についても記述して
ある。
【0047】図14のステップS11では、投影光学系
5、6、7とセンサS1〜S6が整合する位置(図10の
位置)に移動する。
【0048】そして、ステップS12では、センサS1
〜S6により照度I0、I0’、I2、I2’、I4、I4’
を測定する。また、同時に後述の閉ループ制御のため
に、センサS11、S12、S13により、光学系の照明光入
射側での照度K0、K1、K2を測定しておく。
【0049】続いて、ステップS13において投影光学
系8、9とセンサS1〜S6(S2〜S5)が整合する位置
(図11の位置)に移動する。そして、ステップS14
で、センサS2〜S5により照度I1、I1’、I3、I3’
を測定する。また、同時に後述の閉ループ制御のため
に、センサS14、S15により、光学系の照明光入射側で
の照度K3、K4を測定しておく。
【0050】ステップS15では、上記の数式1、2の
演算を行ない、各投影光学系のオーバーラップ部におけ
る目標照度J0〜J5を算出する。そして、ステップS1
6では目標照度J0〜J5と実際値の差をとることにより
各投影光学系の照明ユニット3a〜3dに与えるべきオフ
セットF0〜F4を求める(数式3、4と等価)。
【0051】その後、照度オフセットF0〜F4と、セン
サS11〜S15の出力を用いて各照明ユニット3a〜3dの
照度を閉ループ制御する。
【0052】この閉ループ制御については図14では、
照明ユニット3aおよび3dの制御のみが具体的に図示し
てある(ステップS17〜S19、S21〜S23)。
【0053】たとえば照明ユニット3aの場合、ステッ
プS17において照度制御系M1(モータ、ソレノイド
など)によりフィルタf1の位置を制御するが、その場
合ステップS18でセンサS11により光学系5の入射側
における実際の照度値K0’を測定し、ステップS19
において実際の照度値K0’が初期の照度値K0と照度オ
フセットF0を加算した値に到達しているか否かが判断
され、この判断結果に応じてステップS17におけるフ
ィルタ駆動パラメータが決定される。
【0054】以上の実施形態によれば、複数の投影光学
系の照明光の入射側において、露光照度をほぼ同時に測
定すべく複数のセンサS1〜S5を配置しているために、
極めて迅速な照度測定および照度制御が可能であり、ま
た、従来の単一センサを用いた構成におけるようなセン
サ走査系を必要とせず、装置を簡単安価かつ小型軽量に
構成することができる。
【0055】なお、図14の制御のうち、ステップS1
1〜S16(処理A)は露光シーケンス以外のタイミン
グで実行する必要があり、たとえば露光シーケンス開始
前の所定タイミングなどにおいて実行すればよい。
【0056】これに対して、複数の投影光学系の照明光
の入射側において、露光照度をほぼ同時に測定すべく複
数のセンサS11〜S15を配置しているために、ステップ
S17以降の照明制御(処理B)は、いったん照度オフ
セットF0〜F4を算出した後であれば、露光シーケンス
中であっても任意のタイミングで実行することができ、
ステップS17以降の照明制御を度々行なうことで正確
な露光照度制御が可能となる。
【0057】すなわち、上記実施形態によれば、露光シ
ーケンス途中でも照度のキャリブレーションが可能であ
り、正確かつ確実な露光制御が行なえる、という優れた
利点がある。 <実施形態2>先の実施形態では1つの投影光学系の露
光照度を固定し、その照度に他の照度を合わせる例を説
明したが、任意のオフセットを照度オフセットF0〜F4
に均一に加算することでオーバーラップ部の照度差を0
にしたまま、任意の照度を得ることができる。
【0058】たとえば、図15は、調整後の平均照度が
目標照度Pと等しくなるように制御するため、オフセッ
トΔP’を照度オフセットF0〜F4に均一に加算する例
を示しており、図15では次のようにして照度オフセッ
トF0〜F5を決定する。ここでオフセットΔP’は照度
オフセットF0〜F5に共通に加算するオフセットであ
る。
【0059】
【数5】
【0060】この場合の処理は、図16のようになる。
処理全体の流れは図14の場合と同様であり、異なるの
は図14のステップS16が、ステップS16a、S1
6a’に置換されている点である。
【0061】ステップS16aにおいては、照度オフセ
ットF0〜F4に加算すべきオフセットΔP’を上記の数
式5に基づき算出し、S16a’では目標値Ji、実際
値Ii、およびオフセットΔP’から照度オフセットF0
〜F4を算出している。
【0062】このようにしてオフセットΔP’を照度オ
フセットF0〜F4に均一に加算することで、オーバーラ
ップ部の照度差を0にしたまま、調整後の平均照度が目
標照度Pと等しくなるように制御することができる。な
お、図16では、処理Bについては図14と同様である
ので図示を省略している。 <実施形態3>照度オフセットF0〜F4を補正するため
のオフセットは、上記実施形態2に限定されるものでは
なく、たとえば、調整後の照度の最大値と目標値Pとの
ズレ量、および調整後の照度の最小値と目標値Pとのズ
レ量がともに最小になるようにあるオフセットを照度オ
フセットF0〜F4に共通に加算することも考えられる。
【0063】すなわち、図17は、調整後の照度の最大
値と目標値Pとのズレ量、および調整後の照度の最小値
と目標値Pとのズレ量がともに最小になるように制御す
る例を示しており、図17では次のようにして照度オフ
セットF0〜F5を決定する。ここでオフセットΔP”は
照度オフセットF0〜F5に共通に加算するオフセットで
ある(max(J0…J5)はJ0〜J5の中の最大値、min
(J0…J5)はJ0〜J5の中の最小値を示す)。
【0064】
【数6】
【0065】この場合の処理は、図18のようになる。
ここでも処理全体の流れは図14の場合と同様であり、
異なるのは図14のステップS16が、ステップS16
b、S16b’に置換されている点である。
【0066】ステップS16bにおいては、照度オフセ
ットF0〜F4に加算すべきオフセットΔP”を上記の数
式6に基づき算出し、S16b’では目標値Ji、実際
値Ii、およびオフセットΔP”から照度オフセットF0
〜F4を算出している。
【0067】このようにしてオフセットΔP”を照度オ
フセットF0〜F4に均一に加算することで、オーバーラ
ップ部の照度差を0にしたまま、調整後の照度の最大値
と目標値Pとのズレ量、および調整後の照度の最小値と
目標値Pとのズレ量がともに最小になる(すなわち、調
整後の照度の最大値および最小値の中間値が目標値Pに
合致する)ように制御することができる。なお、図18
でも、処理Bについては図14と同様であり、この部分
の図示を省略している。
【0068】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の投影光学系の照明光の入射側におい
て、露光照度をほぼ同時に測定すべく複数のセンサを設
けているために、極めて迅速な照度測定および照度制御
が可能であり、また、従来の単一センサを用いた構成に
おけるようなセンサ走査系を必要とせず、装置を簡単安
価かつ小型軽量に構成することができる、という優れた
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の露光装置の構成を示した説明図である。
【図2】従来の露光装置による照度計測の様子を示した
説明図である。
【図3】従来の露光装置による照度計測の様子を示した
説明図である。
【図4】従来の露光装置による照度計測の様子を示した
説明図である。
【図5】従来の露光装置による照度計測の様子を示した
説明図である。
【図6】従来の露光装置による照度計測結果を示した線
図である。
【図7】従来装置による照度調整の例を示した線図であ
る。
【図8】本発明による露光装置の構成を示した説明図で
ある。
【図9】本発明の露光装置における投影光学系出射側の
光センサと露光フィールドの関係を示した説明図であ
る。
【図10】本発明の露光装置による照度計測の様子を示
した説明図である。
【図11】本発明の露光装置による照度計測の様子を示
した説明図である。
【図12】本発明の露光装置による照度計測結果を示し
た線図である。
【図13】本発明の実施形態1における照度調整結果
で、1つの投影光学系の照度を基準として、全ての隣接
する投影光学系のオーバーラップ部の照度を合致させる
べく照度調整を行なった結果を示した線図である。
【図14】図13の照度調整のための制御手順を示した
フローチャート図である。
【図15】本発明の実施形態2における照度調整結果
で、複数の投影光学系の照度の平均値が目標値Pとなる
ように照度調整を行なった結果を示した線図である。
【図16】図15の照度調整のための制御手順を示した
フローチャート図である。
【図17】本発明の実施形態3における照度調整結果
で、照度の最大値と目標値P、および最小値と目標値P
のそれぞれのズレ量を小さくするように示した線図であ
る。
【図18】図17の照度調整のための制御手順を示した
フローチャート図である。
【符号の説明】
2 マスク 3 照明系 3a〜3e 照明ユニット 4 プレート 5〜9 投影光学系 10 キャリブレーションユニット 100 制御部 S0〜S6 照度センサ S11〜S15 照度センサ M1〜M5 モータ f1〜f5 フィルタ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク上に形成された露光パターンを複
    数の光学系を用いて感光基板上に同時に露光走査する露
    光装置において、 前記複数の光学系の露光照度を光学系の出射側において
    ほぼ同時に測定すべく複数の照度測定手段を露光走査機
    構の所定位置に配置したことを特徴とする露光装置。
  2. 【請求項2】 前記照度測定手段の1つは、前記複数の
    光学系のうち、少なくとも隣接する2つの光学系の露光
    照度を計測するよう配置されるとともに、 前記照度測定手段の出力に基づき前記複数の光学系の照
    度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項
    1に記載の露光装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、互いに隣接する光学系
    の照度差が小さくなるように前記複数の光学系の照度を
    制御することを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、互いに隣接する光学系
    の照度差が小さくなるように前記複数の光学系の照度を
    制御するとともに、かつ、目標の照度に対する全体の照
    度の平均値が一致するよう前記複数の光学系の照度を制
    御することを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
  5. 【請求項5】 前記制御手段は、照度差を小さくしなが
    ら目標の照度に対する全体の照度の最大値及び最小値の
    差が最小となるよう前記複数の光学系の照度を制御する
    ことを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
  6. 【請求項6】 前記複数の光学系の照明光の入射側にお
    いて個々の光学系に入射される照明光の照度を測定する
    照明光照度測定手段が設けられ、 前記制御手段は、前記照度測定手段の出力に基づき各光
    学系において目的の照度を得るための制御量を求め、こ
    の制御量および前記照明光照度測定手段の出力に基づき
    前記複数の光学系の照明手段をそれぞれ駆動制御するこ
    とを特徴とする請求項2に記載の露光装置。
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