(57)【要約】【課題】原版の撓みを補正しつつ、原版の温度上昇を抑えるのに有利な露光装置を提供する。【解決手段】この露光装置は、原版Ｍに光を照射して、原版Ｍに形成されているパターンの像を基板上に露光するものであり、原版Ｍの表面に対向し、原版Ｍとで挟まれる空間Ｓを形成する光透過性の部材２と、空間Ｓの圧力を調整し、かつ、気体の湿度を調整し、湿度が調整された気体を空間Ｓに供給する気体調整部９とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版に光を照射して、前記原版に形成されているパターンの像を基板上に露光する露光装置であって、
前記原版の表面に対向し、前記原版とで挟まれる空間を形成する光透過性の部材と、
前記空間の圧力を調整し、かつ、気体の湿度を調整し、該湿度が調整された気体を前記空間に供給する気体調整部と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記基板に対する露光が行われているときに供給される前記気体の湿度を第１の湿度とすると、
前記気体調整部は、前記基板に対する露光が行われていないときに、前記第１の湿度よりも高い第２の湿度に調整された前記気体を供給する、
ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記気体調整部は、前記第２の湿度に調整された前記気体を供給した後に、前記第２の湿度よりも低い第３の湿度に調整された前記気体を供給することを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記気体調整部は、前記気体の湿度に加え、前記気体の温度を調整することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記原版に生じる熱の温度を検出する検出器を備え、
前記気体調整部は、前記検出器の出力に基づいて、該検出器の出力が許容範囲内となるように前記湿度または前記温度を調整する、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項６】
前記気体調整部は、既定の前記原版の形状または露光量に基づいて、前記原版の温度が許容範囲内となるように前記湿度または前記温度を調整することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の露光装置。
【請求項７】
原版に光を照射して、前記原版に形成されているパターンの像を基板上に露光する露光方法であって、
前記原版と該原版の表面に対向した光透過性の部材とに挟まれた空間が存在し、
前記空間の圧力を調整する工程と、
気体の湿度を調整し、該湿度が調整された気体を前記空間に供給する工程と、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項８】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の露光装置、または請求項７に記載の露光方法を用い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、
を含む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、露光方法、およびそれらを用いたデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
露光装置は、液晶表示デバイスなどの製造工程の１つであるリソグラフィー工程において、マスク（原版）のパターンを投影光学系を介して感光性のプレート（表面にレジスト層が形成されたガラスプレートなどの基板）に露光する装置である。近年、さらに効率的な露光を行うために、マスクの大型化が進んでいる。このマスクの大型化に伴い、自重によりマスクに撓みが生じ、その結果、高い露光解像力を得ることが難しくなっている。そこで、従来、マスクに撓みが生じた場合にその撓みを補正する装置が存在する。
【０００３】
しかしながら、光の透過率が低いマスクを用いると、繰り返し露光が行われることで、マスクが照明光の一部を吸収して熱変形し、結像特性が変化する場合がある。例えば、クロムでマスクに形成されたパターンに照明光の一部が吸収されると、マスク自体が熱膨張する。また、熱蓄積によりマスクの温度が上昇すると、マスクの輻射熱に起因して、マスク周辺の構造体に熱変形を引き起こす場合もある。液晶表示デバイスのパターンについても、高密度化および微細化が進んでおり、より一層のアライメント精度の向上が求められているが、このような熱変形の発生は、アライメント精度の低下を招き、望ましくない。
【０００４】
そこで、特許文献１は、照明光の吸収によるマスクの熱変形量を求め、この熱変形量に基づいた光学計算または実例からの定式化によって投影光学系による結像状態の変化を予測し、その変動分を補正する投影光学装置を開示している。マスクの熱変形量を求める方法としては、マスクに使用しているクロムなどの遮光部材の種類や熱吸収率およびパターンの分布などに基づいて、数値計算によりマスク内の代表的な数点の熱変形量を求めるものがある。さらに、マスクに予め設置されている計測用マークの位置を直接計測することによりマスクの熱変形量を求めるものもある。また、特許文献２は、レチクル（原版）に一定の温度の気体を吹き付けてレチクルの温度を一定に維持する機構を備えた露光装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−１９２３１７号公報
【特許文献２】特開平９−１０２４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すようなマスクの熱吸収率などから熱変形量を算出して補正に用いる方法では、あくまでも計算による補正であるので、実際の変形量との間に誤差が発生する。例えば、マスクに吸収された熱は、放射と対流とにより空気中に拡散するが、この現象を正確に数式で記述することは難しい。そして、マスクに吸収される熱と放出される熱とを正確に見積もらなければ、マスクの変形量（例えば膨張量）を計算することができない。また、マスクに形成されている非透過パターンは、左右対称ではなく、マスクごとにその配置が異なるため、一部の領域のみの温度が上昇するなど、マスク面内での温度分布が不均一となり得る。さらに、マスク周辺の構造体への伝熱などにより温度分布が時間とともに変化するため、１個の温度センサーまたは１組の加熱手段および冷却手段では、正確に温度制御することが難しい。一方、特許文献２に示すような気体を用いた温度調節方法では、マスクを保持するマスクステージを走査するために必要な空間の全域において均一に気体を流すことが必要となるが、実現は難しい。さらに、この温度調節方法は、その大掛かりな構造ゆえに、空間内に望ましくない影響を与える可能性もある。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、例えば、原版の撓みを補正しつつ、原版の温度上昇を抑えるのに有利な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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、原版に光を照射して、原版に形成されているパターンの像を基板上に露光する露光装置であって、原版の表面に対向し、原版とで挟まれる空間を形成する光透過性の部材と、空間の圧力を調整し、かつ、気体の湿度を調整し、湿度が調整された気体を空間に供給する気体調整部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例えば、原版の撓みを補正しつつ、原版の温度上昇を抑えるのに有利な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。
【図２】一実施形態における撓み補正部の構成を示す図である。
【図３】一実施形態におけるマスクの温度調整工程を示すフローチャートである。
【図４】従来の撓み補正部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。
【００１２】
まず、本発明の一実施形態に係る露光装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１００の構成を示す概略斜視図である。露光装置１００は、例えば液晶表示デバイス（液晶パネル）の製造工程におけるリソグラフィー工程に採用され得る。また、露光装置１００は、ステップ・アンド・スキャン方式にて、マスクＭに形成されているパターンを、投影光学系３０を介して表面にレジスト（感光剤）層が形成された基板であるプレート（ガラスプレート）Ｐ上（基板上）に露光する走査型投影露光装置である。なお、図１では、鉛直方向であるＺ軸に垂直な平面内で露光時のマスクＭおよびプレートＰの走査方向にＹ軸を取り、Ｙ軸に直交する非走査方向にＸ軸を取っている。また、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りのそれぞれの方向を、θＸ方向、θＹ方向、θＺ方向とする。露光装置１００は、まず、照明系１０と、マスクステージ２０と、投影光学系３０と、プレートステージ４０と、制御部５０とを備える。
【００１３】
照明系１０は、不図示であるが、例えば起高圧水銀ランプなどの光源から発せられた光を受けて、マスクＭに対してスリット状に成形された照明光を照射する。マスクＭは、例えば、露光されるべき微細なパターン（例えば回路パターン）が描画されたガラス製の原版である。マスクステージ２０は、例えば真空吸着によりマスクＭを保持しつつ、照明系１０に対してマスクＭを走査駆動し、走査方向であるＹ軸方向に長いストロークを有し、Ｘ軸方向に適当なストロークを有する。マスクステージ駆動部２１は、制御部５０からの駆動指令に基づいて、マスクステージ２０をＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。
【００１４】
投影光学系３０は、マスクＭと、後述するプレートステージ４０に保持されたプレートＰとを光学的に共役な関係に維持し、マスクＭの照明領域に存在するパターンの像をプレートＰ上に投影する。投影光学系３０は、例えば、台形ミラー５２、凸面鏡５３、および凹面鏡５４を含む。プレートＰ上への投影光学系３０の投影領域は、所定の形状（例えば円弧形状）に設定される。
【００１５】
プレートステージ４０は、例えば真空吸着によりプレートＰを保持しつつ、投影光学系３０に対してプレートＰを走査駆動し、Ｙ軸方向に走査用のストロークを有し、Ｘ軸方向にステップ移動用のストロークを有する。また、プレートステージ４０は、Ｚ軸方向、θＸ、θＹ、θＺ方向にも移動可能とする。プレートステージ駆動部４１は、制御部５０からの駆動指令に基づいて、プレートステージ４０をＸ軸方向およびＹ軸方向に駆動する。
【００１６】
制御部５０は、露光装置１００の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部５０は、例えばコンピューターなどで構成され、露光装置１００の各構成要素に回線を介して接続され、プログラムなどにしたがって各構成要素の制御を実行し得る。なお、制御部５０は、露光装置１００の他の部分と一体で（共通の筐体内に）構成してもよいし、露光装置１００の他の部分とは別体で（別の筐体内に）構成してもよい。
【００１７】
さらに、露光装置１００は、マスクＭの自重によりマスクＭに撓みが生じた場合にその撓みを補正する撓み補正部１を備える。以下、本実施形態における撓み補正部１について説明するが、まず、その特徴を明確にするために、比較例として従来の撓み補正部について説明する。
【００１８】
図４は、従来の撓み補正部１０１の構成を示す概略断面図である。なお、図４では、便宜上、図１に示す露光装置１００の構成と同一のものには同一の符号を付し、説明を省略する。まず、マスクＭは、真空排気部１１の排気によりマスクステージ２０の吸着部５に吸着保持されている。撓み補正部１０１は、吸着部５に吸着保持されている状態のマスクＭの上部（照明光入射側）に設置される。撓み補正部１０１は、透過性部材２と、支持部材１０２と、弾性部材４と、撓み計測装置６０と、不図示の圧力調整部とを含む。透過性部材２は、マスクＭの表面に対向して配置される平板であり、照明系１０から照射される照明光（露光波長の光）を好適に透過し得る（光透過性を有する）材料からなる。支持部材１０２は、透過性部材２の外周部を密閉しつつ支持する。支持部材１０２がマスクＭに近接（または接触）して配置されることで、透過性部材２とマスクＭとに挟まれる空間を密閉空間（以下、「撓み補正空間Ｓ」と定義する）が形成される。弾性部材４は、支持部材１０２とマスクＭとの間の全部または一部に設置され、撓み補正空間Ｓと外部空間との間の気体の移動量を制限する。なお、弾性部材４の設置は任意であり、支持部材１０２がマスクＭに直接接触して設置される場合もある。撓み計測装置６０は、マスクＭの撓みを計測する装置であり、例えば、図４に示すように、透過性部材２を介して光学的手段で計測する装置とし得る。不図示の演算部（制御部５０が兼ねる場合もある）は、撓み計測装置６０の計測結果に基づいて、マスクＭの撓みを補正するための圧力指令値を算出する。そして、圧力調整部は、この圧力指令値に基づいて撓み補正空間Ｓの圧力を調整する。
【００１９】
ここで、マスクＭの撓み量は、撓み補正空間Ｓ内の圧力に依存するので、この圧力を適宜調整することで制御され得る。例えば、マスクＭの材質を石英（比重２．２）とし、厚さを１０ｍｍとすると、マスクＭの自重によりマスクＭに作用する圧力（自重圧力）は、２．２ｇ・ｆ／ｃｍ２＝２．２×１０２Ｐａである。すなわち、マスクＭに作用する自重圧力は、大気圧（１ａｔｍ＝１．０１３×１０５Ｐａ）の０．２％である。したがって、マスクＭに作用する自重圧力を打ち消して、マスクＭの撓みを高精度な走査露光が可能な程度に補正するためには、撓み補正空間Ｓの圧力を約−２．２×１０２Ｐａ（ゲージ圧）にすればよい。
【００２０】
しかしながら、従来の撓み補正部１０１では、繰り返し露光が行われることでマスクＭまたはマスクＭ周辺の構造体に熱変形が生じ、結像特性が変化する場合がある。これに対して、従来、マスクＭの熱吸収率などから熱変形量を算出して補正に用いる方法が存在するが、あくまでも計算による補正であるので実際の変形量との間に多くの誤差が発生するなどの不利な面がある。さらに、マスクステージ２０を走査するために必要な空間の全域において均一に温度調節された気体を流す方法も存在するが、実現は難しい。そこで、本実施形態では、マスクＭの熱変形、またはマスクＭからの熱に起因したマスクＭ周辺の構造体の熱変形などを低減するよう、マスクＭの温度上昇を抑えるために、撓み補正部１の構成および動作を以下のとおりとする。
【００２１】
図２は、本実施形態における撓み補正部１の構成を示す概略断面図である。なお、図２では、図４に示す従来の撓み補正部１０１と同一構成のものには同一の符号を付し、説明を省略する。撓み補正部１は、従来の撓み補正部１０１の支持部材１０２に対応する、撓み補正空間Ｓ内に気体を供給する供給管路６と、撓み補正空間Ｓから気体を排出する排出管路７とを接続するように構成される支持部材３を含む。そして、撓み補正部１は、供給管路６に設置される第１制御弁８ａと、第１制御弁８ａの上流側に設置される気体調整部９と、排出管路７に設置される第２制御弁８ｂとを含む。撓み補正空間Ｓ内に供給される気体としては、最も簡易的には空気があげられるが、例えば窒素などでもよい。気体調整部９は、気体の温度、湿度、および従来の圧力調整部に換えて気体の圧力を所望の値に調整し得る。また、各制御弁８ａ、８ｂは、気体の流量を調整し得る。さらに、撓み補正部１は、マスクＭの近傍に配置され、マスクＭにて発生する熱を検出する温度センサー（検出器）１２を含む。温度センサー１２としては、例えば、図２に示す温度センサー１２ａのように、支持部材３の表面上、すなわち撓み補正部１自体に設置されるものとし得る。また、図２に示す温度センサー１２ｂのように、マスクステージ２０の表面上に設置されるものでもよいし、図２に示す温度センサー１２ｃのように、透過性部材２を介してマスクＭを離れた位置より監視するサーモグラフィック型のセンサーとしてもよい。さらに、上記のような複数の温度センサー１２ａ〜１２ｃを併設させてもよい。
【００２２】
次に、撓み補正部１の動作に関連した露光装置１００による処理について説明する。まず、露光に先立ち、気体調整部９は、撓み補正空間Ｓ内の圧力がマスクＭの撓みを補正するために必要な圧力となるように気体の圧力を調整しつつ、気体を供給管路６を通じて撓み補正空間Ｓへ流入させる。このとき、各制御弁８ａ、８ｂによる気体の流量調整も同時に実施する。そして、露光装置１００は、この状態で照明系１０に対してマスクＭとプレートＰとを同期して移動させつつ、マスクＭのパターンをプレートＰに露光する。一方、非露光時には、露光装置１００は、撓み補正部１により、マスクＭで発生した熱を排熱する。ここで、「非露光時」とは、あるプレートＰ（第１プレート）に対する露光が終了した時から、次のプレートＰ（第２プレート）に対する露光が始まる時までの間をいう。この間、一般的にはプレートＰの交換動作やアライメント動作などが行われる。
【００２３】
図３は、撓み補正部１による、非露光時におけるマスクＭの温度調整工程を示すフローチャートである。まず、制御部５０は、第１プレートに対する露光を終了した後、温度センサー１２にマスクＭにて発生した熱を検出させ、その出力を取得する（ステップＳ１００）。次に、制御部５０は、ステップＳ１００にて取得したセンサー出力（温度）が許容範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。ここで、「センサー出力が許容範囲内にある」とは、センサーで検出される温度が、露光時にマスクＭもしくはその周辺の構造体が熱変形しない、または熱変形したとしても露光装置１００の結像特性などに影響を及ぼさない程度に維持される範囲内にあることをいう。ステップＳ１０１にて、制御部５０は、センサー出力が許容範囲内にないと判断した場合には（ＮＯ）、許容範囲内とするべくマスクＭで発生した熱を排熱するよう、気体調整部９に対して気体の温度と湿度とを調整させる。具体的には、制御部５０は、気体の温度を、露光時の撓み補正空間Ｓ内の気体の温度と同じか、またはそれよりも低くになるように調整させる。一方、制御部５０は、気体の湿度を、露光時の湿度（第１の湿度）よりも高い第２の湿度となるように調整させる。そして、制御部５０は、気体調整部９に対して調整させた気体を撓み補正空間Ｓ内に供給させる（ステップＳ１０２）。ここで、特に第２の湿度とされた気体は、マスクＭに所望の水分の付着を行うまで供給される。水分の付着量は、気体の湿度と流量、さらにはマスクＭごとの形状と材質などに基づいて決定され、理論値、および実験による経験値から予め求められる。そして、マスクＭに所望の水分を付着させたかどうかについては、例えば、上記のように調整した気体の供給時間で管理することができる。この場合、ステップＳ１０２に引き続き、制御部５０は、予め設定した所定の供給時間が経過したかどうかを判断する（ステップＳ１０３）。ここで、制御部５０は、所定の供給時間が経過していないと判断した場合には（ＮＯ）、所定の供給時間が経過するまで供給を続ける。一方、制御部５０は、所定の供給時間が経過したと判断した場合には（ＹＥＳ）、次に、気体調整部９に対して、気体の湿度を第２の湿度よりも低い第３の湿度となるように調整させ、撓み補正空間Ｓ内に供給させる（ステップＳ１０４）。このとき、このように第３の湿度に調整された気体を供給することにより、マスクＭに付着した水分を蒸発させ、そのときに発生する気化熱の作用によりマスクＭの熱を効率良く排熱することができる。なお、ここでも、各制御弁８ａ、８ｂによる気体の流量調整を同時に実施してもよい。次に、制御部５０は、再度、温度センサー１２にマスクＭにて発生した熱を検出させ、その出力を取得する（ステップＳ１０５）。次に、制御部５０は、ステップＳ１０５にて取得した出力が、上記のステップＳ１０１と同様に許容範囲内にあるかどうかを再判断する（ステップＳ１０６）。ここで、制御部５０は、センサー出力が許容範囲内にないと判断した場合には（ＮＯ）、第３の湿度に調整された気体の供給を続ける。一方、制御部５０は、センサー出力が許容範囲内となったと判断した場合には（ＹＥＳ）、撓み補正部１による補正を終了する。なお、上記のステップＳ１０１での判断においても、制御部５０が、センサー出力が許容範囲内にあると判断した場合には（ＹＥＳ）、マスクＭの温度を調整する必要がないので、そのまま終了することになる。
【００２４】
このように、露光装置１００は、マスクＭの撓みを補正するのに加え、マスクＭに生じ得る熱の上昇を抑え、結果的にマスクＭまたはマスクＭ周辺の構造体に生じ得る熱変形を低減させる。このとき、露光装置１００は、上記のとおり、露光時および非露光時に、温度のみならず特に湿度が調整された気体を用いる。これにより、従来の上記熱変形を抑える構成とは異なり、熱変形の状態を複雑な計算式を用いて表す必要がなく、撓み補正部１の構成を複雑化および大型化させることもない。また、単位時間あたりに発生する気化熱量は、供給される気体の湿度と流量とに依存するので、上記のように気化熱による排熱を利用することにより、従来の熱変形を抑える構成のものと比べ、短時間でマスクＭの温度を最適化することができる。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、マスクＭの撓みを補正しつつ、マスクＭの温度上昇を抑えるのに有利な露光装置および露光方法を提供することができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、撓み補正部１がマスクＭの上部（照明光入射側）に配置されるものとしているが、マスクＭの下側（露光光出射側）に配置されていてもよい。また、本実施形態では、温度センサー１２を用いることで適宜マスクＭの温度を計測するものとしているが、温度センサー１２を用いない露光装置１００の構成もあり得る。例えば、仕様または計測から予めマスクＭの形状と露光量とがわかっている（既定である）場合には、これらの値に基づいて気体の湿度、流量、および供給時間をすべての露光前に決定し、用いるものとしてもよい。これによれば、温度センサー１２からの出力を取得し、マスクＭの温度が許容範囲内にあるかどうかを判断する工程が不要となるので、さらに短時間でマスクＭの温度を最適化する（許容範囲内とする）ことができる。
【００２７】
（デバイスの製造方法）
次に、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイスなど）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。
【００２８】
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。
【符号の説明】
【００２９】
２      透過性部材
９      気体調整部
１００  露光装置
Ｍ      マスク
Ｓ      撓み補正空間
【図１】
2015015273.tif 000003
【図２】
2015015273.tif 000004
【図３】
2015015273.tif 000005
【図４】
2015015273.tif 000006