(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版と基板とを同期走査して前記基板を露光する露光装置であって、
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記原版のパターンを照明するための露光光を生成する照明装置と、
前記基板及び前記原版の少なくともいずれかを走査可能に保持するステージ装置と、
前記基板を露光するショットごとの目標積算露光量に基づいて前記照明装置で生成される露光光の光量を調整する調整手段と、
前記照明装置及び前記ステージ装置を制御して露光処理を実行する制御手段と、を有し、
前記露光量調整領域は、互いに隣接する露光量調整領域が部分的に重なり合う領域を持つように設定されており、
前記調整手段は、前記目標積算露光量の調整範囲を規定する複数の異なる露光量調整領域から、前記目標積算露光量に応じた露光量調整領域を選択することにより前記基板を露光するショットごとの露光量を調整し、
前記制御手段は、前記調整手段により選択された露光量調整領域に応じて前記照明装置の駆動を切り替えると共に、前記目標積算露光量が前記重なり合う領域にある場合、前記露光量調整領域に応じた前記照明装置の駆動の切り替えを行わないことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記照明装置は、複数のランプと、前記各ランプから発光された照明光を合成して露光光を生成する合成手段と、前記合成手段により生成された露光光の形状を設定するスリットと、を有し、
前記露光量調整領域は、ランプの本数、前記ランプへ供給する電力値、及び前記スリットのスリット幅により規定され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】
前記調整手段は、露光プロセス単位で露光量調整領域を選択する場合、前記重なり合う領域のうち、調整範囲の低い方の露光量調整領域を選択し、
基板単位で露光量調整領域を選択する場合、前記重なり合う領域のうち、調整範囲の高い方の露光量調整領域を選択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４】
同一基板内の各ショットは、同一の露光量調整領域で露光量の調整を行うことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】
前記目標積算露光量が、露光量調整領域によって調整可能な範囲にない場合、エラーと判定する判定手段を更に有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６】
原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、
前記原版のパターンを照明するための露光光を生成する照明装置と、
前記基板及び前記原版の少なくともいずれかを走査可能に保持するステージ装置と、を備え、前記原版と前記基板とを同期走査して前記基板を露光する露光装置の制御方法であって、
前記基板を露光するショットごとの目標積算露光量に基づいて前記照明装置で生成される露光光の光量を調整する調整工程と、
前記照明装置及び前記ステージ装置を制御して露光処理を実行する制御工程と、を有し、
前記露光量調整領域は、互いに隣接する露光量調整領域が部分的に重なり合う領域を持つように設定されており、
前記調整工程では、前記目標積算露光量の調整範囲を規定する複数の異なる露光量調整領域から、前記目標積算露光量に応じた露光量調整領域を選択することにより前記基板を露光するショットごとの露光量を調整し、
前記制御工程では、前記調整工程により選択された露光量調整領域に応じて前記照明装置の駆動を切り替えると共に、前記目標積算露光量が前記重なり合う領域にある場合、前記露光量調整領域に応じた前記照明装置の駆動の切り替えを行わないことを特徴とする制御方法。
【請求項７】
請求項１乃至５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ステップと、
露光された前記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、露光装置における露光量制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テレビやＰＣ（パーソナルコンピュータ）に用いられる液晶パネルは、生産設備の高性能化、高効率化を背景に、安価で提供できるようになってきている。また、液晶パネルの大型化が進められており、生産設備である投影露光装置にも大型パネルに適合した機種が望まれている。液晶パネルは、原版上に形成されたパターンをガラス基板上に焼き付けるリソグラフィ工程を繰り返すことによって製造される。このリソグラフィ工程では、ガラス基板上に形成された透明電極にフォトレジスト等の感光材を塗布し、そこにパターンを焼き付ける。
【０００３】
液晶パネルの製造には、大型化したガラス基板を高スループットで処理するため、照明光で照明された所定のスリット状の照明領域に対して、原版の走査と同期して照明領域と共役な露光領域においてガラス基板を走査する走査型投影露光装置が用いられる。原版パターンを投影するガラス基板に塗布されるレジストの感度はレジストにより異なることから、装置で最高のスループットを得るために、原版ステージと基板ステージの走査速度を最高速とし、レジスト感度に応じて照明光を最適な光量に調整する必要がある。この照明光を最適な光量に調整する方法については、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１は、光源の出力調整手段と、透過率の異なる減光板を切り替える手段と、減光率を連続で可変に調整できる光量絞り手段とを有し、これらの各手段を組み合わせることで連続的な光量調整を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０５０５９９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、上記特許文献１において、各ショット間のプロセス要因による露光線幅のバラツキを微調整するためには、同一ガラス基板内の各ショットに対して目標積算露光量を調整する必要がある。この目標積算露光量の調整は露光中に実施することはできないので、スループットを考慮すると、露光処理が伴わない次ショットへのステップ移動中に並行して行われることになる。
【０００６】
各ショットの目標積算露光量は、減光板の有無や減光板の透過率、スリット幅や光源の発光量等の組み合わせによって予め決められた複数の異なる露光量調整領域から、露光条件に合う領域が選択され、その選択された露光量調整領域に基づいて調整される。
【０００７】
ここで、各ショットの目標積算露光量が、複数の露光量調整領域に跨っていた場合、露光量調整領域が切り替わることにより、ステップ移動中に光路上の減光板等を物理的に交換する必要が生じる。しかしながら、露光装置は、スループットを向上させるため、原版ステージと基板ステージの走査速度や、露光処理が伴わない次ショットへのステップ移動時の移動速度が高速となってきている。このため、減光板等の交換が完了する前に、次ショットへのステップ移動が完了してしまい、ステージは露光処理を開始できる状態にもかかわらず、減光板の交換が完了するまで待ち時間が発生してしまう可能性があり、スループットが低下する原因となる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされ、各ショットごとにステップ移動を行う際に、露光量調整領域が切り替わることによる各種ハードウェアの物理的な駆動が発生せず、スループットを高く維持することができる露光技術の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の露光装置は、原版と基板とを同期走査して前記基板を露光する露光装置であって、原版のパターンを基板に投影する投影光学系と、前記原版のパターンを照明するための露光光を生成する照明装置と、前記基板及び前記原版の少なくともいずれかを走査可能に保持するステージ装置と、前記基板を露光するショットごとの目標積算露光量に基づいて前記照明装置で生成される露光光の光量を調整する調整手段と、前記照明装置及び前記ステージ装置を制御して露光処理を実行する制御手段と、を有し、前記露光量調整領域は、互いに隣接する露光量調整領域が部分的に重なり合う領域を持つように設定されており、前記調整手段は、前記目標積算露光量の調整範囲を規定する複数の異なる露光量調整領域から、前記目標積算露光量に応じた露光量調整領域を選択することにより前記基板を露光するショットごとの露光量を調整し、前記制御手段は、前記調整手段により選択された露光量調整領域に応じて前記照明装置の駆動を切り替えると共に、前記目標積算露光量が前記重なり合う領域にある場合、前記露光量調整領域に応じた前記照明装置の駆動の切り替えを行わない。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、各ショットごとにステップ移動を行う際に、光量調整領域が切り替わることによる各種ハードウェアの物理的な駆動が発生せず、スループットを高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る実施形態の走査型投影露光装置の構成図である。
【図２】本実施形態の露光処理に用いる露光量調整領域を例示する図である。
【図３】本実施形態による露光量調整領域の選択処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、添付図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、本発明を実現するための一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
［装置構成］先ず、図１を参照して、本実施形態の走査型投影露光装置の構成について説明する。図１において、走査型投影露光装置は、原版２０３と基板３０４とを同期走査して原版２０３のパターンを投影光学系１００を介して基板３０４上に露光する。投影光学系１００に対して、Ｚ方向の上方に原版ステージ２００、下方に基板ステージ３００がそれぞれ配置されている。原版ステージ２００と基板ステージ３００はそれぞれ独立して走査可能であり、これらの移動位置はレーザ干渉計６００による計測結果に基づいて制御される。
【００１４】
基板ステージ３００は、本体ベース３０１上に配置され、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向及びＺ軸まわりのθ方向に移動可能な基板ステージ本体３０２を有する。この基板ステージ本体３０２上に基板チャック３０３が配置され、液晶パネル製造用のガラスプレートやデバイス製造用のウエハ等の基板３０４を保持する。つまり、基板３０４は、基板ステージ３００によりＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能であると共に、Ｘ−Ｙ平面内でＺ軸まわりに回転可能に保持される。これにより、露光処理時に基板３０４の被露光面を投影光学系１００の基板側焦点面と一致させる。
【００１５】
原版ステージ２００は、本体ベース２０１上に配置され、Ｘ、Ｙ、θ方向に移動可能な原版ステージ本体２０２を有する。この原版ステージ本体２０２上に投影されるべきパタ−ンを有する原版２０３が配置される。つまり、原版２０３は、Ｘ、Ｙ方向に移動可能であると共に、Ｘ−Ｙ面内で回転可能に保持される。また、原版ステージ２００の上方には、原版２０３と基板３０４の像を投影光学系１００を介して観察できる観察光学系４００が配置され、更にその上方には照明光学系５００が配置されている。
【００１６】
照明光学系５００は、光源として複数のランプ５０１，５０２，５０３を有し、各ランプから発光された照明光は反射ミラー５０８，５０９，５１０により合成される。本実施形態では、各ランプ５０１，５０２，５０３の照明光は、同一光軸上に露光光として合成されるが、各ランプが異なる３方向から照明光を発光し、図示しない反射ミラーを介して露光光を合成してもよい。合成された露光光は、反射ミラー５１１を介して鉛直（Ｚ）方向へ向きが変更され、露光光の形状を設定するスリット機構５０７を通って原版２０３へ照射される。
【００１７】
スリット機構５０７は、露光光の形状を設定する異なるスリット幅を持つ複数のスリットを備え、露光条件に応じてスリット幅が可変となっている。また、各ランプ５０１，５０２，５０３には、照明光を遮光するか否かを制御する露光シャッタ５０４，５０５，５０６が備えられている。
【００１８】
露光量コントローラ３０は、各ランプ５０１，５０２，５０３の発光量を電力により制御する機能と、各ランプ５０１，５０２，５０３の露光シャッタ５０４，５０５，５０６を制御する機能と、スリット機構５０７のスリット幅を制御する機能とを備える。そして、露光量コントローラ３０は、上記各機能を組み合わせることにより所望の光量の露光光を生成する。
【００１９】
原版ステージ２００及び基板ステージ３００の位置はレーザ干渉計６００により計測される。レーザ干渉計６００は、レーザヘッド６０１、干渉ミラー６０２，６０３、基板ステージ本体３０２に取り付けられた第１の反射ミラ−６０４、原版ステージ本体２０２に取り付けられた第２の反射ミラ−６０５を有する。
【００２０】
ステージコントローラ２０が原版ステージ２００、基板ステージ３００、及びレーザ干渉計６００を適切な位置に制御することにより走査露光が実現される。各コントローラ１０，２０，３０は、互いにネットワークで通信可能に接続されており、メインコントローラ１０の制御指令に応じて、ステージコントローラ２０と露光量コントローラ３０とが互いに通信しながら露光処理を実行する。
【００２１】
［露光量調整領域］次に、図２を参照して、本実施形態の走査型投影露光装置により走査露光速度を最大にして露光処理を実行する際の露光量調整領域について説明する。図２において、縦軸は各ショットの目標積算露光量、横軸は露光量調整領域の調整範囲名をそれぞれ表している。露光量調整領域１はＥ１０からＥ１１までの目標積算露光量を調整可能な範囲であり、同様に、露光量調整領域２はＥ２０からＥ２１まで、露光量調整領域３はＥ３０からＥ３１まで、露光量調整領域４はＥ４０からＥ４１までをそれぞれ調整可能となっている。露光量調整領域１〜４は、互いに隣接する少なくとも２つの露光量調整領域（例えば、１と２，２と３，３と４）に対して調整範囲が部分的に重なり合うように規定されている。
【００２２】
本実施形態では、各露光量調整領域１〜４は、ランプ本数とスリット幅とランプへ供給する電力値を制御することにより目標露光積算量が調整される。表１は図２に示す各露光量調整領域における条件を例示している。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
露光量調整領域１は、Ｅ１０からＥ１１までの目標積算露光量を実現するために、ランプ５０１とランプ５０２の２本のランプ光源を使用する。ランプ本数の制御は、露光シャッタ５０４，５０５により制御され、第１の露光シャッタ５０４と第２の露光シャッタ５０５を開き遮光を解除する。ランプ５０３は使用しないため、第３の露光シャッタ５０６は閉じる。更に露光処理時の目標積算露光量を調整するためのスリット幅は、スリット機構５０７により５０ｍｍに設定される。
【００２５】
露光量調整領域２は、Ｅ２０からＥ２１までの目標積算露光量を実現するために、露光量調整領域１に対して、スリット機構５０７によりスリット幅が１００ｍｍに設定される。スリット幅を拡大することにより、より多くの積算露光量が得られるようになる。
【００２６】
露光量調整領域３は、Ｅ３０からＥ３１までの目標積算露光量を実現するために、第１〜第３の全ての露光シャッタ５０４〜５０６を開き、ランプ５０１〜５０３の３本のランプ光源を使用する。スリット幅は、スリット機構５０７により５０ｍｍに設定される。
【００２７】
露光量調整領域４は、Ｅ４０からＥ４１までの目標積算露光量を実現するために、露光量調整領域３に対して、スリット機構５０７によりスリット幅が１００ｍｍに設定される。
【００２８】
なお、同じ露光量調整領域内における目標積算露光量は、各ランプへ供給する電力値を制御することにより調整される。１本のランプへ供給する電力値に応じて得られる目標積算露光量は、定期的に実行されるランプの調整により予め算出しておき、その都度メインコントローラ１０に保持しておく。
【００２９】
［露光処理］次に、本実施形態の露光処理について説明する。本実施形態では、１基板あたり４ショットのパネルを露光するものとする。また、各ショットで必要な目標積算露光量は、図２に示すように、ショット１はＥｓ１、ショット２はＥｓ２、ショット３はＥｓ３、ショット４はＥｓ４となり、露光量調整領域２と３が重なり合う領域に分布しているものとする。
【００３０】
各ショットごとに目標積算露光量を個別に設定する目的は、主に、プロセス要因による露光線幅のバラツキを微調整するためであるので、各ショット間の調整による設定値の違いは微小となる。実際の露光処理では、設定値の調整幅は、露光量調整領域が重なり合う部分からみると局所的である。このため、ショット１のＥｓ１が露光量調整領域１と露光量調整領域２の重なり合う領域に分布し、その他のショットが露光量調整領域２と露光量調整領域３の重なり合う領域に分布するという設定になることはない。
【００３１】
露光処理時に必要な同一基板内の各ショットの目標積算露光量は、露光処理を開始する前に、工場内で工程管理をしているホストコンピュータや、ユーザインターフェースを備えた入力装置により設定される。設定値はメインコントローラ１０が露光プロセスの種類別に保持している。
【００３２】
目標積算露光量から露光量調整領域を選択する方法としては、基板単位で露光量調整領域の範囲を選択する方法と、露光プロセス単位で露光量調整領域の範囲を選択する方法の２通りの方法がある。メインコントローラ１０はいずれかの方法により露光量調整領域を選択し、その設定を保持する。例えば、露光プロセス単位で露光量調整領域を選択する方法を設定した場合、隣接する露光量調整領域に重なり合う部分があるならば、露光量の範囲が低い方の露光量調整領域を選択するようになっている。
【００３３】
図２に示したように、全てのショットの目標積算露光量がＥ３０とＥ２１の間にある場合は、露光量調整領域３を選択して露光することも可能であるが、本実施形態では露光量調整領域２を選択して露光を行う。この場合、同一プロセス内の基板処理中は、全て同じ露光量調整領域を使用するため、ランプ本数やスリット幅の切り替えといった物理的なハードウェアの切り替え作業が発生しない。一方、図２において、基板単位で露光量調整領域を選択する方法を選択した場合、処理する基板単位で露光量調整領域が選択されるように、隣接する露光量調整領域の重なり合う部分に目標積算露光量があるならば、露光量調整領域３を選択して露光を行う。この場合には、高いレンジの露光量調整領域を選択することで、ランプへ供給する電力値を下げることが可能となり、ランプやレンズといった照明装置を構成している部材の劣化を抑えることができる。いずれの方法を選択するかは、オペレータが設定することが可能である。本実施形態では、露光プロセス単位で露光量調整領域のレンジ選択するように設定してあるものとする。
【００３４】
前工程において、本実施形態に該当する露光プロセスが指示されると、メインコントローラ１０は種類別に保持している露光プロセスから、指示されたプロセスを検索し、各ショットの目標積算露光量を取得する。次に、目標積算露光量から露光量調整領域を選択し、使用ランプ本数、スリット幅、各ショットを露光するときの電力値を決定する。
【００３５】
図４は、目標積算露光量から露光量調整領域を選択する処理を示すフローチャートであり、図中のＥｓＮ（Ｎ＝ショット番号）は、同一基板内の各ショットの目標積算露光量を表している。
【００３６】
先ず、Ｓ１０では、メインコントローラ１０は、同一基板内の各ショットの目標積算露光量ＥｓＮが露光量調整領域１に属しているか否かを判定する。Ｓ１０の条件を満たした場合はＳ１１の処理を実施し、Ｓ６０で露光処理を行う。一方、１ショットでもＳ１０の条件に満たさないショットがあった場合はＳ２０に進み、露光量調整領域２に属しているか否かを判定する。以下同様に、露光量調整領域３（Ｓ３０）、露光量調整領域４（Ｓ４０）について判定を行い、条件を満たした場合はＳ３１、Ｓ４１の処理を実施するが、同一基板内で１ショットでもＥ４１≦ＥｓＮ（Ｓ５０）に該当した場合には、Ｓ５１の処理を実施する。Ｅ４１を超えた目標積算露光量を得ることは、ハードウェアの限界により不可能であるので、Ｓ５１ではＥ４１を超えているショットの露光速度を落とし、単位面積当たりの照射時間を増やすことにより、Ｅ４１以上の目標積算露光量を得られるように調整を行う。
【００３７】
なお、目標積算露光量Ｅ１０は、現存する高感度レジストで必要な最小積算露光量に比べて、十分小さな値に設定されているため、ＥｓＮ≦Ｅ１０になることは基本的にあり得ない。しかしながら、何らかの設定ミスにより指示されてしまったときは、Ｓ７０にてエラーと判定される。
【００３８】
図２の例では、同一基板内の各ショットの目標積算露光量ＥｓＮは、Ｓ２０のＥ２０≦ＥｓＮ＜Ｅ２１であり、露光量調整領域２に属しているため、使用ランプ本数は２本、スリット幅は１００ｍｍに決定される。決定された内容は、ネットワークを介してメインコントローラ１０から露光量コントローラ３０に送信される。露光量コントローラ３０は、第１の露光シャッタ５０４と第２の露光シャッタ５０５を開き、第３の露光シャッタ５０６を閉じる制御を行う。また、スリット機構５０７に対しては、スリット幅を５０ｍｍに設定するように制御を行う。これらハードウェアの駆動制御は、基板３０４が露光装置５００に搬入されるまでの前工程処理中に完了させる。或いは、露光装置５００において露光処理が完了した基板３０４と次に処理する基板の図示しない基板搬送ロボットによる交換作業中に並行して行い、スループットの低下を防止している。
【００３９】
図示しない基板搬送ロボットによって基板チャック３０３に搬送された基板３０４は、基板チャック３０３上で位置決めを行う。
ここで、基板上の既存パターンに重ねて露光を行う重ね合わせ露光を行う場合は、観察光学系４００により原版２０３に形成されたアライメントマークと前工程で形成されたアライメントマークとを計測する。そして、各マークの相対位置のズレ量を基板ステージ本体３０２を駆動することにより補正し位置決めする。
【００４０】
その後、Ｓ６０の露光処理に移行する。メインコントローラ１０は、ステージコントローラ２０に対して、同一基板内の各ショットにおける走査露光時の開始位置と終了位置とを指示し、露光量コントローラ３０に対して各ショットのランプへ供給する電力値を指示する。ステージコントローラ２０は指示された目標位置に基づいて最適な走査露光シーケンスを演算し、１ショット目の露光開始位置へ、原版ステージ２００と基板ステージ３００を移動させる。ここでステージコントローラ２０は、露光量コントローラ３０に対して、１ショット目の露光を開始することを通知する。露光量コントローラ３０は、ステージコントローラ２０からの通知をトリガーとして、１ショット目の目標積算露光量になるようにランプへ供給する電力値を制御する。１ショット目の露光を開始して、原版ステージ２００と基板ステージ３００が露光終了位置に到達したならば、２ショット目の露光開始位置に基板ステージ３００をステップ移動する。このステップ移動中にステージコントローラ２０から露光量コントローラ３０に対して、２ショット目を露光することを通知し、露光量コントローラは２ショット目の目標積算露光量になるようにランプへ供給する電力値を制御する。以降４ショット目まで同様な制御を行い露光処理が完了する。
【００４１】
基板ステージ３００は、次の基板を搬送するために、不図示の基板搬送ロボットとの基板の受け渡し位置に移動する。基板搬送ロボットは、基板チャック３０３上にある露光済みの基板３０４を受け取り、次の基板を基板チャック３０３上に搬送する。
【００４２】
なお、基板単位で露光量調整領域を選択する方法の場合であって、次の基板で露光量調整領域が切り替わり、ハードウェアの物理的な駆動が発生する場合には、基板の交換作業中に並行してハードウェアを駆動することでスループットの低下を防止できる。
【００４３】
以上説明したように、互いに隣接する露光量調整領域が部分的に重なり合う領域を持つように設定することで、同一基板内の各ショット間は同じ露光量調整領域で露光量の調整が行えるようになる。即ち、同一基板内の各ショットを露光する際のステップ移動時に露光量調整領域が切り替わることがなくなるため、ランプ本数やスリット幅といったハードウェアの物理的な交換作業が不要となり、スループットの低下を防止することができる。
【００４４】
なお、デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、上述の実施形態の露光装置を用いて感光剤を塗布した基板を露光する工程と、その感光剤を現像する現像工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。
【図１】
0005451222.tif 000003
【図２】
0005451222.tif 000004
【図３】
0005451222.tif 000005