(57)【要約】【課題】原版の形状変化に伴ってフォーカスの変化を補正することができる露光装置を提供する。【解決手段】原版Ｍと基板Ｐを同期走査しながら原版パターンの像を基板Ｐに露光する露光装置は、原版Ｍの走査方向に直交する方向の形状を計測する計測部と、基板Ｐを変形させる変形部４１と、計測部の計測結果に基づいて変形部４１による基板Ｐの変形を制御する制御部５０と、を有する。【選択図】図１
2010102130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版と基板を同期走査しながら前記原版のパターンの像を前記基板に露光する露光装置であって、
前記原版の走査方向とは異なる方向の形状を計測する計測部と、
前記基板を変形させる変形部と、
前記計測部の計測結果に基づいて前記変形部による前記基板の変形を制御する制御部と、
を有することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基板を支持及び移動する基板ステージと、
前記基板を真空吸着する基板チャックと、
を更に有し、
前記変形部は、前記基板チャックと前記基板ステージの間に設けられ、前記基板チャックを介して前記基板を変形す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】
前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
前記投影光学系は、収差を補正する収差補正部を有し、
前記制御部は、前記計測部の計測結果に基づいて前記収差補正部による補正を制御し、前記収差補正部が補正した後の残差分を前記変形部が除去するように前記変形部による変形を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記原版のパターンの像を前記基板に投影する投影光学系を更に有し、
前記原版の自重変形による結像性能の変化が前記投影光学系において予め補正されていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記変形部は、
前記基板の、前記原版のパターンの像が露光される露光面とは反対の非露光面の複数の箇所の位置を変位させるアクチュエータと、
前記アクチュエータに電源を供給し、電源供給量が前記制御部によって制御される電源部と、
を有することを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記原版の走査方向とは異なる方向は前記走査方向に直交する方向であり、
前記複数の箇所は前記走査方向に直交する方向に配列され、
前記変形部は前記走査方向に直交する方向に前記基板を変形させることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
前記計測部は、露光前に前記原版の前記形状を計測し、
前記制御部は、露光前に前記変形部による変形を制御することを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項８】
前記計測部は、走査露光中に前記原版の前記形状を計測し、
前記制御部は、走査露光中に前記変形部による変形を制御することを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の露光装置を用いて基板を露光するステップと、
露光された基板を現像するステップと、
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】
本発明は露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶テレビ等の大型化が進み、それに対応するために、投影露光装置の露光領域が拡大している。そして、それに伴い、原版も大型になり、自重変形等が焦点深度に対して無視できなくなってきた。このため、特許文献１は、原版の自重変形の影響を低減するように原版ステージを傾斜する手段を有する露光装置を提案している。
【特許文献１】特許０３６５２３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１の方法を用いると走査方向におけるフォーカス変化が生じ、結像性能が低下するという問題が発生する。その結果、液晶表示デバイスの性能が低下するという問題が発生する。
【０００４】
本発明は、原版の形状変化に伴ってフォーカスの変化を補正することができる露光装置を提供することを例示的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面としての露光装置は、原版と基板を同期走査しながら前記原版のパターンの像を前記基板に露光する露光装置であって、前記原版の走査方向とは異なる方向の形状を計測する計測部と、前記基板を変形させる変形部と、前記計測部の計測結果に基づいて前記変形部による前記基板の変形を制御する制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、原版の形状変化に伴ってフォーカスの変化を補正することができる露光装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は本実施例の露光装置のブロック図である。本実施例の露光装置は、ステップアンドスキャン方式の投影露光装置であり、原版Ｍと基板Ｐを同期走査して原版Ｍのパターンの像を基板Ｐに露光する。図１において、Ｙ方向は走査方向であり、Ｘ方向は走査方向に直交する方向であり、Ｚ方向はＸＹ平面に垂直な方向である。
【０００８】
露光装置は、照明装置１０と、原版ステージ２０と、計測部と、投影光学系３０と、基板ステージ４０と、変形部４１と、基板チャック４５と、制御部５０と、を有する。
【０００９】
照明装置１０は、原版Ｍを照明し、露光光としての光束を射出する光源と、原版を均一に照明する照明光学系と、を有する。光源としては、高圧水銀ランプやエキシマレーザーを使用することができる。
【００１０】
原版Ｍは、露光される回路パターンを有する矩形形状の原版（マスク又はレチクル）である。原版Ｍは、大型であり、自重変形や平面からのずれなどの変形を有する。
【００１１】
原版ステージ２０は、原版Ｍを支持及び移動する。図２は、原版ステージ２０の上側の斜視図である。原版ステージ２０は、基部２１と開口部２２を有し、基部２１には保持部２３ａ、２３ｂが設けられている。また、原版ステージ２０には、走査方向であるＹ方向に原版ステージ２０を駆動する不図示の駆動機構が設けられている。
【００１２】
原版Ｍは、一対の保持部２３ａ、２３ｂにより原版ステージ２０上に保持されている。一対の保持部２３ａ、２３ｂは走査方向（Ｙ方向）に延びる棒状部材であり、原版Ｍの投影光学系３０側の面Ｍ１の走査方向に平行な辺の近傍に配置されて原版Ｍを支持している。原版Ｍを保持部２３ａ、２３ｂで保持すると、自重変形が生じる。自重変形量はＹ方向では等しくＸ方向では分布を持っている。
【００１３】
投影光学系３０の結像倍率をβとすると、原版ＭのＺ方向の変位は基板Ｐにおいてβ２倍のＺ方向の変位となり、フォーカス変化が発生する。また、自重変形以外にも原版自体の平面度によるフォーカス変化や保持部２３ａ、２３ｂの平面度による原版面の形状変化によるフォーカス変化、保持部２３ａ、２３ｂの高さの差により原版Ｍの傾きが生じ、その結果基板Ｐにおいてフォーカス変化が生ずる。
【００１４】
計測部は、走査方向（Ｙ方向）とは異なる方向（本実施例では、走査方向に直交するＸ方向）の原版Ｍの形状を一又は複数箇所において計測する。走査方向の原版Ｍの変形は、その変形にあわせて基板ステージ４０のＺ方向の位置を調整しながら基板ステージ４０を走査方向に走査することで補正できる。しかし、走査方向とは異なる方向（特に、走査方向に直交する方向）の原版Ｍの変形は、そのような基板ステージ４０のＺ方向の位置調整による補正ができない。そのため、計測部で、「走査方向と異なる方向」の原版Ｍの形状を計測することとした。
【００１５】
計測部は、原版Ｍの面Ｍ１に開口部２２を介して斜入射光を照射する投光部２６と、投光部２６が照射して面Ｍ１で反射した光を受光する受光部２８と、を有する。計測部は、露光前に予め一度原版ステージ２０を走査することにより原版Ｍの全面の形状を計測してもよいし、走査露光中に任意のタイミングで露光領域よりも前で原版Ｍの形状を計測してもよいし、この両方のタイミングで計測してもよい。
【００１６】
投影光学系３０は、原版Ｍと基板Ｐとを光学的に共役な関係に維持し、原版Ｍのパターンの像を基板Ｐに投影する。本実施例の投影光学系３０は、軸外良像域を使用する反射屈折型光学系として構成され、屈折光学部材３１、台形ミラー３４、凹面ミラー３５、凸面ミラー３６、屈折光学部材３７を有する。屈折光学部材３１及び３７の少なくとも一方は回転非対称な面形状を有する光学部材（例えば、非球面レンズ）から構成されてもよい。
【００１７】
原版Ｍのパターンを透過した回折光は、屈折光学部材３１、台形ミラー３４、凹面ミラー３５、凸面ミラー３６、凹面ミラー３５、台形ミラー３４、屈折光学部材３７を順番に通過し、基板Ｐに到達する。なお、本発明は投影光学系３０の構成を特に限定せず、投影光学系３０として屈折系又は反射系を代わりに使用してもよい。
【００１８】
投影光学系３０は、収差を補正する収差補正部を有する。本実施例では、屈折光学部材３１が収差補正部として機能する。図３は、収差補正部として機能する屈折光学部材３１の断面図である。図３を参照するに、屈折光学部材３１は、屈折部材３２ａ及び３２ｂと駆動部３３を有する。
【００１９】
屈折部材３２ａ及び３２ｂを駆動部３３によってＹ軸周りに回転することによって投影光学系３０には屈折部材３２ａ及び３２ｂの面形状に応じたフォーカス変化が発生する。例えば、屈折部材３２ａ及び３２ｂを図３のＸ方向のみに曲率を有するシリンドリカルレンズから構成し、図３のＹ軸周りにそのレンズを回転させることによりフォーカスの傾き成分が発生する。これにより、保持部２３ａ及び２３ｂの高さ差によるフォーカスの傾き成分が補正可能となる。駆動部３３による駆動は制御部５０によって制御される。
【００２０】
なお、駆動対象は屈折部材３２ａと３２ｂの両方である必要はなく、一方を固定して他方を可動にしてもよい。また、ディストーションなどの収差を補正するために収差補正部を投影光学系３０に設けることは従来から知られており、収差補正部の構成は図３に示すものに限定されず、他の周知の構造を適用してもよい。
【００２１】
基板Ｐは、本実施例では、液晶基板であるが、本発明は基板の種類を限定しない。基板Ｐにはフォトレジストが塗布されている。基板Ｐの投影光学系３０側の面は、原版のパターンの像が露光される露光面Ｐ１である。基板Ｐの基板ステージ４０側の面は、露光面Ｐ１の反対の非露光面（又は吸着面）Ｐ２である。基板Ｐには一又は複数の露光領域が形成されており、この露光領域は「ショット」と呼ばれる。
【００２２】
基板ステージ４０は基板Ｐを支持してこれをＸＹＺの各軸の方向及び各軸周りの方向に駆動する。基板ステージ４０には、これらの方向に基板ステージ４０を駆動する不図示の駆動機構が設けられている。原版ステージ２０と基板ステージ４０は、投影光学系３０の結像倍率に応じた速度比で互いに同期走査されて（図１中ではＹ方向）、広い領域の露光が可能となる。走査露光終了後は図１のＸ方向又はＹ方向へ所定量だけ基板ステージ４０を駆動させ、走査露光を繰り返すことにより原版パターンを複数のショットに露光することができる。
【００２３】
図４は、基板Ｐ、基板ステージ４０、変形部４１、基板チャック４５の関係を示す概略断面図である。基板Ｐの非露光面Ｐ２は、基板チャック４５によって吸着される。基板チャック４５は、基板Ｐを真空吸着し、不図示の固定手段により基板ステージ４０に固定されている。基板チャック４５は、凸部４６と凹部４７を有し、各凹部４７は真空ポンプ４８によって吸引されているが、図４は便宜上一つの凹部４７のみを真空ポンプ４８と接続している。凸部４６の上面は平面を構成し、ここに基板Ｐが載置される。
【００２４】
変形部４１は、基板チャック４５と基板ステージ４０との間に設けられ、一端が基板ステージ４０に固定され、他端が基板チャック４５に固定されている。このため、変形部４１は、基板チャック４５が加える真空吸着力とは異なる力を基板Ｐに加える。変形部４１は、基板チャック４５を介して基板Ｐを変形する。
【００２５】
図５は、基板チャック４５を省略して、変形部４１が基板Ｐを変形させる様子を示す断面図である。図５（ａ）は、変形部４１が基板Ｐに力を加える前の状態を示し、図５（ｂ）は、変形部４１が基板Ｐに力を加えた状態を示している。変形部４１は、アクチュエータ４２と電源部４３を有する。
【００２６】
アクチュエータ４２は、基板Ｐの非露光面Ｐ２の複数の箇所の位置を変位（突出、退避、屈曲、伸縮、移動、変形など基板Ｐの非露光面Ｐ２のいかなる位置変化をもたらす動作も含む）させることができる。複数の箇所は、走査方向と異なる方向（本実施例では、走査方向に直交する方向であるＸ方向）に配列されているので、変形部４１はこの方向に基板Ｐを変形させる。この結果、アクチュエータ４２は、基板Ｐの非露光面Ｐ２から一又は複数箇所押し上げ若しくは引き下げることにより、基板Ｐを最良像面へ変位させる。アクチュエータ４２は、圧電素子、油圧、モーター、空気圧などを使用することができる。電源部４３は、アクチュエータ４２に電源を供給する。
【００２７】
制御部５０は、計測部の計測結果に基づいて、投影光学系３０の収差補正部による補正量（図３においては駆動部３３の駆動量）と、基板ステージ４０の変形部４１の変形量（図５においては電源部４３による電源供給量）を制御する。この制御は、基板Ｐのショットごとに行われる。制御部５０は、計測した変位データ及び投影光学系３０の結像倍率より算出された基板面でのフォーカス変化量に応じて収差補正部と変形部４１を駆動し、基板Ｐの露光面Ｐ１を最良像面へ移動させる。
【００２８】
計測部と同様に、制御部５０は、計測部の計測結果に基づいて上記制御を通じて露光前にフォーカス補正を行ってもよいし走査露光中にフォーカス補正を行ってもよいし、両方のタイミングでフォーカス補正を行ってもよい。
【００２９】
この時、制御部５０は、計測部の計測結果に基づいて、まず、収差補正部による補正を制御することができる。しかし、収差補正部にとって、局所的な原版形状の変化によるフォーカス変化や原版自身の厚みムラによる形状変化の補正は困難である。このため、制御部５０は、次いで、収差補正部が補正した後の残差分を変形部４１が除去するように変形部４１による変形を制御する。これにより、原版Ｍの自重変形を含むあらゆる変形の影響を低減するように（例えば、原版Ｍと同様の形状になるように）基板Ｐを高精度に変形させることができる。
【００３０】
また、原版Ｍの自重変形は原版が同じ材質及び寸法である限り、ほぼ一定であるため有限要素法を用いたシミュレーションや原版を事前に測定するなどして予測することができる。このため、原版Ｍの自重変形を考慮して像面が概平面になるように設計されている投影光学系３０を用いることにより、結像性能の低下を防止することができる。
【００３１】
しかしながら、原版Ｍの形状は保持部２３ａ、２３ｂの形状や原版自体の平面度等にも起因するため、原版Ｍを交換して露光を行う露光装置においては、投影光学系３０の設計値で原版Ｍの変形の影響を全て補正することは困難である。そこで、投影光学系３０の設計値での補正に加えて、制御部５０は、計測部の計測結果に基づいて、変形部４１で補正することにより個々の露光装置あるいは原版Ｍに対応した補正が可能となる。これにより、変形部４１の変形量を少なくすることができる。
【００３２】
露光において、原版Ｍを透過した露光光は、投影光学系３０に入射し、投影光学系３０は、原版Ｍのパターンの像を基板Ｐに投影する。制御部５０によって原版Ｍの撓みによる基板Ｐの露光面Ｐ１におけるフォーカス変化が補正されているので、良好な結像性能が得ることができる。
【００３３】
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）の製造方法は、前述の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施例の露光装置のブロック図である。
【図２】図１に示す原版の上側の概略斜視図である。
【図３】図１に示す投影光学系の屈折光学部材の断面図である。
【図４】図１に示す基板近傍の部分断面図である。
【図５】図４に示す変形部の動作を説明する概略断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｍ                原版
Ｐ                基板
３０              投影光学系
３１              屈折光学部材（収差補正部）
４０              基板プレート
４１              変形部
４５              基板チャック
５０              制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2010102130.tif 000006
【図５】
2010102130.tif 000007