(57)【要約】【課題】  本発明は、基板ステージの走査速度が変動した場合にも露光むらが生じることがない走査型露光装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明による露光装置は、照明光に対してマスクと感光基板とを移動することにより、基板を走査露光する投影露光装置であって、照明光照度を検出する手段と、検出した照明光照度を指令照度値に保つ照度制御手段と、露光速度に応じて指令照度値を制御する露光量制御手段とを備えることを特徴とする【選択図】  図１
2006005283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスク面上に形成された転写用パターンを照明装置により照明し、照明されたパターンを投影光学系を介して感光基板上に逐次走査露光する露光装置において、前記照明系内照度を一定に保つ定照度制御手段と、前記マスクを保持するマスクステージの速度を検出するマスクステージ速度検出手段と、感光基板を保持する基板ステージの速度を検出する基板ステージ速度検出手段と、前記各速度検出手段の結果に基づいて感光基板上の露光量が一定になるように、前記定照度制御手段へ照度指令値を出力する露光量制御手段を有することを特徴とする投影露光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子や液晶ディスプレイの製造に使用される投影露光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型の液晶パネルや大面積の半導体素子を高いスループットで製造するために、走査型露光装置が用いられる。走査型露光装置は、マスク又はレチクル（以下マスク）をスリット状の照明領域で照射し、その照明領域に対して短辺方向にマスクを走査し、照明領域と共役な露光領域に対してフォトレジストが塗布された感光基板（ガラスプレート又は半導体ウェハ等）を同期して走査することにより、マスク上のパターンを逐次感光基板上に露光するものである。
【０００３】
図は従来の走査型露光装置の概略説明図である。超高圧水銀ランプ等の光源から射出された露光光は楕円鏡によって集光され、フライアイインテグレーターによって均一な照度分布をもつ高速に変換され，スリット形状の開口を有するブラインドによってスリット形状に整形される。ブラインドを通過したスリット上の光束はコンデンサレンズを介してマスク上に結像される。マスク上のパターン像は投影光学系を介して基板ステージ上に保持された感光基板上に投影露光される。
【０００４】
この走査型露光装置では、感光基板上の積算露光量はスリット上の照明領域と共役な露光領域に対する感光基板の走査速度Ｖｐ、そのスリット上の露光領域の走査方向の幅Ｌ、及び照明光の照度（単位面積あたり、単位時間あたりの露光量）Ｑにより決定される。また、感光基板上の目標露光量は感光基板上のフォトレジストの感度（即ち、単位面積あたりの必要露光量）Ｐにより定まるため，フォトレジスト感度Ｐは字式で表すことができる。 
Ｐ＝Ｑ・（Ｌ／Ｖｐ）
この式を変形すると、
Ｐ／Ｌ＝Ｑ／Ｖｐ
つまり、スリット幅Ｌ、フォトレジスト感度Ｐが一定であるとすれば、露光速度Ｖｐと照明光照度Ｑの比率は常に一定であることが必要となる。
【０００５】
この関係を成立させるためには、照明光照度Ｑ、及び露光速度Ｖｐをそれぞれ一定に保つことが一つの手段となる。照明光照度Ｑを一定に保つ手段としては、照度を照度センサーにて常時モニターし、照度信号を電力に換算して露光光源の電源の電力を制御する、いわゆる定照度制御が知られている。一方、露光速度は、基板ステージの位置を一定間隔でモニターし、その変位の微分値より求まる速度を常時モニターし、一定間隔で変位量が一定になるように基板ステージの位置を制御することにより、一定に保たれる。
【０００６】
また、特開平９−２１３６５号公報にあるように、透過率可変フィルタを駆動することにより、照明光照度Ｑを制御し、照明光照度Ｑ、露光速度Ｖｐの比を一定に保つよう手段がある。
【特許文献１】特開平９−２１３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら大型の液晶パネルや大型の半導体素子を高いスループットで製造するために、装置の基板ステージの大型化が進み、基板ステージの速度制御の応答性を高めることが難しくなり、速度制御誤差を小さく抑えることが困難になってきている。このため、走査中に大きな外乱が発生した場合には速度変動が大きく発生し、露光むらが発生する可能性がある。また、減衰フィルタや透過率可変フィルタを駆動することにより照明光照度Ｑを制御する場合、制御を行うために照明系の最大照度を犠牲にする必要がある。さらに、透過率フィルタを広範囲にわたり連続的に透過率を変化させるのは困難である。また、ランプ電力で照度を制御する場合、ランプ電力と照度はリニア（比例）な関係ではないため、精度よく照度を制御することは困難である。
【０００８】
本発明はこのような問題点を鑑みて、基板ステージの走査速度が変動した場合にも露光むらが生じることがない走査型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】
【０００９】
本発明による露光装置は、照明光に対してマスクと感光基板とを移動することにより、基板を走査露光する投影露光装置であって、照明光照度を検出する手段と、検出した照明光照度を指令照度値に保つ照度制御手段と、露光速度に応じて指令照度値を制御する露光量制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
照度制御手段により、指令照度値と照明光照度検出手段により検出される照明光照度との誤差が最小になるように制御される。さらに、露光量制御手段により、走査する基板ステージの露光速度の変化量から指令照度値を算出、設定されることにより、基板ステージの露光速度の変動にかかわらず、積算露光量を一定に保つことができる。
【００１１】
また、照度の制御を透過率フィルタの駆動や供給電力といった間接的な近似値で制御するのではなく、照度値を直接制御することにより、広範囲にわたり、連続的に、より精度を高く、積算露光量を制御することができる。また、透過率フィルタなどの手段を用いなくてもよいため、照明系の最大照度を落とすことなく、安価に製造することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定照度制御により照度を制御している露光装置において、速度むらが発生した場合にも照度を直接制御することにより、広範囲にわたって高精度で露光量を制御することができる。また、減衰フィルタや透過率フィルタなどの制御、駆動手段を用いなくてもよいため、照明系の最大照度を落とすことなく、安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第１の実施例）
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図は従来の走査型露光装置の概略説明図である。超高圧水銀ランプ１等の光源から射出された露光光は楕円鏡２によって集光され、照明系３によって均一な照度分布をもつ光束に変換された後に、反射ミラー４を介してマスク７上に結像される。マスク７は、マスクステージ１５上に保持されており、マスク７上のパターン像は投影光学系８を介して基板ステージ上に保持された感光基板９上に投影露光される。このときマスクステージ１５を走査し、照明領域と共役な露光領域に対してフォトレジストが塗布された感光基板９を同期して走査することにより、マスク７上のパターンを逐次感光基板上に露光される。
【００１５】
照明光検出のため、例えばフォトディテクターといった照度モニター６を反射ミラー４の背後に配置し、照明光を常にモニターする。なお、照度モニターの配置は照明光を常時モニターできる位置であればどこでも構わない。
【００１６】
基板ステージ１１上には感光基板９上の照度をモニターするため、基板ステージ照度モニター１０を配置する。基板ステージ照度モニター１０と上記照度モニター６の出力比が一定になるように定期的にキャリブレーションを行い、反射ミラーの経時変化を補正する。
【００１７】
感光基板９が保持された基板ステージ１１は、例えばレーザ干渉計のような位置検出手段を備えており、位置を精度良く検出できる。また、マスクステージ７も同様な位置検出手段を備えている。このとき、ステージの速度は、単位時間あたり（例えば１ｍｓｅｃ）の位置変位量から求めることができる。この基板ステージ１１、及びマスクステージ７位置検出手段から検出される位置情報を使用して、主制御部１２は指令位置、指令速度に対する各ステージのズレ量を補正しながらステージの駆動を行う。
【００１８】
定照度制御系１４の具体例を示す。
【００１９】
図２において、予め照度モニター６の演算結果を反映しないように、点灯モード切替スイッチ２１をオフにした状態で、基準となるランプ電力（例えば１ｋＷ）において、照度が電力指令値２４と等しくなるように照度モニター６の出力をアンプ２３により調整する。２２は演算増幅器であり，基準照度となる電力指令値２４と照度モニター６出力との誤差を増幅する．２１はその演算増幅結果をランプ出力へ反映させるかどうかを選択する点灯モード切換スイッチである．この点灯モード切換スイッチ２１がＯＮの場合には照度モニター６の出力と基準照度となる電力指令値２４との誤差がゼロとなるように演算増幅器１３によってランプ電力が調整されるため，いわゆる定照度点灯をすることができる。電力増幅器２０は誤差演算により算出されたランプ電力に従ってランプ電力を出力する。この点灯モード切換スイッチ２１がＯＦＦの場合には，照度モニター６出力はランプ出力に反映されなくなり，電力指令値２４が電力増幅器２０へ出力される。
【００２０】
なお、ここでは演算増幅器を使用して定照度制御する例を示したが、これをＤＳＰ等の制御ＣＰＵを使用したソフトウェア処理にて行う場合も同様である。
【００２１】
露光量制御系１３は、主制御系から得られる基板ステージ１１の速度Ｖｐと、あらかじめ保持しているレジスト感度Ｐ、及びスリット幅Ｌから、必要な照度Ｑを逐次算出する。 
Ｑ＝Ｖｐ×Ｐ／Ｌ
求まった照度Ｑを基準照度２４に設定することにより、照度制御系１４は設定された新しい基準照度と照度モニター６の誤差を抑えるように制御を行う。
【００２２】
上記の基板ステージ１１の速度から求まる基準照度の設定を逐次行うことにより、照度により直接制御して露光量を一定に保つ制御を行うことができる。
【００２３】
照度を直接制御することにより、ランプ照度の可変範囲、すなわちランプ電力の許容入力範囲においては連続的に照度を変化させることができる。また、演算増幅器２２のゲインを十分高く設定すると、照度制御の精度は照度の読み込み精度と、照度の設定精度、及び基板ステージ１１の速度の読み込み精度にのみ依存する。これらはＡ／ＤコンバータやＤ／Ａコンバータといった半導体素子の精度により決まるので、十分な設定精度を得ることができる。さらに、減衰フィルタや透過率フィルタなどの制御、駆動手段を用いなくてもよいため、照明系の最大照度を落とすことなく、安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一の実施例に係る構成を説明する図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る定照度制御を説明する図である。
【図３】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  高圧水銀ランプ
２  楕円ミラー
３  照明系
４  反射ミラー
５  レンズ
６  照度モニター
７  マスク
８  投影光学系
９  感光基板
１０  基板ステージ
１１  基板ステージ照度モニター
１２  主制御系
１３  露光量制御系
１４  定照度制御系
１５  マスクステージ
２０  電力増幅器
２１  点灯モード切替スイッチ
２２  演算増幅器
２３  増幅器
２４  指令値
【図１】
2006005283.tif 000003
【図２】
2006005283.tif 000004
【図３】
2006005283.tif 000005