JP2000012424A - 露光装置及びビーム形状設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 露光装置のブラインド５Ａ，５Ｂにパーティ
クル（粒子状物質）が付着すると、その像が投影レンズ
１４を介して感光基板１６に転写されてしまう。 【解決手段】 超高圧水銀ランプ１、楕円鏡２、反射ミ
ラー３からの照明光１１をレチクル１２に照射する照明
光学系９内に、レチクル１２と共役な２ヶ所にブライン
ド５Ａ，５Ｂを配設することでブラインド５Ａ，５Ｂを
覆う保護部材を形成することができて、この保護部材に
よりブラインド５Ａ，５Ｂにパーティクルが付着するの
を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子や液晶
表示基板等の製造に用いられる露光装置に関するもので
あり、特に単位領域のパターンの一部分どうしを感光基
板上で互いに重ね合わせることによって大面積のパター
ンを形成する、いわゆる画面合成を行う露光装置及び該
露光装置等に用いられ、照明源からのビームの形状を設
定するビーム形状設定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の露光装置では、露光対象と
なる感光基板の大型化に対処するため、感光基板の露光
領域を複数の単位領域に分割して各単位領域に応じた露
光を繰り返し、最終的に所望のパターンを合成する画面
合成の手法が用いられている。この画面合成を行う際に
は、パターン投影用のレチクルの描画誤差や投影光学系
のレンズの収差、感光基板を位置決めするステージの位
置決め誤差等に起因する各露光領域の境界位置でのパタ
ーンの切れ目の発生を防止するため、各露光領域の境界
を微小量重ね合わせて露光を行っている。しかし、単純
に露光領域を重ね合わせると、この部分の露光量が２倍
になり、感光剤の特性によってはパターンの継ぎ目部分
の線幅が変化することになる。また、画面合成を行う
と、隣接する露光領域どうしの位置ずれによってパター
ンの継ぎ目部分に段差が発生し、デバイスの特性が損な
われることがある。さらに、画面合成された単層のパタ
ーンを多層に重ね合わせる工程を各層毎に異なる露光装
置に分担させた場合、各露光装置のレンズ収差や位置決
め精度の相違によって各層の露光領域の重ね合わせ誤差
がパターンの継ぎ目部分で不連続に変化し、特にアクテ
ィブマトリックス液晶デバイスではパターン継ぎ目部分
でコントラストが不連続に変化してデバイスの品質が低
下することになる。

【０００３】そこで、以上のような画面合成上の不都合
を解消する手段として、レチクルに対して光学的に共役
な位置に図４(a)に示すようなブラインド５Ａ，５Ｂを
２枚重ね合わせたレチクルブラインド５を配置し、２枚
のブラインド５Ａ，５Ｂのそれぞれの開口２３，２５を
重ね合わせる組合せにより必要な減光領域のパターンを
得て、さらに、２枚のブラインド５Ａ，５Ｂの相対的な
位置を変えることにより開口の大きさを変化させて照明
光による照射範囲をレチクルの大きさに合わせることが
行われている。

【０００４】レチクルブラインド５は、それぞれが２つ
の開口を備えたブラインド５Ａ，５Ｂのクロム面どうし
を向き合わせて１００μｍオーダで近接させて配設され
ている。また、ブラインド５Ａ，５Ｂのそれぞれは透明
なガラス基板上にクロムを蒸着することによって形成さ
れ、照明光の透過率を減衰させる遮光部２１、減光部２
２，２４、及びクロムを蒸着していない開口２３，２５
を備えている。さらに、減光部２２，２４におけるクロ
ム膜は、露光装置の解像限界以下の大きさのドット状に
してガラス基板に対して蒸着してあり、このドット状の
クロム膜の密度を開口２３から遮光部２１に（又は開口
２５から遮光部２１に）向かうに従って大きくなるよう
にすることによって減光部２２又は２４の減光率を変化
させている。レチクルブラインド５の１つのブラインド
５Ａ又は５Ｂによる減光特性を図４(b)(c)に示す。この
減光部２２，２４において隣接する露光領域を重ね合わ
せることにより、パターンの継ぎ目が滑らかに変化する
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
レチクルブラインド５は減光部２２，２４を形成するた
めにガラス等の透明基板をベースとする必要があり、そ
のレチクルブラインド５の開口２３，２５や減光部２
２，２４のガラス基板にパーティクル（粒子状物質）が
付着した場合、レチクルブラインド５とレチクルと感光
基板は光学的に共役な位置に配置されているので、レチ
クルブラインド５のガラス基板上のパーティクルは感光
基板に転写されてしまう。このため、従来はパーティク
ルを検出するためのパーティクル検出器を組み込む必要
があった。本発明は、上記問題点に鑑み、パーティクル
が感光基板に転写されることがないようにして、パーテ
ィクル検出器を必要としない露光装置、及び、その露光
装置等に用いられるビーム形状設定装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の一実施の形態を表す図１及び図２に対応付
けて説明すると、請求項１記載の露光装置は、照明源
（１）からのビームでパターンを有したレチクル（１
２）を照明する照明光学系（９）を有し、前記パターン
を基板（１６）に露光するものであって、前記照明光学
系（９）内の２ヶ所に配設され、前記レチクル（１２）
を照明する前記ビームの照明領域を設定する照明領域設
定手段（５）と、前記照明領域設定手段（５）と前記レ
チクル（１２）とを共役にする光学系（７，８）とを備
えたものである。

【０００７】また、請求項２記載のビーム形状設定装置
は、ビームを透過する透過部（２３）と、前記ビームを
遮光する遮光部（２１）とを有し、前記ビームの形状を
設定するものであって、前記ビームを透過する材質で前
記透過部（２３）を覆う保護部材（２７）を設けたもの
である。さらに、請求項３記載のビーム形状設定装置
は、前記透過部（２３）と前記遮光部（２１）との間の
少なくとも一部には前記透過部（２３）より前記遮光部
（２１）に向かうに従い前記ビームの透過率が減少する
減光部（２２）を備えることにより、画面合成のパター
ンの継ぎ目を滑らかにつなぎ合わせることができる。

【０００８】また、請求項４記載のビーム形状設定装置
は、透明基材（２０）を備え、前記遮光部（２１）は前
記透明基材（２０）の上に設けられる遮光部材により形
成され、前記透過部（２３）は前記透明基材（２０）の
上に設けられる遮光部材の開口（２３）により形成さ
れ、前記減光部（２２）は前記透過部（２３）より前記
遮光部（２１）に向かうに従い前記透明基材（２０）の
上の前記遮光部材の密度が大きくなるように設けて形成
されていることにより、簡単な構成で前記透過部（２
３）及び減光部（２２）を形成することができる。ま
た、請求項５記載の露光装置は、前記照明領域設定手段
（５）として上記ビーム形状設定装置を用いたものであ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら本発
明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は
本発明の一実施の形態の全体概要図である。露光光源と
しての超高圧水銀ランプ１の照明光１１は楕円鏡２で集
光され、反射ミラー３で反射されてフライアイインテグ
レータ４に入射する。フライアイインテグレータ４は照
明光１１を均一な照度分布の光束にするもので、フライ
アイインテグレータ４を通過した照明光１１は＃１ブラ
インド５Ａに到達する。＃１ブラインド５Ａは＃１ブラ
インド駆動部６Ａによって面内で移動可能になってい
る。＃１ブラインド５Ａを通過した照明光は＃１リレー
レンズ系７に入射し、この＃１リレーレンズ系７によっ
て＃１ブラインド５Ａの開口の像が＃２ブラインド５Ｂ
上に結像する。＃２ブラインド５Ｂは＃２ブラインド駆
動部６Ｂによって面内で移動可能になっている。これら
＃１ブラインド５Ａの開口と＃２ブラインド５Ｂの開口
の像は、更に＃２リレーレンズ系８によって、反射ミラ
ー１０を介してレチクル１２上に結像する。これらフラ
イアイインテグレータ４、＃１ブラインド５Ａ、＃１リ
レーレンズ系７、＃２ブラインド５Ｂ、及び、＃２リレ
ーレンズ系８から成る照明光学系９の中に、レチクル１
２と光学的に共役な位置を２ヶ所設けて、それぞれに＃
１ブラインド５Ａ及び＃２ブラインド５Ｂを配設して、
＃１ブラインド５Ａの開口と＃２ブラインド５Ｂの開口
とによって、レチクル１２の所望範囲を照明光１１によ
って照明する。レチクル１２はレチクル駆動部１３によ
って水平面内での位置が調整される。レチクル１２の照
明範囲に存在するパターンの像は投影レンズ１４により
感光基板１６上に結像し、これにより感光基板１６の特
定領域が投影光１５によってレチクル１２のパターンに
応じて露光される。感光基板１６は半導体集積回路の製
造過程であればウエハであり、液晶製造過程であれば角
形のガラスプレートである。

【００１０】感光基板１６は基板駆動部１７によって水
平面内で駆動され、位置が調整される。＃１ブラインド
駆動部６Ａ、＃２ブラインド駆動部６Ｂ、レチクル駆動
部１３及び基板駆動部１７の動作は主制御装置１８によ
って制御される。画面合成を行うときは、主制御装置１
８によって制御されて、１回の露光が終了した後、レチ
クル１２を交換し、＃１ブラインド駆動部６Ａ、＃２ブ
ラインド駆動部６Ｂによって＃１ブラインド５Ａ，＃２
ブラインド５Ｂのそれぞれの開口２２，２４の重ね合わ
せる組合せを所望のものに変更した上でレチクルブライ
ンド５としての開口の大きさを調整するとともに、基板
駆動部１７により感光基板１６を駆動して別の位置を次
回の露光領域に設定し、露光する。以下露光終了毎に同
様手順を繰り返して感光基板１６の全領域を露光する。
なお、レチクル１２に複数回分のパターンを形成し、感
光基板１６の露光領域の変更に連係してレチクル１２内
の照射領域を変更し画面合成を行うこともできる。

【００１１】図２に示すように、＃１ブラインド５Ａ，
＃２ブラインド５Ｂのそれぞれは従来のものと同様に、
透明なガラス基板２０上にクロムを蒸着することによっ
て、遮光部２１、減光部２２、及び、開口２３を形成し
たものである。そして、本実施の形態では、さらに、枠
２６でガラス基板２０との間隔を保持して透明な保護部
材２７を設けて、ガラス基板２０のクロムが蒸着される
面を覆って、ガラス基板２０のクロム蒸着側面と枠２６
と保護部材２７とで囲まれた空間を他の空間から遮蔽し
て、パーティクルがガラス基板２０のクロム蒸着側面に
付着することがないようにする。

【００１２】保護部材２７は、露光光である照明光１１
を透過するものであれば良く、レチクルに対するペリク
ルのような透明薄膜を用いることができる。具体的には
例えば、薄いガラスやニトロセルロースとニトロセルロ
ース以外のセルロース誘導体との混合物が好ましく使用
できる。セルロース誘導体としては、セルロースアセテ
ート、セルロースアセテートブチレート、セルロースア
セテートプロピオネート、エチルセルロース、カーボネ
ート化アセチルセルロース等が使用できる。この透明薄
膜の両面には反射防止層を設けることが望ましい。

【００１３】枠２６には、金属又はプラスチックなどを
用いることができる。保護部材２７の形成方法について
は、いかなる方法によっても構わないが、例えばそれが
高分子膜の場合には、膜厚精度、表面性が優れているこ
とから、平滑平板上へのスピンコーティング法が好適で
ある。スピンコーティングの条件として、溶液の粘度、
溶媒の蒸発速度、スピンコータ周囲の温度、湿度、スピ
ン回転数、スピン時間など多くの因子があるので、これ
らの因子の中から条件を正しく選択する。

【００１４】両面に反射防止層を有する保護部材２７
は、まず反射防止層を平板上に形成し、溶媒が十分乾燥
してからその上に透明薄膜層を形成し、さらに、溶媒が
十分乾燥してからその上に反射防止層を形成する。平板
上に形成された３層膜に、室温、大気中で両面テープな
どをつけた金属又はプラスチックなどの枠２６を接着さ
せる。これを剥がし取ることで枠２６を覆う保護部材２
７の３層膜を得ることができる。図３はガラス基板２０
の裏面又は保護部材２７の表面に付着したパーティクル
と照明光学系９の関連を示した図であり、照明均一性の
許容量をＡ［％］とすると、

【００１５】

【数１】

【００１６】したがって、照明均一性の許容量Ａ［％］
が決定されれば、この式より最適なＮ.Ａ.とｈの組合せ
が決まる。レチクルブラインド５を駆動する等の使い勝
手を考慮するとｈ＝５〜１０［ｍｍ］が好適である。こ
のように本実施の形態では、照明光学系９の中に、レチ
クル１２と光学的に共役な位置を２ヶ所設けて、それぞ
れに＃１ブラインド５Ａ及び＃２ブラインド５Ｂを配設
するものであるので、その＃１ブラインド５Ａ及び＃２
ブラインド５Ｂの前後に空間的な余裕が生まれ、各ブラ
インド５Ａ，５Ｂに枠２６を設けて開口２３，２５や減
光部２２，２４をパーティクルから保護する保護部材２
７を形成することができる。

【００１７】したがって、レチクルブラインド５の開口
２３，２５や減光部２２，２４のガラス基板２０の表面
にパーティクルが付着することはない。そして、保護部
材２７の上又はガラス基板２０の裏面にパーティクルが
付着しても、そこはレチクル１２と光学的に共役な位置
ではないので、そのパーティクルが感光基板１６に転写
されてしまうおそれはない。なお、本発明は上記実施の
形態に限定されるものではない。

【００１８】減光部２２，２４はクロムの密度に傾斜を
持たせるだけでなく、露光中にレチクルブラインド５を
移動させることによっても形成することができる。減光
部２２，２４は画面合成のパターンの継ぎ目を滑らかに
つなぎ合わせるためものであるので、画面合成の精度を
高めることによって割愛しても良い。そして、保護部材
２７はビームを透過する透過部２３を覆うものであれ
ば、他の部分まで覆うものである必要はない。

【００１９】照明光学系９の中でレチクル１２と光学的
に共役な２ヶ所に配設する＃１ブラインド５Ａ及び＃２
ブラインド５Ｂは保護部材２７を設けたものでなくて
も、レチクル１２と共役な２ヶ所にブラインド５Ａ，５
Ｂを配設することだけで、２つのブラインド５Ａ，５Ｂ
をいずれも完全にレチクル１２に共役な位置に配設する
ことができるので、２つのブラインド５Ａ，５Ｂの焦点
合わせを完全にすることができる効果を奏する。

【００２０】レチクルブラインド５は照明光１１をどち
らから入射させるように配置しても良い。また、照明光
１１としてＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、Ａｒ
Ｆエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７
ｎｍ）を用いることができる。投影レンズ１４の倍率は
縮小系、等倍及び拡大系のいずれでも良い。また、投影
レンズ１４としては、エキシマレーザを用いる場合は硝
材として石英や蛍石を用いる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、本発明は、露光装置のレ
チクルと共役な２ヶ所の位置に照明領域設定手段を配設
するものであるので、２つの照明領域設定手段を近接し
て配設する必要がなくなり空間的な余裕ができる。この
ため、照明領域設定手段として用いるビーム形状設定装
置のビームを透過する透過部を覆う保護部材を設ける空
間的な余裕ができる。また、２つの照明領域設定手段を
離して配設することができるため、その照明領域設定手
段を駆動する機構の配設にも空間的な余裕ができる。そ
して、２つの照明領域設定手段が離れているために、両
者が接触して傷つくおそれがない。また、本発明は、ビ
ーム形状設定装置において、ビームが透過する透過部を
覆う保護部材を設けたものであるので、パーティクルが
透過部に直接付着することがなくなるため、パーティク
ル検出器を設けなくても、透過部に付着したパーティク
ルが、設定したビーム形状に影を作ってしまうことはな
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体概要図である。

【図２】本発明の一実施の形態のビーム形状設定装置の
側断面図である。

【図３】パーティクルと照明光学系の関連を示した図で
ある。

【図４】(a)はビーム形状設定装置の正面図、(b)及び
(c)はその減光特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 超高圧水銀ランプ ２ 楕円鏡 ３ 反射ミラー ４ フライアイインテグレータ ５ レチクルブラインド ５Ａ ＃１ブラインド ５Ｂ ＃２ブラインド ６Ａ ＃１ブラインド駆動部 ６Ｂ ＃２ブラインド駆動部 ７ ＃１リレーレンズ系 ８ ＃２リレーレンズ系 ９ 照明光学系 １０ 反射ミラー １１ 照明光 １２ レチクル １３ レチクル駆動部 １４ 投影レンズ １５ 投影光 １６ 感光基板 １７ 基板駆動部 １８ 主制御装置 ２０ ガラス基板 ２１ 遮光部 ２２，２４ 減光部 ２３，２５ 開口 ２６ 枠 ２７ 保護部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照明源からのビームでパターンを有したレ
   チクルを照明する照明光学系を有し、前記パターンを基
   板に露光する露光装置において、 前記照明光学系内の２ヶ所に配設され、前記レチクルを
   照明する前記ビームの照明領域を設定する照明領域設定
   手段と、 前記照明領域設定手段と前記レチクルとを共役にする光
   学系とを備えたことを特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】ビームを透過する透過部と、前記ビームを
   遮光する遮光部とを有し、前記ビームの形状を設定する
   ビーム形状設定装置において、 前記ビームを透過する材質で前記透過部を覆う保護部材
   を設けたことを特徴とするビーム形状設定装置。
3. 【請求項３】請求項２記載のビーム形状設定装置におい
   て、 前記透過部と前記遮光部との間の少なくとも一部には前
   記透過部より前記遮光部に向かうに従い前記ビームの透
   過率が減少する減光部を備えることを特徴とするビーム
   形状設定装置。
4. 【請求項４】請求項３記載のビーム形状設定装置におい
   て、 透明基材を備え、前記遮光部は前記透明基材の上に設け
   られる遮光部材により形成され、前記透過部は前記透明
   基材の上に設けられる遮光部材の開口により形成され、
   前記減光部は前記透過部より前記遮光部に向かうに従い
   前記透明基材の上の前記遮光部材の密度が大きくなるよ
   うに設けて形成されていることを特徴とするビーム形状
   設定装置。
5. 【請求項５】請求項１記載の露光装置において、 前記照明領域設定手段として請求項２乃至４いずれかに
   記載のビーム形状設定装置を用いたことを特徴とする露
   光装置。