(57)【要約】【課題】  重ね合わせ領域において、隣接する投影光学系によって形成される転写パターンの相対位置ずれ量を低減し、原版のパターンを精度よく転写することを目的とする。【解決手段】  つなぎ露光を用いた投影露光装置において、隣り合う転写パターンが重なる基板上の領域において、隣り合う第１および第２の投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差によって決まる各転写パターンの位置ずれの方向が、非走査方向または走査方向に関して、同じ方向になるように構成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非走査方向に沿って並設された複数の投影光学系を備え、原版および基板を前記複数の投影光学系に対して走査方向に移動させながら前記原版および前記複数の投影光学系を介した光を前記基板上に照射し、複数の投影光学系が前記基板上に形成する複数の転写パターンのうち隣り合う転写パターンの端部を互いに重ね合わせることで、前記原版に形成されたパターンを基板上に形成する走査型の投影露光装置であって、
第１および第２の照明光で原版を照明する第１および第２の照明手段と、
隣り合う転写パターンの一方に対応し、前記第１の照明手段からの前記第１の照明光を用いて前記基板上に転写パターンを形成する第１の投影光学系と、
前記隣り合う転写パターンの他方に対応し、前記第２の照明手段からの前記第２の照明光を用いて前記基板上に転写パターンを形成する第２の投影光学系と、を備え、
前記隣り合う転写パターンが重なる前記基板上の領域において、前記第１および第２の投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差によって決まる各転写パターンの位置ずれの方向は、非走査方向または走査方向に関して、同じ方向であることを特徴とする投影露光装置。
【請求項２】
前記第１および第２の投影光学系を構成する光学素子間の距離、光学素子の曲率半径、光学素子の厚みの少なくとも１つを互いに異ならせることを特徴とする請求項１に記載の投影露光装置。
【請求項３】
前記隣り合う転写パターンが重なる前記基板上の領域において、前記第１および第２の投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差によって決まる各転写パターンの位置ずれの方向は、非走査方向および走査方向に関して、同じ方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の投影露光装置。
【請求項４】
前記第２の照明光が前記原版に形成する照明領域の外周形状は、前記第１の照明光が前記原版に形成する照明領域の外周形状を反転させた形状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影露光装置。
【請求項５】
前記照明領域の外周形状が円弧または台形であることを特徴とする請求項４に記載の投影露光装置。
【請求項６】
前記複数の投影光学系は、それぞれ凸面ミラーと凹面ミラーを備え、前記投影光学系の隣り合うもの同士は互いに反転してあることを特徴とする請求項５に記載の投影露光装置。
【請求項７】
前記第１の投影光学系を介して前記基板に照射する光は、前記第１の投影光学系の光軸に向かう方向に倒れており、
前記第２の投影光学系を介して前記基板に照射する光は、前記第２の投影光学系の光軸から離れる方向に倒れていることを特徴とする請求項６に記載の投影露光装置。
【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使用して基板を露光する工程と、
その露光した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製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の投影光学系を備えた投影露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フォトリソグラフィ技術を用いて液晶表示デバイスを製造する際に、マスクに形成されたパターンを、投影光学系を介してガラス基板に転写する投影露光装置が使用されている。近年、投影露光装置には、液晶表示デバイスの大型化や低価格化に対応するために、露光面積の拡大が要求されている。
【０００３】
露光面積を拡大するための技術として、例えば、複数の投影光学系を用いる、所謂、つなぎ露光方式が提案されている。つなぎ露光方式を利用した投影露光装置として、特許文献１に記載の走査型の投影露光装置が知られている。特許文献１の投影露光装置は、非走査方向に沿って並設された複数の投影光学系を備え、複数の投影光学系が基板上に形成する複数の転写パターンのうち隣り合う転写パターンの端部を互いに重ね合わせることで、全体として露光面積の拡大を図るものである。また特許文献１では、複数の投影光学系を用いて１回目の走査露光を行った後に、基板を非走査方向にステップ移動させて２回目の走査露光を行っている。１回目と２回目の走査露光によって形成される転写パターンの端部を互いに重ね合わせることで、さらに露光面積を拡大させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
隣接する投影光学系によって形成される転写パターンを重ね合わせた場合、重ね合わせ領域における転写パターンの相対的な位置ずれ量が大きいと、重ね合わせによって得られる転写パターンの転写精度が悪くなってしまう。この転写パターンの位置ずれの要因の一つとして、投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差が挙げられる。
【０００６】
通常、投影光学系は、基板に照射する光のテレセントリシティの倒れ角度がほぼ０°、すなわち、主光線が基板に対してほぼ垂直になるように設計される。しかしながら、投影光学系に搭載可能な光学素子の枚数には装置の大きさやコストの制約があるため、設計上充分に補正しきれない残差成分が残存することになる。この残差成分は、基板のデフォーカスに伴う転写パターンの位置ずれを引き起こし、位置ずれの方向は、基板に照射する光のテレセントリシティの倒れ方向によって決まる。隣接する投影光学系を同じ構成にした場合、これらの投影光学系を介して基板に照射する光のテレセントリシティの倒れ方向は、両方とも投影光学系の光軸に向かう方向、もしくは、両方とも投影光学系の光軸から離れる方向となる。このため、重ね合わせ領域において、一方の投影光学系により形成される転写パターンの基板のデフォーカスに伴う位置ずれと、他方の投影光学系により形成される転写パターンのデフォーカスに伴う位置ずれが反対方向に生じてしまう。すなわち、隣り合う転写パターンの相対的な位置ずれ量は、各転写パターンの位置ずれ量の絶対値を足し合わせた量となる。
【０００７】
投影光学系の非対称収差（コマ収差、ディストーション、倍率色収差）についても同様のことがいえる。隣接する投影光学系を同じ構成にした場合、両方の投影光学系のコマ収差が外向性、もしくは両方の投影光学系のコマ収差が内向性となる。また、両方の投影光学系の歪曲収差が正（糸巻き型）、もしくは両方の投影光学系の歪曲収差が負（たる型）となる。両方の投影光学系の倍率色収差が正、もしくは両方の投影光学系の倍率色収差が負となる。このため、重ね合わせ領域において、一方の投影光学系により形成される転写パターンの非対称収差による位置ずれと、他方の投影光学系により形成される転写パターンの非対称収差による位置ずれが反対方向に生じてしまう。
【０００８】
特許文献１には、１回目と２回目で形成される転写パターンの非走査方向のパターン幅を適宜変更した場合に、１回目と２回目の重ね合わせ領域に対応する投影光学系がその都度変更され、重ね合わせ領域でパターンのむらが発生してしまうことが記載されている。このパターンのむらを低減するために、１回目と２回目の重ね合わせ領域での転写パターンの位置ずれが許容範囲になるように各投影光学系の像面位置、フォーカス位置、倍率を調整している。具体的には、２枚の平行平板ガラスを傾斜させて像面を基板の表面に平行な方向にシフトさせ、楔プリズムを光軸回りに回転させてフォーカス位置を変化させ、平凸レンズ、両凸レンズを光軸に沿う方向に移動させてパターン像の倍率を変化させている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、隣接する投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差について考慮されていない。上述したように、これらの光学特性には設計上取り除くことが困難な残差成分があるため、重ね合わせ領域において、隣り合う転写パターンの位置ずれ量の絶対値が足し合わされた量の相対位置ずれが生じてしまう。この相対的な位置ずれは、装置の性能を満たすために十分小さいものであればよいが、装置の性能向上の要求が高まるにつれて、さらに小さくすることが望まれている。
【００１０】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、重ね合わせ領域において、隣接する投影光学系によって形成される転写パターンの相対位置ずれ量を低減し、原版のパターンを精度よく転写することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、非走査方向に沿って並設された複数の投影光学系を備え、原版および基板を前記複数の投影光学系に対して走査方向に移動させながら前記原版および前記複数の投影光学系を介した光を前記基板上に照射し、複数の投影光学系が前記基板上に形成する複数の転写パターンのうち隣り合う転写パターンの端部を互いに重ね合わせることで、前記原版に形成されたパターンを基板上に形成する走査型の投影露光装置であって、第１および第２の照明光で原版を照明する第１および第２の照明手段と、隣り合う転写パターンの一方に対応し、前記第１の照明手段からの前記第１の照明光を用いて前記基板上に転写パターンを形成する第１の投影光学系と、前記隣り合う転写パターンの他方に対応し、前記第２の照明手段からの前記第２の照明光を用いて前記基板上に転写パターンを形成する第２の投影光学系と、を備え、前記隣り合う転写パターンが重なる前記基板上の領域において、前記第１および第２の投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差によって決まる各転写パターンの位置ずれの方向は、非走査方向または走査方向に関して、同じ方向であることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、重ね合わせ領域において、隣り合う転写パターンの位置ずれの方向を非走査方向または走査方向に関して同じ方向にすることによって、隣り合う転写パターンの相対位置ずれを小さくしている。これにより、重ね合わせ領域において、隣接する投影光学系によって形成される転写パターンの相対位置ずれを低減し、原版のパターンを精度よく転写することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を適用可能な投影露光装置の概略斜視図。
【図２】投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２を示す正面図。
【図３】ガラス基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ５を示す図。
【図４】投影光学系ＰＬ１、ＰＬ２を介した光ｍ１、ｍ２の重ね合わせ領域への入射状態を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。図１は、本発明を適用可能な走査型の投影露光装置１００の概略斜視図である。投影露光装置１００は、マスクＭ（原版）を保持するマスクステージと、ガラス基板Ｐ（基板）を保持する基板ステージと、マスクＭを照明する照明光学系（照明手段）ＬＯを備えている。さらに、マスクＭに形成されたパターンの投影像をガラス基板上に転写し、潜像としての転写パターンをガラス基板Ｐ上に形成する投影光学系ＰＯを備えている。ガラス基板Ｐ上には感光剤（レジスト）が塗布されており、転写パターンは感光剤中に形成される。以下の説明において、走査に沿う軸をＸ軸とし、ガラス基板Ｐの面内（本実施形態においては水平面内）においてＸ軸と直交する軸をＹ軸とし、ガラス基板の法線に沿う軸をＺ軸とする。
【００１５】
投影露光装置１００は、マスクＭとガラス基板Ｐとを投影光学系ＰＯに対して走査させながらマスクＭと投影光学系ＰＯを介した光をガラス基板Ｐ状に照射し、マスクＭに形成されたパターンをガラス基板Ｐ上に転写する。投影光学系ＰＯは、並設された複数の投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５から構成される。複数の投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５がガラス基板Ｐ上に形成する複数の転写パターンのうち隣り合う転写パターンの端部を互いに重ね合わせることで、原版に形成されたパターンをガラス基板Ｐ上に転写する。
【００１６】
光源１からの光は、光ファイバ２を介して照明光学系（照明手段）ＬＯに導かれる。光源１として例えば水銀ランプが用いられる。照明光学系ＬＯは複数の照明光学系ＬＯ１〜ＬＯ５から構成される。各照明光学系は、コンデンサーレンズ、ハエの目レンズ等を含み、均一な照度分布の光でマスクＭを照明するように構成される。さらに各照明光学系は光源１からの光の一部を遮光する遮光板を含み、この遮光板の円弧形状のスリットの作用により、円弧形状（円弧スリット状）の照明領域が形成される。すなわちマスクＭを、円弧形状スリットからの円弧形状の照明光が照明するように構成される。本実施形態では、投影光学系としてオフナー光学系を採用しており、円弧形状の照明領域にすることでオフナー光学系において良好な結像性能が得られるようにしている。照明領域および照明光の形状は光学系の構成に合わせて適宜設定すればよく、たとえば、台形形状であってもよい。
【００１７】
複数の照明光学系ＬＯ１〜ＬＯ５からの光は、マスクＭ上の複数の照明領域ＭＡ１〜ＭＡ５を照明し、複数の投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５を介して、ガラス基板Ｐ（基板）上に導かれる。複数の投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５はＹ軸方向（非走査方向）に沿って並設され、隣接する投影光学系はＸ軸方向（走査方向）に離れて配置されている。投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５と投影光学系ＰＯ２、ＰＯ４とを反転させて配置することによって、投影光学系同士の物理的な干渉を防ぎ、隣り合う転写パターンの端部を互いに重ね合わせることができる。この投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５の配置に合わせて、マスクＭ上の照明領域ＭＡ１、ＭＡ３、ＭＡ５の外周形状は、照明領域ＭＡ２、ＭＡ４の外周形状を反転させた形状にしている。
【００１８】
図２は、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２を示す正面図である。投影光学系ＰＯ１は、オフナー光学系をＺ軸に沿って２段に並べた構成である。上段のオフナー光学系は、マスクＭからの光を凹面ミラー１２に導き、凹面ミラー１２及び凸面ミラー１３を介した光を下段のオフナー光学系に導くミラーユニット１１を備える。下段のオフナー光学系は、上段のオフナー光学系からの光を凹面ミラー２２に導き、凹面ミラー２２及び凸面ミラー２３を介した光をガラス基板Ｐに導くミラーユニット２１を備える。さらに投影光学系ＰＯ１は、収差を補正するための複数の光学素子を備える。投影光学系ＰＯ３、ＰＯ５は、投影光学系ＰＯ１と同じ光学系であるので、説明を省略する。
【００１９】
投影光学系ＰＯ２は、オフナー光学系をＺ軸に沿って２段に並べた構成である。上段のオフナー光学系は、マスクＭからの光を凹面ミラー３２に導き、凹面ミラー３２及び凸面ミラー３３を介した光を下段のオフナー光学系に導くミラーユニット３１を備える。下段のオフナー光学系は、上段のオフナー光学系からの光を凹面ミラー４２に導き、凹面ミラー４２及び凸面ミラー４３を介した光をガラス基板Ｐに導くミラーユニット４１を備える。さらに投影光学系ＰＯ１は、収差を補正するための複数の光学素子を備える。投影光学系ＰＯ４は、投影光学系ＰＯ２と同じ光学系であるので、説明を省略する。上段のオフナー光学系で反転させたパターンの投影像を、下段のオフナー光学系で再び反転させるため、マスクＭに形成されたパターンをそのままガラス基板Ｐ上に転写することができる。
【００２０】
図３は、ガラス基板Ｐ上の投影領域ＰＡ１〜ＰＡ５を示す図である。投影領域ＰＡ１〜ＰＡ５は、投影光学系ＰＯ１〜ＰＯ５に対応している。基板を走査させることによって、投影領域ＰＡ１〜ＰＡ５は、ガラス基板１上を矢印方向に移動する。したがって、投影光学系ＰＯ１は、図示される２本の破線間の領域に転写パターンを形成し、投影光学系ＰＯ２は、２本の一点鎖線間の領域に転写パターンを形成する。重ね合わせ領域ＯＡは、ガラス基板Ｐ上において隣り合う転写パターンが重なる領域である。以下の説明において、隣接する投影光学系として投影光学系ＰＯ１（第１の投影光学系）とＰＯ２（第２の投影光学系）を説明するが、それ以外の隣接する投影光学系（例えば、投影光学系ＰＯ２とＰＯ３）についても同様であるとして説明を省略する。
【００２１】
図４（ａ）、（ｂ）は、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２を介した光ｍ１、ｍ２の重ね合わせ領域への入射状態を示す模式図である。図４（ａ）は、横軸をＸ軸、縦軸をＺ軸としており、図４（ｂ）は、横軸をＹ軸、縦軸をＺ軸としている。上述のとおり、照明光学系ＬＯ１、ＬＯ２からの照明光（第１の照明光、第２の照明光）は、マスクＭに照射され、投影光学系ＰＬ１、ＰＯ２を介してガラス基板Ｐに照射される。
【００２２】
投影光学系は、理想的には、ガラス基板Ｐに照射する光のテレセントリシティの倒れ角度がほぼ０°、すなわち、主光線がガラス基板Ｐに対してほぼ垂直になるように設計される。しかしながら、装置の大きさやコストの制約があるため倒れ角度を０°にすることは困難であり、光学設計上での残差成分をもってしまう。また、光学設計上の残差成分に対して十分小さいが、製造誤差による残差成分をもっている。そのため、投影光学系ＰＯ１を介した光ｍ１と、投影光学系ＰＯ２を介した光ｍ２は、ガラス基板Ｐの法線に対して倒れ角度をもって重ね合わせ領域に照射される。ＢＰはガラス基板Ｐのベストフォーカス位置であり、ＤＰはベストフォーカス位置から距離ｄだけ離れたデフォーカス位置である。光ｍ１、ｍ２のＸＺ平面内での倒れ角度がθ１、θ２である場合、ガラス基板Ｐが距離ｄだけデフォーカスすると、転写パターンの位置ずれΔＸ１、ΔＸ２が生じる。また、光ｍ１、ｍ２のＹＺ平面内での倒れ角度がθ３、θ４である場合、ガラス基板Ｐが距離ｄだけデフォーカスすると、転写パターンの位置ずれΔＹ１、ΔＹ２が生じる。
【００２３】
本実施形態において、投影光学系ＰＯ１を介してガラス基板Ｐに照射する光が、投影光学系ＰＯ１の光軸から離れる方向に倒れるように、投影光学系ＰＯ１が構成されている。さらに、投影光学系ＰＯ２を介してガラス基板Ｐに照射する光が、投影光学系ＰＯ２の光軸に向かう方向に倒れるように、投影光学系ＰＯ２が構成されている。つまり、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２のテレセントリシティを互いに異ならせている。具体的には、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２を構成する光学素子間の距離、光学素子の曲率半径、光学素子の厚みの少なくとも１つを互いに異ならせることによって、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２のテレセントリシティを互いに異ならせている。これにより、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２の構成を大幅に変えなくてもよいため、製造コストを抑えることができる。
【００２４】
また、重ね合わせ領域において、ＸＺ平面内での光ｍ１、ｍ２の倒れ方向を同じ方向にし、ＹＺ平面内での光ｍ１、ｍ２の倒れ方向を同じ方向にしている。光ｍ１、ｍ２の倒れ方向を同じ方向にすることによって、隣り合う転写パターンの位置ずれが同じ方向になり、これらの転写パターンの相対的な位置ずれ量は両者の絶対値の差分となる。したがって、各転写パターンの位置ずれがあったとしても、両者の相対的な位置ずれ量を小さくすることができる。
【００２５】
上述の構成に加えて、照明光学系を構成する光学素子の一部の位置または傾きを調整する調整機構を設けてもよい。調整機構を用いてガラス基板Ｐに照射される光の倒れ角度θ１、θ２の絶対値を小さくすることで、相対的な位置ずれ量をさらに小さくすることができる。
【００２６】
以上のように、本実施形態によれば、重ね合わせ領域において、隣接する投影光学系によって形成される転写パターンの相対位置ずれを低減し、原版のパターンを精度よく転写することができる。
【００２７】
（第２実施形態）
第１実施形態では、隣接する投影光学系のテレセントリシティに関する光学特性について説明したが、本実施形態では、隣接する投影光学系の非対称収差に関する光学特性について説明をする。露光装置の概略構成は図１、図２と同様であるものとして、説明を省略する。以下の説明において、隣接する投影光学系として投影光学系ＰＯ１（第１の投影光学系）とＰＯ２（第２の投影光学系）を説明するが、それ以外の隣接する投影光学系（例えば、投影光学系ＰＯ２とＰＯ３）についても同様であるとして説明を省略する。
【００２８】
本実施形態において、投影光学系ＰＯ１は正（糸巻き型）の歪曲収差をもち、投影光学系ＰＯ２は負（たる型）の歪曲収差をもつように構成される。つまり、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２の歪曲収差に関する光学特性を互いに異ならせている。このため、図３の重ね合わせ領域において、投影光学系ＰＯ１の歪曲収差による転写パターンの位置ずれは−Ｙ方向に発生し、投影光学系ＰＯ２の歪曲収差による転写パターンの位置ずれは−Ｙ方向に発生する。つまり、これらの転写パターンの相対的な位置ずれ量は両者の絶対値の差分となる。したがって、各転写パターンの位置ずれがあったとしても、両者の相対的な位置ずれ量を小さくすることができる。
【００２９】
歪曲収差に代えて、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２の倍率色収差を互いに異ならせてもよい。この場合、例えば、投影光学系ＰＯ１は正の倍率色収差をもち、投影光学系ＰＯ２は負の倍率色収差をもつ。また、歪曲収差に代えて、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２のコマ収差を互いに異ならせてもよい。この場合、例えば、投影光学系ＰＯ１は外向性のコマ収差をもち、投影光学系ＰＯ２は内向性のコマ収差をもつ。なお、本明細書において、重ね合わせ領域における隣り合う転写パターンの線幅のずれも、転写パターンの位置ずれとしている。
【００３０】
投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２の非対象収差を異ならせるために、本実施形態では、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２を構成する光学素子間の距離、光学素子の曲率半径、光学素子の厚みの少なくともいずれかを互いに異ならせている。これにより、投影光学系ＰＯ１、ＰＯ２の構成を大幅に変えなくてもよいため、製造コストを抑えることができる。
【００３１】
第１および第２の実施形態では、重ね合わせ領域において、隣り合う投影光学系のテレセントリシティまたは非対称収差によって決まる各転写パターンの位置ずれの方向は、非走査方向および走査方向に関して同じ方向にしている。要求される装置の性能によっては、非走査方向と走査方向のいずれか一方のみを同じ方向にしてもよい。また、投影露光装置は液晶表示デバイスを製造する装置に限られない。例えば、半導体デバイスを製造する装置にも適用可能である。
【００３２】
つぎに、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。
【００３３】
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および変更が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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