JP2003022964A

JP2003022964A - デバイス製造方法およびデバイス製造装置

Info

Publication number: JP2003022964A
Application number: JP2001209882A
Authority: JP
Inventors: Katsuya Machino; 勝弥町野
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2001-07-10
Filing date: 2001-07-10
Publication date: 2003-01-24

Abstract

(57)【要約】【課題】フォトレジストが塗布された基板に所定のデ
バイスパターンを形成する際に、所定のフォトレジスト
プロファイルを得る。【解決手段】基板にフォトレジストを塗布する塗布工
程と、フォトレジストが塗布された基板に所定の露光エ
ネルギ量でデバイスパターンを露光する露光工程と、デ
バイスパターンが露光された基板を現像する現像工程と
を含む。塗布工程と露光工程との間と、露光工程と現像
工程との間との少なくとも一方に、フォトレジストの特
性と露光エネルギ量とに基づいて、フォトレジストが塗
布された基板を所定時間待機させる待機工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示デバイ
ス、半導体デバイス等の電子デバイスを製造する方法お
よび装置に関し、例えば、フォトレジストが塗布された
基板にフォトグラフィ技術を用いてデバイスパターンを
形成するデバイス製造方法およびデバイス製造装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルコンピュータ、ワープ
ロ、テレビ等の表示デバイスとして、液晶を用いた表示
パネルが多用されるようになってきている。しかし、こ
の種の液晶表示デバイスでは、年々表示範囲の拡大が望
まれており、表示デバイスメーカからもデバイス拡大に
対する要望が強くなっている。それに伴い、また携帯情
報端末の普及により、消費電力の節減という命題が大き
くクローズアップされてきた。

【０００３】そもそも液晶表示デバイスにおける消費電
力については、バックライトが消費電力全体の８０〜９
０％を占めると言われており、使用可能時間に対する観
点から改善が望まれていた。そこで、最近では、ＨＲＣ
（High Reflection Coat；反射膜）を用いた反射型液晶
ディスプレイが開発され、使用に供されてきている。こ
の反射型液晶ディスプレイは、周囲光を反射膜で反射し
て利用することで表示を行うものであり、低消費電力化
のみならず、薄型化、軽量化をも備えているという特性
を持っている。

【０００４】ところが、反射型液晶ディスプレイの場
合、光量関連の損失ファクターとして、偏光板の透過
率、反射板の反射率、反射板の開口率、ガラス表面の反
射率等の損失が無視できず、実際の光利用効率は現状１
０〜１３％程度である。そのため、液晶表示に対する視
認性に関しては、上記の各ファクターの影響から、反射
光をいかに目視方向に向けるかが重要な設計項目となっ
ている。そこで、目視方向の明るさを向上させるため
に、反射膜の散乱特性を制限し、特定範囲に散乱光を集
中させ、且つこの特定範囲においては均一な明るさ（均
一な散乱光集光特性）を付与していた。

【０００５】従来、上記の液晶表示デバイスの製造の
中、通常の電極層や層間絶縁膜の形成については、まず
塗布装置（塗布工程）により各電極層や各層間絶縁膜層
上にフォトレジストを塗布し、このフォトレジストに対
して最適露光量を求め、露光装置（露光工程）により当
該最適露光量でフォトレジストを感光させている。次い
で、感光部分を全て現像装置（現像工程）により除去す
るとともに、未露光部分のフォトレジストをマスクとし
て残してエッチング（いわゆるマスクエッチング）する
ことにより、各電極層や各層間絶縁膜を形成している。

【０００６】一方、上記反射型液晶表示デバイスに使用
される反射膜形成工程では、露光装置により露光される
方法が通常の電極層や層間絶縁膜の形成方法とは異な
る。具体的には、フォトレジストに対する露光量につい
ては、露光部分が現像処理により完全に除去されるとい
うエネルギ付与ではなく、フォトレジスト膜厚の半分程
度が現像処理で除去されるような少ないエネルギを付与
する露光方法、いわゆるハーフドーズ露光が行われる。
この際のエネルギ付与方法としては、露光量自体を低下
させたり、透過する露光光を減光させるマスク、いわゆ
るハーフトーンマスクを用いることができる。そして、
このハーフドーズ露光により、既述の散乱特性を制限
し、特定範囲に散乱光を集中させ、且つこの特定範囲に
おいて均一な明るさ（均一な散乱光集光特性）を付与す
るプロファイルの反射膜を形成していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のデバイス製造方法およびデバイス製造装
置には、以下のような問題が存在する。上記のハーフド
ーズ露光方法を試みると、露光装置に搭載された投影レ
ンズ（投影光学系）の収差が問題になってくることが判
明してきた。すなわち、ハーフドーズ露光方法では、露
光されたフォトレジスト部分が従来通り全て現像処理工
程で除去されるのではなく露光された部分も必ず残され
るため、ハーフドーズ露光部分のフォトレジスト（プロ
ファイル）形状に投影レンズ自身の球面収差、コマ収
差、球欠的像面歪曲収差等の収差による微小な変化が現
れることが問題として生じてきた。

【０００８】例えば、ポジ型におけるボトムでのフォト
レジスト形状（裾部）について鑑みると、投影レンズの
収差により、ボトムでのパターンの立ち具合、換言する
と、ボトム部分のＲ（円弧）面形状の微小な違いが生じ
てしまう。このボトムは、通常の工程（マスクエッチン
グ）では完全にフォトレジスト部分が除去されるが、ハ
ーフドーズ露光工程ではボトムと言えどもフォトレジス
トが残留しており、軸上、軸外の収差に拘わらず上記収
差の影響がフォトレジストボトム部分に微小に現れるこ
とにより、特にマクロ観察で不良と判定される確率が高
くなっていた。

【０００９】このことは、既述の散乱特性を制限し、特
定範囲に散乱光を集中させ、且つこの特定範囲において
均一な明るさ（均一な散乱光集光特性）を付与する反射
膜のプロファイルが微小に変化したことを意味してお
り、これにより上記散乱光集光特性および散乱光の均一
特性が悪化し、反射型液晶表示デバイスとしては不適当
な明るさになるという問題があった。

【００１０】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、フォトレジストが塗布された基板に所定の
デバイスパターンを形成する際に、所定のフォトレジス
トプロファイルを得ることができるデバイス製造方法お
よびデバイス製造装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、実施の形態を示す図１ないし図９に対応
付けした以下の構成を採用している。本発明のデバイス
製造方法は、基板（Ｐ）にフォトレジストを塗布する塗
布工程と、フォトレジストが塗布された基板（Ｐ）に所
定の露光エネルギ量でデバイスパターンを露光する露光
工程と、デバイスパターンが露光された基板（Ｐ）を現
像する現像工程とを含むデバイス製造方法において、塗
布工程と露光工程との間と、露光工程と現像工程との間
との少なくとも一方に、フォトレジストの特性と露光エ
ネルギ量とに基づいて、フォトレジストが塗布された基
板（Ｐ）を所定時間待機させる待機工程とを含むことを
特徴とするものである。

【００１２】また、本発明のデバイス製造装置は、基板
（Ｐ）にフォトレジストを塗布する塗布装置（６）と、
フォトレジストが塗布された基板（Ｐ）に所定の露光エ
ネルギ量でデバイスパターンを露光する露光装置（１）
と、デバイスパターンが露光された基板（Ｐ）を現像す
る現像装置（６）とを有するデバイス製造装置におい
て、フォトレジストの特性と露光エネルギ量との相関関
係を記憶する記憶装置（１０）と、塗布と露光との間
と、露光と現像との間との少なくとも一方で、記憶装置
（１０）に記憶された相関関係に基づいてフォトレジス
トが塗布された基板（Ｐ）を所定時間待機させるように
塗布装置（６）、露光装置（１）、現像装置（６）の少
なくとも一つを制御する制御装置（７）とを備えること
を特徴とするものである。

【００１３】ここで、図４および図５に基づいて本発明
のデバイス製造方法およびデバイス製造装置の基本的な
作動原理を説明する。図４は、従来のポジ型フォトレジ
ストの露光量（通常、ＤＯＳＥと称される付与エネルギ
量）と残膜率との関係を示す図であり、図５はポジ型反
射膜用のフォトレジストに関する露光量と残膜率との関
係を示す図である。両図とも、横軸は露光量（露光エネ
ルギ量）を示し、縦軸はフォトレジスト露光部の残膜率
を示している。

【００１４】図４に示すように、通常のフォトレジスト
は、あるしきい値を超えると残膜率が急激に減少してパ
ターンが形成される。このタイプのフォトレジストは、
塗布後の放置時間（待機時間）による影響は非常に少な
く、例えばフォトレジストの塗布後に２４時間待機させ
た後に露光を行った場合や、露光後に２４時間待機させ
た後に現像処理を行った場合でも、露光量が同じであれ
ば実質的に残膜率が変化することはない。従って、図４
に示す残膜率のグラフは、１時間待機させた後でも同じ
位置にプロットされ変化がない。

【００１５】これに対して、反射膜形成に用いられるフ
ォトレジストは、熱硬化性樹脂であることによる特性か
ら、基板へ塗布された後の時間経過により残膜率が変化
する。換言すると、フォトレジストは、基板に塗布され
た後の時間経過により適正露光エネルギ量が変化する。
この様子を図５に示す。この図には、フォトレジストの
塗布後直ちに露光現像した場合の露光量と残膜率との関
係を示すグラフＧ１と、フォトレジストの塗布後４５分
経過後に露光現像した場合の露光量と残膜率との関係を
示すグラフＧ２とが示されている。

【００１６】例えば、フォトレジストの塗布直後に２０
ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ量を付与して露光処理を行い、
同時に現像処理を行った場合は、６０％の残膜率が得ら
れるが、塗布後４５分経過後に露光し同時に現像した場
合は、約２０ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ量を付与すること
で７０％の残膜率が得られる。つまり、フォトレジスト
は、見かけ上、フォトスピード（フォトレジストの感
度）が低下したごときの振る舞いを示す。従って、投影
レンズの収差が影響しない程度の充分なエネルギ量で露
光処理を行った場合でも、塗布工程と露光工程との間、
もしくは露光工程と現像工程との間で、フォトレジスト
が塗布された基板を所定時間待機させることで、現像処
理を行っても全てのフォトレジストが除去されることな
く、フォトレジストに関して所定の残膜率（プロファイ
ル）を確保することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のデバイス製造方法
およびデバイス製造装置の実施の形態を、図１ないし図
１０を参照して説明する。ここでは、フォトリソグラフ
ィ手法により反射型液晶表示デバイスを製造するものと
し、基板を角形のガラス基板とする場合の例で説明す
る。

【００１８】図１に示すデバイス製造装置は、ガラス基
板（基板；図２参照）Ｐにレチクル（マスク）Ｒの液晶
表示用デバイスパターンを露光する露光装置１と、塗布
装置としてガラス基板Ｐにフォトレジストを塗布すると
ともに、現像装置としてデバイスパターンが露光された
ガラス基板Ｐを現像するコータ・デベロッパ６とを主体
として構成されており、ガラス基板Ｐはコータ・デベロ
ッパ６内に設置された搬送装置により、当該コータ・デ
ベロッパ６と露光装置１との間で搬送される。

【００１９】露光装置１は、高度に清浄化され、且つ所
定温度（例えば２３℃）に調整されたチャンバ２内に、
露光装置本体３、基板搬送装置４、搬出入部５を備えた
構成になっている。図２は、露光装置本体３の外観斜視
図である。この露光装置本体３は、マスクとしてのレチ
クルＲを露光用照明光ＩＬで照明する不図示の照明系、
液晶表示デバイス用パターンが形成されたレチクルＲを
保持する不図示のレチクルステージ、このレチクルステ
ージの下方に配置された投影光学系ＰＬ、および投影光
学系ＰＬの下方でガラス基板Ｐを保持してベース８上を
ＸＹ２次元方向に移動する基板ステージ９等を備えてい
る。

【００２０】投影光学系ＰＬには、等倍の正立正像を投
影する光学系が用いられている。この露光装置本体３で
は、基板ステージ９上に長方形のガラス基板Ｐが載置さ
れた状態でステップ・アンド・スキャン方式の露光が行
われ、レチクルＲに形成されたデバイスパターンがガラ
ス基板Ｐ上の複数（または単一）の露光領域（パターン
領域）に順次転写されるようになっている。すなわち、
この露光装置本体３では、照明系からの露光用の照明光
ＩＬにより、レチクルＲ上のスリット上の照明領域が照
明された状態で、制御装置７（図３参照）によって不図
示の駆動系を介して、レチクルＲを保持するレチクルス
テージとガラス基板Ｐを保持する基板ステージ９とを同
期して所定の走査方向（ここではＹ方向とする）に同一
速度で同一方向に移動させることにより、ガラス基板Ｐ
上の１つの露光領域にレチクルＲのパターンが逐次転写
される、すなわち走査露光が行われる。

【００２１】この１つの露光領域の走査露光の終了後
に、制御装置７により基板ステージ９を次の露光領域の
走査開始位置まで所定量Ｘ方向に移動するステッピング
動作が行われる。そして、露光装置本体３では、このよ
うな走査露光とステッピング動作を繰り返し行うことに
より、順次複数の露光領域にレチクルＲのパターンが転
写されるようになっている。

【００２２】搬出入部５は、露光装置１に隣接配置され
たコータ・デベロッパ６でフォトレジストが塗布された
ガラス基板Ｐが搬入されて受け渡しされるとともに、搬
入されたガラス基板Ｐを所定の温度に温度調整する搬入
ポート５ａと、この搬入ポート５ａの上方に配置され、
露光装置本体３で露光処理が施されたガラス基板Ｐが受
け渡される搬出ポート５ｂとから概略構成されている。
搬入ポート５ａは、内部に循環路（不図示）を有し、こ
の循環路にフロリナートや水等の熱媒体を供給して循環
させることで熱交換によりガラス基板Ｐの温度調整を行
う構成になっている。

【００２３】基板搬送装置４は、例えば水平関節型構造
を有し、露光装置本体３、搬出入部５のそれぞれに対向
して配置されており、これら露光装置本体３、搬出入部
５の間でガラス基板Ｐを吸着支持して搬送するものであ
る。

【００２４】図３に示すように、制御装置７は、コータ
・デベロッパ６における各処理を制御するとともに、露
光装置１における露光装置本体３、基板搬送装置４の駆
動を制御する。また、この制御装置７には、記憶装置１
０が付設されている。記憶装置１０には、ショット領域
の配列位置や露光順序、同期走査の位置、速度等に関す
る露光データ（レシピ）や、付与される露光エネルギ量
に対するガラス基板Ｐ上に塗布されるフォトレジストの
特性、具体的にはフォトレジストの熱硬化の経時変化に
基づいて、付与される露光エネルギ量とフォトレジスト
の残膜率との相関関係等が記憶される。

【００２５】上記の構成のデバイス製造装置により反射
型液晶表示デバイスを製造する前にフォトレジストの熱
硬化の経時変化に基づいて、付与される露光エネルギ量
とフォトレジストの残膜率との相関関係を求める手順に
ついて以下に説明する。

【００２６】まず、予めパイロット・ロットを流してレ
ジスト塗布処理、露光処理、現像処理を実施することに
より、種々のフォトレジストに関して、露光後待機時間
Ｔea、レジスト塗布後待機時間Ｔca、および両待機時間
Ｔbaを変化させたときの、露光エネルギ量とフォトレジ
スト残膜率との相関関係に関するデータを採取し記憶装
置１０に保存・記憶する。また、ガラス基板Ｐ上にデバ
イスパターンを形成する場合、通常、ガラス基板Ｐ上に
フォトレジストを塗布した後にＴＰＲ露光（いわゆるテ
ストプリント）を行い、当該フォトレジストとパターン
情報に関するフォーカス・オフセット（ベスト・フォー
カス）と適正露光量（適正ＤＯＳＥ）とを求めるが、こ
れらのデータも記憶装置１０に保存・記憶しておく。

【００２７】ここで、図４に示すように、エッチングマ
スクとして用いられる通常のフォトレジストは、あるし
きい値を超えると残膜率が急激に減少してパターンが形
成される。このタイプのフォトレジストは、塗布後の放
置時間（待機時間）による影響は非常に少なく、例えば
フォトレジストの塗布後に２４時間待機させた後に露光
を行った場合や、露光後に２４時間待機させた後に現像
処理を行った場合でも、露光量が同じであれば実質的に
残膜率が変化することはない。従って、図４に示す残膜
率のグラフは、１時間待機させた後でも同じ位置にプロ
ットされ変化がない。

【００２８】これに対して、反射膜形成に用いられアク
リル等の成分を含むフォトレジストは、熱硬化性樹脂で
あることによる特性から、基板へ塗布された後の時間経
過により残膜率が変化する。換言すると、基板へ塗布さ
れた後の時間経過により適正露光エネルギ量が変化す
る。この様子を図５に示す。この図には、フォトレジス
トの塗布後直ちに露光現像した場合の露光量と残膜率と
の関係を示すグラフＧ１と、フォトレジストの塗布後に
２３℃クリーン雰囲気中で４５分待機させた後に露光現
像した場合の露光量と残膜率との関係を示すグラフＧ２
とが示されている。

【００２９】例えば、フォトレジストの塗布直後に２０
ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ量を付与して露光処理を行い、
同時に現像処理を行った場合は、６０％の残膜率が得ら
れるが、塗布後４５分経過後に露光し同時に現像した場
合は、約２０ｍＪ／ｃｍ²のエネルギ量を付与すること
で７０％の残膜率が得られる。つまり、フォトレジスト
は、見かけ上、フォトスピード（フォトレジストの感
度）が低下したごときの振る舞いを示す。従って、投影
光学系ＰＬの収差が影響しない程度のエネルギ量で露光
処理を行った場合でも、塗布工程と露光工程との間、も
しくは露光工程と現像工程との間に、フォトレジストが
塗布された基板を所定時間待機させる待機工程を設ける
ことで、現像処理を行っても全てのフォトレジストが除
去されることなく、フォトレジストに関して所定の残膜
率（プロファイル）を確保することができる。

【００３０】従って、例えば図６に示すように、反射膜
用フォトレジストにおける待機時間と残膜率との関係
を、当該残膜率を得るための露光量（ＤＯＳＥ：単位ｍ
Ｊ／ｃｍ²）に対応させて求めておくことにより、任意
の残膜率を得るための待機時間および露光量を設定する
ことができる。

【００３１】以下、このフォトレジストの経時変化特性
を用いて、反射型液晶表示デバイスを製造する手順を図
８および図９に示すフローチャートを用いて詳述する。
なお、ここでは、上記待機工程を露光工程と現像工程と
の間に設けるものとして説明する。

【００３２】ステップ１０１で露光が開始されると、ま
ずステップ１０２において通常のポジ型フォトレジスト
か反射膜用フォトレジストかを判断し、通常のポジレジ
ストについてはベスト・フォーカスおよび適正ＤＯＳＥ
量の条件により、いわゆるベスト露光を実施する（ステ
ップ１０５）。このとき、次工程で実施する現像処理の
条件も決定される。

【００３３】一方、反射膜用フォトレジストを使用する
場合には、ステップ１０３において１００％ＤＯＳＥ露
光を実施するかどうかを判断するが、実施する場合はハ
ーフドーズ露光ではなく通常露光となり、ステップ１０
５と同様に処理される。図７に、±２（単位は無名数）
の半径を有するＣ／Ｈ（コンタクトホール）プロファイ
ルを得るための光強度分布を示す。ステップ１０５にお
ける通常露光においては、この図に示すような充分な光
強度（光エネルギ）が付与され、露光されたフォトレジ
ストパターンは実線で示すが如く現像処理により完全に
除去され、現像時のＲ（円弧）化も含めて凹形状に整形
される。

【００３４】続いて、ステップ１０３において１００％
ＤＯＳＥ露光を実施しないと判断された場合、すなわち
ハーフドーズ露光を実施すると判断された場合は、ステ
ップ１０４に移行して、レジストプロファイルのコント
ロールをどのパラメータを用いて行うかを選択する。

【００３５】例えば、塗布後待機時間Ｔca（２）を選択
した場合、フォトレジストが塗布されたガラス基板Ｐに
対しては、即座に露光処理を行わずに６℃以上、且つ１
３０℃以下のクリーン雰囲気中で一定時間（例えば４５
分間）待機させる（待機工程）。ここで、待機工程を行
う温度は、フォトレジストの性能・種類、求められるレ
ジストプロファイルのコントロール必要度、フォトレジ
ストの膜厚、フォトレジストのプロファイルに必要とさ
れる反射特性等、種々のパラメータから判断・決定され
る。例えば、待機工程を行う温度が高ければ高いほど待
機時間のコントロールを精密に行う必要があり、特に温
度が１３０℃を超えた場合には微少な時間誤差が大きな
残膜率変化を生じてしまい、所望の残膜率を得るのが困
難である。逆に、待機工程を行う温度が低ければ低いほ
ど、待機時間のコントロールに関する許容値が大きくな
るが、温度が６℃未満の場合、通常のポジレジストと同
様に、待機時間をコントロールしても残膜率がほとんど
変化しなくなる。そのため、本実施の形態では、一定時
間の待機温度が２３℃に設定されている。

【００３６】ステップ１０７では、予め測定され、塗布
後待機時間Ｔcaに関連付けられた係数Ｋcaを選択する。
この塗布後待機時間Ｔcaに関する係数Ｋcaは、記憶装置
１０に保存されているデータ、例えば図５や図６に示さ
れるようなデータに基づき求められるものである。図５
中に示すように、フォトレジスト塗布後に２３℃クリー
ン雰囲気中でガラス基板Ｐを所定時間、例えば４５分間
待機させることは、最適露光量を変化させることと同義
であり、レジスト塗布後、ガラス基板Ｐを即座に露光・
現像処理する場合に比較して、例えば適正露光量とされ
る６０ｍＪ／ｃｍ²程度では１０％の残膜率向上、すな
わちフォトスピードの低下として現れることが知られて
いる。

【００３７】そこで、本実施の形態では、例えば２０％
の残膜率を予定している場合、通常（グラフＧ１）では
５０ｍＪ／ｃｍ²で露光すべきところを、６０ｍＪ／ｃ
ｍ²でオーバー露光（過剰エネルギ付与）することで２
０％の残膜率を得るものとしている。そのため、ステッ
プ１０７において決定されるべき係数Ｋcaは、レジスト
塗布後に２３℃クリーン雰囲気中で４５分間待機させ、
且つ２０％の残膜率を得る条件ではＫca＝１．２とな
り、通常露光に必要とされる露光量Ｔbn＝５０ｍＪ／ｃ
ｍ²に対して、適正露光量＝Ｔbn×Ｋca＝５０ｍＪ／ｃ
ｍ²×１．２＝６０ｍＪ／ｃｍ²が決定される（ステップ
１１０）。

【００３８】また、例えば１５％の残膜率を予定してい
る場合には、通常では６０ｍＪ／ｃｍ²で露光すべきと
ころを、７０ｍＪ／ｃｍ²でオーバー露光することにな
る。この露光量７０ｍＪ／ｃｍ²は、待機工程を経ない
で現像すると残膜率がほぼゼロとなる量であるため、投
影光学系ＰＬの収差の影響を排除してフォトレジストの
プロファイル形状に微小な変化が生じることを防止でき
る。

【００３９】なお、レジスト塗布後にガラス基板Ｐを待
機させる箇所としては、コータ・デベロッパ６内でのソ
フトベーク（脱水）処理後や、露光装置本体３内での搬
出入部５（搬入ポート５ａ）、さらには露光処理前の基
板ステージ９上等を適宜選択することが可能である。制
御装置７は、ガラス基板Ｐを待機させる箇所に応じて、
コータ・デベロッパ６や露光装置本体３、基板搬送装置
４に対して、ガラス基板Ｐを所定時間待機させるように
制御する。

【００４０】そして、ステップ１１２では、露光・現像
処理後に転写されたフォトレジストパターンを評価し、
投影光学系ＰＬに起因する各収差の影響であるデバイス
パターンの微小変化が許容値以内か否かを判断し、許容
値以内であればステップ１１３でパターンの形成を終了
する。

【００４１】ステップ１１２に戻り、デバイスパターン
が許容値以内でない場合は、図９に示すステップ１１４
に移行し、係数の再設定が規定値以上（例えば再設定規
定値を３回とし、それ以上の場合は他の部分に異常があ
るとして再検討する）であれば、ステップ１１５に移行
する。そして、オペレータコールにより通常のベスト露
光、すなわち露光量Ｔbnで露光するか、もしくは露光処
理を中止する。

【００４２】一方、ステップ１１４で係数の設定が規定
値以下であれば、ステップ１１７へ移行し、再度図５に
示したようなデータ群から最適なデータを抽出して係数
Ｋcaを決定し、ステップ１２０で適正露光量（Ｔbn×Ｋ
ca）を決定する。この後、ステップ１２２では、露光・
現像処理後に転写されたフォトレジストパターンを評価
し、投影光学系ＰＬに起因する各収差の影響であるデバ
イスパターンの微小変化が許容値以内か否かを判断し、
許容値以内であればステップ１３３でパターンの形成を
終了する。また、デバイスパターンが許容値以内でない
場合は、上記ステップ１１４以降のステップを繰り返
す。

【００４３】なお、ステップ１０４で露光後待機時間Ｔ
ea（１）のコントロールを選択した場合は、塗布後待機
時間Ｔca（２）を選択した場合と同様に、ステップ１０
６において露光後待機時間Ｔeaに関連付けられた係数Ｋ
eaを決定し、ステップ１０９においてＴbn×Ｋeaにより
適正露光量を決定する（ステップ１１４でYESの場合は
ステップ１１６、１１９の工程を実行する）。この場
合、２３℃における塗布後待機時間Ｔcaがゼロに近くな
り、露光処理においてはフォトレジストに対して通常の
１００％露光量が付与される。特に厚い反射膜を形成す
る場合には、図７に示されるように、結像に寄与する光
軸方向の像光強度分布（焦点位置方向の光強度分布）
は、結像特性に大きな影響を与え、特にハーフドーズ露
光の場合には光強度が所望のパターン形状に対して鈍る
状態が生じる。特に、図７に示すＣ／Ｈ（理想形状は実
線で示されている）のボトム近傍では、残存レジストの
微小な変化となって現れてしまう。なお、図７で示され
る各光強度分布曲線は、光軸方向に一定量ずつシフトし
た場合のそれぞれの光強度を表している。本実施の形態
では、塗布後待機時間Ｔca≒０であり、露光処理では露
光量Ｔbnを用い、その後の露光後待機時間Ｔeaをコント
ロールすることによって、フォトレジストの中、露光部
分の見かけ上の感度を低下（低フォトスピード化）させ
て残膜率を上げつつ、投影光学系ＰＬの収差によるボト
ムやトップ部分の微小変化を防止することができる。

【００４４】また、ステップ１０４で両待機時間Ｔba
（３）を選択した場合も、ステップ１０８において両待
機時間Ｔbaに関連付けられた係数Ｋbaを決定し、ステッ
プ１１１においてＴbn×Ｋbaにより適正露光量を決定す
る（ステップ１１４でYESの場合はステップ１１８、１
２１の工程を実行する）。この場合も、両待機時間をコ
ントロールすることで、詳細な適正レジストプロファイ
ルを得ることができる。なお、このように、待機工程を
露光工程と現像工程との間に設ける際にも、２３℃クリ
ーン雰囲気中のように、６℃以上、且つ１３０℃以下の
温度で実行することが好ましい。

【００４５】以上のように、本実施の形態のデバイス製
造方法およびデバイス製造装置では、フォトレジストを
塗布した後で、現像する前にガラス基板Ｐを所定時間待
機させることで、待機させない場合では所定の残膜率が
得られない程度の露光量を付与することができるので、
単に露光量を低下させた状態で付与するハーフドーズ露
光を実施した場合に生じる投影光学系ＰＬの収差の影響
を排除することができ、フォトレジストに関して所定の
プロファイル形状を得ることが可能になる。従って、本
実施の形態では、反射型液晶ディスプレイを製造する際
にも、所定プロファイルを有する反射膜を形成すること
ができ、デバイス不良が生じる危険性を回避できるよう
になる。

【００４６】また、本実施の形態では、露光量や現像時
間のみならず、フォトレジスト塗布後の待機時間やフォ
トレジスト露光後の待機時間、さらには両待機時間を適
切にコントロールすることにより、従来に比較して、よ
り緻密なレジストプロファイルのコントロールが可能に
なる。特に、本実施の形態では、ガラス基板Ｐの待機工
程を６℃以上、且つ１３０℃以下の温度で実施している
ので、待機時間のコントロールに関する許容値が大きく
なり、容易なプロファイルコントロールを実施すること
ができる。

【００４７】なお、上記実施の形態では、フォトレジス
トの熱硬化の経時変化と待機時間とに基づいて露光量を
決定するものとして説明したが、これに限定されるもの
ではなく、別法として、フォトレジストの熱硬化の経時
変化と露光量とに基づいて待機時間を決定してもよい。
つまり、上記実施の形態の例では、図５に示したグラフ
Ｇ１、Ｇ２と適正露光量６０ｍＪ／ｃｍ²とから、予定
残膜率２０％を得るために４５分間の待機時間を決定す
る手順としてもよい。

【００４８】また、上記の実施形態の応用として、塗布
後待機時間Ｔca、露光後待機時間Ｔeaを大幅に変化させ
て、現像処理時の膜剥離や部分的離脱等の欠陥を補うこ
とも可能である。例えば、フォトスピードが速く（感度
が高く）、且つ膜厚が小さいフォトレジストについて
は、上記塗布後待機時間Ｔea、露光後待機時間Ｔeaを大
幅に、例えば図６に示すように、１〜３時間に設定し、
露光処理および現像処理を行った場合は、安定した残膜
率（残膜厚さ）の反射膜を得ることができる。

【００４９】また、上記実施の形態では、本発明のデバ
イス製造方法およびデバイス製造装置を反射型液晶ディ
スプレイを製造する際の反射膜形成に用いるものとして
説明したが、反射膜層に限られず、平坦化膜にも適用可
能である。また、上記実施の形態では、塗布装置と現像
装置とが一体化されたコータ・デベロッパ６を用いる構
成としたが、これに限られず、それぞれ個別に設ける構
成としてもよい。

【００５０】なお、本実施の形態の基板としては、液晶
表示デバイス用のガラス基板Ｐのみならず、半導体デバ
イス用の半導体ウエハや、薄膜磁気ヘッド用のセラミッ
クウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたは
レチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用
される。

【００５１】露光装置１としては、レチクルＲとガラス
基板Ｐとを同期移動してレチクルＲのパターンを走査露
光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装
置（スキャニング・ステッパー；USP5,473,410）や、レ
チクルＲとガラスプレートＰとを静止した状態でレチク
ルＲのパターンを露光し、ガラスプレートを順次ステッ
プ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露
光装置（ステッパー）に適用することができる。

【００５２】露光装置１の種類としては、ガラス基板Ｐ
に液晶表示デバイスパターンを露光する液晶表示デバイ
ス製造用の露光装置に限られず、ウエハに半導体デバイ
スパターンを露光する半導体デバイス製造用の露光装置
や、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）あるいはレチ
クルなどを製造するための露光装置などにも広く適用で
きる。

【００５３】また、照明光ＩＬの光源として、超高圧水
銀ランプから発生する輝線（ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線
（４０４．７ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ））、ＫｒＦエ
キシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ
（１９３ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみなら
ず、Ｘ線や電子線などの荷電粒子線を用いることができ
る。例えば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱
電子放射型のランタンヘキサボライト（ＬａＢ₆）、タ
ンタル（Ｔａ）を用いることができる。さらに、電子線
を用いる場合は、レチクルＲを用いる構成としてもよい
し、レチクルＲを用いずに直接ガラス基板上にパターン
を形成する構成としてもよい。また、ＹＡＧレーザや半
導体レーザ等の高周波などを用いてもよい。

【００５４】投影光学系ＰＬの倍率は、等倍系のみなら
ず縮小系および拡大系のいずれでもよい。また、投影光
学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用
いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過
する材料を用い、Ｆ₂レーザやＸ線を用いる場合は反射
屈折系または屈折系の光学系にし（レチクルＲも反射型
タイプのものを用いる）、また電子線を用いる場合には
光学系として電子レンズおよび偏向器からなる電子光学
系を用いればよい。なお、電子線が通過する光路は、真
空状態にすることはいうまでもない。また、投影光学系
ＰＬを用いることなく、レチクルＲとガラスプレートＰ
とを密接させてレチクルＲのパターンを露光するプロキ
シミティ露光装置にも適用可能である。さらに、上記実
施の形態では、投影光学系ＰＬをシングルレンズとして
図示したが、投影領域が互いに重複するように投影レン
ズを複数配置した、いわゆるマルチレンズ方式の投影光
学系であってもよい。

【００５５】基板ステージ９やレチクルステージにリニ
アモータ（USP5,623,853またはUSP5,528,118参照）を用
いる場合は、エアベアリングを用いたエア浮上型および
ローレンツ力またはリアクタンス力を用いた磁気浮上型
のどちらを用いてもよい。また、基板ステージ９やレチ
クルステージは、ガイドに沿って移動するタイプでもよ
く、ガイドを設けないガイドレスタイプであってもよ
い。

【００５６】基板ステージ９やレチクルステージの駆動
機構としては、二次元に磁石を配置した磁石ユニット
（永久磁石）と、二次元にコイルを配置した電機子ユニ
ットとを対向させ電磁力により基板ステージ９やレチク
ルステージを駆動する平面モータを用いてもよい。この
場合、磁石ユニットと電機子ユニットとのいずれか一方
を基板ステージ９やレチクルステージに接続し、磁石ユ
ニットと電機子ユニットとの他方を基板ステージ９やレ
チクルステージの移動面側（ベース）に設ければよい。

【００５７】基板ステージ９の移動により発生する反力
は、投影光学系ＰＬに伝わらないように、特開平８−１
６６４７５号公報（USP5,528,118）に記載されているよ
うに、フレーム部材を用いて機械的に床（大地）に逃が
してもよい。本発明はこのような構造を備えた露光装置
においても適用可能である。レチクルステージの移動に
より発生する反力は、投影光学系ＰＬに伝わらないよう
に、特開平８−３３０２２４号公報（USP6,151,105）に
記載されているように、フレーム部材を用いて機械的に
床（大地）に逃がしてもよい。本発明はこのような構造
を備えた露光装置においても適用可能である。

【００５８】以上のように、本願実施形態の露光装置１
等のデバイス製造装置は、本願特許請求の範囲に挙げら
れた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械
的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立
てることで製造される。これら各種精度を確保するため
に、この組み立ての前後には、各種光学系については光
学的精度を達成するための調整、各種機械系については
機械的精度を達成するための調整、各種電気系について
は電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サ
ブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブ
システム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気
圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステム
から露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム
個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種
サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了した
ら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度
が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリ
ーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ま
しい。

【００５９】液晶表示デバイスや半導体デバイス等のデ
バイスは、図１０に示すように、液晶表示デバイス等の
機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステッ
プに基づいたレチクルＲ（マスク）を製作するステップ
２０２、石英等からガラス基板Ｐ、またはシリコン材料
からウエハを製作するステップ２０３、前述した実施の
形態の露光装置１によりレチクルＲのパターンをガラス
基板Ｐ（またはウエハ）に露光するステップ２０４、液
晶表示デバイス等を組み立てるステップ（ウエハの場
合、ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工
程を含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造さ
れる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るデ
バイス製造方法は、塗布工程と露光工程との間と、露光
工程と現像工程との間との少なくとも一方に、フォトレ
ジストの特性と露光エネルギ量とに基づいて、フォトレ
ジストが塗布された基板を所定時間待機させる待機工程
とを含む手順となっている。これにより、このデバイス
製造方法では、投影光学系の収差の影響を排除すること
で、フォトレジストに関して所定のプロファイル形状を
得ることが可能になり、反射型液晶ディスプレイを製造
する際にも所定プロファイルを有する反射膜を形成する
ことができ、デバイス不良が生じる危険性を回避できる
という効果を奏する。

【００６１】請求項２に係るデバイス製造方法は、フォ
トレジストの熱硬化の経時変化と露光エネルギ量とに基
づいて所定時間を決定する手順となっている。これによ
り、このデバイス製造方法では、フォトレジストの熱硬
化に応じて所定プロファイル形状が得られる最適な露光
エネルギ量および待機時間でデバイスパターンを形成で
きるという効果を奏する。

【００６２】請求項３に係るデバイス製造方法は、待機
工程を６℃以上、且つ１３０℃以下の温度で行う手順と
なっている。これにより、このデバイス製造方法では、
待機時間のコントロールに関する許容値が大きくなり、
容易なプロファイルコントロールを実施できるという効
果を奏する。

【００６３】請求項４に係るデバイス製造方法は、露光
エネルギ量が、待機工程を経ないときにフォトレジスト
が現像工程で除去され、且つ待機工程を経たときにフォ
トレジストが現像工程で所定量残膜する値に設定される
手順となっている。これにより、このデバイス製造方法
では、投影光学系の収差の影響を排除できる充分な露光
エネルギ量を付与できるという効果を奏する。

【００６４】請求項５に係るデバイス製造装置は、塗布
と露光との間と、露光と現像との間との少なくとも一方
で、フォトレジストの特性と露光エネルギ量との相関関
係に基づいてフォトレジストが塗布された基板を所定時
間待機させるように塗布装置、露光装置、現像装置の少
なくとも一つを制御する構成となっている。これによ
り、このデバイス製造装置では、投影光学系の収差の影
響を排除することで、フォトレジストに関して所定のプ
ロファイル形状を得ることが可能になり、反射型液晶デ
ィスプレイを製造する際にも所定プロファイルを有する
反射膜を形成することができ、デバイス不良が生じる危
険性を回避できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す図であって、コ
ータ・デベロッパおよび露光装置を備えたデバイス製造
装置の概略平面図である。

【図２】同露光装置を構成する露光装置本体の外観
斜視図である。

【図３】露光装置の制御系を示す制御ブロック図で
ある。

【図４】従来のポジ型レジストの付与露光量と残膜
率との関係を表す図である。

【図５】反射膜形成に用いられるフォトレジストの
付与露光量と残膜率との関係を表す図である。

【図６】ポジ型反射膜用フォトレジストにおける待
機時間と残膜率との関係を示す図表である。

【図７】Ｃ／Ｈプロファイルを得るための光強度分
布を示す図である。

【図８】塗布後待機時間と露光後待機時間とについ
て、運用方法を示すフローチャート図である。

【図９】塗布後待機時間と露光後待機時間とについ
て、運用方法を示すフローチャート図である。

【図１０】液晶表示デバイスの製造工程の一例を示
すフローチャート図である。

【符号の説明】

Ｐガラス基板（基板）Ｒレチクル（マスク）１露光装置６コータ・デベロッパ（塗布装置、現像装置）７制御装置１０記憶装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板にフォトレジストを塗布する塗布
工程と、前記フォトレジストが塗布された基板に所定の
露光エネルギ量でデバイスパターンを露光する露光工程
と、前記デバイスパターンが露光された基板を現像する
現像工程とを含むデバイス製造方法において、前記塗布工程と前記露光工程との間と、前記露光工程と
前記現像工程との間との少なくとも一方に、前記フォト
レジストの特性と前記露光エネルギ量とに基づいて、前
記フォトレジストが塗布された基板を所定時間待機させ
る待機工程とを含むことを特徴とするデバイス製造方
法。
【請求項２】請求項１記載のデバイス製造方法にお
いて、前記フォトレジストは、熱硬化性を有しており、前記フォトレジストの熱硬化の経時変化と前記露光エネ
ルギ量とに基づいて前記所定時間を決定することを特徴
とするデバイス製造方法。
【請求項３】請求項１または２記載のデバイス製造
方法において、前記待機工程を６℃以上、且つ１３０℃以下の温度で行
うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項４】請求項１から３のいずれかに記載のデ
バイス製造方法において、前記露光エネルギ量は、前記待機工程を経ないときに前
記フォトレジストが前記現像工程で除去され、且つ前記
待機工程を経たときに前記フォトレジストが前記現像工
程で所定量残膜する値に設定されることを特徴とするデ
バイス製造方法。
【請求項５】基板にフォトレジストを塗布する塗布
装置と、前記フォトレジストが塗布された基板に所定の
露光エネルギ量でデバイスパターンを露光する露光装置
と、前記デバイスパターンが露光された基板を現像する
現像装置とを有するデバイス製造装置において、前記フォトレジストの特性と前記露光エネルギ量との相
関関係を記憶する記憶装置と、前記塗布と前記露光との間と、前記露光と前記現像との
間との少なくとも一方で、前記記憶装置に記憶された前
記相関関係に基づいて前記フォトレジストが塗布された
基板を所定時間待機させるように前記塗布装置、前記露
光装置、前記現像装置の少なくとも一つを制御する制御
装置とを備えることを特徴とするデバイス製造装置。