(57)【要約】【課題】マスクの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の解像力を最適な値に調整可能な露光装置を提供することである。【解決手段】物体面に設定されたマスク３に形成された転写パターンを照明する照明光学装置１と、マスク３に形成された転写パターンの像を、像面に設定された感光性基板７に投影する投影光学系５とを備えた露光装置において、マスク３の最小線幅の情報に基づいて、投影光学系５の限界解像力を低下させる平行平面板８を備える。【選択図】　図１
2004146564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体面に設定されたマスクに形成された転写パターンを照明する照明光学系と、
前記マスクに形成された前記転写パターンの像を、像面に設定された感光性基板に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
前記マスクの最小線幅の情報に基づいて、前記投影光学系の限界解像力を低下させる限界解像力低下手段を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記限界解像力低下手段は、前記照明光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された球面収差発生手段であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記球面収差発生手段は、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板を備えることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記球面収差発生手段は、前記投影光学系の光軸方向に移動可能な、前記投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を備えることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
【請求項５】
前記限界解像力低下手段は、前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる像面移動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項６】
前記限界解像力低下手段は、前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる物体面移動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項７】
前記限界解像力低下手段は、前記投影光学系の光学絞りの開口数を変更する光学絞り制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項８】
前記限界解像力低下手段は、前記照明光学系の照明条件を変更する照明条件変更手段を備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項９】
前記限界解像力低下手段は、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板と、
前記投影光学系の光軸方向に前記像面を移動させる像面移動手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
前記限界解像力低下手段は、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板と、
前記投影光学系の光軸方向に前記物体面を移動させる物体面移動手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１１】
物体面に設定されたマスクの最小線幅の情報に基づいて、投影光学系の限界解像力を低下させる工程と、
所定のパターンが形成された前記マスクを照明する照明工程と、
前記投影光学系を用いて前記マスクのパターンを像面に設定された感光性基板へ露光する露光工程と
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項１２】
前記限界解像力を低下させる工程は、前記照明光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１３】
前記限界解像力を低下させる工程は、前記投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を前記投影光学系の光軸方向に移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１４】
前記限界解像力を低下させる工程は、前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１５】
前記限界解像力を低下させる工程は、前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１６】
前記限界解像力を低下手段は、前記投影光学系の光学絞りの開口数を変更する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１７】
前記限界解像力を低下させる工程は、前記照明光学系の照明条件を変更する工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１８】
前記限界解像力を低下させる工程は、
前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程と、
前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【請求項１９】
前記限界解像力を低下させる工程は、
前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程と、
前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる工程を含むことを特徴とする請求項１１記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロデバイス（半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）をフォトリソグラフィ工程で製造する際に使用される露光装置及びこの露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコン、テレビ等に用いられる表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようになっている。液晶表示パネルは、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターンニングすることによって製造される。このフォトリソグラフィ工程のための装置として、マスク上に形成された原画パターンを屈折型の投影光学系を介してプレート上のフォトレジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられている。特に、最近では、低温ポリ（多結晶）シリコンを用いた液晶表示パネルにより高精細化が要望されており、広い視野に亘って高い解像力を有する露光装置が望まれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投影露光装置の投影光学系の限界解像力Ｒは、Ｒ＝ｋλ／ＮＡ２（ｋ：ｋファクタ、λ：露光波長、ＮＡ：開口数）で求められる。なお、ｋファクタは、フォトレジストや露光条件、露光装置の精度等により変化するパラメータであり、ｋ≒０．４〜０．７が用いられる。
【０００４】
しかしながら、露光装置が有する限界解像力を必要としないパターン、即ち露光装置により露光が可能な線幅のパターンよりも太い線幅のパターンを露光する場合、マスク上に露光しようとするパターンの線幅よりも小さいごみや傷、パターンの欠陥等（露光装置が有する限界解像力により露光可能な線幅と同程度の大きさのごみや傷、パターンの欠陥等）があった場合には、ごみや傷、パターンの欠陥等がプレート上に投影露光されてしまう。従って、ごみや傷、パターンの欠陥等を投影光学系の限界解像力で露光される線幅よりも小さくしたマスクを用意する必要があり、マスクの製造等のコストの上昇を招いていた。
【０００５】
本発明の課題は、マスクの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の解像力を最適な値に調整可能な露光装置、及びこの露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の露光装置は、物体面に設定されたマスクに形成された転写パターンを照明する照明光学系と、前記マスクに形成された前記転写パターンの像を、像面に設定された感光性基板に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、前記マスクの最小線幅の情報に基づいて、前記投影光学系の限界解像力を低下させる限界解像力低下手段を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記照明光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された球面収差発生手段であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の露光装置は、前記球面収差発生手段が、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の露光装置は、前記球面収差発生手段が、前記投影光学系の光軸方向に移動可能な、前記投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項１〜請求項４記載の露光装置によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、投影光学系に球面収差を発生させることにより、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。なお、本発明における球面収差とは、光軸上に発生する球面収差だけではなく、軸外の球面収差、即ち回転対称性コマ収差も含むものである。
【００１１】
また、請求項５記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる像面移動手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる物体面移動手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記投影光学系の光学絞りの開口数を変更する光学絞り制御手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項８記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段は、前記照明光学系の照明条件を変更する照明条件変更手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項９記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板と、前記投影光学系の光軸方向に前記像面を移動させる像面移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１０記載の露光装置は、前記限界解像力低下手段が、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に配置された平行平面板と、前記投影光学系の光軸方向に前記物体面を移動させる物体面移動手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項５〜請求項１０記載の露光装置によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【００１８】
また、請求項１１記載の露光方法は、物体面に設定されたマスクの最小線幅の情報に基づいて、投影光学系の限界解像力を低下させる工程と、所定のパターンが形成された前記マスクを照明する照明工程と、前記投影光学系を用いて前記マスクのパターンを像面に設定された感光性基板へ露光する露光工程とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記照明光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程を含むことを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記投影光学系を構成する少なくとも１つの光学素子を前記投影光学系の光軸方向に移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項１１〜請求項１３記載の露光装置によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、投影光学系に球面収差を発生させることにより、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【００２２】
また、請求項１４記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１５記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１６記載の露光方法は、前記限界解像力を低下手段が、前記投影光学系の光学絞りの開口数を変更する工程を含むことを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１７記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記照明光学系の照明条件を変更する工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
また、請求項１８記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程と、前記投影光学系の光軸方向に前記感光性基板を移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００２７】
また、請求項１９記載の露光方法は、前記限界解像力を低下させる工程が、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に平行平面板を配置する工程と、前記投影光学系の光軸方向に前記マスクを移動させる工程を含むことを特徴とする。
【００２８】
請求項１４〜請求項１９記載の露光方法によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【００２９】
上述の請求項２にかかる発明において、前記球面収差発生手段は、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中、前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中又は、前記投影光学系内に配置されることが好ましい。
【００３０】
また、請求項１２にかかる発明において、前記限界解像力を低下せせる工程は、前記照明光学系と前記マスクとの間の光路中又は前記投影光学系と前記感光性基板との間の光路中に、平行平面板を配置する工程を含むことが好ましい。
【００３１】
また、本発明の別の態様によれば、照明光学系によりマスクのパターンを照明しつつ、投影光学系により前記マスクのパターンを感光性基板上へ露光する露光装置の製造方法であって、物体面に設定されるマスクの最小線幅に関する情報に基づいて投影光学系に必要とされる必要解像力を求める工程と、求められた前記必要解像力に基づいて、前記求められた必要解像力よりも高い限界解像力を有する投影光学系の解像力を低下させる工程とを備えることを特徴とする。
【００３２】
ここで、投影光学系の解像力を低下させる工程は、前記照明光学系と前記感光性基板との間の光路中に、平行平面板を配置する工程を含むことが好ましい。
【００３３】
また、投影光学系の解像力を低下させる工程は、前記投影光学系を構成する光学素子のうち、少なくとも１つの光学素子の光軸方向の位置を、初期位置とは異なる位置に設定する工程を含むことが好ましい。なお、少なくとも１つの光学素子の初期位置とは、前記投影光学系が前記限界解像力を達成しているときの前記少なくとも１つの光学素子の位置のことである。
【００３４】
また、投影光学系の解像力を低下させる工程は、前記感光性基板の光軸方向の位置を、初期位置とは異なる位置に設定する工程を含むことが好ましい。なお、感光性基板の初期位置とは、前記投影光学系が前記限界解像力を達成しているときの前記感光性基板の位置のことである。
【００３５】
また、投影光学系の解像力を低下させる工程は、前記マスクの光軸方向の位置を、初期位置とは異なる位置に設定する工程を含むことが好ましい。なお、マスクの初期位置とは、前記投影光学系が前記限界解像力を達成しているときの前記マスクの位置のことである。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態にかかるによる投影露光装置について説明する。図１に示すように、照明光学装置（照明光学系）１から供給される露光用照明光は、コンデンサレンズ２を介して所定の転写パターンを有するマスク３を均一照明する。マスク３は、マスクステージ４上に載置され物体面に設定されている。マスク３上に形成されている転写パターンは、投影光学系５によって、基板ステージ６に載置され像面に設定された感光性基板７上に縮小投影される。また、照明光学装置１と感光性基板７との間の光路中、この実施の形態においては、投影光学系５と感光性基板７との間の光路中に平行平面板８が設けられている。
【００３７】
制御系１０は、この投影露光装置の全体の制御を行うものであり、マスクステージ駆動部１１に対して制御信号を出力することにより、マスクステージ４を投影光学系５の光軸方向に移動させてマスク３を投影光学系５の光軸方向に移動させる。マスク３を投影光学系５の光軸方向に移動させて、投影光学系５の焦点位置を焦点深度外とすることにより、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。
【００３８】
また、基板ステージ駆動部１２に対して制御信号を出力することにより、基板ステージ６を投影光学系５の光軸方向に移動させて感光性基板７を投影光学系５の光軸方向に移動させる。感光性基板７を投影光学系５の光軸方向に移動させて、投影光学系５の焦点位置を焦点深度外とすることにより、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。
【００３９】
また、制御系１０は、平行平面板駆動部１３に対して制御信号を出力することにより、平行平面板８により発生する収差の量を変更する。即ち、平行平面板８の厚さを変えることによって、投影光学系５において発生させる球面収差量を任意に制御することが可能であり、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。なお、本実施の形態でいう球面収差とは、光軸上に発生する球面収差だけではなく、軸外の球面収差、即ち回転対称性コマ収差も含むものである。
【００４０】
具体的には、図２（ａ）に示すように、厚さの異なる平行平面板１９，２０の何れかを選択して光路中に挿入することによって、球面収差量を制御することができ、図２（ｂ）に示すように、２枚の楔プリズム２１，２２を互いに逆方向に移動することによって合成中心厚を連続的に変化させ、球面収差量を制御することができる。投影露光装置においては、投影光学系５と感光性基板７との間が一般的にテレセントリックに構成されている。光束がテレセントリックになっている部分に平行平面板を挿入すると、球面収差のみが変化して他の収差（回転非対称性コマ収差，非点収差など）に影響を与えることがない。
【００４１】
また、光学絞り制御部１４に対して制御信号を出力することにより投影光学系５の開口絞りの開口数を変更する。投影光学系５の開口絞りの開口数を小さくすることによって、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。
【００４２】
更に、光学素子駆動部１５に対して制御信号を出力することにより、投影光学系５を構成する光学素子の少なくとも１つを投影光学系５の光軸方向に移動させる。投影光学系５を構成する光学素子の少なくとも１つを投影光学系５の光軸方向に移動させることにより、投影光学系５において球面収差を発生させることができ、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。
【００４３】
また、制御系１０には、照明条件変更部１６が接続されており、照明光学装置１の照明条件を変更することにより、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。即ち、照明光学装置１には、複数の開口絞りが設けられており、その中の一つが選択されて照明光路中に配置される。図３に照明光学装置１に設けられている開口絞りを示す。図３（ａ）は、４極開口絞りであり、４つの円形光透過部３０の中の１つ（斜線で示す）が位相反転可能に構成されている。図３（ｂ）、（ｃ）は、輪帯開口絞りであり、輪帯状の光透過部３２の中で斜線で示した部分が位相反転可能に構成されている。従って、図３（ａ）に示す４極開口絞りを選択し、４つの円形光透過部３０の中の１つを位相反転させることにより、投影光学系５の限界解像力を低下させることができ、図３（ｂ）、（ｃ）に示す、輪帯開口絞りを選択し、輪帯状の光透過部３２の中で斜線で示した部分を位相反転させることにより、投影光学系５の限界解像力を低下させることができる。
【００４４】
なお、制御系１０には、マスク情報入力部１７を介して、マスク３の最小線幅等の情報が入力される。
【００４５】
次に、本実施の形態にかかる投影露光装置において、平行平面板により球面収差を発生させることによる投影光学系の限界解像力の低下について説明する。まず、制御部１０にマスク情報入力部１７からマスク３のマスクパターンの最小線幅の情報の入力が行われる。制御部１０においては、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて、露光に必要な必要解像力を求める。そして投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させるために必要な平行平面板８の厚さを求める。この求められた厚さの平行平面板８を投影光学系５と感光性基板７との間に配置する。即ち、平行平面板駆動部１３に対して制御信号を出力し、図２（ａ）に示すように、求められた厚さの平行平面板を投影光学系５と感光性基板７との間に配置し、又は、図２（ｂ）に示すように，２枚の楔プリズム２１，２２を互いに逆方向に移動することによって合成中心厚を求められた厚さとする。
【００４６】
このように求められた厚さの平行平面板８を投影光学系５と感光性基板７との間に配置することによって、投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させることができる。なお、平行平面板をマスク３と投影光学系５との間に配置することにより、投影光学系５に球面収差を発生させて投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させるようにしても良い。
【００４７】
ここで平行平面板の厚さの変更に伴う投影光学系の限界解像力の低下量について説明する。図４に示すように、像面からＬだけ離れたところの硝材（平行平面板）をδｔだけ厚くすると近軸フォーカス位置がδＦずれ、球面収差δＳＡが発生する。このときの球面収差は結像像高に寄らず一律に発生する。
球面収差は、平行平面板の位置Ｌには無関係に求められ以下のようになる。また、近軸フォーカス位置のずれ、近軸フォーカス位置のスポット径は、以下のようになる。なお、ＮＡ＝Ｓｉｎα、平行平面板の屈折率をｎとする。
【００４８】
【数１】
2004146564.tif 000003
解像される線幅条件として、物体の像は物体からの１次回折光と０次回折光のみの干渉によるとすると解像力Ｒは以下のようになる。
【００４９】
解像線幅が１次回折光によるとする解像力：Ｒ＝λ／２ＮＡ
以上より、球面収差が発生した場合における解像する条件を定義する。
解像される条件はＲ／２＞δΦ程度であるが、まったく解像されない条件は２Ｒ＜δΦ程度であるとする（図５においては、Ｒ＝δΦ）。全体の近軸フォーカス位置はδＦだけずれるが、そこに焦点を合わせたとして、解像される線幅、解像されない線幅、どちらともいえない線幅が存在することになる。
【００５０】
具体的な値を用いて（表１）に示す。
【００５１】
波長λ＝０．３６５ｎｍを使用し且つ像側開口数ＮＡ≧０．１８２５を持ち、且つその結像位置の手前に配置された屈折率ｎ＝１．５を持つ平行平面板を持ち、１μｍ以下を解像する光学系を用いる場合において、当該平面板とは厚さδｔ＝１ｍｍだけ異なる厚さの平行平面板（ｎ＝１．５）と当該平面板とを入れ換えると、δＦ＝３３３．３μｍだけフォーカス位置がずれ、Ｒ＞１．５μｍの線幅は解像し、Ｒ＜１μｍは解像しないことになる。ただし、この間の線幅はフォーカス位置により状態が異なるため解像されるか否かは不明である。
【００５２】
【表１】
（表１）
2004146564.tif 000004
次に、本実施の形態にかかる投影露光装置において、投影光学系を構成する光学素子の中の１つを投影光学系の光軸方向に移動させることにより発生する球面収差に基づく投影光学系の限界解像力を低下について説明する。まず、制御部１０にマスク情報入力部１７からマスク３のマスクパターンの最小線幅の情報の入力が行われる。制御部１０においては、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて、露光に必要な必要解像力を求める。そして投影光学系の限界解像力を必要解像力に低下させるために必要な光学素子の移動量を求める。
【００５３】
制御系１０は、光学素子駆動部１５に対して制御信号を出力し、この求められた移動量だけ投影光学系５を構成する１つの光学素子を投影光学系５の光軸方向に移動させる。これにより投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させることができる。なお、この光学素子の移動により、光学素子は、初期位置とは異なる位置に設定される。ここで初期位置とは、投影光学系５が限界解像力を達成しているときの光学素子の位置のことである。
【００５４】
図６に、球面収差を発生させた場合のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を示す。この図に示すように解像可能な空間周波数が、球面収差が発生していない理想光学系に対して、球面収差が発生している光学系においては低くなっている。
【００５５】
次に、本実施の形態にかかる投影露光装置において、フォーカスずれを発生させることによる投影光学系の限界解像力の低下について説明する。まず、制御部１０にマスク情報入力部１７からマスク３のマスクパターンの最小線幅の情報の入力が行われる。制御部１０においては、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて、露光に必要な必要解像力を求める。そして投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させるために必要な感光性基板７又は、マスク３の投影光学系５の光軸方向の移動量を求める。
【００５６】
制御系１０は、基板ステージ駆動部１２又はマスクステージ駆動部１１に対して制御信号を出力して、求められた移動量だけ感光性基板７又は、マスク３を投影光学系５の光軸方向に移動させる。これにより投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させることができる。なお、この感光性基板７又はマスク３の移動により、感光性基板７又はマスク３は、感光性基板７又はマスク３の初期位置とは異なる位置に設定される。ここで初期位置とは、投影光学系５が限界解像力を達成しているときの感光性基板７又はマスク３の位置のことである。
【００５７】
図７に、フォーカスずれを発生させた場合のＭＴＦを示す。この図に示すように解像可能な空間周波数が、フォーカスずれが発生していない理想光学系に対して、フォーカスずれを発生させた光学系においては低くなっている。
【００５８】
次に、本実施の形態にかかる投影露光装置において、投影光学系の開口数の変更による投影光学系の限界解像力の低下について説明する。まず、制御部１０にマスク情報入力部１７からマスク３のマスクパターンの最小線幅の情報の入力が行われる。制御部１０においては、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて、露光に必要な必要解像力を求め、そして投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させるために必要な開口数の変更量を求める。
【００５９】
制御系１０は、光学絞り制御部１４に対して制御信号を出力し、求められた変更量だけ開口数を小さくする。これにより投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させることができる。
【００６０】
図８に、投影光学系の開口数を小さくした場合のＭＴＦを示す。この図に示すように解像可能な空間周波数が、開口数を変更していない理想光学系に対して、開口数を小さくした光学系においては低くなっている。
【００６１】
次に、本実施の形態にかかる投影露光装置において、照明光学装置１による照明条件の変更による投影光学系の限界解像力の低下について説明する。まず、制御部１０にマスク情報入力部１７からマスク３のマスクパターンの最小線幅の情報の入力が行われる。制御部１０においては、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて、露光に必要な必要解像力を求める。そして投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させるために必要な照明条件を求める。制御部１０は、照明条件変更部１６を介して照明光学装置１に対して開口絞りを選択するための制御信号を出力する。照明光学装置１においては、求められた照明条件となるように、例えば図４に示す開口絞りの何れかを選択し、光透過部の位相反転可能部分を位相反転させて照明光路中に配置する。これにより投影光学系５の限界解像力を必要解像力に低下させることができる。
【００６２】
なお、上述の実施の形態においては、照明光学装置１とマスク３との間の光路中又は投影光学系５と感光性基板７との間の光路中に平行平面板８を配置することにより又は、投影光学系５の光軸方向に投影光学系５を構成する少なくとも１つの光学素子を移動することにより又は、投影光学系５の光軸方向に感光性基板７を移動させることにより又は、投影光学系５の光軸方向にマスク３を移動させることにより又は、投影光学系５の光学絞りの開口数を変更することにより又は、照明光学装置１の照明条件を変更することにより、投影光学系５の限界解像力を低下させているが、平行平面板８を配置すると共に投影光学系５の光軸方向に感光性基板７を移動させることにより又は、平行平面板８を配置すると共に投影光学系５の光軸方向にマスク３を移動させる等、上記の中の２つ以上の組み合わせによって投影光学系の限界解像力を低下させるようにしても良い。
【００６３】
以下、図９のフローチャートを参照して、本実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのウエハ等に所定の回路パターンを形成するマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明する。
【００６４】
先ず、図９のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３において、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置、即ち、投影光学系の限界解像力を必要解像力に低下させた投影光学系を有する投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。
【００６５】
その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【００６６】
また、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図１０のフローチャートを参照して液晶表示素子の製造方法の説明を行う。図１０において、パターン形成工程Ｓ４０１では、この発明の実施の形態にかかる投影露光装置、即ち、投影光学系の限界解像力を必要解像力に低下させた投影光学系を有する投影露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２へ移行する。
【００６７】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列され、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。
【００６８】
その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【００６９】
【発明の効果】
本発明の露光装置及び露光方法によれば、投影光学系が有する限界解像力を必要としないパターンを露光する場合に、マスクパターンの最小線幅の情報に基づいて投影光学系の限界解像力を低下させることができるため、マスクに付着したごみ、マスクの傷、マスクのパターン欠陥等を投影光学系の限界解像力以下に小さくしたマスクを用意する必要がなくなり、マスクに必要以上のコストをかけることなく製品の製造を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかる露光装置に備えられる平行平面板の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる照明光学装置に設けられている開口絞りの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態において平行平面板の厚さの変更による球面収差の発生を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態における投影光学系の解像力と近軸フォーカス位置のスポット径との関係を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態において投影光学系に球面収差を発生させた場合のＭＴＦを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態においてフォーカスずれを発生させた場合のＭＴＦを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において投影光学系の開口絞りの開口数を小さくさせた場合のＭＴＦを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１…照明光学装置、２…コンデンサレンズ、３…マスク、４…マスクステージ、５…投影光学系、６…基板ステージ、７…感光性基板、８…平行平面板、１０…制御系、１１…マスクステージ駆動部、１２…基板ステージ駆動部、１３…平行平面板駆動部、１４…光学絞り制御部、１５…光学素子駆動部、１６…照明条件変更部、１７…マスク情報入力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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