(57)【要約】      （修正有）【課題】短時間での照度計測を可能とすることによる高スループットを実現し、かつ照度むらが生じにくい高精度な走査型投影露光装置を提供する。【解決手段】第１のステージと第２のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、第２のステージ上に配置され、照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサＩ１〜Ｉ６と、複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、照明光学系及び部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、複数の光電センサによる計測値に基づいて照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、感度校正手段による複数の光電センサ間の感度校正を複数の光電センサの個数よりも少ない回数の複数の光電センサによる計測に基づいて行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出される光束により第１の基板を照明する照明光学系と、
前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、
前記第１の基板を載置する第１のステージと、
前記第２の基板を載置する第２のステージと
を備え、
前記第１のステージと前記第２のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、
前記第２のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、
前記複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、
前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段と
を備え、
前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正を前記複数の光電センサの個数よりも少ない回数の前記複数の光電センサによる計測に基づいて行うことを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項２】
前記複数の光電センサによる計測回数は、２回であることを特徴とする請求項１に記載の走査型投影露光装置。
【請求項３】
前記複数の光電センサは、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、
前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正時における前記複数の光電センサによる第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の走査型投影露光装置。
【請求項４】
前記複数の光電センサ間の感度校正は、前記第１の基板の交換時に行われることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項５】
光源から射出される光束により第１の基板を照明する照明光学系と、
前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、
前記第１の基板を載置する第１のステージと、
前記第２の基板を載置する第２のステージと
を備え、
前記第１のステージと前記第２のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、
前記第２のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、
前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段と
を備え、
前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第１列として複数配置されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第２列として複数配置され、前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域と前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域とは、走査露光することによるオーバラップ露光領域を有し、
前記照度調整手段は、前記複数の光電センサにより同時に計測された少なくとも２個所の前記オーバラップ露光領域の計測値に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする走査型投影露光装置。
【請求項６】
前記複数の光電センサは、前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域及び前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域の内の少なくとも一方の２個所の前記オーバラップ露光領域を同時に計測することを特徴とする請求項５に記載の走査型投影露光装置。
【請求項７】
前記照明光学系は、前記照明光学系から射出される光の波長を切り替える波長切り替え手段を備え、
前記複数の光電センサは、前記波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の走査型投影露光装置。
【請求項８】
前記照度調整手段による前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整は、前記第１の基板の交換時に行われることを特徴とする請求項５乃至請求項７の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項９】
前記複数の光電センサは、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、
前記第１列の前記部分投影光学系又は前記第２列の前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の計測を行う場合に、前記複数の光電センサによる第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分、前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする請求項５乃至請求項８の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項１０】
前記複数の光電センサの配置ピッチは、前記部分投影光学系の配置ピッチに略等しいことを特徴とする請求項５乃至請求項９の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項１１】
前記第１の基板を交換する位置は、前記第１の基板ステージが前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域及び前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることを特徴とする請求項５乃至請求項１０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項１２】
前記照明光学系は、前記光源から射出される光束に基づいて、それぞれ前記第１の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
【請求項１３】
光源から射出される光束により第１の基板を照明し、複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上の複数の露光領域へそれぞれ投影し、前記第１の基板と前記第２の基板とを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法であって、
前記第２の基板を載置する基板ステージ上に設けられた複数の光電センサを用いて、前記複数の露光領域の内の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第１計測工程と、
前記第２の基板を載置する前記基板ステージを、前記複数の光電センサの配置ピッチの少なくとも１ピッチ分、前記走査方向を横切る方向に移動させる第１移動工程と、
前記複数の露光領域の内の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第２計測工程と、
前記第１計測工程及び前記第２計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記複数の光電センサ間の感度を校正する感度校正工程と、
前記第１計測工程及び前記第２計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整工程と、を含むことを特徴とする走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法。
【請求項１４】
前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第１列として複数配列されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第２列として複数配置されており、
前記部分投影光学系の前記第２列又は前記第１列に対応した露光領域の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第３計測工程とを更に含み、
前記照度調整工程は、前記第１計測工程、前記第２計測工程及び前記第３計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする請求項１３記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光学系を用いて前記第１の基板を照明する照明工程と、
前記複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を前記第２の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、
前記第１の基板が載置されている前記第１のステージと前記第２の基板が載置されている前記第２のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項１３又は請求項１４記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法により照度のキャリブレーションを行った走査型投影露光装置を用いた露光方法において、
前記照明光学系を用いて前記第１の基板を照明する照明工程と、
前記複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を前記第２の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、
前記第１の基板が載置されている前記第１のステージと前記第２の基板が載置されている前記第２のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする露光方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体のＩＣ若しくは液晶表示素子の製造に用いられる走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法及び該走査型投影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】
従来、半導体素子又は液晶表示素子等を製造する際に、フォトレジストが塗布されているプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上の各ショット領域にマスク（レチクル、フォトマスク等）のパターン像をステップ・アンド・リピート方式で一括露光する投影露光装置（ステッパー）が多用されていた。
【０００３】
近年、１つの大きな投影光学系を使用する代わりに、小さな複数の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系でそれぞれマスクパターンの一部の像をプレート上に投影露光する露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載されているような露光装置における投影光学系は、反射プリズム、凹面鏡及び各レンズによって構成され、中間像を一度形成し、更に同一の光学系をもう一段備えることによってマスク上のパターンをプレート上に正立正像等倍にて投影する（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。ここで、特許文献２に記載されている走査型投影露光装置においては、露光光としてｇ線とｈ線を使用しており、特許文献３に記載されている走査型露光装置においては、色収差を補正することができるように、露光光としてｇ，ｈ，ｉ線を使用している。
【０００４】
また、マスク側のステージとプレート側のステージをキャリッジで保持し、一体的に走査方向に移動させ、大画面の走査露光を行う走査型露光装置が提案されている（例えば特許文献４及び特許文献５参照）。更に、近年の走査型露光装置においては、マスク側のステージとプレート側のステージを同期移動させることにより、マスクの像を繰り返し露光するいわゆるステップ・アンド・スキャン方式が主流になっている（例えば特許文献６参照）。
【０００５】
また、近年の走査型露光装置においては、プレート上の照度を検出するためにプレートステージ上に照度センサが配置されている。例えば、プレートステージが１次元にしか移動できないために、複数の照度センサをプレートステージ上に配置して各部分投影光学系を通過した光の照度を検出する露光装置が存在する（例えば特許文献７参照）。また、プレートステージ上に配置された照度センサを２次元的に移動可能とした露光装置も存在する（例えば特許文献８及び特許文献９参照）。特許文献８に記載されている露光装置においては、各照明系内に配置された照度センサにより計測された照度とプレートステージ上に配置された１つの照度センサにより計測された照度に基づいて、プレートステージ上の照度を一定にしている。また、特許文献９に記載されている露光装置においては、オーバラップ露光領域の照度を測定し、オーバラップ露光領域の照度を一定にすることにより各投影位置での照度を一定にしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【特許文献２】
特開２０００−１８７３３２号公報
【特許文献３】
特開２０００−３９５５７号公報
【特許文献４】
特開平７−２８３１１５号公報
【特許文献５】
特開平７−１３５１６５号公報
【特許文献６】
特開２０００−２９８３５３号公報
【特許文献７】
特開平１１−１６０８８７号公報
【特許文献８】
特開平７−１５３６８３号公報
【特許文献９】
特開平７−３０２７５３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献７に開示されている露光装置のように、プレートステージ上に複数の照度センサを配置する場合、各照度センサの出力を一定とすることは可能であるが、各照度センサの感度のばらつきやフィルタ等の局所的な経年変化等により露光時の照度がばらつくといった問題が生じる。また、各計測点に応じて用いる照度センサは固定であるため、ある計測点の照度センサにゴミ等が付着した場合においても計測値に影響を与える。従って、各照度センサの計測値のばらつきが直接投影光学系にて露光される場合の照度分布に大きく影響し、一度に露光される面積内での照度むらとなる。
【０００８】
一方、特許文献８に開示されている露光装置のようにプレートステージ上に１つの照度センサを配置する場合、この照度センサが経年変化等により絶対値が若干変動したとしても一度に露光される面積内で照度むらが発生することはない。従って、１つの照度センサを用いた方が精度的には良いが、計測点が増大することから計測時間が大幅に増大する。
【０００９】
この発明の課題は、短時間での照度計測を可能とすることによる高スループットを実現し、かつ照度むらが生じにくい高精度な走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法及び該走査型投影露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
請求項１に記載の走査型投影露光装置は、光源から射出される光束により第１の基板を照明する照明光学系と、前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、前記第１の基板を載置する第１のステージと、前記第２の基板を載置する第２のステージとを備え、前記第１のステージと前記第２のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、前記第２のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、前記複数の光電センサ間の感度校正を行う感度校正手段と、前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正を前記複数の光電センサの個数よりも少ない回数の前記複数の光電センサによる計測に基づいて行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサによる計測回数が２回であることを特徴とする。
【００１２】
この請求項１及び請求項２に記載の走査型投影露光装置によれば、該走査型投影露光装置に設けられた複数の光電センサ間の感度校正を該複数の光電センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で光電センサ間の感度校正を行なうことができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、前記感度校正手段による前記複数の光電センサ間の感度校正時における前記複数の光電センサによる第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする。
【００１４】
この請求項３に記載の走査型投影露光装置によれば、第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なう、即ち、１つの計測点を２つの光電センサにより計測を行なうことにより短時間で複数の光電センサ間の感度校正を行なうことができる。
【００１５】
また、請求項４に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサ間の感度校正が前記第１の基板の交換時に行われることを特徴とする。
【００１６】
この請求項４に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサ間の感度校正が第１の基板の交換時に行われることにより、スループットを低下させることなく複数の光電センサ間の感度校正を行なうことができる。
【００１７】
また、請求項５に記載の走査型投影露光装置は、光源から射出される光束により第１の基板を照明する照明光学系と、前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系と、前記第１の基板を載置する第１のステージと、前記第２の基板を載置する第２のステージとを備え、前記第１のステージと前記第２のステージとを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置において、前記第２のステージ上に配置され、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度を計測する複数の光電センサと、前記照明光学系及び前記部分投影光学系の内の少なくとも一方に備えられ、前記複数の光電センサによる計測値に基づいて前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整手段とを備え、前記部分投影光学系は、前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第１列として複数配置されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第２列として複数配置され、前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域と前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域とは、走査露光することによるオーバラップ露光領域を有し、前記照度調整手段は、前記複数の光電センサにより同時に計測された少なくとも２個所の前記オーバラップ露光領域の計測値に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域及び前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の前記オーバラップ露光領域の内の少なくとも一方の２個所の前記オーバラップ露光領域を同時に計測することを特徴とする。
【００１９】
この請求項５及び請求項６に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサにより同時に少なくとも２個所のオーバラップ露光領域の光量又は照度を計測するため、１つの光電センサを備える露光装置と比較して短時間に照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００２０】
また、請求項７に記載の走査型投影露光装置は、前記照明光学系が前記照明光学系から射出される光の波長を切り替える波長切り替え手段を備え、前記複数の光電センサは、前記波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有することを特徴とする。
【００２１】
この請求項７に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサが波長切り替え手段により切り替えられた光の波長に応じた感度係数を有しているため、光の波長毎に数種類の光電センサを設ける必要がなく、１種類の光電センサによりそれぞれの光の波長に応じた光の光量又は照度を正確に計測することができる。
【００２２】
また、請求項８に記載の走査型投影露光装置は、前記照度調整手段による前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整が前記第１の基板の交換時に行われることを特徴とする。
【００２３】
この請求項８に記載の走査型投影露光装置によれば、照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整が第１の基板の交換時に行われることにより、スループットを低下させることなく照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【００２４】
また、請求項９に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサが走査方向を横切る方向に略等ピッチで配置され、前記第１列の前記部分投影光学系又は前記第２列の前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度の計測を行う場合に、前記複数の光電センサによる第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分、前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なうことを特徴とする。
【００２５】
この請求項９に記載の走査型投影露光装置によれば、第１回目の光量又は照度の計測後に少なくとも１ピッチ分前記第２のステージを走査方向を横切る方向に移動させて第２回目の光量又は照度の計測を行なう、即ち、１つの計測点を２つの光電センサにより計測を行なうことにより短時間で照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【００２６】
また、請求項１０に記載の走査型投影露光装置は、前記複数の光電センサの配置ピッチが前記部分投影光学系の配置ピッチに略等しいことを特徴とする。
【００２７】
この請求項１０に記載の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサの配置ピッチが部分投影光学系の配置ピッチに略等しいため、オーバラップ露光領域の光量又は照度を同時に計測することができ、短時間に複数の光電センサ間の感度校正及び照度調整を行なうことができる。
【００２８】
また、請求項１１に記載の走査型投影露光装置は、前記第１の基板を交換する位置が前記第１の基板ステージが前記第１列の前記部分投影光学系に対応した露光領域及び前記第２列の前記部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることを特徴とする。
【００２９】
この請求項１１に記載の走査型投影露光装置によれば、第１の基板を交換する位置が第１の基板ステージが第１列の部分投影光学系に対応した露光領域及び第２列の部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しない位置とすることにより、第１の基板の交換時に遮光されていない計測点における照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を計測することが可能となる。従って、高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００３０】
また、請求項１２に記載の走査型投影露光装置は、前記照明光学系が前記光源から射出される光束に基づいて、それぞれ前記第１の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えることを特徴とする。
【００３１】
この請求項１２に記載の走査型投影露光装置によれば、第１の基板上の一部の領域を照明する複数の部分照明光学系を備えているため、各部分照明光学系が照度調整手段を備えることが可能となる。従って、部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整をきめ細かに行なうことができる。
【００３２】
また、請求項１３に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法は、光源から射出される光束により第１の基板を照明し、複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を第２の基板上の複数の露光領域へそれぞれ投影し、前記第１の基板と前記第２の基板とを走査方向に同期移動させて走査露光を行う走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法であって、前記第２の基板を載置する基板ステージ上に設けられた複数の光電センサを用いて、前記複数の露光領域の内の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第１計測工程と、前記第２の基板を載置する前記基板ステージを、前記複数の光電センサの配置ピッチの少なくとも１ピッチ分、前記走査方向を横切る方向に移動させる第１移動工程と、前記複数の露光領域の内の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第２計測工程と、前記第１計測工程及び前記第２計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記複数の光電センサ間の感度を校正する感度校正工程と、前記第１計測工程及び前記第２計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整する照度調整工程とを含むことを特徴とする。
【００３３】
この請求項１３に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【００３４】
また、請求項１４に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法は、前記部分投影光学系が前記走査方向を横切る方向に所定間隔をもって第１列として複数配列されると共に前記走査方向を横切る前記方向に所定間隔をもって第２列として複数配置されており、前記部分投影光学系の前記第２列又は前記第１列に対応した露光領域の少なくとも２個所の光量又は照度を計測する第３計測工程とを更に含み、前記照度調整工程は、前記第１計測工程、前記第２計測工程及び前記第３計測工程により計測された前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過した光の光量又は照度に基づいて、前記照明光学系及び前記部分投影光学系を通過する光の光量又は照度を調整することを特徴とする。
【００３５】
この請求項１４に記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【００３６】
また、請求項１５に記載の露光方法は、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学系を用いて前記第１の基板を照明する照明工程と、前記複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を前記第２の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、前記第１の基板が載置されている前記第１のステージと前記第２の基板が載置されている前記第２のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする。
【００３７】
また、請求項１６に記載の露光方法は、請求項１３又は請求項１４記載の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法により照度のキャリブレーションを行った走査型投影露光装置を用いた露光方法において、前記照明光学系を用いて前記第１の基板を照明する照明工程と、前記複数の部分投影光学系を用いて前記第１の基板のパターンの一部の像を前記第２の基板上にそれぞれ投影する投影露光工程とを含み、前記第１の基板が載置されている前記第１のステージと前記第２の基板が載置されている前記第２のステージとを同期移動させて走査露光を行うことを特徴とする。
【００３８】
この請求項１５及び請求項１６に記載の露光方法によれば、複数の光電センサの計測値に基づいて複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整が短時間かつ高精度に行われた走査型投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクパターンの転写を良好に行なうことができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態においては、マスク（第１の基板）Ｍのパターンの一部を感光性基板としてのプレート（第２の基板）Ｐに対して部分的に投影する複数の反射屈折型の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレートＰとを走査方向に同期移動させてマスクＭに形成されたパターン像をプレートＰ上に走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。
【００４０】
図１は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。また、図２は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の光源２からライトガイドファイバ１４の入射口１４ａまでの概略構成を示す図である。この実施の形態にかかる走査型投影露光装置は、例えば超高圧水銀ランプ光源からなる光源２を備えている。光源２より射出した光束は楕円鏡４及びダイクロイックミラー６により反射され、コリメートレンズ８に入射する。即ち、楕円鏡４の反射膜及びダイクロイックミラー６の反射膜によりｇ線（波長４３６ｎｍ）、ｈ線（波長４０５ｎｍ）及びｉ線（波長３６５ｎｍ）の光を含む波長域の光が取り出され、ｇ、ｈ、ｉ線の光を含む波長域の光がコリメートレンズ８に入射する。また、ｇ、ｈ、ｉ線の光を含む波長域の光は、光源２が楕円鏡４の第１焦点位置に配置されているため、楕円鏡４の第２焦点位置に光源像を形成する。楕円鏡４の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、コリメートレンズ８により平行光となり、所定の露光波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルタ１０ａまたは１０ｂを透過する。
【００４１】
ここで、波長選択フィルタ１０ａはｉ線の輝線近傍の光のみを透過させ、波長選択フィルタ１０ｂはｇｈｉ線の輝線近傍の光を透過させる。使用する露光波長は、必要な解像力及び露光パワーに応じて適宜選択される。即ち、投影光学系の収差が小さい場合、露光光の中心波長をλ、投影光学系の開口数をＮＡ、プレートＰ上に塗布されるレジスト等によるプロセス定数をｋ（一般的な液晶用の工程では約０．７）とすると、解像力Ｒは、数式１により算出される。
【００４２】
（数式１）
Ｒ  ＝  ｋλ／ＮＡ
また、焦点深度ＤＯＦは、数式２により算出される。
【００４３】
（数式２）
ＤＯＦ＝λ／ＮＡ２
例えば、露光波長としてｉ線を用いた場合、解像力Ｒを３μｍＬ／Ｓとし、露光光の中心波長λを３６５ｎｍとすると、数式１により投影光学系の開口数ＮＡｉは０．０８５となり、数式２により焦点深度ＤＯＦｉは約５０．５μｍとなる。一方、露光波長としてｇｈｉ線を用いた場合、解像力Ｒを３μｍＬ／Ｓとし、露光光の中心波長λを４０２ｎｍとすると、数式１により投影光学系の開口数ＮＡｇｈｉは０．０９４となり、数式２により焦点深度ＤＯＦｇｈｉは約４５．５μｍとなる。解像力Ｒを一定とした場合、露光波長としてｉ線を使用したときの焦点深度は、露光波長としてｇｈｉ線を使用したときの焦点深度と比較すると、約１割向上する。
【００４４】
また、露光波長としてｉ線を用いた場合、投影光学系の開口数ＮＡは０．０８５とし、露光光の中心波長λを３６５ｎｍとすると、数式１により解像力Ｒｉは３μｍＬ／Ｓとなり、数式２により焦点深度ＤＯＦｉは約５０．５μｍとなる。一方、露光波長としてｇｈｉ線を用いた場合、投影光学系の開口数ＮＡを０．０８５とし、露光光の中心波長λを４０２ｎｍとすると、数式１により解像力Ｒｇｈｉは３．３μｍＬ／Ｓ、数式２により焦点深度ＤＯＦｇｈｉは約５５．６μｍとなる。投影光学系の開口数ＮＡを一定とした場合、露光波長としてｇｈｉ線を使用したときの解像力は、露光波長としてｉ線を使用したときの解像力と比較すると、約１割大きい。
【００４５】
例えば、約３μｍＬ／Ｓの解像力を要求される液晶のＴＦＴ部において、樹脂層部分のパターンニングを行う場合には、要求される解像力は５〜１０μｍＬ／Ｓである。従って、低感度のレジストの使用が可能となるが、低感度のレジストを用いて良好な露光を行うためには、高い照度が必要とされる。そこで、低感度のレジストを用いる場合には、ｉ線のみの波長を有する光を露光光として用いるより約２．５倍の照度でプレートを照明することができるｇｈｉ線の波長を有する光を露光光として用いる。このようにして、解像力や露光パワーに応じて露光光に使用する波長を切り替えるために、波長選択フィルタ１０ａまたは１０ｂを露光光の光路中に挿入する。
【００４６】
波長選択フィルタ１０ａまたは１０ｂを通過した光束は、集光レンズ１２によりライトガイドファイバ１４の入射口１４ａに集光される。ここで、ライトガイドファイバ１４は、例えば多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、入射口１４ａ、５つの射出口１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、更に不図示の２つの射出口を備えている。ライトガイドファイバ１４の入射口１４ａに入射した光束は、ライトガイドファイバ１４の内部を伝播した後、５つの射出口１４ｂ、１４ｄ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ、及び不図示の２つの射出口より分割されて射出し、マスクＭを部分的に照明する複数の部分照明光学系（この実施の形態においては、７つの部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７）にそれぞれ入射する。
【００４７】
なお、波長選択フィルタ１０ａまたは１０ｂと集光レンズ１２との間には、露光するプレートＰに塗布されるレジストの感度をダイナミックに可変するための減光フィルタ機構１８が配置されている。減光フィルタ機構１８は、Ｃｒ等の遮光材により微小なパターンを形成しているガラス板で構成されており、光軸と直交する方向に駆動することによりパターン密度を線形的に可変し、通過する光の照度を調整する。
【００４８】
また、この実施の形態においては、１つの光源を用いているが、各照明視野に応じてそれぞれ光源を有するようにしてもよい。また、多数の光源を有し、その多数の光源からの光束をランダム性の良い光ファイバ等のライトガイドファイバにより各照明視野に分割するようにしてもよい。この実施の形態においては、光源から射出された光束をライトガイドファイバ１４に導く光学部材（ダイクロイックミラー６、コリメートレンズ８、波長選択フィルタ１０ａ（１０ｂ）、集光レンズ１２、減光フィルタ１８）及び部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７が照明光学系を構成する。
【００４９】
図３は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分照明光学系ＩＬ１（ライトガイドファイバ１４の射出口１４ｂ〜コンデンサーレンズ２４ｂ）及び部分投影光学系ＰＬ１の概略構成を示す図である。なお、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７の構成は部分照明光学系ＩＬと同一であり、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７の構成は、部分投影光学系ＰＬ１の構成と同一である。
【００５０】
ライトガイドファイバ１４の射出口１４ｂから射出した光束は、ライトガイドファイバ１４の射出口１４ｂの近傍に配置されている光を遮光するためのモジュールシャッタ１５ｂを通過し、コリメートレンズ１６ｂにより平行光にされる。
【００５１】
なお、モジュールシャッタ１５ｂとコリメートレンズ１６ｂとの間には、部分照明光学系ＩＬ１及び部分投影光学系ＰＬ１を通過する光の照度を微調整することができるモジュール照度可変機構２０ｂが配置されている。モジュール照度可変機構２０ｂは、Ｃｒ等の遮光材により微小なパターンを形成しているガラス板で構成されており、光軸と直交する方向に駆動することによりパターン密度を線形的に可変し、通過する光の照度を調整する。
【００５２】
コリメートレンズ１６ｂにより集光された光束は、オプティカルインテグレータであるフライアイレンズ２２ｂに入射する。ここで、フライアイレンズ２２ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸に沿って伸びるように縦横に且つ稠密に配列することにより構成されている。従って、フライアイレンズ２２ｂに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（射出面近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。即ち、フライアイレンズ２２ｂの後側焦点面には、実質的な面光源が形成される。フライアイレンズ２２ｂの後側焦点面に形成された多数の二次光源からの光束は、コンデンサーレンズ２４ｂによりマスクＭをほぼ均一に照明する。
【００５３】
ここで、フライアイレンズ２２ｂとコンデンサーレンズ２４ｂとの間には、僅かに光を反射するハーフミラー２６ｂが配置されている。ハーフミラー２６ｂにより反射された光は、レンズ２８ｂを介して照明光の照度を計測する照明系内照度センサ３０ｂに入射する。照明系内照度センサ３０ｂは、ほぼプレートＰと共役な位置に配置されており、モジュールシャッタ１５ｂの開閉のチェック、モジュール照度可変機構２０ｂの位置の照度チェック、露光中の照度コントロールや照度モニタに用いられる。なお、照明系内照度センサは、他の部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７のそれぞれに備えられており、照明系内照度センサ３０ｂと同様に、それぞれの部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７のモジュールシャッタの開閉チェック、それぞれの部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７のモジュール照度可変機構の位置の照度チェック、露光中の照度コントロールや照度モニタに用いられる。
【００５４】
マスクＭの照明領域、即ち部分照明光学系ＩＬ１に対応する照明領域からの光は、各照明領域に対応するように配列されマスクＭのパターンの一部の像をプレートＰ上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学系（この実施の形態においては、７つの部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７）のうち、部分投影光学系ＰＬ１に入射する。即ち、プリズムミラー３２ｂ、屈折レンズ系３４ｂを透過し、光学系の瞳面に配置された凹面鏡３６ｂにより反射され、再び屈折レンズ系３４ｂを透過し、プリズムミラー３２ｂで反射され、視野絞り３８ｂ上に部分投影光学系ＰＬ１の中間像を形成する。更に、中間像までの光学系とほぼ同一の光学系を有する下側の光学系へと進み、プリズムミラー４０ｂ、屈折レンズ系４２ｂ、凹面鏡４４ｂ、屈折レンズ系４２ｂ、プリズムミラー４０ｂを介して、プレートＰ上にマスクＭのパターン像を結像する。この時の像は正立正像である。
【００５５】
なお、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７を通過した光は、各部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７のそれぞれに設けられているコンデンサーレンズによりマスクＭをほぼ均一に照明し、部分照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７に入射する。それぞれの部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ７を透過した光は、プレートＰ上にマスクＭのパターン像をそれぞれ結像する。
【００５６】
ここで、マスクＭはマスクホルダー（図示せず）にて固定されており、マスクステージ（第１のステージ、図示せず）に載置されている。また、マスクステージにはレーザ干渉計（図示せず）が配置されており、マスクステージレーザ干渉計はマスクステージの位置を計測及び制御する。また、プレートＰはプレートホルダー（図示せず）にて固定されており、プレートステージ（第２のステージ、図示せず）に載置されている。また、プレートステージには移動鏡５０（図１）が設けられている。移動鏡５０には、図示していないプレートステージレーザ干渉計から射出されるレーザ光が入反射する。その入反射されたレーザ光の干渉に基づいてプレートステージの位置は計測及び制御されている。
【００５７】
上述の部分照明光学系ＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７は、走査方向と直交する方向（走査方向を横切る方向）に所定間隔をもって第１列として配置されており、部分照明光学系ＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７に対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５、ＰＬ７も同様に走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第１列として配置されている（第１列の部分投影光学系）。また、部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６は、走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第２列として配置されており、部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６に対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６も同様に走査方向と直交する方向に所定間隔をもって第２列として配置されている（第２列の部分投影光学系）。第１列の部分投影光学系と第２列の部分投影光学系との間には、プレートＰの位置合わせを行うために、オフアクシスのアライメント系５２が配置されている。また、第１列の部分投影光学系と第２列の部分投影光学系との間には、マスクＭやプレートＰのフォーカスを合わせるために、オートフォーカス系５４が配置されている。
【００５８】
また、プレートステージ上には部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過した光の光量及び照度を計測する複数の光電センサ（この実施の形態においては、６つの照度センサＩ１〜Ｉ６）が配置されている。照度センサＩ１〜Ｉ６のそれぞれは、プレートＰに対してほぼ共役位置に配置されたφ０．０１ｍｍ〜φ１ｍｍ程度のピンホールと、このピンホールを介した光を受光する光電センサと、ピンホールと光電センサとの間に配置される色選択フィルタとから構成されている。この６つの照度センサＩ１〜Ｉ６は、走査方向を横切る方向に略等ピッチで配列されている。照度センサＩ１〜Ｉ６の配置ピッチは、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の視野絞りの間隔と同一ピッチである。照度センサＩ１〜Ｉ６により計測された照度計測値に基づいて、減光フィルタ１８又はそれぞれの部分照明光学系に設けられたモジュール照度可変機構を用いて、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する光の照度を調整する。
【００５９】
なお、照度センサＩ１〜Ｉ６は、ｇｈｉ線の波長に対して照度センサＩ１〜Ｉ６の感度とレジストの分光感度とが合致するように、照度センサＩ１〜Ｉ６のそれぞれに光透過率を調整するための色選択フィルタを備えている。しかしながら、単一の波長を取り出し計測した場合においては、レジストの種類による分光感度の違いまたは色選択フィルタのばらつき等により、照度センサＩ１〜Ｉ６の感度とレジストの分光感度に若干差が生じる。従って、照度センサＩ１〜Ｉ６は、予めｇｈｉ線及びｉ線の波長に応じた感度係数を有し、照明光の波長に応じた感度係数を用いて照度計測を行う。
【００６０】
図４は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。部分照明光学系ＩＬ１に備えられている照明系内照度センサ３０ｂによる検出値は、制御装置６０に入力される。部分照明光学系ＩＬ１には、モジュール照度可変機構２０ｂを駆動するモジュール照度可変機構駆動部６２が設けられており、制御部６０からモジュール照度可変機構駆動部６２に対して制御信号が出力される。同様に、各照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に設けられている照明系内照度センサによる検出値は制御部６０に入力され、制御部６０から各照明光学系ＩＬ２〜ＩＬ７に設けられているモジュール照度可変機構駆動部に対して制御信号が出力される。
【００６１】
また、制御装置６０には、プレートＰ上の照度を計測する照度センサＩ１〜Ｉ６が接続されており、照度センサＩ１〜Ｉ６により計測された照度が入力される。また、制御装置６０には、プレートステージの位置合わせを行なうアライメント系５２、マスクＭとプレートＰのフォーカス合わせを行うオートフォーカス系５４、プレートＰの位置計測及び制御を行うプレートステージレーザ干渉計、マスクＭの位置計測及び制御を行うマスクステージレーザ干渉計が接続されている。
【００６２】
また、制御装置６０には、波長選択フィルタ１０を駆動する波長選択フィルタ駆動部６４、減光フィルタ１８を駆動する減光フィルタ駆動部６６、マスクステージを走査方向に移動させるマスクステージ駆動部６８を制御するマスクステージ制御部７０、プレートステージを走査方向または走査方向を横切る方向に移動させるプレートステージ駆動部７２を制御するプレートステージ制御部７４が接続されている。
【００６３】
次に、図５の照度キャリブレーションの手順を示す図及び図６のフローチャートを参照して、走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法の手順を説明する。通常、走査型投影露光装置の照度キャリブレーションは、マスクＭが投影光学系ＰＬの視野から外れた位置にある時、若しくは、マスクＭの交換時に行われる。図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、プレートＰ上における部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のそれぞれによる露光領域７６ａ〜７６ｇは、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の視野領域に対応して所定の形状に設定されており、この実施の形態においては台形形状を有している。露光領域７６ａ、７６ｃ、７６ｅ、７６ｇと露光領域７６ｂ、７６ｄ、７６ｆとは、走査方向に沿って対向して形成されている。また、露光領域７６ａ〜７６ｇのそれぞれは、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７が走査露光することによるオーバラップ露光領域を有する。即ち、露光領域７６ａは露光領域７６ｂ側の端部にオーバラップ露光領域を有し、露光領域７６ｂは露光領域７６ａ側及び露光領域７６ｃ側、即ち両端部にオーバラップ露光領域を有する。同様に、露光領域７６ｃ、７６ｄ、７６ｅ、７６ｆは両端部にオーバラップ露光領域を有し、露光領域７６ｇは露光領域７６ｆ側の端部にオーバラップ露光領域を有する。さらに、露光領域７６ａ〜７６ｇの継ぎ部（各露光領域の隣り合う露光領域との境界部）の走査方向における露光領域の幅とそれぞれの継ぎ部に対応する隣り合う露光領域の継ぎ部の走査方向における露光領域の幅との総計は、継ぎ部に相当しない露光領域７６ａ〜７６ｇの走査方向における露光領域の幅と略等しくなるように設定されている。
【００６４】
なお、この実施の形態の露光領域７６ａ〜７６ｇの形状は台形であるが、六角形、菱形若しくは平行四辺形であっても構わない。
【００６５】
また上述のように、照度センサＩ１〜Ｉ６は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の視野絞りの間隔と同じピッチで配列されているため、露光領域７６ａ〜７６ｇの継ぎ部の位置の照度を計測することができる。
【００６６】
まず、制御装置６０は、照度センサＩ１〜Ｉ６により第２列の部分投影光学系の露光領域７６ｂ、７６ｄ、７６ｆの少なくとも２個所の照度計測点（この実施の形態においては、６つの照度計測点ｍ１〜ｍ６）の位置の照度を計測できるように、プレートステージ制御部７４を介してプレートステージ駆動部７２に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向に移動する（ステップＳ１０）。照度計測点ｍ１〜ｍ６は、第２列の部分投影光学系のオーバラップ領域の継ぎ部に位置している。図５（ｂ）は、ステップＳ１０においてプレートステージを移動した後の照度センサＩ１〜Ｉ６の位置を示している。
【００６７】
次に、制御装置６０は、それぞれの照度センサＩ１〜Ｉ６により同時に計測された照度計測点ｍ１〜ｍ６の第１回目の照度計測値を取得する（ステップＳ１１）。次に、制御装置６０は、プレートステージ制御部７４を介してプレートステージ駆動部７２に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチ分移動する（ステップＳ１２）。図５（ｃ）は、ステップＳ１２においてプレートステージを移動した後の照度センサＩ１〜Ｉ６の位置を示している。即ち、照度計測点ｍ２に位置していた照度センサＩ２が照度計測点ｍ１の位置に、照度計測点ｍ３に位置していた照度センサＩ３が照度計測点ｍ２の位置に、照度計測点ｍ４に位置していた照度センサＩ４が照度計測点ｍ３の位置に、照度計測点ｍ５に位置していた照度センサＩ５が照度計測点ｍ４の位置に、照度計測点ｍ６に位置していた照度センサＩ６が照度計測点ｍ５の位置にそれぞれ移動する。
【００６８】
なお、ステップＳ１２において、プレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチ分移動させたが、プレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチより多いピッチ分移動させてもよい。
【００６９】
次に、制御装置６０は、それぞれの照度センサＩ２〜Ｉ６による照度計測点ｍ１〜ｍ５の第２回目の照度計測値を取得する（ステップＳ１３）。ここで、ステップＳ１３においては、照度センサＩ１は照度計測点ｍ１〜ｍ６の何れにも位置していないため、照度計測を行わない。次に、ステップＳ１１及びステップＳ１３においてそれぞれの照度センサＩ１〜Ｉ６により計測されたそれぞれの計測点ｍ１〜ｍ６の照度に基づいて、照度センサＩ１〜Ｉ６間の感度校正を行う（ステップＳ１４）。
【００７０】
ここで、予め照度センサＩ１に対して感度校正が施されている場合には、照度センサＩ１を基準照度センサとして用いる。照度センサＩ１により計測された計測点ｍ１の照度と照度センサＩ２により計測された計測点ｍ１に基づいて、照度センサＩ１の感度と同一の感度となるように照度センサＩ２の感度校正を行う。次に、感度校正された照度センサＩ２の感度、照度センサＩ２により計測された計測点ｍ２の照度と照度センサＩ３により計測された計測点ｍ２の照度に基づいて、照度センサＩ３の感度校正を行う。同様にして、照度センサＩ４〜Ｉ６の感度校正を行う。
【００７１】
なお、この実施の形態においては、６つの照度センサを備えているが、２つ以上の照度センサを備えていればよい。また、この実施の形態においては、照度センサＩ１を基準照度センサとして用いているが、照度センサＩ２〜Ｉ６の何れか１つに対して感度校正を施しておき、感度校正を施した照度センサを基準照度センサとして用いてもよい。
【００７２】
次に、制御装置６０は、照度センサＩ１〜Ｉ６により第１列の部分投影光学系の露光領域７６ａ、７６ｃ、７６ｅ、７６ｇの照度計測点ｍ７〜ｍ１２の位置の照度を計測できるように、プレートステージ制御部７４を介してプレートステージ駆動部７２に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチ分移動すると共にプレートステージを走査方向に移動する（ステップＳ１５）。図５（ｄ）は、ステップＳ１５においてプレートステージを走査方向と直交する方向に１ピッチ分移動すると共にプレートステージを走査方向に移動した後の照度センサＩ１〜Ｉ６の位置を示す図である。制御装置６０は、それぞれの照度センサＩ２〜Ｉ６による照度計測点ｍ７〜ｍ１２の照度計測値を取得する（ステップＳ１６）。
【００７３】
次に、制御装置６０は、ステップＳ１１及びステップＳ１３において計測された計測点ｍ１〜ｍ６の照度計測値、ステップＳ１６において計測された計測点ｍ７〜ｍ１２の照度計測値、並びにステップＳ１４において感度校正された照度センサＩ１〜Ｉ６の感度に基づいて、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する光の照度を調整する（ステップＳ１７）。
【００７４】
即ち、それぞれの計測点ｍ１〜ｍ１２の照度計測値に基づいて、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する光の照度を全体的に調節する必要がある場合には、制御装置６０は、減光フィルタ駆動部６４に制御信号を出力し、減光フィルタ１８を光軸と直交する方向に移動し、減光フィルタ１８を通過する光の照度を調節する。また、各部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する光の照度を個々に調節する必要がある場合には、制御装置６０は、照度調節を行う計測点に対応した部分照明光学系に設けられているモジュール照度可変機構駆動部に制御信号を出力する。制御信号を出力することにより、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７に設けられているモジュール照度可変機構を移動し、それぞれの部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７から射出される光の照度を調節する。
【００７５】
次に、制御装置６０は、照度センサＩ１〜Ｉ６により再度計測された計測点ｍ７〜ｍ１２の照度の計測値を取得する（ステップＳ１８）。次に、ステップＳ１８において取得した計測点ｍ７〜ｍ１２の照度計測値に基づいて、ステップＳ１７において部分照明光学系ＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５、ＰＬ７を通過する光の照度調整が正確に行われた否かの判定を行う（ステップＳ１９）。部分照明光学系ＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５、ＰＬ７を通過する光の照度調整が正確に行われたと判定された場合には、制御装置６０は、プレートステージ制御部７４を介してプレートステージ駆動部７２に制御信号を出力し、プレートステージを走査方向（第１列の部分投影光学系から第２列の部分投影光学系へ向かう方向）に移動する（ステップＳ２０）。
【００７６】
一方、ステップＳ１９において部分照明光学系ＩＬ１、ＩＬ３、ＩＬ５、ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１、ＰＬ３、ＰＬ５、ＰＬ７を通過する光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合には、ステップＳ１７と同様にして、部分照明光学系ＩＬ１〜ＩＬ７及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を通過する光の照度を調整し（ステップＳ２１）、再度、計測点ｍ７〜ｍ１２の照度の計測を行うと共に照度調整が正確に行われたか否かの判定を行う。
【００７７】
次に、制御装置６０は、照度センサＩ１〜Ｉ６により再度計測された計測点ｍ１〜ｍ６の計測値を取得する（ステップＳ２２）。次に、ステップＳ２２において取得した計測点ｍ１〜ｍ６の照度に基づいて、ステップＳ１７において部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６及び部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６を通過する光の照度調整が正確に行われた否かの判定を行う（ステップＳ２３）。部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６及び部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６を通過する光の照度調整が正確に行われたと判定された場合には、走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの処理を終了する。一方、ステップＳ２３において部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６及び部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６を通過する光の照度調整が正確に行われていないと判定された場合には、ステップＳ１７と同様にして、部分照明光学系ＩＬ２、ＩＬ４、ＩＬ６及び部分投影光学系ＰＬ２、ＰＬ４、ＰＬ６を通過する光の照度を調整し（ステップＳ２４）、再度、計測点ｍ１〜ｍ６の照度の計測を行うと共に照度調整が正確に行われたか否かの判定を行う。
【００７８】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、複数の照度センサ間の感度校正を複数の照度センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で照度センサ間の感度校正を行なうことができる。また、１つの照度センサを備える露光装置と比較しても同一の精度を得ることができ、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００７９】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、第１列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度と、その第１列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域とオーバラップする第２列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度を同一の照度センサにより照度計測し、部分投影光学系を通過する光の照度調整を行なう。従って、照度センサ間の感度校正のための照度計測が行われている時に照度リップル等の影響を受けた場合であっても、第１列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度と、その第１列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域とオーバラップする第２列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の照度を同一の照度センサで計測するため、オーバラップ露光領域部分に極端な照度差が生じることもない。
【００８０】
また、上述の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、複数の照度センサを備えることにより短時間での照度センサ間の感度校正並びに部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が可能となる。即ち、通常の照度キャリブレーションによれば、照度調整後の確認のための計測を含めると、３回の走査方向に沿った移動、４回の照度計測及び１回の照度調整機構の駆動により部分投影光学系を通過する光の照度調整し、照度センサ間の感度校正は別途行う必要がある。一方、この実施の形態にかかる照度キャリブレーションによれば、照度調整後の確認のための計測を含めると、３回の走査方向に沿った移動、５回の照度計測、１回の照度調整機構駆動及び１回の走査方向と直交する方向の移動により照度センサ間の感度校正及び部分投影光学系を通過する光の照度調整を同時に行なうことができる。
【００８１】
即ち、この実施の形態にかかる部分投影光学系を通過する光の照度調整には、通常の照度キャリブレーションと同様に、照度調整後の確認のための計測を含め、３回の走査方向に沿った移動、４回の照度計測及び１回の照度調整機構の駆動が必要である。また、照度センサ間の感度校正には、１回の走査方向に沿った移動、２回の照度計測、及び１回の走査方向と直交する方向の移動が必要である。照度センサ間の感度校正における１回の走査方向に沿った移動は、部分投影光学系を通過する光の照度調整における３回の走査方向に沿った移動の内の１回の走査方向に沿った移動と同一動作とすることができる。また、照度センサ間の感度校正における２回の照度計測の内の１回の照度計測は、部分投影光学系を通過する光の照度調整における４回の照度計測の内の１回の照度計測と同一動作とすることができる。従って、照度センサ間の感度校正に必要である１回の走査方向に沿った移動及び１回の照度計測に要する時間を短縮することができ、１回の照度計測及び１回の走査方向と直交する方向の移動に要する時間の増加のみで照度センサ間の感度校正を部分投影光学系を通過する光の照度調整と同時に行なうことができる。
【００８２】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法においては、少なくとも２つ以上の照度センサにより１つの計測点の照度を計測するが、各照度センサにより計測された各照度計測値をそれぞれ比較し、極端に低い照度計測値を出力した照度センサがある場合、該照度センサにゴミ等が付着している可能性が考えられる。従って、予め１つの計測点に対して一方の照度センサにより計測される照度計測値と他方の照度センサにより計測される照度計測値との差を求め、その差に閾値を設けるようにしてもよい。閾値を設けることによりその閾値を越えた場合において、極端に低い照度度計測値を出力した照度センサにゴミ等が付着しているか否かの点検を行うように設定することができる。
【００８３】
また、複数の照度センサを備えることにより、照度センサ間の感度校正を行う際に、それぞれの照度センサの感度、精度または劣化等の比較を容易に行なうことができ、それぞれの照度センサの精度や経年劣化の変動を早期に検出することも可能である。
【００８４】
なお、この実施の形態においては、照度センサ間の感度校正と照度キャリブレーションを同時に行ったが、照度センサ間の感度校正と照度キャリブレーションを別々に行ってもよい。
【００８５】
また、この実施の形態においては、第２列の部分投影光学系のオーバーラップ露光領域の継ぎ部の照度を６つの照度センサＩ１〜Ｉ６で計測し照度センサ間の感度校正を行なったが、第１列の部分投影光学系のオーバラップ露光領域の継ぎ部の照度を７つの照度センサで計測し照度センサ間の感度校正を行ってもよい。この場合においては、部分投影光学系ＰＬ１に対応する露光領域７６ａの両端部、部分投影光学系ＰＬ３に対応する露光領域７６ｃの両端部、部分投影光学系ＰＬ５に対応する露光領域７６ｅの両端部、部分投影光学系ＰＬ７に対応する露光領域７６ｇの露光領域７６ｅ側の端部に位置する計測点の照度を７つの照度センサで計測する（第１回目の計測）。次に、プレートステージを走査方向と直交する方向に移動させて、露光領域７６ａの露光領域７６ｃ側の端部、露光領域７６ｃの両端部、露光領域７６ｅの両端部、露光領域７６ｇの両端部に位置する計測点の照度を７つの照度センサで計測する（第２回目の計測）。第１回目及び第２回目の照度計測を行うことにより、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応する露光領域全ての端部における照度計測を行なうことができる。
【００８６】
また、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法において、照度キャリブレーションをマスクの交換時に行うことにより更に照度キャリブレーションに要する時間を短縮することができる。例えば、マスクの交換は通常マスクステージのストロークエンドに近い位置で行われる。マスクの交換時に、マスクステージが第１列の部分投影光学系及び第２列の部分投影光学系に対応した露光領域の内の少なくとも一方の計測点を遮光しないようにすることにより、マスクの交換にかかる受け渡し時間を照度キャリブレーション方法に要する動作時間に割り当てることができる。即ち、マスクステージがマスク交換をするために移動している間に、照度センサが最初の計測点における照度を計測できるようにプレートステージを走査方向に沿って移動させる。次にマスク交換を行っている間に、１回目の照度計測、走査方向と直交する方向の移動、及び２回目の照度計測を行なうことができればよい。この場合において、マスク交換、照度センサ間の感度校正、部分照明光学系及び部分投影光学系を通過した光の照度調整を別々に行った場合にかかる時間と比較して、大幅に時間短縮することができる。
【００８７】
走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法をマスクの交換時に行う場合においては、時間的余裕がある場合、走査方向を横切る方向でプラス側とマイナス側にステップ移動させ、複数の照度センサにより照度計測を行うことにより全ての照度センサが照度計測値を２つ以上持つことになるため、更なる高精度な感度校正及び照度調整が可能となる。
【００８８】
なお、上述の実施形態では、１つの照度センサによって計測する領域をピンホールにより規定しているが、走査方向に積算された光量を計測するために、走査方向に沿って所定の長さを有するスリットを用いても良い。ここで、スリットの走査方向に沿った長さは露光幅（露光領域の走査方向に沿った幅）よりも長く設定されることが望ましい。なお、ピンホールを用いた局所点での計測とスリットを用いた露光幅を考慮した計測とを使い分けるように構成してもかまわない。
【００８９】
上述の実施の形態における露光装置では、照明装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、この実施の形態にかかる走査型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ことによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図７のフローチャートを参照して説明する。
【００９０】
先ず、図７のステップ３０１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３０２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。次に、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法に従い、それぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を透過した光の照度を計測し、その計測結果に基づいて照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整を行なう。その後、ステップ３０３において、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその部分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。その後、ステップ３０４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３０５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。
【００９１】
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、予め複数の照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が短時間かつ高精度に行われているため、良好な露光を行なうことができる。なお、ステップ３０１〜ステップ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
【００９２】
また、この実施の形態にかかる露光装置では、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８のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。まず、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法に従い、それぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度を計測し、その計測結果に基づいて照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度の調整を行なう。図８において、パターン形成工程４０１では、この実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板に転写露光する、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、レジスト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４０２へ移行する。
【００９３】
次に、カラーフィルタ形成工程４０２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たり、または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されたり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４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程４０２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４０３では、例えば、パターン形成工程４０１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４０２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。
【００９４】
その後、モジュール組み立て工程４０４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、予め複数の照度センサ間の感度校正並びにそれぞれの部分照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の照度調整が短時間かつ高精度に行われているため、露光を良好に行なうことができる。
【００９５】
【発明の効果】
この発明の走査型投影露光装置によれば、該走査型投影露光装置に設けられた複数の光電センサ間の感度校正を該複数の光電センサの個数よりも少ない回数の計測により行なうことができるため、短時間で光電センサ間の感度校正を行なうことができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００９６】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、複数の光電センサにより同時に少なくとも２個所のオーバラップ領域の光量又は照度を計測するため、１つの光電センサを備える露光装置と比較して短時間に照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量または照度を調整することができる。従って、照度むらが生じにくい高精度かつ高スループットの走査型投影露光装置を提供することができる。
【００９７】
また、この発明の走査型投影露光装置の照度キャリブレーション方法によれば、短時間かつ高精度に複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量又は照度の調整を行なうことができる。
【００９８】
また、この発明の露光方法によれば、複数の光電センサの計測値に基づいて複数の光電センサ間の感度校正と照明光学系及び部分投影光学系を通過する光の光量または照度の調整が短時間かつ高精度に行われた走査型投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクパターンの転写を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照明光学系の一部を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分照明光学系の一部及び部分投影光学系を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの手順を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の照度キャリブレーションの方法を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２…光源、４…楕円鏡、６…ダイクロイックミラー、８…コリメートレンズ、１０ａ、１０ｂ…波長選択フィルタ、１２…集光レンズ、１４…ライトガイドファイバ、１５ｂ…モジュールシャッタ、１６ｂ…コリメートレンズ、１８…減光フィルタ機構、２０ｂ…モジュール照度可変機構、２２ｂ…フライアイレンズ、２４ｂ…コンデンサーレンズ、２６ｂ…ハーフミラー、２８ｂ…レンズ、３０ｂ…照明系内照度センサ、ＩＬ１〜ＩＬ７…部分照明光学系、ＰＬ１〜ＰＬ７…部分投影光学系、Ｉ１〜Ｉ６…照度センサ、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート、５０…移動鏡、５２…アライメント系、５４…オートフォーカス系、６０…制御装置。
【図１】
2005011990.tif 000003
【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】
2005011990.tif 000008
【図７】
2005011990.tif 000009
【図８】
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