JP2005026511A - Aligner and exposure method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び該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】
半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程には、マスク上に形成された原画となるパターンを照明光学系で照明し、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する露光装置が用いられている。
【0003】
ここで、露光装置に備えられている光源から射出される光束の照度または光量は、プレート上に塗布されたフォトレジスト等の感度に合わせて調整される必要がある。そこで、光源とマスクとの間に光源から射出される光束の光量を制御する光量制御手段を設けた露光装置が存在する(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
図14及び図15は、従来の露光装置の一部(光源からマスクまで)の構成を示す図である。光源100から射出される光束は、折り曲げミラー102、シャッタ104、リレーレンズ106を通過し、コリメートレンズ108により集光され、光量調整機構である濃度ウェッジ110により適切な光量に調整された後、フライアイインテグレータ112に入射する。フライアイインテグレータ112より射出した光束は、コンデンサレンズ114を通過し、ビームスプリッタ116により分割される。ビームスプリッタ116を透過した光は、コンデンサレンズ118を通過し、マスク120を照明する。一方、ビームスプリッタ116により反射された光は、光量センサ122に入射する。ここで、光量センサ122は、マスク120上に入射する光量を計測する。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−195600号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図14及び図15に示す露光装置の場合、マスク120、投影光学系(図示せず)を構成する投影レンズ、プレート(図示せず)等により反射された光が外乱光となり、この外乱光が露光装置を構成する光学素子を透過または光学素子において反射を繰り返し、外乱光の一部が光量センサ122に入射する。従って、光量センサ122による露光量計測に誤差が生じる。即ち、図14に示すように、マスク120により反射された光が外乱光となり、この外乱光は、コンデンサレンズ118、ビームスプリッタ116、コンデンサレンズ114、フライアイインテグレータ112を通過し、濃度ウェッジ110により反射され、再びフライアイインテグレータ112、コンデンサレンズ114を通過し、ビームスプリッタ116により反射され、光量センサ122に入射する。
【0007】
また、図15に示すように、マスク120により反射された光が外乱光となり、この外乱光は、コンデンサレンズ118を通過し、ビームスプリッタ116、筐体124により反射され、ビームスプリッタ116を通過して、光量センサ122に入射する。
【0008】
図14及び図15に示す外乱光の光量は、マスク120上に形成されたパターンが密であれば鏡面に近い状態となるため、マスク120が低反射率を有するパターン面を備えている場合であっても、露光光の光量の約10〜20%の光量となる。また、マスク120が低反射率を有するパターン面を備えていない場合には、外乱光の光量は露光光の光量の約40〜50%の光量となる。従って、光量センサ122において、露光光の光量に外乱光の光量が加算された値を計測してしまうため、正確な露光量計測を行なうことができない。即ち、光量センサ122による計測値に誤差が生じ、その計測値に基づいて露光光の照度または光量を調整するため、露光光をプレートに塗布されたレジストの感度に最適な光とすることができず、最適な露光を行なうことができない。
【0009】
この発明の課題は、マスク、投影レンズ、プレート等により反射された外乱光に影響されることなく高精度な露光量計測及び制御を行なうことができる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の露光装置は、光源から射出される光束をマスクに導く照明光学系であって、前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率が変更される光量調整部材を有する照明光学系を備える露光装置において、前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が該照明光学系の光軸に対して傾斜して配置され、かつ、前記入射面または前記射出面の面内方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
【0011】
この請求項1記載の露光装置によれば、光量調整部材を入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が照明光学系の光軸に対して傾斜させた状態で配置しているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が露光光の光量を計測する光量センサに入射することを防止することができる。即ち、光量調整部材に到達した外乱光が照明光学系の光軸方向とは異なる方向に反射することから、光量センサに入射することを防止することができる。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。また、光量調整部材を入射面または射出面の面内方向に移動させて光量調整を行なうため、光量調整部材を広い作動範囲で作動させることなく光量調整を行なうことができる。
【0012】
また、請求項2記載の露光装置は、光源から射出される光束をマスクに導く照明光学系であって、前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率が変更される光量調整部材を有する照明光学系を備える露光装置において、前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が該照明光学系の光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜して配置され、前記所定の傾斜角は、前記光軸に直交する面に対して前記光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上であることを特徴とする。
【0013】
この請求項2記載の露光装置によれば、光量調整部材を入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が照明光学系の光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜させた状態で配置している。また、外乱光の一部が部分照明光学ユニットの光軸方向と同一の方向に進行することを防止するため、その傾斜角は照明光学系の光軸に直交する面に対して光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上である。従って、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が露光光の光量を計測する光量センサに入射することを確実に防止することができる。即ち、光量調整部材により反射された外乱光を確実に照明光学系の光軸方向と異なる方向に進行させることができ、光量センサに入射することを確実に防止することができる。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0014】
また、請求項3記載の露光装置は、光源からの光束に基づいてマスク上の一部をそれぞれ照明する複数の部分照明光学ユニットを有する照明光学系を備える露光装置において、前記部分照明光学ユニットは、該部分照明光学ユニットの光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率を変更するための光量調整部材をそれぞれ備え、前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が前記照明光学系の光軸に対して傾斜して配置され、かつ、前記入射面または前記射出面の面内方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする。
【0015】
この請求項3記載の露光装置によれば、それぞれの部分照明光学ユニットに設けられている光量調整部材を入射面及び射出面の少なくとも一方の法線がそれぞれの部分照明光学ユニットの光軸に対して傾斜させた状態で配置しているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が露光光の光量を計測する光量センサに入射することを防止することができる。即ち、それぞれの光量調整部材に到達した外乱光が部分照明光学ユニットの光軸方向とは異なる方向に反射することから、光量センサに入射することを防止することができる。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。また、光量調整部材を入射面または射出面の面内方向に移動させて光量調整を行なうため、光量調整部材を広い作動範囲で作動させることなく光量調整を行なうことができる。
【0016】
また、請求項4記載の露光装置は、光源からの光束に基づいてマスク上の一部をそれぞれ照明する複数の部分照明光学ユニットを有する照明光学系を備える露光装置において、前記部分照明光学ユニットは、該部分照明光学ユニットの光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率を変更するための光量調整部材をそれぞれ備え、前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が前記照明光学系の光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜して配置され、前記所定の傾斜角は、前記光軸に直交する面に対して前記光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上であることを特徴とする。
【0017】
この請求項4記載の露光装置によれば、それぞれの部分照明光学ユニットに設けられている光量調整部材を入射面及び射出面の少なくとも一方の法線がそれぞれの部分照明光学ユニットの光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜させた状態で配置している。また、外乱光の一部が部分照明光学ユニットの光軸方向と同一の方向に進行することを防止するため、その傾斜角はそれぞれの部分照明光学ユニットの光軸に直交する面に対して光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上である。従って、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が露光光の光量を計測する光量センサに入射することを確実に防止することができる。即ち、それぞれの光量調整部材により反射された外乱光を確実に部分照明光学ユニットの光軸方向と異なる方向に進行させることができ、外乱光が光量センサに入射することを確実に防止することができる。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0018】
また、請求項5記載の露光装置は、前記マスクを載置するマスクステージと、プレートを載置するプレートステージと、前記マスクのパターンの像を前記プレート上に投影する投影光学系と、前記マスクステージ及び前記プレートステージを前記投影光学系に対して相対的に移動させる走査手段とを備え、前記入射面及び前記射出面の傾斜方向は、前記マスクステージ及び前記プレートステージの走査方向に対して平行または直交する方向であることを特徴とする。
【0019】
この請求項5記載の露光装置によれば、光量調整部材の入射面及び射出面の傾斜方向がマスクステージ及びプレートステージの走査方向に対して平行または直交する方向であるため、走査型投影露光装置においてそれぞれの光量調整部材を入射面または射出面の面内方向に沿って容易かつ円滑に移動させることができる。従って、スループット良く、良好な露光を行なうことができる。
【0020】
また、請求項6記載の露光装置は、光源から射出される光束をマスクへ導く照明光学系を備えた露光装置において、前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段と、前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置された光吸収部材とを備えることを特徴とする。
【0021】
この請求項6記載の露光装置によれば、光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置された光吸収部材を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。即ち、光吸収部材に入射する外乱光は、光吸収部材により吸収されるため、露光光の光量を正確に計測することができる。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0022】
また、請求項7記載の露光装置は、前記光吸収部材が前記光束分離手段を保持する筐体の内面に一体的に形成されていることを特徴とする。
【0023】
この請求項7記載の露光装置によれば、光束分離手段を保持する筐体の内面に光吸収部材を一体的に形成するため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。即ち、筐体に入射した外乱光は、光吸収部材により吸収される。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0024】
また、請求項8記載の露光装置は、光源から射出される光束をマスクへ導く照明光学系を備えた露光装置において、前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段と、前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置され、前記第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した反射面を持つ反射部材とを備えることを特徴とする。
【0025】
この請求項8記載の露光装置によれば、光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置され、光量センサへ向かう第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した反射面を持つ反射部材を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。即ち、傾斜した反射面により反射された外乱光は、光量センサに向かう光束の進行方向とは異なる方向に進行する。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0026】
また、請求項9記載の露光装置は、光源から射出される光束をマスクに導く照明光学系を備えた露光装置において、前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段を備え、前記光束分離手段を保持する筐体は、前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置され、前記第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した内壁面を備えることを特徴とする。
【0027】
この請求項9記載の露光装置によれば、光束分離手段を保持する筐体が光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置され、第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した内壁面を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。即ち、傾斜した筐体の内壁面により反射された外乱光は、光量センサに向かう光の進行方向とは異なる方向に進行する。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0028】
また、請求項10記載の露光装置は、前記内壁面が光吸収機能を有するように構成されていることを特徴とする。
【0029】
この請求項10記載の露光装置によれば、筐体の内壁面が光吸収機能を有するように構成されているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。即ち、光吸収機能を有する筐体の内壁面に入射した外乱光は、筐体の内壁面の光吸収機能により吸収される。従って、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0030】
また、請求項11記載の露光装置は、前記照明光学系が光学インテグレータ素子を備え、前記光束分離手段が前記光学インテグレータ素子と前記マスクとの間の光路中に配置されることを特徴とする。
【0031】
この請求項11記載の露光装置によれば、光束分離手段が二次光源を形成する光学インテグレータ素子とマスクとの間の光路中に配置されているため、マスクを照射する光束の照度または光量を光量センサにより正確に計測することができる。従って、最適な照度または光量を有する露光光に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0032】
また、請求項12記載の露光方法は、請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の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マスクを照明する照明工程と、前記マスクのパターンをプレート上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【0033】
この請求項12記載の露光方法によれば、露光光をマスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)に影響されることがなく、最適な照度または光量に調整することができる露光装置を用いて露光を行うため、良好な露光を行なうことができる。
【0034】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第1の実施の形態についての説明を行う。図1は、この発明の第1の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。図1に示すように、この実施の形態にかかる露光装置は、光源を含み光源から射出される光束をマスクM1に導く照明光学系IL1、マスクM1のパターン像を感光性材料(レジスト)が塗布されたプレートP1上に投影露光する投影光学系PL1を備えて構成されている。
【0035】
図2は、この実施の形態にかかる露光装置に備えられている照明光学系IL1からマスクM1までの概略構成を示す図である。図2に示すように、楕円鏡2の第1焦点位置に配置されている高圧水銀ランプからなる光源4から射出した光束は、楕円鏡2、ダイクロイックミラー6により反射され、楕円鏡2の集光作用により楕円鏡2の第2焦点位置に集光する。楕円鏡2の第2焦点位置に集光した光束は、モータ8aにより回転可能なシャッタ8、リレーレンズ10、干渉フィルタ12、リレーレンズ14を通過して、反射鏡16により反射され、コリメートレンズ18を通過する。ここで干渉フィルタ12は、光の干渉効果により露光光の透過エネルギーのスペクトル成分を部分的に制御するフィルタであり、プレートP1に塗布されるレジストの感度に応じて必要な波長を有する光を通過させる。
【0036】
コリメートレンズ18を通過した光束は、遮光パターンを有する平行平面ガラスにより構成される調光機構(光量調整部材)20を通過する。図3は、図2のA−A′矢視図である。図3に示すように、調光機構20は、この調光機構20の入射面20aの法線(図中破線で示す)が照明光学系IL1の光軸AXに対して傾斜して配置されており、入射面20aの面内方向に移動可能に構成されている。また、図4に示すように、調光機構20の傾斜角θ1は、照明光学系IL1の光軸に直交する面に対して調光機構20を通過する光束の発散角(または収束角)θ2の1/2以上となるように調節されている。また、図5に示すように、調光機構20の遮光パターン20bは、クロム等の遮光材料を蒸着することにより入射面20aに形成されている。遮光パターン20bは、そのパターン幅が調光機構20の移動方向に沿って徐々に線形的に可変するスダレ状のパターンであり、このスダレ状のパターンが複数本並列に入射面20bに形成されている。この調光機構20は、図5に示す移動方向に沿って直線的に移動することにより、光路AX中に位置する部位を変化させ、遮光パターン20bにより遮光される光及び遮光パターンが形成されていない部分20cを通過する光の光量比を変化させ、光の透過率を変更する。即ち、調光機構20を通過する光源4からの光の光量を連続的に制御することができる。
【0037】
調光機構20を通過した光束は、光学インテグレータ素子であるフライアイレンズ22に入射する。フライアイレンズ22は、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントの光軸が照明光学系IL1の光軸と平行になるように、その多数のレンズエレメントを縦横にかつ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイレンズ22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、フライアイレンズ22を構成する各レンズエレメントの後側焦点面には1つの光源像がそれぞれ形成される。すなわち、フライアイレンズ22の後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。
【0038】
フライアイレンズ22の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、コンデンサレンズ24を通過し、光束分離手段であるビームスプリッタ26に入射する。ビームスプリッタ26を通過した光束(第1光束)は、コンデンサレンズ28によりマスクM1をほぼ均一に照明する。マスクM1からの光束は、投影光学系PL1に入射し、マスクM1のパターン像をプレートP1上に投影露光する。
【0039】
一方、ビームスプリッタ26により反射された光束(第2光束)は、レンズ30を通過して、光量センサ32に入射する。光量センサ32は、プレートP1と略共役な位置に配置されており、露光中の光量調節や光量モニタに用いられる。
【0040】
ここで、フライアイレンズ22、コンデンサレンズ24,28、ビームスプリッタ26、レンズ30は、筐体34内により保持されている。筐体34のビームスプリッタ26を挟んで光量センサ32の反対側の内壁面34aは、光量センサ32に向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜している。この内壁面34aは、光吸収機能を有するように構成されている。
【0041】
この第1の実施の形態にかかる露光装置によれば、調光機構の入射面、即ち、遮光パターンが形成されている面の法線を照明光学系の光軸に対して傾斜させるように調光機構が配置されている。従って、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光が照明光学系の光軸に沿ってコンデンサレンズ、ビームスプリッタ、フライアイレンズを通過し調光機構に到達した場合、調光機構により反射された外乱光は照明光学系の光軸と異なった方向に進行するため、フライアイレンズに入射することはない。また、調光機構を入射面の面内方向に沿って直線的に移動させて光量の調整を行なうため、調光機構を広い作動範囲で作動させることなく光量の調整を行なうことができる。
【0042】
また、この第1の実施の形態にかかる露光装置によれば、調光機構の傾斜角が照明光学系の光軸に直交する面に対して調光機構を通過する光束の発散角の1/2以上であるため、外乱光が調光機構に到達し調光機構により反射された場合、その外乱光を確実に照明光学系の光軸と異なった方向に、即ち、フライアイレンズに再び入射することがない方向に進行させることができる。
【0043】
また、この第1の実施の形態にかかる露光装置によれば、ビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側の筐体の内壁面が光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜し、かつ光吸収機能を有するため、外乱光が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光がビームスプリッタにより反射され筐体の内壁面に入射した場合、その外乱光の一部は内壁面の光吸収機能により吸収される。また、吸収されなかった外乱光は筐体の内壁面により反射され、光量センサへ向かう光の進行方向とは異なる方向に進行する。
【0044】
従って、この第1の実施の形態にかかる露光装置によれば、外乱光が光量センサに入射することを防ぐことができるため、光量センサによる露光光の光量の計測を正確に行なうことができる。更に、光量センサにより正確に計測が行なわれた露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができるため、良好な露光を行なうことができる。
【0045】
次に、この発明の第2の実施の形態にかかる露光装置について説明する。なお、この第2の実施の形態にかかる露光装置は、第1の実施の形態にかかる露光装置を構成する照明光学系IL1に備えられている調光機構20に代えて、調光機構40を備えている。その他の点においては、第1の実施の形態にかかる露光装置と同一の構成である。この第2の実施の形態にかかる露光装置の説明においては、第1の実施の形態の露光装置の構成と同一の構成には第1の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を用いて説明を行なう。
【0046】
図6は、この第2の実施の形態にかかる露光装置に備えられている照明光学系IL1からマスクM1までの概略構成を示す図である。図6に示すように、光源4から射出した光束は、楕円鏡2、ダイクロイックミラー6により反射され、楕円鏡2のミラーにより楕円鏡2の第2焦点位置に集光し、シャッタ8、リレーレンズ10、干渉フィルタ12、リレーレンズ14を通過して、反射鏡16により反射され、コリメートレンズ18を通過する。コリメートレンズ18を通過した光束は、調光機構40を通過する。
【0047】
調光機構40は、遮光パターンを有する円板状の遮光板の入射面40aの法線が照明光学系IL1の光軸に対して傾斜して配置されており、モータ40bを軸として回転可能に構成されている。また、第1の実施の形態にかかる調光機構20と同様に、調光機構40の傾斜角は、照明光学系IL1の光軸に直交する面に対して調光機構40を通過する光束の発散角の1/2以上となるように調節されている。調光機構40の入射面40aには、クロム等の遮光材料を蒸着することにより微小なパターンが形成されている。この調光機構40は、モータ40bの駆動により回転させて光路中に位置する部位を変化させることによりパターンの密度が連続的または段階的に可変化し、通過する光の透過率を変更する。即ち、調光機構40を通過する光源4からの光の光量を連続的または段階的に制御することができる。
【0048】
調光機構40を通過した光束は、フライアイレンズ22に入射し、フライアイレンズ22の後側焦点面に二次光源を形成する。フライアイレンズ22の後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、コンデンサレンズ24、ビームスプリッタ26を通過し、コンデンサレンズ28によりマスクM1をほぼ均一に照明する。マスクM1からの光は、投影光学系PL1に入射し、マスクM1のパターン像をプレートP1上に投影露光する。
【0049】
一方、ビームスプリッタ26により反射された光束は、レンズ30を通過して、光量センサ32に入射する。光量センサ32は、プレートP1と略共役な位置に配置されており、露光中の光量調節や光量モニタに用いられる。
【0050】
ここで、フライアイレンズ22、コンデンサレンズ24,28、ビームスプリッタ26、レンズ30は、筐体34内により保持されている。筐体34のビームスプリッタ26を挟んで光量センサ32の反対側の内壁面34aは、光量センサ32に向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜している。この内壁面34aは、光吸収機能を有するように構成されている。
【0051】
この第2の実施の形態にかかる露光装置によれば、調光機構の入射面の法線を照明光学系の光軸に対して傾斜させるように調光機構が配置されている。従って、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光が照明光学系の光軸に沿ってコンデンサレンズ、ビームスプリッタ、フライアイレンズを通過し調光機構に到達した場合、調光機構により反射された外乱光は照明光学系の光軸と異なった方向に進行するため、フライアイレンズに入射することはない。
【0052】
また、この第2の実施の形態にかかる露光装置によれば、調光機構の傾斜角が照明光学系の光軸に直交する面に対して調光機構を通過する光束の発散角の1/2以上であるため、外乱光が調光機構に到達し調光機構により反射された場合、その外乱光を確実に照明光学系の光軸と異なった方向に、即ち、フライアイレンズに再び入射することがない方向に進行させることができる。
【0053】
また、この第2の実施の形態にかかる露光装置によれば、ビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側の筐体の内壁面が、光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜し、かつ光吸収機能を有するため、外乱光が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光がビームスプリッタにより反射され筐体の内壁面に入射した場合、その外乱光の一部は内壁面の光吸収機能により吸収される。また、吸収されなかった外乱光は筐体の内壁面により反射され、光量センサへ向かう光の進行方向とは異なる方向に進行する。
【0054】
従って、この第2の実施の形態にかかる露光装置によれば、外乱光が光量センサに入射することを防ぐことができるため、光量センサによる露光光の光量の計測を正確に行なうことができる。更に、光量センサにより正確に計測が行なわれた露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができるため、良好な露光を行なうことができる。
【0055】
また、この第2の実施の形態にかかる露光装置によれば、円形の調光機構がその中心に備えられているモータ40bを軸として回転可能に構成されているため、調光機構の構成を簡易なものとすることができる。
【0056】
次に、この発明の第3の実施の形態にかかる露光装置について説明する。この第3の実施の形態においては、マスクM2のパターンの一部を感光性基板としてのプレートP2に対して部分的に投影する複数の(5つの)反射屈折型の部分投影光学ユニット(PM1,PM3〜PM5及び不図示の1つの部分投影光学ユニット)からなる投影光学系PL2に対してマスクM2とプレートP2とを走査方向に同期移動させてマスクM2に形成されたパターン像をプレートP2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。
【0057】
図7は、この第3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、以下の説明においては、図7中に示すXYZ直交座標系を設定し、このXYZ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。XYZ直交座標系は、X軸及びY軸がプレートP2に対して平行となるよう設定され、Z軸がプレートP2に対して直交する方向に設定されている。図中のXYZ座標系は、実際にはXY平面が水平面に平行な面に設定され、Z軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートP2を移動させる方向(走査方向)をX軸方向に設定している。
【0058】
この走査型投影露光装置は、高圧水銀ランプからなる光源50を備えている。楕円鏡52の第1焦点位置に配置されている光源50より射出した光束は、楕円鏡52及び反射鏡54により反射され、楕円鏡52の第2焦点位置に集光し、リレーレンズ系56を通過する。リレーレンズ系56の瞳面の近傍には、所望の波長域の光束のみを通過させる波長選択フィルタ(図示せず)が配置されている。リレーレンズ系56を射出した光束は、ライトガイドファイバ58の入射口58aに集光する。ここで、ライトガイドファイバ58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58a、5つの射出口58b,58c,58d,58e,58fを備えている。ライトガイドファイバ58の入射口58aに入射した光束は、ライトガイドファイバ58の内部を伝播した後、5つの射出口58b,58c,58d,58e,58fより分割されて射出し、照明光学系IL2を構成する複数の部分照明光学ユニット(この実施の形態においては、5つの部分照明光学ユニットIM1〜IM5)にそれぞれ入射する。ここで、5つの部分照明光学ユニットIM1〜IM5は、マスクM2上の5つの照明領域をそれぞれ照明する。この5つの照明領域は、それぞれ走査方向(X軸方向)を横切る方向(Y軸方向)に延びた2つの列に沿って配置され、各々の照明領域の列は走査方向に関して所定距離だけ隔てられている。
【0059】
図8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ユニットIM1の概略構成を示す図である。なお、部分照明光学ユニット系IM2〜IM5の構成は、部分照明光学ユニットIM1の構成と同一であるため、説明を省略する。
【0060】
ライトガイドファイバ58の射出口58bから射出した光束は、コリメートレンズ60b、遮光パターンを有する平行平面ガラスにより構成されている調光機構(光量調整部材)62bを通過する。図9(a)は、図8のA−A′の矢視図である。図9(a)に示すように、調光機構62bは、この調光機構62bの入射面63bの法線(図中点線で示す)が部分照明光学ユニットIM1の光軸、即ち、Z軸方向に対して傾斜して配置されており、入射面63bの面内方向かつX軸方向に移動可能に構成されている。また、調光機構62bの傾斜角は、部分照明光学ユニットIM1の光軸(Z軸方向)に直交する面(XY平面)に対して調光機構62bを通過する光束の発散角の1/2以上となるように調節されている。また、調光機構62bの傾斜方向は、後述するマスクステージ及びプレートステージの走査方向(X軸方向)に対して直交する方向とする。なお、調光機構62bの傾斜方向は、図9(b)に示すように、マスクステージ及びプレートステージの走査方向(X軸方向)に対して平行な方向としてもよい。
【0061】
また、調光機構62bの入射面63bの遮光パターンは、図5に示すようなクロム等の遮光材料を蒸着することにより入射面63bに形成されている。遮光パターンは、そのパターン幅が調光機構62bの移動方向に沿って徐々に線形的に可変するスダレ状のパターンであり、このスダレ状のパターンが複数本並列に入射面62bに形成されている。この調光機構62bは、図5に示す移動方向に沿って移動することにより、光路中に位置する部位を変化させ、遮光パターンにより遮光される光及び遮光パターンが形成されていない部分を通過する光の光量比を変化させ、光の透過率を変更する。即ち、調光機構62bを通過する光源50からの光の光量を制御することができる。
【0062】
調光機構62bを通過した光束は、光学インテグレータ素子であるフライアイレンズ64bに入射する。フライアイレンズ64bは、正の屈折力を有する多数のレンズエレメントの光軸が部分照明光学ユニットIM1の光軸と平行になるように、その多数のレンズエレメントを縦横にかつ稠密に配列することによって構成されている。従って、フライアイレンズ64b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、フライアイレンズ64bを構成する各レンズエレメントの後側焦点面には1つの光源像がそれぞれ形成される。即ち、フライアイレンズ64bの後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源すなわち二次光源が形成される。
【0063】
フライアイレンズ64bの後側焦点面に形成された二次光源からの光束は、コンデンサレンズ66bを通過し、光束分離手段であるビームスプリッタ68bに入射する。ビームスプリッタ68bを通過した光束(第1光束)は、コンデンサレンズ70bによりマスクM2の照明領域をほぼ均一に照明する。一方、ビームスプリッタ68bにより反射された光束(第2光束)は、レンズ72bを通過して、光量センサ74bに入射する。光量センサ74bは、プレートP2と略共役な位置に配置されており、露光中の光量調節や光量モニタに用いられる。
【0064】
ここで、フライアイレンズ64b、コンデンサレンズ66b,70b、ビームスプリッタ68b、レンズ72bは、筐体76b内により保持されている。筐体76bのビームスプリッタ68bを挟んで光量センサ74bの反対側の内壁面77bは、光量センサ74bに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜している。この内壁面77bは、光吸収機能を有するように構成されている。
【0065】
図7に示すように、マスクM2の照明領域、即ち部分照明光学ユニットIM1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M2のパターンの一部の像をプレートP2上にそれぞれ投影する複数の部分投影光学ユニット(この実施の形態においては、4つの部分投影光学ユニットPM1,PM3,PM4,PM5及び1つの不図示の部分投影光学ユニット)のうち、部分投影光学ユニットPM1を通過し、プレートP2上にマスクM2のパターン像を結像する。この時の像は正立正像である。
【0066】
なお、部分照明光学ユニットIM2〜IM5を通過した光は、各部分照明光学ユニットIM2〜IM5のそれぞれに設けられているコンデンサレンズによりマスクM2のそれぞれの照明領域をほぼ均一に照明し、部分照明光学ユニットIM2〜IM5に対応して設けられている1つの不図示の部分投影光学ユニット及び3つの部分投影光学ユニットPM3〜PM5に入射する。それぞれの部分投影光学ユニットを通過した光は、プレートP2上にマスクM2のパターン像をそれぞれ結像する。
【0067】
ここで、マスクM2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(図示せず)に載置されている。また、マスクステージには、移動鏡MIFが設けられている。移動鏡MIFには、マスクステージレーザ干渉計(図示せず)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マスクステージの位置は計測及び制御されている。また、プレートP2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(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PIFが設けられている。移動鏡PIFには、プレートステージレーザ干渉計(図示せず)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。
【0068】
また、マスクM2とプレートP2との位置合わせを行なうための一対のアライメント系ALがマスクM2の上方に備えられている。アライメントALには、例えばマスクM2上に形成されたマスクアライメントマークとプレートP2上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式等が用いられる。
【0069】
この第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、それぞれの部分照明光学ユニットに設けられている調光機構の入射面、即ち、遮光パターンが形成されている面の法線をそれぞれの部分照明光学ユニットの光軸に対して傾斜させるように調光機構が配置されている。従って、マスク、部分投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光が部分照明光学ユニットの光軸に沿ってコンデンサレンズ、ビームスプリッタ、フライアイレンズを通過し調光機構に到達した場合、調光機構により反射された外乱光は部分照明光学ユニットの光軸と異なった方向に進行するため、フライアイレンズに入射することはない。
【0070】
また、この第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、調光機構の傾斜角がそれぞれの部分照明光学ユニットの光軸に直交する面に対して調光機構を通過する光束の発散角の1/2以上であるため、外乱光が調光機構に到達し調光機構により反射された場合、その外乱光を確実に部分照明光学ユニットの光軸と異なった方向に、即ち、フライアイレンズに再び入射することがない方向に進行させることができる。
【0071】
また、この第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、ビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側の筐体の内壁面が、光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜し、かつ光吸収機能を有するため、外乱光が光量センサに入射することを防止することができる。例えば、マスクにより反射された外乱光がビームスプリッタにより反射され筐体の内壁面に入射した場合、その外乱光の一部は内壁面の光吸収機能により吸収される。また、吸収されなかった外乱光は筐体の内壁面により反射され、光量センサへ向かう光の進行方向とは異なる方向に進行する。
【0072】
従って、この第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、外乱光がそれぞれの部分照明光学ユニットの光量センサに入射することを防ぐことができるため、光量センサによる露光光の光量の計測を正確に行なうことができる。また、それぞれの部分照明光学ユニットから射出され、マスクの所定の照明領域を照明する光の光量を、それぞれの光量センサにより正確に計測することができ、その計測された光の光量に基づいて、それぞれの部分照明光学ユニットから射出される光を部分照明光学ユニット毎に最適な照度または光量に精密に調整することができるため、良好な露光を行なうことができる。
【0073】
また、この第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、それぞれの部分照明光学ユニットに設けられている調光機構の傾斜方向がマスクステージ及びプレートステージの走査方向に対して平行または直交する方向であるため、走査型露光装置において調光機構を入射面の面内方向に沿って容易かつ円滑に移動させることができる。
【0074】
また、第3の実施の形態にかかる露光装置によれば、走査方向を横切る方向に延びた2つの列に沿って複数の照明領域が形成されるように各部分照明光学ユニットIM1〜IM5が配置されており、各々の部分照明光学ユニットIM1〜IM5中の調光機構の直線移動方向をほぼ走査方向としているため、隣り合う部分照明光学ユニット間で調光機構を干渉することなく配置することができる。また、各々の部分照明光学ユニットIM1〜IM5における光量センサを、部分照明光学ユニットIM1〜IM5から走査方向に沿って外側(別の列の部分照明光学ユニットと反対側)になるように配置しているため、隣り合う部分照明光学ユニット間で光量センサを干渉することなく配置することができる。
【0075】
なお、この第3の実施の形態にかかる露光装置においては、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。
【0076】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、調光機構は、コリメートレンズとフライアイレンズとの間に配置されているが、光源とマスクとの間の光路中の何れかの位置に配置されていればよい。
【0077】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、図10に示すような遮光パターンを有する平行平面ガラスにより構成される調光機構80を使用してもよい。図10に示す調光機構80の遮光パターン80aは、クロム等の遮光材料を蒸着することにより微小なパターンが形成されており、そのパターンの密度が徐々に線形的に可変するように構成されている。この調光機構80は、図10に示す移動方向に沿って移動することにより、光路中に位置する部位を変化させ、遮光パターン80aにより遮光される光及び遮光パターンが形成されていない部分を通過する光の光量比を変化させ、光の透過率を変更する。
【0078】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、調光機構として平行平面ガラスに遮光パターンが形成されたものを用いているが、図11に示すような多数のドット状である円形の開口82aを有している金属板82を使用してもよい。図11に示すように、金属板82の開口82aの大きさを可変化し、図11に示す移動方向に沿って移動させることにより、光路中に位置する部位を変化させ、通過する光の透過率を変更させる。また、金属板の開口の大きさを同一にして、この開口の密度を可変化し、光路中に位置する部位を変化させ、通過する光の透過率を変更させてもよい。また、開口の形状は、円形に限らず、矩形、三角形等の形状にしてもよい。
【0079】
また、調光機構として平行平面ガラスでないもの、例えば、くさび形のガラスを使用してもよい。この場合においては、クロム等の遮光材料により形成されたパターンがくさび形のガラスの入射面に形成されているときは、入射面の法線が照明光学系の光軸に対して傾斜して反射されるように調光機構を配置する。一方、クロム等の遮光材料の蒸着によるパターンがくさび形のガラスの射出面に形成されているときは、射出面の法線が照明光学系の光軸に対して傾斜して反射されるように調光機構を配置する。
【0080】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、調光機構としての平行平面ガラスの入射面にクロム等の遮光材料からパターンを形成したが、平行平面ガラスの射出面にパターンを形成してもよい。この場合においては、調光機構は、射出面の法線を照明光学系の光軸に対して傾斜させた状態で配置され、かつ射出面の面内方向に移動可能となるように構成される。
【0081】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、筐体の内壁面が光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜し、吸収機能を有するように構成されているが、筐体とは別体の光吸収部材を備えるように構成してもよい。この場合においては、その別体の光吸収部材をビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側に配置する。また、この場合においては、その別体の光吸収部材を光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜させることが望ましい。
【0082】
また、筐体とは別体の反射面を持つ反射部材を備えるように構成してもよい。この場合においては、その別体の反射部材をビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側に配置し、光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜させる。
【0083】
また、上述の各実施の形態にかかる露光装置においては、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレートにより反射される外乱光の影響を防止するための手段として、調光機構を調光機構の法線が照明光学系の光軸に対して傾斜して配置する手段と、ビームスプリッタを挟んで光量センサの反対側に配置されている筐体の内壁面を光量センサに向かう光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜させ、かつ吸収機能を有するように構成する手段とを用いているが、これら2つの手段を別々に用いるようにしてもよい。
【0084】
上述の実施の形態にかかる露光装置では、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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて感光性基板としてのプレート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12のフローチャートを参照して説明する。
【0085】
先ず、図12のステップ301において、1ロットのプレート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ロットのプレート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303において、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて、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ロットのプレート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ロットのプレート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ロットのプレート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、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【0086】
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、外乱光の影響を受けることなく最適な照度または光量に調整された露光光を用いて露光を行なっているため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。なお、ステップ301〜ステップ305では、プレート上に金属を蒸着し、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、プレート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。
【0087】
また、上述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13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。図13において、パターン形成工程401では、本実施形態の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。
【0088】
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。
【0089】
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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用い、最適な状態に調整されている露光光を用いて露光しているため、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【0090】
【発明の効果】
この発明の露光装置によれば、光量調整部材を入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が照明光学系の光軸に対して傾斜させた状態で配置しているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が露光光の光量を計測する光量センサに入射することを防止することができる。また、光量調整部材を入射面または射出面の面内方向に移動させて光量調整を行なうため、光量調整部材を広い作動範囲で作動させることなく光量調整を行なうことができる。
【0091】
また、この発明の露光装置によれば、光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置された光吸収部材を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。
【0092】
また、この発明の露光装置によれば、光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置され、光量センサへ向かう第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した反射面を持つ反射部材を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。
【0093】
また、この発明の露光装置によれば、光束分離手段を保持する筐体が光束分離手段を挟んで光量センサの反対側に配置され、第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した内壁面を備えているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。
【0094】
また、この発明の露光装置によれば、筐体の内壁面が光吸収機能を有するように構成されているため、マスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)が光量センサに入射することを防止することができる。従って、この発明の露光装置によれば、正確に計測された露光光の光量に基づいて、露光光を最適な照度または光量に調整することができ、良好な露光を行なうことができる。
【0095】
また、この発明の露光方法によれば、露光光をマスク、投影光学系を構成する投影レンズ、プレート等により反射された光(外乱光)に影響されることがなく、最適な照度または光量に調整することができる露光装置を用いて露光を行うため、良好な露光を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図2】この発明の第1の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の構成を示す図である。
【図3】第1の実施の形態にかかる露光装置を構成する調光機構の配置状態を示す図である。
【図4】この発明の第1の実施の形態にかかる露光装置を構成する調光機構の配置傾斜角について説明するための図である。
【図5】この発明の第1の実施の形態にかかる露光装置を構成する調光機構について説明するための図である。
【図6】この発明の第2の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の構成を示す図である。
【図7】この発明の第3の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す図である。
【図8】この発明の第3の実施の形態にかかる露光装置の照明光学系の構成を示す図である。
【図9】第3の実施の形態にかかる露光装置を構成する調光機構の配置状態を示す図である。
【図10】実施の形態にかかる露光装置を構成する別の調光機構について説明するための図である。
【図11】実施の形態にかかる露光装置を構成する別の調光機構について説明するための図である。
【図12】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のフローチャートである。
【図13】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のフローチャートである。
【図14】従来の露光装置を構成する照明光学系の構成を示す図である。
【図15】従来の露光装置を構成する照明光学系の構成を示す図である。
【符号の説明】
IL…照明光学系、PL…投影光学系、M1…マスク、P1…プレート、2…楕円鏡、4…光源、6…ダイクロイックミラー、8…シャッタ、10,14…リレーレンズ、12…干渉フィルタ、16…反射鏡、18…コリメートレンズ、20…調光機構、22…フライアイレンズ、24…コンデンサレンズ、26,28…ビームスプリッタ、30…レンズ、32…光量センサ、34…筐体、58…ライトガイドファイバ、IM1〜IM5…部分照明光学ユニット、MIF,PIF…移動鏡、PM1〜PM5…部分投影光学ユニット、AL…アライメント系。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element, and other microdevices, and an exposure method using the exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
In the manufacturing process of semiconductor elements, liquid crystal display elements, and other micro devices, the pattern that is the original image formed on the mask is illuminated with an illumination optical system, and a photosensitive agent such as photoresist is applied through the projection optical system. An exposure apparatus for projecting and exposing on a plate is used.
[0003]
Here, the illuminance or light amount of the light beam emitted from the light source provided in the exposure apparatus needs to be adjusted in accordance with the sensitivity of the photoresist applied on the plate. Therefore, there is an exposure apparatus provided with a light amount control means for controlling the light amount of a light beam emitted from the light source between the light source and the mask (see, for example, Patent Document 1).
[0004]
14 and 15 are views showing the configuration of a part (from the light source to the mask) of a conventional exposure apparatus. The light beam emitted from the
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-195600
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the exposure apparatus shown in FIGS. 14 and 15, the light reflected by the
[0007]
Further, as shown in FIG. 15, the light reflected by the
[0008]
The amount of disturbance light shown in FIGS. 14 and 15 is close to a mirror surface when the pattern formed on the
[0009]
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method using the exposure apparatus that can perform highly accurate exposure amount measurement and control without being affected by ambient light reflected by a mask, a projection lens, a plate, or the like. Is to provide.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The exposure apparatus according to claim 1 is an illumination optical system that guides a light beam emitted from a light source to a mask, and is disposed in an optical path between the light source and the mask, and changes a portion located in the optical path. In the exposure apparatus including an illumination optical system having a light amount adjustment member whose transmittance of the light flux is changed, the light amount adjustment member has at least one normal line of the incident surface and the emission surface as light of the illumination optical system. It is arranged to be inclined with respect to the axis, and is configured to be movable along the in-plane direction of the entrance surface or the exit surface.
[0011]
According to the exposure apparatus of the first aspect, since the light amount adjusting member is disposed in a state in which at least one normal line of the entrance surface and the exit surface is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system, the mask, It is possible to prevent light (disturbance light) reflected by a projection lens, a plate, or the like constituting the projection optical system from entering a light amount sensor that measures the amount of exposure light. That is, the disturbance light that has reached the light amount adjusting member is reflected in a direction different from the optical axis direction of the illumination optical system, so that it can be prevented from entering the light amount sensor. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed. Further, since the light amount adjustment is performed by moving the light amount adjustment member in the in-plane direction of the entrance surface or the exit surface, the light amount adjustment can be performed without operating the light amount adjustment member in a wide operating range.
[0012]
The exposure apparatus according to
[0013]
According to the exposure apparatus of the second aspect, the light amount adjusting member is disposed in a state where the normal line of at least one of the entrance surface and the exit surface is tilted by a predetermined tilt angle with respect to the optical axis of the illumination optical system. Yes. In addition, in order to prevent a part of the disturbance light from traveling in the same direction as the optical axis direction of the partial illumination optical unit, the inclination angle is set to a light amount adjusting member with respect to a plane perpendicular to the optical axis of the illumination optical system. It is 1/2 or more of the divergence angle of the passing light beam. Therefore, it is possible to reliably prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, and the like from entering the light amount sensor that measures the amount of exposure light. That is, the disturbance light reflected by the light amount adjusting member can be reliably advanced in a direction different from the optical axis direction of the illumination optical system, and can be reliably prevented from entering the light amount sensor. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0014]
The exposure apparatus according to
[0015]
According to the exposure apparatus of the third aspect, the light amount adjusting member provided in each partial illumination optical unit has at least one normal line of the entrance surface and the exit surface with respect to the optical axis of each partial illumination optical unit. This prevents the light (disturbance light) reflected by the mask, projection lens constituting the projection optical system, plate, etc. from entering the light quantity sensor that measures the quantity of exposure light. can do. That is, disturbance light that has reached each light amount adjusting member is reflected in a direction different from the optical axis direction of the partial illumination optical unit, so that it can be prevented from entering the light amount sensor. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed. Further, since the light amount adjustment is performed by moving the light amount adjustment member in the in-plane direction of the entrance surface or the exit surface, the light amount adjustment can be performed without operating the light amount adjustment member in a wide operating range.
[0016]
The exposure apparatus according to
[0017]
According to the exposure apparatus of the fourth aspect, the light amount adjusting member provided in each partial illumination optical unit has at least one normal line of the entrance surface and the exit surface with respect to the optical axis of each partial illumination optical unit. And arranged in a state inclined by a predetermined inclination angle. In addition, in order to prevent a part of the disturbance light from traveling in the same direction as the optical axis direction of the partial illumination optical unit, the inclination angle is the amount of light with respect to the surface orthogonal to the optical axis of each partial illumination optical unit. It is 1/2 or more of the divergence angle of the light beam passing through the adjusting member. Therefore, it is possible to reliably prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, and the like from entering the light amount sensor that measures the amount of exposure light. That is, the disturbance light reflected by each light quantity adjusting member can be reliably advanced in a direction different from the optical axis direction of the partial illumination optical unit, and the disturbance light can be reliably prevented from entering the light quantity sensor. it can. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0018]
The exposure apparatus according to
[0019]
According to the exposure apparatus of the fifth aspect, since the inclination directions of the incident surface and the exit surface of the light amount adjusting member are parallel or orthogonal to the scanning direction of the mask stage and the plate stage, the scanning projection exposure apparatus Each light quantity adjusting member can be easily and smoothly moved along the in-plane direction of the entrance surface or the exit surface. Therefore, good exposure can be performed with high throughput.
[0020]
The exposure apparatus according to
[0021]
According to the exposure apparatus of the sixth aspect, since the light absorbing member disposed on the opposite side of the light quantity sensor with the light beam separating means interposed therebetween is provided, the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc. It is possible to prevent the reflected light (disturbance light) from entering the light amount sensor. That is, disturbance light incident on the light absorbing member is absorbed by the light absorbing member, so that the amount of exposure light can be accurately measured. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0022]
The exposure apparatus according to claim 7 is characterized in that the light absorbing member is integrally formed on an inner surface of a housing holding the light beam separating means.
[0023]
According to the exposure apparatus of the seventh aspect, since the light absorbing member is integrally formed on the inner surface of the housing holding the light beam separating means, it is reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, and the like. The incident light (disturbance light) can be prevented from entering the light quantity sensor. That is, the disturbance light incident on the housing is absorbed by the light absorbing member. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0024]
The exposure apparatus according to
[0025]
According to the exposure apparatus of the eighth aspect, the reflecting surface is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separating unit interposed therebetween, and is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam toward the light amount sensor. Since the reflecting member is provided, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, or the like from entering the light amount sensor. That is, the disturbance light reflected by the inclined reflecting surface travels in a direction different from the traveling direction of the light beam traveling toward the light quantity sensor. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0026]
The exposure apparatus according to claim 9 is an exposure apparatus including an illumination optical system that guides a light beam emitted from a light source to a mask, and is disposed in an optical path between the light source and the mask. A light beam separating unit that separates the first light beam toward the mask and the second light beam toward the light amount sensor is provided, and a housing that holds the light beam separation unit is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separation unit interposed therebetween. And an inner wall surface inclined with respect to a direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam.
[0027]
According to the exposure apparatus of the ninth aspect, the housing that holds the light beam separating unit is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separating unit interposed therebetween, and is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam. Since the inner wall surface is provided, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, or the like from entering the light amount sensor. That is, the disturbance light reflected by the inner wall surface of the inclined housing travels in a direction different from the traveling direction of the light traveling toward the light quantity sensor. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0028]
An exposure apparatus according to
[0029]
According to the exposure apparatus of the tenth aspect, since the inner wall surface of the housing is configured to have a light absorption function, the light reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc. (Disturbance light) can be prevented from entering the light quantity sensor. That is, disturbance light incident on the inner wall surface of the housing having the light absorption function is absorbed by the light absorption function of the inner wall surface of the housing. Therefore, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the accurately measured light quantity of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0030]
An exposure apparatus according to an eleventh aspect is characterized in that the illumination optical system includes an optical integrator element, and the light beam separating means is disposed in an optical path between the optical integrator element and the mask.
[0031]
According to the exposure apparatus of the eleventh aspect, since the light beam separating means is arranged in the optical path between the optical integrator element forming the secondary light source and the mask, the illuminance or light amount of the light beam irradiating the mask is reduced. It can be accurately measured by the light quantity sensor. Therefore, the exposure light having the optimum illuminance or light quantity can be adjusted, and good exposure can be performed.
[0032]
An exposure method according to
[0033]
According to the exposure method of the twelfth aspect, the exposure light is not affected by the light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc., and the optimum illuminance or light amount is obtained. Since exposure is performed using an exposure apparatus that can be adjusted to high, good exposure can be performed.
[0034]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view showing the schematic arrangement of the entire exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the exposure apparatus according to this embodiment, a photosensitive material (resist) applies a pattern image of an illumination optical system IL1 that includes a light source and guides a light beam emitted from the light source to a mask M1, and a mask M1. A projection optical system PL1 that performs projection exposure on the plate P1 is provided.
[0035]
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration from the illumination optical system IL1 to the mask M1 provided in the exposure apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 2, the light beam emitted from the
[0036]
The light beam that has passed through the collimating
[0037]
The light beam that has passed through the
[0038]
The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-
[0039]
On the other hand, the light beam (second light beam) reflected by the
[0040]
Here, the fly-
[0041]
According to the exposure apparatus of the first embodiment, adjustment is performed so that the normal line of the incident surface of the light control mechanism, that is, the surface on which the light shielding pattern is formed, is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system. An optical mechanism is arranged. Therefore, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, and the like from entering the light amount sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask passes through the condenser lens, beam splitter, and fly-eye lens along the optical axis of the illumination optical system and reaches the light adjustment mechanism, the disturbance light reflected by the light adjustment mechanism is illuminated. Since the light travels in a direction different from the optical axis of the optical system, it does not enter the fly-eye lens. Further, since the light amount adjustment is performed by linearly moving the light adjustment mechanism along the in-plane direction of the incident surface, the light amount can be adjusted without operating the light adjustment mechanism in a wide operation range.
[0042]
Further, according to the exposure apparatus of the first embodiment, 1 / of the divergence angle of the light beam passing through the dimming mechanism with respect to the plane in which the tilt angle of the dimming mechanism is orthogonal to the optical axis of the illumination optical system. When the disturbance light reaches the light control mechanism and is reflected by the light control mechanism, the disturbance light is reliably incident in a direction different from the optical axis of the illumination optical system, that is, the fly-eye lens again. It is possible to advance in a direction that does not.
[0043]
Further, according to the exposure apparatus of the first embodiment, the inner wall surface of the housing on the opposite side of the light quantity sensor across the beam splitter is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the light beam toward the light quantity sensor. And since it has a light absorption function, it can prevent that disturbance light injects into a light quantity sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask is reflected by the beam splitter and enters the inner wall surface of the housing, a part of the disturbance light is absorbed by the light absorption function of the inner wall surface. In addition, disturbance light that has not been absorbed is reflected by the inner wall surface of the casing, and travels in a direction different from the traveling direction of the light toward the light quantity sensor.
[0044]
Therefore, according to the exposure apparatus of the first embodiment, it is possible to prevent disturbance light from entering the light amount sensor, so that the amount of exposure light by the light amount sensor can be accurately measured. Further, since the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the light quantity of the exposure light accurately measured by the light quantity sensor, good exposure can be performed.
[0045]
Next, an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. The exposure apparatus according to the second embodiment includes a
[0046]
FIG. 6 is a view showing a schematic configuration from the illumination optical system IL1 to the mask M1 provided in the exposure apparatus according to the second embodiment. As shown in FIG. 6, the light beam emitted from the
[0047]
The
[0048]
The light beam that has passed through the
[0049]
On the other hand, the light beam reflected by the
[0050]
Here, the fly-
[0051]
According to the exposure apparatus of the second embodiment, the light control mechanism is arranged so that the normal line of the incident surface of the light control mechanism is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system. Therefore, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, and the like from entering the light amount sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask passes through the condenser lens, beam splitter, and fly-eye lens along the optical axis of the illumination optical system and reaches the light adjustment mechanism, the disturbance light reflected by the light adjustment mechanism is illuminated. Since the light travels in a direction different from the optical axis of the optical system, it does not enter the fly-eye lens.
[0052]
Further, according to the exposure apparatus of the second embodiment, 1 / of the divergence angle of the light beam passing through the dimming mechanism with respect to the plane in which the tilt angle of the dimming mechanism is orthogonal to the optical axis of the illumination optical system. When the disturbance light reaches the light control mechanism and is reflected by the light control mechanism, the disturbance light is reliably incident in a direction different from the optical axis of the illumination optical system, that is, the fly-eye lens again. It is possible to advance in a direction that does not.
[0053]
Further, according to the exposure apparatus of the second embodiment, the inner wall surface of the housing on the opposite side of the light quantity sensor across the beam splitter is in a direction perpendicular to the traveling direction of the light beam toward the light quantity sensor. Since it is inclined and has a light absorption function, disturbance light can be prevented from entering the light amount sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask is reflected by the beam splitter and enters the inner wall surface of the housing, a part of the disturbance light is absorbed by the light absorption function of the inner wall surface. In addition, disturbance light that has not been absorbed is reflected by the inner wall surface of the casing, and travels in a direction different from the traveling direction of the light toward the light quantity sensor.
[0054]
Therefore, according to the exposure apparatus according to the second embodiment, it is possible to prevent disturbance light from entering the light amount sensor, so that the amount of exposure light can be accurately measured by the light amount sensor. Further, since the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light quantity based on the light quantity of the exposure light accurately measured by the light quantity sensor, good exposure can be performed.
[0055]
In addition, according to the exposure apparatus of the second embodiment, the circular dimming mechanism is configured to be rotatable about the motor 40b provided at the center thereof, and thus the dimming mechanism is configured. It can be simple.
[0056]
Next, an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a plurality of (five) catadioptric partial projection optical units (PM1, PM1) that partially project a part of the pattern of the mask M2 onto the plate P2 as the photosensitive substrate. A pattern image formed on the mask M2 by moving the mask M2 and the plate P2 synchronously in the scanning direction with respect to the projection optical system PL2 composed of PM3 to PM5 and one partial projection optical unit (not shown). A step-and-scan scanning projection exposure apparatus that performs scanning exposure will be described as an example.
[0057]
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of the entire scanning projection exposure apparatus according to the third embodiment. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 7 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the plate P2, and the Z axis is set to a direction orthogonal to the plate P2. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In this embodiment, the direction (scanning direction) in which the plate P2 is moved is set in the X-axis direction.
[0058]
This scanning projection exposure apparatus includes a
[0059]
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of the partial illumination optical unit IM1 of the scanning projection exposure apparatus according to this embodiment. In addition, since the structure of partial illumination optical unit system IM2-IM5 is the same as the structure of partial illumination optical unit IM1, description is abbreviate | omitted.
[0060]
The light beam emitted from the
[0061]
The light shielding pattern of the
[0062]
The light beam that has passed through the
[0063]
The light beam from the secondary light source formed on the rear focal plane of the fly-
[0064]
Here, the fly-
[0065]
As shown in FIG. 7, the light from the illumination area of the mask M2, that is, the illumination area corresponding to the partial illumination optical unit IM1, is arranged so as to correspond to each illumination area, and the image of a part of the pattern of the mask M2 is plated. Of the plurality of partial projection optical units (in this embodiment, four partial projection optical units PM1, PM3, PM4, and PM5 and one partial projection optical unit (not shown)) that respectively project onto P2, partial projection optics A pattern image of the mask M2 is formed on the plate P2 through the unit PM1. The image at this time is an erect image.
[0066]
The light that has passed through the partial illumination optical units IM2 to IM5 illuminates each illumination area of the mask M2 substantially uniformly by the condenser lens provided in each of the partial illumination optical units IM2 to IM5. The light is incident on one partial projection optical unit (not shown) and three partial projection optical units PM3 to PM5 provided corresponding to the units IM2 to IM5. The light that has passed through each partial projection optical unit forms a pattern image of the mask M2 on the plate P2.
[0067]
Here, the mask M2 is fixed by a mask holder (not shown) and is placed on a mask stage (not shown). The mask stage is provided with a movable mirror MIF. Laser light emitted from a mask stage laser interferometer (not shown) enters and reflects on the movable mirror MIF. The position of the mask stage is measured and controlled based on the interference of the incident and reflected laser light. The plate P2 is fixed by a plate holder (not shown), and is placed on a plate stage (not shown). The plate stage is provided with a movable mirror PIF. Laser light emitted from a plate stage laser interferometer (not shown) enters and reflects on the movable mirror PIF. The position of the plate stage is measured and controlled based on the interference of the reflected laser beam.
[0068]
A pair of alignment systems AL for aligning the mask M2 and the plate P2 are provided above the mask M2. For the alignment AL, for example, a method of obtaining a relative position between a mask alignment mark formed on the mask M2 and a plate alignment mark formed on the plate P2 by image processing is used.
[0069]
According to the exposure apparatus of the third embodiment, the normal surface of the incident surface of the light control mechanism provided in each partial illumination optical unit, that is, the surface on which the light shielding pattern is formed, is set to each part. A light control mechanism is arranged so as to be inclined with respect to the optical axis of the illumination optical unit. Therefore, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the partial projection optical system, the plate, and the like from entering the light amount sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask passes through the condenser lens, beam splitter, and fly-eye lens along the optical axis of the partial illumination optical unit and reaches the light adjustment mechanism, the disturbance light reflected by the light adjustment mechanism is Since the light travels in a direction different from the optical axis of the partial illumination optical unit, it does not enter the fly-eye lens.
[0070]
Further, according to the exposure apparatus of the third embodiment, the divergence angle of the light beam passing through the dimming mechanism with respect to the plane in which the inclination angle of the dimming mechanism is orthogonal to the optical axis of each partial illumination optical unit. Therefore, when disturbance light reaches the light adjustment mechanism and is reflected by the light adjustment mechanism, the disturbance light is reliably transmitted in a direction different from the optical axis of the partial illumination optical unit, that is, fly-eye. It can be advanced in a direction that does not re-enter the lens.
[0071]
Further, according to the exposure apparatus of the third embodiment, the inner wall surface of the housing on the opposite side of the light quantity sensor across the beam splitter is in a direction perpendicular to the traveling direction of the light beam toward the light quantity sensor. Since it is inclined and has a light absorption function, disturbance light can be prevented from entering the light amount sensor. For example, when disturbance light reflected by the mask is reflected by the beam splitter and enters the inner wall surface of the housing, a part of the disturbance light is absorbed by the light absorption function of the inner wall surface. In addition, disturbance light that has not been absorbed is reflected by the inner wall surface of the casing, and travels in a direction different from the traveling direction of the light toward the light quantity sensor.
[0072]
Therefore, according to the exposure apparatus according to the third embodiment, disturbance light can be prevented from entering the light quantity sensors of the respective partial illumination optical units, and therefore the light quantity of the exposure light can be measured by the light quantity sensors. Can be done accurately. Further, the amount of light emitted from each partial illumination optical unit and illuminating a predetermined illumination area of the mask can be accurately measured by each light amount sensor, and based on the measured amount of light, Since the light emitted from each partial illumination optical unit can be precisely adjusted to an optimum illuminance or light amount for each partial illumination optical unit, good exposure can be performed.
[0073]
In the exposure apparatus according to the third embodiment, the tilt direction of the light control mechanism provided in each partial illumination optical unit is parallel or orthogonal to the scanning direction of the mask stage and the plate stage. Therefore, in the scanning exposure apparatus, the light control mechanism can be easily and smoothly moved along the in-plane direction of the incident surface.
[0074]
Moreover, according to the exposure apparatus concerning 3rd Embodiment, each partial illumination optical unit IM1-IM5 is arrange | positioned so that a several illumination area | region may be formed along two rows extended in the direction crossing a scanning direction. Since the linear movement direction of the dimming mechanism in each of the partial illumination optical units IM1 to IM5 is substantially the scanning direction, the dimming mechanism can be arranged without interfering between adjacent partial illumination optical units. it can. Further, the light quantity sensors in the partial illumination optical units IM1 to IM5 are arranged so as to be outside from the partial illumination optical units IM1 to IM5 along the scanning direction (on the side opposite to the partial illumination optical units in another row). Therefore, the light quantity sensor can be arranged without interfering between the adjacent partial illumination optical units.
[0075]
In the exposure apparatus according to the third embodiment, one light source is used. However, a light source may be provided for each illumination field. Further, a plurality of light sources may be provided, and light beams from the many light sources may be divided into respective illumination fields by a light guide fiber such as an optical fiber having good randomness.
[0076]
In the exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the light control mechanism is disposed between the collimator lens and the fly-eye lens, but any position in the optical path between the light source and the mask. It suffices if they are arranged.
[0077]
Moreover, in the exposure apparatus concerning each above-mentioned embodiment, you may use the
[0078]
Further, in the exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, a dimming mechanism in which a light-shielding pattern is formed on a plane-parallel glass is used. However, as shown in FIG. A
[0079]
Moreover, you may use what is not parallel plane glass as a light control mechanism, for example, wedge-shaped glass. In this case, when the pattern formed of a light shielding material such as chrome is formed on the entrance surface of the wedge-shaped glass, the normal of the entrance surface is inclined and reflected with respect to the optical axis of the illumination optical system. The light control mechanism is arranged as described above. On the other hand, when a pattern formed by vapor deposition of a light shielding material such as chrome is formed on the exit surface of the wedge-shaped glass, the normal of the exit surface is reflected with an inclination with respect to the optical axis of the illumination optical system. Arrange the light control mechanism.
[0080]
In the exposure apparatus according to each of the embodiments described above, a pattern is formed from a light-shielding material such as chrome on the incident surface of parallel plane glass as a light control mechanism, but a pattern is formed on the exit surface of parallel plane glass. May be. In this case, the light control mechanism is arranged in a state where the normal line of the exit surface is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system, and is configured to be movable in the in-plane direction of the exit surface. .
[0081]
In the exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the inner wall surface of the housing is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the light beam traveling toward the light quantity sensor, and has an absorption function. The light absorbing member may be provided separately from the housing. In this case, the separate light absorbing member is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the beam splitter interposed therebetween. In this case, it is desirable to incline the separate light absorbing member with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the light beam traveling toward the light quantity sensor.
[0082]
Moreover, you may comprise so that the reflection member with a separate reflective surface from a housing | casing may be provided. In this case, the separate reflecting member is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the beam splitter interposed therebetween, and is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the light beam toward the light amount sensor.
[0083]
In the exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the dimming mechanism is used as a means for preventing the influence of disturbance light reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, and the plate. The direction of the light beam traveling toward the light quantity sensor on the inner wall surface of the housing arranged on the opposite side of the light quantity sensor across the beam splitter However, it is also possible to use these two means separately.
[0084]
In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, the reticle (mask) is illuminated by the illumination device (illumination process), and the transfer pattern formed on the mask is exposed to the photosensitive substrate using the projection optical system (exposure). Step), a micro device (semiconductor element, imaging element, liquid crystal display element, thin film magnetic head, etc.) can be manufactured. FIG. 12 is a flowchart of an example of a technique for obtaining a semiconductor device as a micro device by forming a predetermined circuit pattern on a plate or the like as a photosensitive substrate using the exposure apparatus according to the above-described embodiment. Will be described with reference to FIG.
[0085]
First, in
[0086]
Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, since exposure is performed using exposure light adjusted to an optimum illuminance or light amount without being affected by ambient light, a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be throughput. Can get well. In
[0087]
In the exposure apparatus according to the above-described embodiment, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). Hereinafter, an example of the technique at this time will be described with reference to the flowchart of FIG. In FIG. 13, in a
[0088]
Next, in the color filter forming step 402, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. Then, after the color filter forming step 402, a cell assembling step 403 is executed. In the cell assembly step 403, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the
[0089]
Thereafter, in a module assembling step 404, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, the exposure apparatus according to the above-described embodiment is used and exposure is performed using exposure light that is adjusted to an optimum state. A liquid crystal display element can be obtained with high throughput.
[0090]
【The invention's effect】
According to the exposure apparatus of the present invention, since the light amount adjusting member is arranged in a state where the normal line of at least one of the entrance surface and the exit surface is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system, the mask, the projection optical system It is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the projection lens, plate, etc. constituting the light from entering the light amount sensor that measures the amount of exposure light. Further, since the light amount adjustment is performed by moving the light amount adjustment member in the in-plane direction of the entrance surface or the exit surface, the light amount adjustment can be performed without operating the light amount adjustment member in a wide operating range.
[0091]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, since the light absorbing member disposed on the opposite side of the light quantity sensor with the light beam separating means interposed therebetween is provided, the light is reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc. The incident light (disturbance light) can be prevented from entering the light quantity sensor.
[0092]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the reflection having a reflecting surface that is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separating unit interposed therebetween and is inclined with respect to a direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam toward the light amount sensor. Since the member is provided, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, or the like from entering the light amount sensor.
[0093]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, the housing that holds the light beam separation means is disposed on the opposite side of the light quantity sensor with the light beam separation means interposed therebetween, and is inclined with respect to the direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam. Since the inner wall surface is provided, it is possible to prevent light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc. from entering the light amount sensor.
[0094]
Further, according to the exposure apparatus of the present invention, since the inner wall surface of the housing is configured to have a light absorption function, light reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc. (disturbance) Light) can be prevented from entering the light quantity sensor. Therefore, according to the exposure apparatus of the present invention, the exposure light can be adjusted to the optimum illuminance or light amount based on the accurately measured light amount of the exposure light, and good exposure can be performed.
[0095]
Further, according to the exposure method of the present invention, the exposure light is not affected by the light (disturbance light) reflected by the mask, the projection lens constituting the projection optical system, the plate, etc., so that the optimum illuminance or light amount is obtained. Since exposure is performed using an exposure apparatus that can be adjusted, good exposure can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a schematic arrangement of an entire exposure apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a configuration of an illumination optical system of the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an arrangement state of a light control mechanism constituting the exposure apparatus according to the first embodiment.
FIG. 4 is a view for explaining an arrangement inclination angle of a light control mechanism constituting the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a light control mechanism constituting the exposure apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a view showing a configuration of an illumination optical system of an exposure apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing a schematic arrangement of an entire exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a configuration of an illumination optical system of an exposure apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing an arrangement state of a light control mechanism constituting an exposure apparatus according to a third embodiment.
FIG. 10 is a view for explaining another light control mechanism constituting the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 11 is a view for explaining another light control mechanism constituting the exposure apparatus according to the embodiment;
FIG. 12 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device as a micro device according to an embodiment.
FIG. 13 is a flowchart of a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device according to an embodiment.
FIG. 14 is a view showing a configuration of an illumination optical system constituting a conventional exposure apparatus.
FIG. 15 is a view showing a configuration of an illumination optical system constituting a conventional exposure apparatus.
[Explanation of symbols]
IL ... illumination optical system, PL ... projection optical system, M1 ... mask, P1 ... plate, 2 ... elliptical mirror, 4 ... light source, 6 ... dichroic mirror, 8 ... shutter, 10, 14 ... relay lens, 12 ... interference filter, DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が該照明光学系の光軸に対して傾斜して配置され、かつ、前記入射面または前記射出面の面内方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする露光装置。An illumination optical system that guides a light beam emitted from a light source to a mask, disposed in an optical path between the light source and the mask, and changing a portion located in the optical path to change the transmittance of the light beam In an exposure apparatus including an illumination optical system having a light amount adjustment member to be changed,
The light amount adjusting member is arranged such that a normal line of at least one of the incident surface and the exit surface is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system, and along the in-plane direction of the incident surface or the exit surface An exposure apparatus configured to be movable.
前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が該照明光学系の光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜して配置され、前記所定の傾斜角は、前記光軸に直交する面に対して前記光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上であることを特徴とする露光装置。An illumination optical system that guides a light beam emitted from a light source to a mask, disposed in an optical path between the light source and the mask, and changing a portion located in the optical path to change the transmittance of the light beam In an exposure apparatus including an illumination optical system having a light amount adjustment member to be changed,
The light amount adjusting member is arranged such that at least one normal line of the incident surface and the exit surface is inclined by a predetermined inclination angle with respect to the optical axis of the illumination optical system, and the predetermined inclination angle is An exposure apparatus, wherein the exposure apparatus has a divergence angle of ½ or more of a light beam passing through the light amount adjusting member with respect to an orthogonal surface.
前記部分照明光学ユニットは、該部分照明光学ユニットの光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率を変更するための光量調整部材をそれぞれ備え、
前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が前記照明光学系の光軸に対して傾斜して配置され、かつ、前記入射面または前記射出面の面内方向に沿って移動可能に構成されていることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus including an illumination optical system having a plurality of partial illumination optical units that respectively illuminate a part on a mask based on a light flux from a light source,
The partial illumination optical unit includes a light amount adjusting member that is disposed in the optical path of the partial illumination optical unit and changes the transmittance of the light flux by changing a portion located in the optical path.
The light amount adjusting member is disposed such that a normal line of at least one of the incident surface and the exit surface is inclined with respect to the optical axis of the illumination optical system, and along the in-plane direction of the incident surface or the exit surface An exposure apparatus configured to be movable.
前記部分照明光学ユニットは、該部分照明光学ユニットの光路中に配置され、前記光路中に位置する部位を変更することにより前記光束の透過率を変更するための光量調整部材をそれぞれ備え、
前記光量調整部材は、入射面及び射出面の少なくとも一方の法線が前記照明光学系の光軸に対して所定の傾斜角だけ傾斜して配置され、前記所定の傾斜角は、前記光軸に直交する面に対して前記光量調整部材を通過する光束の発散角の1/2以上であることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus including an illumination optical system having a plurality of partial illumination optical units that respectively illuminate a part on a mask based on a light flux from a light source,
The partial illumination optical unit includes a light amount adjusting member that is disposed in the optical path of the partial illumination optical unit and changes the transmittance of the light flux by changing a portion located in the optical path.
The light amount adjusting member is arranged such that at least one normal line of the incident surface and the exit surface is inclined by a predetermined inclination angle with respect to the optical axis of the illumination optical system, and the predetermined inclination angle is An exposure apparatus, wherein the exposure apparatus has a divergence angle of ½ or more of a light beam passing through the light amount adjusting member with respect to an orthogonal surface.
プレートを載置するプレートステージと、
前記マスクのパターンの像を前記プレート上に投影する投影光学系と、
前記マスクステージ及び前記プレートステージを前記投影光学系に対して相対的に移動させる走査手段とを備え、
前記入射面及び前記射出面の傾斜方向は、前記マスクステージ及び前記プレートステージの走査方向に対して平行または直交する方向であることを特徴とする請求項3または請求項4記載の露光装置。A mask stage on which the mask is placed;
A plate stage on which the plate is placed;
A projection optical system that projects an image of the pattern of the mask onto the plate;
Scanning means for moving the mask stage and the plate stage relative to the projection optical system;
5. The exposure apparatus according to claim 3, wherein the incident surface and the exit surface are inclined in a direction parallel or orthogonal to a scanning direction of the mask stage and the plate stage.
前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段と、
前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置された光吸収部材とを備えることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus having an illumination optical system for guiding a light beam emitted from a light source to a mask,
A light beam separating means disposed in an optical path between the light source and the mask, and separating the light beam into a first light beam directed to the mask and a second light beam directed to the light amount sensor;
An exposure apparatus comprising: a light absorbing member disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separating unit interposed therebetween.
前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段と、
前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置され、前記第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した反射面を持つ反射部材と
を備えることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus having an illumination optical system for guiding a light beam emitted from a light source to a mask,
A light beam separating means disposed in an optical path between the light source and the mask, and separating the light beam into a first light beam directed to the mask and a second light beam directed to the light amount sensor;
An exposure apparatus comprising: a reflecting member disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separating unit interposed therebetween and having a reflecting surface inclined with respect to a direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam.
前記光源と前記マスクとの間の光路中に配置され、前記光束を前記マスクへ向かう第1光束と光量センサへ向かう第2光束とに分離する光束分離手段を備え、
前記光束分離手段を保持する筐体は、前記光束分離手段を挟んで前記光量センサの反対側に配置され、前記第2光束の進行方向と直交する方向に対して傾斜した内壁面を備えることを特徴とする露光装置。In an exposure apparatus having an illumination optical system for guiding a light beam emitted from a light source to a mask,
A light beam separating unit disposed in an optical path between the light source and the mask and separating the light beam into a first light beam traveling toward the mask and a second light beam traveling toward the light amount sensor;
The housing that holds the light beam separation means includes an inner wall surface that is disposed on the opposite side of the light amount sensor with the light beam separation means interposed therebetween and is inclined with respect to a direction orthogonal to the traveling direction of the second light beam. A featured exposure apparatus.
前記光束分離手段は、前記光学インテグレータ素子と前記マスクとの間の光路中に配置されることを特徴とする請求項6乃至請求項10の何れか一項に記載の露光装置。The illumination optical system includes an optical integrator element,
The exposure apparatus according to any one of claims 6 to 10, wherein the light beam separating unit is disposed in an optical path between the optical integrator element and the mask.
前記照明光学系を用いて前記マスクを照明する照明工程と、
前記マスクのパターンをプレート上に転写する転写工程と
を含むことを特徴とする露光方法。An exposure method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11,
An illumination step of illuminating the mask using the illumination optical system;
A transfer step of transferring the mask pattern onto a plate.
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