(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光室内に配置され、基板に形成されたレジストをレシピに従って投影光学系を介して露光する露光装置であって、
基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記露光室内の空間の雰囲気を空気雰囲気に維持する雰囲気維持部と、
前記空間のうち前記投影光学系の最終面と前記基板ステージに保持された基板との間の局所空間に、空気と不活性ガスとの混合ガス、又は、空気のいずれかを供給するガス供給部と、
基板に形成されたアライメントマークの位置と前記基板ステージに形成された基準マークの位置とを前記投影光学系を介して検出する第１検出器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１検出器により前記基準マークの位置を検出する場合には、前記ガス供給部による前記局所空間に前記混合ガスを供給せず、
前記局所空間を混合ガス雰囲気として、前記アライメントマークの位置を検出し、かつ、前記基準マークの位置の検出結果及び前記アライメントマークの位置の検出結果に基づいて前記基板ステージを駆動しながら前記レジストを露光することを前記レシピから指示された場合に、前記ガス供給部が前記局所空間に前記混合ガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記局所空間に空気雰囲気が形成された場合と前記混合ガス雰囲気が形成された場合とにおける前記局所空間の雰囲気の屈折率が相違することに起因する前記第１検出器の出力の変化を示す情報を有し、
前記局所空間に前記混合ガス雰囲気が形成されている下で前記第１検出器により検出された前記アライメントマークの位置の検出結果を、前記情報を用いて前記局所空間に空気雰囲気が形成されている場合の数値に補正し、前記レジストの露光時に、当該補正された結果と前記検出器による前記基準マークの位置の検出結果とに基づいて前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
露光室内に配置され、基板に形成されたレジストをレシピに従って投影光学系を介して露光する露光装置であって、
基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記露光室内の空間の雰囲気を空気雰囲気に維持する雰囲気維持部と、
前記空間のうち前記投影光学系の最終面と前記基板ステージに保持された基板との間の局所空間に、空気と不活性ガスとの混合ガス、又は、空気のいずれかを供給するガス供給部と、
前記投影光学系の光軸方向における前記基板の位置と前記基板ステージに形成された基準マークの前記光軸方向における位置とを検出する第２検出器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２検出器により前記基準マークの前記光軸方向における位置を検出する場合には、前記ガス供給部による前記局所空間に前記混合ガスを供給せず、
前記局所空間を混合ガス雰囲気として、前記基板の前記光軸方向における位置を検出し、かつ、前記基準マークの前記光軸方向における位置の検出結果及び前記基板の前記光軸方向における位置の検出結果に基づいて前記基板ステージを駆動しながら前記レジストを露光することを前記レシピから指示された場合に、前記ガス供給部が前記局所空間に前記混合ガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記局所空間に空気雰囲気が形成された場合と前記混合ガス雰囲気が形成された場合とにおける前記局所空間の雰囲気の屈折率が相違することに起因する前記第２検出器の出力の変化を示す情報を有し、
前記局所空間に前記混合ガス雰囲気が形成されている下で前記第２検出器により検出された前記アライメントマークの位置の検出結果を、前記情報を用いて前記局所空間に空気雰囲気が形成されている場合の数値に補正し、前記レジストの露光時に、当該補正された結果と前記第２検出器による前記基準マークの位置の検出結果とに基づいて前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
【請求項５】
露光室内に配置され、基板に形成されたレジストをレシピに従って投影光学系を介して露光する露光装置であって、
基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記露光室内の空間の雰囲気を空気雰囲気に維持する雰囲気維持部と、
前記空間のうち前記投影光学系の最終面と前記基板ステージに保持された基板との間の局所空間に、空気と不活性ガスとの混合ガスを供給するガス供給部と、
基板に形成されたアライメントマークの位置と前記基板ステージに形成された基準マークの位置とを前記投影光学系を介して検出する第１検出器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第１検出器により前記基準マークの位置を検出する場合には、前記ガス供給部による前記局所空間に前記混合ガスを供給せず、
前記局所空間を混合ガス雰囲気として、前記アライメントマークの位置を検出し、かつ、前記基準マークの位置の検出結果及び前記アライメントマークの位置の検出結果に基づいて前記基板ステージを駆動しながら前記レジストを露光することを前記レシピから指示された場合に、前記ガス供給部が前記局所空間に前記混合ガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記局所空間に空気雰囲気が形成された場合と前記混合ガス雰囲気が形成された場合とにおける前記局所空間の雰囲気の屈折率が相違することに起因する前記第１検出器の出力の変化を示す情報を有し、
前記局所空間に前記混合ガス雰囲気が形成されている下で前記第１検出器により検出された前記アライメントマークの位置の検出結果を、前記情報を用いて前記局所空間に空気雰囲気が形成されている場合の数値に補正し、前記レジストの露光時に、当該補正された結果と前記検出器による前記基準マークの位置の検出結果とに基づいて前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
【請求項７】
露光室内に配置され、基板に形成されたレジストをレシピに従って投影光学系を介して露光する露光装置であって、
基板を保持して移動可能な基板ステージと、
前記露光室内の空間の雰囲気を空気雰囲気に維持する雰囲気維持部と、
前記空間のうち前記投影光学系の最終面と前記基板ステージに保持された基板との間の局所空間に、空気と不活性ガスとの混合ガスを供給するガス供給部と、
前記投影光学系の光軸方向における前記基板の位置と前記基板ステージに形成された基準マークの前記光軸方向における位置とを検出する第２検出器と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第２検出器により前記基準マークの前記光軸方向における位置を検出する場合には、前記ガス供給部による前記局所空間に前記混合ガスを供給せず、
前記局所空間を混合ガス雰囲気として、前記基板の前記光軸方向における位置を検出し、かつ、前記基準マークの前記光軸方向における位置の検出結果及び前記基板の前記光軸方向における位置の検出結果に基づいて前記基板ステージを駆動しながら前記レジストを露光することを前記レシピから指示された場合に、前記ガス供給部が前記局所空間に前記混合ガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、
ことを特徴とする露光装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記局所空間に空気雰囲気が形成された場合と前記混合ガス雰囲気が形成された場合とにおける前記局所空間の雰囲気の屈折率が相違することに起因する前記第２検出器の出力の変化を示す情報を有し、
前記局所空間に前記混合ガス雰囲気が形成されている下で前記第２検出器により検出された前記アライメントマークの位置の検出結果を、前記情報を用いて前記局所空間に空気雰囲気が形成されている場合の数値に補正し、前記レジストの露光時に、当該補正された結果と前記第２検出器による前記基準マークの位置の検出結果とに基づいて前記基板ステージの位置を制御する、ことを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
【請求項９】
前記レジストは、複数のカラーレジストの中から選択されるレジストであり、
前記制御部は、前記局所空間の雰囲気における酸素濃度が前記選択されるカラーレジストに応じた酸素濃度となるように前記ガス供給部を制御する、ことを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項１０】
デバイスを製造する方法であって、
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板に形成されたレジストを露光する工程と、
前記露光されたレジストを現像する工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び当該露光装置を用いて例えばカラーフィルター、液晶表示デバイス等のデバイスを製造する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーフィルターの製造方法については、色々検討されてきており、染色法、印刷法、電着・電解法、顔料分散法などがある。現在はこれらの方法の中で、製造上の安定性、簡易性から顔料分散法が主流となっている。代表的な顔料分散法である感光アクリル法では、アクリロイド系感光性樹脂を含み着色機能と感光機能を併せ持ったカラーレジストにフォトリソ法によってパターンを形成する。このカラーレジストは、ネガレジストであり、露光に用いる光を照射すると、反応に寄与するラジカルを発生し、ポリマーを光重合させ、現像液に不溶となる。しかし、このカラーレジストは、顔料の成分が、露光光を吸収しやすいことと、発生したラジカルが空気中に存在する酸素によってトラップされて、重合反応が妨げられてしまう。そのため、所望のパターン形状を得るためには、より露光光のエネルギーを大きくする必要がある。これを避けるために、レジスト上に酸素を遮断するポリビニルアルコール製の酸素遮断膜を設ける方法が知られている。しかし、この手法は、酸素遮断膜のレジスト上への濡れ性の悪さから欠陥を生じる可能性があり、また、酸素遮断膜を塗布する工程が増えることによるコストの問題がある。さらに、酸素遮断膜を設ける方法では、酸素濃度を制御できないことから、微細なパターンを形成する際により微細なパターン形状・寸法精度制御に対するフレキシビリティーが減じてしまう。
このような酸素遮断膜を設ける方法の問題点を解決するための方法として、レジスト膜にポリビニルアルコール膜を設けることなく、レジスト膜に窒素ガスを吹き付けて低酸素状態で露光する方法が、例えば特許文献１に提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−１９５４４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カラーフィルターなどの製造工程において、露光量を下げるために低酸素状態で露光をする必要がある工程については、窒素など不活性ガスをレジストに吹き付けて露光する方式が一般的である。しかし、不活性ガスでパージするため不活性ガスをレジストに常時吹き付けていると、性能上の問題が生じる。性能上の問題とは、不活性ガスが必要でない工程において、不活性ガス環境下でレジストを露光すると、目標とするパターン形状、線幅が達成できない事態が生じてしまう。カラーレジストであっても、青色レジストと緑色レジストと赤色レジストとでは、露光の際の望ましい酸素ガス濃度が異なっている。キャリブレーションのための基準マークの検出は特に正確性が求められるが、基準マークは通常基板ステージ上の端に配置されているため、不活性ガスを流しながら基準マークの検出を行うと、不活性ガスによる屈折率変化により検出誤差が生じる。
本発明は、アライメント誤差又はフォーカス誤差を低減し、目標とするパターン形状、線幅を達成する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】
【０００５】
本発明の１側面は、露光室内に配置され、基板に形成されたレジストをレシピに従って投影光学系を介して露光する露光装置であって、基板を保持して移動可能な基板ステージと、前記露光室内の空間の雰囲気を空気雰囲気に維持する雰囲気維持部と、前記空間のうち前記投影光学系の最終面と前記基板ステージに保持された基板との間の局所空間に、空気と不活性ガスとの混合ガス、又は、空気のいずれかを供給するガス供給部と、基板に形成されたアライメントマークの位置と前記基板ステージに形成された基準マークの位置とを前記投影光学系を介して検出する第１検出器と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１検出器により前記基準マークの位置を検出する場合には、前記ガス供給部による前記局所空間に前記混合ガスを供給せず、前記局所空間を混合ガス雰囲気として、前記アライメントマークの位置を検出し、かつ、前記基準マークの位置の検出結果及び前記アライメントマークの位置の検出結果に基づいて前記基板ステージを駆動しながら前記レジストを露光することを前記レシピから指示された場合に、前記ガス供給部が前記局所空間に前記混合ガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、アライメント誤差又はフォーカス誤差を低減し、目標とするパターン形状、線幅を達成する露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る露光装置の構成を示す図
【図２】本発明に係る露光手法のフローを示す図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施例１］
図１は、本発明に係るレシピに従って基板ステージを駆動しながらレジストを露光する露光装置の構成を示す図である。水銀ランプ、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザーなどの光源から射出した光は、照明系2を通り、レチクル1を照射し、レチクル1上のパターンは投影光学系4を介して基板６に形成されたレジスト５に転写される。レチクル１は、レチクルステージ３によって移動可能に保持され、基板６は、基板ステージ７によって移動可能に保持されている。基板ステージ７の端部には、キャリブレーションのための基準マーク１３が形成されている。露光装置は、露光室１２に配置され、露光室内の空間の雰囲気は、雰囲気維持部９によって温度、湿度が制御された空気雰囲気に維持されている。ガス供給部８から空気と不活性ガスとの混合ガス及び空気のいずれかがガス供給ノズルを介して投影光学系４の最終面と基板６との間の局所空間に供給される。不活性ガスは例えば窒素ガスである。ガス供給部８は、不活性ガスと空気との組成比が異なり互いに混合ガス中の酸素濃度が異なる複数種類の混合ガスを個別に貯蔵し、混合ガスでパージされる局所空間の酸素濃度を変更することができるように設けてもよい。ガス供給部８によって供給されるガスでパージされる局所空間は、レジスト５を露光する場合に混合ガスの拡散を防止し、酸素濃度を効率的に低下するために、囲いなどを設けて、ある程度閉じた空間にしても良い。基準マーク１３の位置、及び、基板６の複数のショットそれぞれに形成されたアライメントマーク（不図示）の位置は、オフアクシス方式の第１検出器１０によって検出される。キャリブレーションの際には、不図示のＴＴＬ（Through The Lens）方式の検出器と、検出器１０のそれぞれで基準マーク１３の位置を検出し、両検出器の相対的な位置関係を記憶する。投影光学系４の光軸方向における基板６の位置及び基準マーク１３の位置は、斜入射方式の第２検出器１０'によって検出される。キャリブレーションの際には、不図示のＴＴＬ（Through The Lens）方式の検出器と、第２検出器１０’のそれぞれで基準マークの光軸方向の位置を検出し、両検出器の相対的な位置関係を記憶する。露光装置には、ガス供給部によるパージガスの供給を含めた露光処理を制御する制御部１１が配置されている。
【０００９】
このような構成の露光装置を用いる露光処理を、図２に示したフローチャートに従って説明する。Ｓ１で、露光室内の空間の雰囲気は、投影光学系４の最終面と基板ステージとの間の局所空間（以下、パージ空間という。）を含め、空気雰囲気にされる。例えば、ガス供給部８によるパージガスの供給が停止される。この場合、雰囲気維持部９によって露光室内の空間全体に雰囲気が空気雰囲気に維持されているので、パージ空間の雰囲気も空気雰囲気とされる。パージ空間に不活性ガスが残留している場合には、残留不活性ガスを置換してパージ空間の雰囲気を早く空気雰囲気とするために、ガス供給部８よりパージ空間に乾燥空気を供給してもよい。露光処理を行わない場合には、投影光学系４を構成するレンズの曇りを防止するために、パージ空間の雰囲気は空気雰囲気に維持される。
【００１０】
Ｓ２でキャリブレーションが実施される。キャリブレーションのための基準マーク１３は、基板ステージ７上の端に形成されており、パージガスの気流が乱れ易い。パージガスが不活性ガスと空気との混合ガスの場合、パージ空間とパージ空間外とで雰囲気ガスの種類が異なる。基準マーク１３の近傍のパージ空間は、パージガスの気流が乱れ易いため、パージ空間の雰囲気は屈折率が変動しやすい。そのため検出器１０による検出結果に屈折率の変動に起因する誤差を生じるので、キャリブレーションは空気雰囲気の下で行う。露光装置のキャリブレーションは、通常ロットの最初の基板に対して行われ、このキャリブレーション結果が２枚目以降の基板に対して使用される。
【００１１】
Ｓ３で、制御部１１は、露光処理の手順を定めたレシピが、次に行う露光処理が不活性ガスを含む混合ガスによるパージが必要と指示しているか否かを判別する。レシピには、露光処理毎に露光するための条件が設定され、不活性ガスを含む混合ガスによるパージが必要な露光処理には、その旨がパージ条件のチェックボックスに記載される。また、露光処理によってパージ空間の雰囲気における酸素濃度は異なるので、あらかじめ所望の酸素濃度を実験により求めて、この酸素濃度もレシピに記載しておく。例えば、露光されるレジストが複数のカラーレジストの中から選択されるレジストである場合、青色レジストと緑色レジストと赤色レジストとでは、露光時の酸素濃度が異なっている。不活性ガスと空気との供給量を変化させて酸素濃度の異なる混合ガスとする場合、混合ガス中の酸素濃度と不活性ガス及び乾燥空気の供給条件との関係は、予め求めておきテーブルとして制御部１１に保存しておく。制御部１１は、不活性ガスを含む混合ガスの供給が必要かどうかを、レシピより判断し、またレシピに設定された酸素濃度より、予め保存した酸素濃度と供給条件のテーブルにより、不活性ガス、乾燥空気の供給の条件を読み込む。混合ガスによるパージを必要としない場合にはＳ１１へ進み、混合ガスによるパージを必要とする場合は、Ｓ4へとシーケンスを続ける。それまで乾燥空気によるパージを行っていた場合、Ｓ4で、制御部１１は、ガス供給部８による乾燥空気の供給を停止する。
【００１２】
Ｓ５で、制御部１１は、Ｓ３で読み込んだ供給条件で、ガス供給部８から不活性ガスと乾燥空気との混合ガスの供給を開始する。混合ガスを供給して、パージ空間の雰囲気がある有効な酸素濃度になるまで待機しないと所望の露光性能を達成できないことから、パージ空間内に酸素濃度計を設けて、ある規定の酸素濃度になるまで待機するか、又は、予め実験にて求められた待機時間だけ待機する。パージ空間の雰囲気が所定の酸素濃度に到達したら、Ｓ６で、検出器１０は、複数のショットに形成されたアライメントマークの位置を検出する。制御部１１は、パージ空間に空気雰囲気が形成された場合と混合ガス雰囲気が形成された場合とにおけるパージ空間の雰囲気の屈折率が相違することに起因する検出器１０の出力の変化を示す情報を予め有している。屈折率は、温度、気圧、湿度によって変化するので、これらをセンサーにより取得してしかるべき変換式より屈折率を求めた上で上記の検出器１０の出力の変化を示す情報の計算を行う。
【００１３】
Ｓ７で、制御部１１は、パージ空間に混合ガス雰囲気が形成されている下で検出されたアライメントマークの位置の検出結果を、前記情報を用いてパージ空間に空気雰囲気が形成されている下での数値に補正する。そして、制御部１１は、レジスト５の露光時に、当該補正された結果とＳ２で検出器１０によって検出された基準マーク１３の位置とに基づいて基板ステージ７の位置を制御する。制御部１１は、ロットに属するすべての基板に対して、Ｓ６のアライメントマークの検出及びＳ７の露光処理が終了したことを確認したら、Ｓ９でガス供給部８からの不活性ガスと乾燥空気との混合ガスのパージ空間への供給を停止する。ついで、制御部１１は、パージ空間に存在する不活性ガスを取り除き、投影光学系４を構成するレンズの曇りを防止するため、Ｓ１０で、ガス供給部８から乾燥空気の供給を開始する。
【００１４】
制御部１１がＳ３で混合ガスによるパージが必要な露光処理と判定しなかった場合、フローはＳ１１へと進む。混合ガスによるパージが不必要な露光処理は、例えばアクリロイド系感光性樹脂を含まないレジストに対する露光処理である。Ｓ１１〜Ｓ１３は、パージガスが混合ガスか乾燥空気かを除いてＳ６〜Ｓ８とそれぞれ同じ工程であるので説明を省略する。
【００１５】
以上、基準マークの検出を行うときと、アライメントマークの検出及び露光を行うときとでパージ空間の雰囲気を変更することについて説明した。しかし、投影光学系４の光軸方向における基板６及び基準マーク１３の高さ位置（フォーカス）を検出する場合も、アライメントマークを検出する場合と同様の状況にある。すなわち、基準マークのフォーカスを検出するとき、基準マーク１３の近傍のパージ空間は、パージガスの気流が乱れ易くパージ空間の雰囲気は屈折率が変動しやすいので、空気雰囲気に保持される。一方、基板全体の傾斜を求めたり、パターンの下地要因のフォーカスオフセットを求めるための基板内のフォーカスの検出や、露光時の基板の先読みフォーカスの検出は、パージ空間は、空気と不活性ガスとの混合ガス雰囲気で行われる。したがって、フォーカスの検出においてもアライメントの検出のときと同じく、バージ空間の雰囲気ガスの違いに伴って屈折率が相違することに起因する検出結果の補正が必要となる。
【００１６】
［デバイス製造方法］
次に、上記露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。その場合、デバイスは、前述の露光装置を用いて基板を露光する工程と、露光された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する。デバイスは、半導体集積回路素子、液晶表示素子等でありうる。基板は、ウエハ、ガラスプレート等でありうる。当該周知の工程は、例えば、酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、ダイシング、ボンディング、パッケージング等の各工程である。
【図１】
0005448724.tif 000002
【図２】
0005448724.tif 000003