(57)【要約】【課題】従来の露光装置に比べて、露光開始までの待ち時間を短くすることが可能な露光装置を提供する。【解決手段】光源１からの光を原版Ｍに照明する照明光学系２と、原版Ｍのパターンを基板Ｐに投影する投影光学系４とを有する露光装置１０であって、照明光学系２と原版Ｍとの間を通過する光を遮断可能な第１のシャッターＳＨ１と、投影光学系４と基板Ｐとの間を通過する光を遮断可能な第２のシャッターＳＨ２と、第１のシャッターＳＨ１及び第２のシャッターＳＨ２の開閉を制御する制御手段とを備え、制御手段は、前記第１のシャッターＳＨ１及び第２のシャッターＳＨ２の開閉によって、投影光学系４の温度が原版Ｍの露光光透過率に基づいて予め得られた投影光学系４の飽和温度に近づくように投影光学系４内に照射される光量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を原版に照明する照明光学系と、前記原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、
前記照明光学系と前記原版との間を通過する光を遮断可能な第１のシャッターと、
前記投影光学系と前記基板との間を通過する光を遮断可能な第２のシャッターと、
前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターの開閉を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記第１のシャッター及び第２のシャッターの開閉を制御することによって、前記投影光学系の温度が前記原版の露光光透過率に基づいて予め得られた前記投影光学系の飽和温度に近づくように、前記投影光学系内に照射される光量を制御することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記原版を通過する露光光の光量を計測する光量計測手段と、
前記光量計測手段の計測結果に基づいて、前記原版の露光光透過率を算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記演算手段は、前記光量計測手段の計測結果に加えて、更に、露光画角、又は露光時間の少なくとも１つに基づいて、前記露光光透過率を算出することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記制御手段は、露光処理を開始する前に、前記第２のシャッターを閉じ、かつ、前記第１のシャッターを所定の時間開くように制御することで、前記投影光学系の温度を前記投影光学系の飽和温度に近づけることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記制御手段は、露光処理を中断している間に、前記第２のシャッターを閉じ、かつ、前記第１のシャッターの開閉を制御することで、前記投影光学系の温度を前記投影光学系の飽和温度で一定に維持することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
更に、前記投影光学系内の温度を測定する温度測定手段を備え、
前記制御手段は、前記温度測定手段の測定結果と前記投影光学系の飽和温度とに基づいて、前記第１のシャッター及び前記第２のシャッターの開閉を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
前記第２のシャッターの前記投影光学系への対向面は、前記投影光学系からの光を反射する反射面であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を有することを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置、及びそれを用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ装置のＴＦＴ基板やカラーフィルタ基板、若しくは、有機ＥＬ装置用基板等の製造は、露光装置を用いたフォトリソグラフィー技術により、ガラス基板上にパターンを形成する工程を有する。これら表示用パネルの製造技術は、近年、微細化と大型化が進んでおり、これに伴い、大型露光技術の進展も著しい。特に、生産性の向上は必須であり、露光光の高照度化や基板の処理速度は、飛躍的に進んでいる。
【０００３】
従来、露光装置は、光源から発せられた露光光の遮光及び投光を制御するためのシャッターと呼ばれる遮光装置を有する。この遮光装置は、素子製作に適した露光量で露光できるように制御し、制御された露光光は、原版（フォトマスク：以下、単に「マスク」と表記する）上に描画されたパターンや投影光学系を通してパターン像を基板上に露光する。また、露光装置による露光処理は、実際に基板に対して露光を行う露光工程の他に、基板を露光装置へ搬入する搬入工程、マスクに対して基板を位置決めする位置決め工程、更には、基板を露光装置から搬出する搬出工程等を有する。遮光手段は、これらの露光工程以外の工程では露光が行われないように、露光光を遮断して投影光学系に照射されないように制御する。
【０００４】
特許文献１は、遮光手段を備えた半導体製造装置であって、大光量の光の照射を受ける遮光手段を冷却し、空気の揺らぎに起因する短時間での照度変化や照度ムラをなくす半導体製造装置を開示している。しかしながら、特許文献１に示すような、シャッターを１箇所のみ有する露光装置においては、露光光のエネルギーにより投影光学系内の温度が上昇する。この温度上昇に起因して、投影光学系には熱変形が起こり、雰囲気に熱分布が発生するので、結果的に解像性能やディストーションが変化してしまう問題がある。そこで、例えば、特許文献２は、投影光学系を挟んで２つのシャッターを有し、この２つのシャッターの開閉を制御することで投影レンズの温度を一定に保つ露光方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３５１８５０号公報
【特許文献２】特開平３−２２２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献２に記載の露光方法は、２つのシャッターの開閉を制御することで、投影レンズの温度を飽和温度で一定に保つ。しかしながら、後述の図２に示すように、投影レンズの飽和温度は常に一定ではなく、ロット毎、即ち、マスクを交換するたびに変化する。これは、マスクの透過率に起因すると考えられる。したがって、特許文献２の露光方法では、マスクを交換するたびに、投影レンズの温度を飽和温度にするための待ち時間を長く必要とするので、露光開始までの待ち時間が長くなる。
【０００７】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、従来の露光装置と比べて、露光開始までの待ち時間を短くすることが可能な露光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、光源からの光を原版に照明する照明光学系と、原版のパターンを基板に投影する投影光学系とを有する露光装置であって、照明光学系と原版との間を通過する光を遮断可能な第１のシャッターと、投影光学系と基板との間を通過する光を遮断可能な第２のシャッターと、第１のシャッター及び第２のシャッターの開閉を制御する制御手段とを備え、該制御手段は、第１のシャッター及び第２のシャッターの開閉を制御することによって、投影光学系の温度が原版の露光光透過率に基づいて予め得られた投影光学系の飽和温度に近づくように、投影光学系内に照射される光量を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１及び第２のシャッターにより、投影光学系の温度が原版の露光光透過率に基づいて予め得られた投影光学系の飽和温度に近づくように、投影光学系内に照射される光量を制御するので、露光開始までの待ち時間を短くすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【図２】従来の露光装置による投影光学系の温度変化の一例を示す図である。
【図３】本発明の露光装置による投影光学系の温度変化の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る露光装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である露光装置の構成を示す概略図である。露光装置の露光方式は、レンズ、若しくは鏡を用いてマスク（原版）のパターンを基板上に投影露光するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隙を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。一般に、プロジェクション方式は、プロキシミティ方式と比較して、パターン解像性能や基板の倍率補正等の精度が高く、生産に適している。そこで、本実施形態では、ガラス基板に対する反射型投影光学系を用いたプロジェクション方式の露光装置を採用するものとして説明する。
【００１３】
露光装置１０は、光源１を有する照明光学系２と、マスクＭを載置するマスクステージ３と、投影光学系４と、基板Ｐを載置する基板ステージ５とを備える。露光装置１０は、マスクＭに形成されたパターン（例えば、ＴＦＴ回路）を、感光剤が塗布された基板Ｐ上へ投影転写するものである。なお、以下の各図において、露光装置１０を構成する投影光学系４の光軸に平行にＺ軸を取り、該Ｚ軸に垂直な平面内で走査露光時のマスクＭ及び基板Ｐの走査方向にＹ軸を取り、該Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取って説明する。
【００１４】
光源１は、露光光である光線Ｌを射出するものであり、超高圧水銀ランプ等で構成される。光線Ｌは、反射ミラー２ａで反射されて照明光学系２に入射する。照明光学系２は、入射された光線ＬをマスクＭ上に集光するための不図示の光学素子を備える。マスクステージ３は、載置されたマスクＭを保持し、ＸＹ方向に移動可能なステージ装置である。投影光学系４は、該投影光学系４の内部に設置された反射鏡６で偏光特性を変化させつつ、マスクＭの照射領域に描画されたパターン像を基板Ｐ上に結像させるものである。更に、投影光学系４は、照明光学系２とマスクＭとの間に設置され、偏光特性光学素子を備えたアライメントスコープ７からのアライメントマークを照明する照明光を基板Ｐ上に結像させる。基板ステージ５は、載置された基板Ｐを保持し、ＸＹＺの３次元方向に移動可能なステージ装置である。基板ステージ５は、該基板ステージ５の位置を検出するための不図示の移動鏡を備える。この場合、位置計測装置である不図示のレーザ干渉計から、移動鏡に対してレーザ光が射出され、反射光と入射光の干渉に基づいて、基板ステージ５（基板Ｐ）の位置が検出される。
【００１５】
次に、本発明の特徴である遮光手段の構成について説明する。露光装置１０は、露光光を遮断可能な、第１のシャッターＳＨ１及び第２のシャッターＳＨ２の２箇所の遮光手段と、第１シャッターＳＨ１及び第２シャッターＳＨ２の開閉を制御する不図示の制御手段とを備える。
【００１６】
第１シャッターＳＨ１は、照明光学系２とアライメントスコープ７との間に設置された遮光手段であって、平板状のスライドシャッター、若しくは、円板状で、露光光が通過する窓を有する回転シャッター等で構成される。第１シャッターＳＨ１の材質は、通常の金属であれば、特に限定するものではない。第１シャッターＳＨ１が「開」のときは、光線Ｌが通過し、露光光は、マスクＭ及び投影光学系４に照射されるが、「閉」のときは、光線Ｌが遮断され、露光光は、マスクＭ及び投影光学系４には照射されない。また、第１シャッターＳＨ１の設置位置は、光源１からマスクＭへの露光光の照射を遮断できれば良く、照明光学系２とアライメントスコープ７との間に限定しない。
【００１７】
第２シャッターＳＨ２は、投影光学系４と基板Ｐとの間に設置された遮光手段であり、平板状のスライドシャッター、若しくは、円板状で露光光が通過する窓を有する回転シャッター等で構成される。第２シャッターＳＨ２の材質は、通常の金属であれば、特に限定するものではない。また、第２シャッターＳＨ２の投影光学系４に対向する対向面には、投影光学系４からの露光光を反射させるように反射面が形成される。該反射面は、シャッターを構成する金属面に鏡面仕上げを施したものでもよいし、対向面に反射プレートを取り付けたものでもよい。第１シャッターＳＨ１が「開」であって、第２シャッターＳＨ２が「開」のときは、露光光は、投影光学系４を通過し、基板Ｐに照射されるが、一方、第２シャッターＳＨ２が「閉」のときは、露光光は、投影光学系４は通過するが、基板Ｐには照射されない。
【００１８】
次に、遮光手段の作用について、従来の投影光学系内の温度変化と比較して説明する。図２は、従来の投影光学系内の温度変化の一例を示す図である。図２において、横軸は、露光処理の時間であり、縦軸は、投影光学系内の温度である。図２は、ロットＡ、ロットＢ及びロットＣの３つのロットにおいて、それぞれ複数のガラス基板の露光処理を行う場合を示す。なお、マスクＭの露光光透過率は、ロットＡ及びロットＣでは５０％、一方、ロットＢでは３０％と仮定する。
【００１９】
まず、投影光学系内の温度は、最初の基板の露光処理を開始する前では、室温、若しくは露光装置内で温度調節された温度である。そして、ロットＡにおいて、複数の基板に対して露光処理を繰り返すに従い、投影光学系内の温度は、露光光のエネルギーにより上昇する。この温度上昇は、露光光のエネルギーによる加温が、露光光を投影光学系へ照射しない工程（例えば、基板の搬入出工程や位置決め工程）での自然冷却、若しくは冷却機構による強制冷却と均衡する飽和温度に達するまで続く。つまり、ロットＡにおいて、最初の基板の露光時と最後の基板の露光時とでは、投影光学系内の温度は大きく異なり、投影光学系の熱変形や雰囲気の熱分布の違いによって、パターンの焼付け精度にばらつきが発生し、解像性能が変化する。
【００２０】
次に、ロットＡの終了後、ロットＢを開始するまでに時間が空くと、投影光学系内の温度は、自然冷却、若しくは冷却機構による強制冷却により低下する。つまり、ロットＢにおいても、投影光学系の熱変形や雰囲気の熱分布の違いが生じ、パターンの焼付け精度にばらつきが発生し、解像性能が変化する。なお、図２において、ロットＢの終了後、ロットＣにおける投影光学系内の温度は、ロットＢにて低下した飽和温度が、ロットＡの飽和温度と同等に上昇したことを示している。
【００２１】
図３は、図２と比較した、本発明の露光装置１０における投影光学系内の温度変化の一例を示す図である。露光装置１０は、２つのシャッターとマスクＭの露光光透過率に基づいて予め得られた投影光学系の飽和温度を利用している。
【００２２】
制御手段は、ロットＡ〜Ｃの露光処理を開始する前に、投影光学系４の温度がマスクＭの露光光透過率に基づいて予め得られた投影光学系の飽和温度に近づくように、第２シャッターＳＨ２を閉じ、更に、第１シャッターＳＨ１を所定の時間開くように制御する。これにより、図３に示すように、投影光学系４の温度は、予め設定した所定の飽和温度（この場合、図中、ロットＡの飽和温度）の範囲まで短時間で上昇する。次に、ロットＡとロットＢの間、即ち、露光装置１０が露光処理を中断している間にも、制御手段は、第２シャッターＳＨ２を閉じ、更に、第１シャッターＳＨ１を所定の時間開くように制御する。これにより、投影光学系４の温度は、予め設定した所定の飽和温度（この場合、図中、ロットＢの飽和温度）の範囲で一定に維持される。更に、ロットＢとロットＣの間においても、制御手段は、同様のシャッター制御を行う。ここで、制御手段の制御は、例えば、第１シャッターＳＨ１の開閉動を、露光処理を行う場合と同じ間隔で行うよう設定される。なお、第１シャッターＳＨ１の開時間は、設定する飽和温度によって、適宜調整可能である。なお、ここでの飽和温度とは、ある程度の範囲を有するものとして用いている。
【００２３】
また、この場合、第２シャッターＳＨ２の投影光学系４への対向面は、反射面となっているので、投影光学系４から照射される露光光を効率良く投影光学系４内に反射することができる。これにより、投影光学系４内の温度を、更に短時間で所定の飽和温度とすることが可能となる。更に、ロットＡの露光処理を開始する前においては、光源１からの光量を多くすることで、短時間で投影光学系４を所定の飽和温度にすることが可能となる。また、ロットＡとＢとの間では、装置内の不図示の冷却手段の冷却能力を高めることで、より短時間で投影光学系４を所定の飽和温度にすることが可能となる。このように、ロット間の投影光学系４の温度制御を短くすることで、露光開始までの待ち時間をより短くすることが可能となる。
【００２４】
以下、本実施形態の露光装置１０が、従来の露光装置に比べて、露光開始までの待ち時間を短くすることが可能な理由を述べる。本実施形態では、予めロット毎の投影光学系４の飽和温度を得る。このため、例えば、ロットＡとロットＢとの間の投影光学系４の温度制御を行う場合、投影光学系４の温度がロットＢの飽和温度付近になるまで第１シャッターＳＨ１を閉じたままにする。そして、投影光学系４の温度が飽和温度付近になったときに、第１シャッターＳＨ１を開き、露光を開始する。一方、特許文献２の方法では、ロットＢの飽和温度が分からないため、第１シャッターＳＨ１の開閉を制御しながら徐々に投影光学系４の温度を下げて、ロットＢの飽和温度に近づけなくてはならない。若しくは、第１シャッターＳＨ１を閉じ続けて、投影光学系４の温度を飽和温度よりも低くしてから第１シャッターＳＨ１を開いて飽和温度に近づけなくてはならない。したがって、本実施形態の方法に比べて、露光開始までに時間がかかってしまう。また、例えば、ロットＢとロットＣとの間の投影光学系４の温度制御を行う場合、本実施形態では、投影光学系４の温度が飽和温度になればすぐに露光を開始することができる。一方、特許文献２の方法では、投影光学系４に露光光を十分長い時間照射し、投影光学系４の温度が完全に飽和温度になった時点で露光を開始しなくてはならない。したがって、本実施形態に比べて、露光開始までに時間がかかってしまう。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、従来の露光装置に比べて、露光開始までの待ち時間を短くすることが可能となる。
【００２６】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態である露光装置の構成を示す概略図である。なお、図４において、図１と同一構成のものには、同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の露光装置２０は、投影光学系４の内部に、該内部の温度を測定する温度計（温度測定手段）２１ａ、２１ｂ、２１ｃを備えることを特徴とする。各温度計２１ａ〜２１ｃは、それぞれ投影光学系４内の各壁面に備えられ、第１シャッターＳＨ１及び第２シャッターＳＨ２を制御する不図示の制御手段に接続されている。
【００２７】
図３に示す、本発明の露光装置２０における投影光学系内の温度変化の一例を用いて説明すると、まず、ロットＡの露光処理を開始する前に、マスクステージ３は、マスクＭを露光光が照射されない位置に退避させる。次に、制御手段は、第２シャッターＳＨ２を閉じ、更に、第１シャッターＳＨ１を所定の時間開き、投影光学系４の温度を、ロットＡの処理で予想される飽和温度付近まで上昇させる。このとき、制御手段は、投影光学系４内の温度が、ロットＡの露光処理で予想される飽和温度付近になるのを各温度計２１ａ〜２１ｃで確認し、各温度計２１ａ〜２１ｃの測定結果に基づいて、第１シャッターＳＨ１の開閉を制御する。なお、ロットＢにおいて、ロットＢの露光処理で予想される飽和温度がロットＡの露光処理で予想される飽和温度よりも低い場合は、制御手段は、第１シャッターＳＨ１を閉じて、予想される飽和温度付近まで下降させる。
【００２８】
このように、本発明の露光装置２０によれば、露光処理とは別に、露光光を投影光学系４に照射して、ロットＡ〜Ｃの開始前に投影光学系４内の温度を、更に効率良く所定範囲に制御するので、通常の露光処理中には、投影光学系４内の温度は一定となる。
【００２９】
（第３実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態である露光装置の構成を示す概略図である。なお、図５において、図１と同一構成のものには、同一の符号を付し、説明を省略する。本実施形態の露光装置３０は、マスクＭを通過する露光光の光量系計測データを計測する光量計測手段３１と、光量計測手段３１が計測した計測結果（光量計測データ）に基づいて、マスクＭの透過率情報を算出する演算手段３２とを備えることを特徴とする。
【００３０】
光量計測手段３１は、マスクステージ３の近傍に設置され、露光装置３０が露光処理を開始する前に、予めマスクＭを通過する露光光の光量系計測データを計測する。なお、本実施形態における光量系計測データとは、露光光の露光量である。光量計測手段３１は、例えば、微小孔を移動ステージ上に設けたフォトディテクタ等が採用可能であるが、計測方式は、特に限定するものではない。
【００３１】
演算手段３２は、通常のコンピュータで構成され、光量計測手段３１と、第１シャッターＳＨ１及び第２シャッターＳＨ２を制御する不図示の制御手段とに接続されている。なお、演算手段３２は、光量計測データに加えて、更に露光画角、若しくは露光時間の少なくとも１つの変数に基づいて、透過率情報を算出してもよい。露光画角は、１Ｓｃａｎに露光される領域の広さのことであり、ＪＯＢに設定される変数である。そして、露光時間は露光画角やレジストのＤｏｓｅ等で決まる変数である。露光画角によって露光時間は変わり得るし、レジスト感度によっても露光時間は変わり得る。本実施形態における露光画角は、操作型透過率測定により計測されるものであり、また、露光時間は、即ち、第１シャッターＳＨ１を開状態にしている時間である。
【００３２】
図３に示す、本発明の露光装置３０における投影光学系内の温度変化の一例を用いて説明すると、まず、ロットＡの露光処理を開始する前に、演算手段３２は、マスクＭの透過率の算出を行う。制御手段は、この透過率情報に基づいて、ロットＡにおいて熱平衡となる投影光学系４内の飽和温度を予測し、第２シャッターＳＨ２を閉じつつ、投影光学系４内の温度が予測した飽和温度となるように、第１シャッターＳＨ１の開時間を制御する。なお、ロットＢ及びロットＣにおける温度制御についても、制御手段は、透過率情報に基づいて、第１シャッターＳＨ１を制御する。
【００３３】
このように、本発明の露光装置３０によれば、露光処理とは別に、露光光を投影光学系４に照射して、ロットＡ〜Ｃの開始前に投影光学系４内の温度を、更に効率良く所定範囲に制御するので、通常の露光処理中には、投影光学系４内の温度は一定となる。
【００３４】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。
【００３５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１      光源
２      照明光学系
４      投影光学系
１０    露光装置
２０    露光装置
２１ａ  温度計
２１ｂ  温度計
２１ｃ  温度計
３０    露光装置
３１    光量計測手段
３２    演算手段
Ｍ      フォトマスク
Ｐ      基板
ＳＨ１  第１のシャッター
ＳＨ２  第２のシャッター
【図１】
2010181861.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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