JP2006098650A - Exposure apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、露光装置および露光方法に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus and an exposure method.
従来、IC等の製造に用いられる露光装置では、感光剤が塗布された被露光基板(ワーク)にマスクパターンが形成されたフォトマスクを介して光を照射して露光することにより、被露光基板上にマスクパターンを転写する方法が採られている。露光には、被露光基板とフォトマスクとを密着させた状態で平行光を照射する密着露光方式と、被露光基板とフォトマスクとの間にわずかな間隔を設けた状態で平行光を照射するプロキシミティ露光方式とがある。特に、プロキシミティ露光方式は、密着露光方式に比べてフォトマスクと被露光基板とが接触しないためにフォトマスクが汚れにくく長寿命であるという利点がある。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an exposure apparatus used for manufacturing an IC or the like, a substrate to be exposed is exposed by irradiating light onto a substrate to be exposed (workpiece) coated with a photosensitive agent through a photomask having a mask pattern formed thereon. A method of transferring a mask pattern on top is employed. For exposure, a contact exposure method in which parallel light is irradiated with the substrate to be exposed and the photomask in close contact with each other, and parallel light is irradiated with a slight space between the substrate to be exposed and the photomask. There is a proximity exposure method. In particular, the proximity exposure method has an advantage that the photomask is less likely to get dirty and has a longer life than the contact exposure method because the photomask and the substrate to be exposed do not come into contact with each other.
図5は、従来の露光装置の概略図である。露光装置70は、プロキシミティ露光方式の露光装置であり、感光剤が塗布された被露光基板(以下「基板」という。)71と、ローディングされた基板71を真空吸着して固定する基台72と、基台72をXY方向およびθ(回転)方向に駆動するXYθ駆動部73と、所定のマスクパターンが形成され、基板71との間に所定の間隔をもって配置されたマスク74と、マスク74を保持枠に真空吸着して固定し、Z方向に駆動するZ駆動部75と、基板71に形成されたワークアライメントマーク76とマスク74に形成されたマスクアライメントマーク77との相対的な位置を観測するためのアライメント用カメラ78と、光源装置79とを備える。
FIG. 5 is a schematic view of a conventional exposure apparatus. The
光源装置79は、基板71に対して均等に露光するための凸レンズ80と、光源である水銀灯81と、入射光をできるだけ均一な光にして射出する周知のインテグレータ82と、露光を調整するシャッタ83と、水銀灯81から射出された光をインテグレータ82に集光する反射鏡84とで構成される。
The
水銀灯81から放出された光は、直接に、および反射鏡84を介して間接にインテグレータ82に照射され、シャッタ83が開くとインテグレータ82から凸レンズ80に照射される。インテグレータ82は、凸レンズ80の焦点位置に配置されているので、凸レンズ80に照射された光は屈折して略平行な平行光となり、マスク74を介して基板71を露光する。
The light emitted from the
また、露光装置70では、ワークアライメントマーク76およびマスクアライメントマーク77をアライメント用カメラ78で観測し、基台72をXYθ方向に駆動して基板71とマスク74とのマスクパターンを重ね合せる。このとき、前工程で所定のパターンが形成された基板71に対して、さらに別のパターン(マスク74のマスクパターン)を形成する場合、既に形成されたマスクパターンとこれから形成するパターンとの位置関係にズレが生じないように露光する必要がある。
Further, in the
そこで、原版フィルム(マスク)と基板とを高精度に位置決めするために、CCDカメラ(アライメント用カメラ)の撮像エリアに原版フィルムのマークおよび基板のマークが入るように位置調整することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、マスクとプリント配線基板とに設けられた位置合わせマークを一致させる制御装置が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, in order to position the original film (mask) and the substrate with high accuracy, it has been proposed to adjust the position so that the mark of the original film and the mark of the substrate enter the imaging area of the CCD camera (alignment camera). (For example, refer to Patent Document 1). In addition, a control device that matches the alignment marks provided on the mask and the printed wiring board has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
しかし、上記特許文献1および特許文献2に開示された露光装置では、基板が大型になると処理液や熱等により伸縮しやすく、伸縮に伴って、既に形成されているマスクパターンも伸縮するため、この伸縮を無視して固定寸法のマスクにより新たなマスクパターンを基板に重ねて露光(重ね露光)してしまうと、作成すべきマスクパターンとズレが生じてしまうという問題点がある。 However, in the exposure apparatuses disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 described above, when the substrate becomes large, it tends to expand and contract due to the processing liquid, heat, and the like. If this expansion and contraction is ignored and a new mask pattern is superimposed on the substrate and exposed (overexposure) with a fixed-size mask, there is a problem that a deviation from the mask pattern to be created occurs.
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被露光基板に露光を行う際に、被露光基板またはマスクの伸縮に起因する露光のズレの発生を防止してマスクパターンの露光を迅速に且つ高精度に行うことができる露光装置および露光方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and its purpose is to prevent the occurrence of misalignment of exposure due to expansion or contraction of the substrate to be exposed or the mask when exposing the substrate to be exposed. An object of the present invention is to provide an exposure apparatus and an exposure method that can perform exposure of a mask pattern quickly and with high accuracy.
前述した目的を達成するために、本発明に係る露光装置は、下記の(1)〜(5)を特徴としている。 In order to achieve the above-described object, an exposure apparatus according to the present invention is characterized by the following (1) to (5).
(1)被感光材が塗布された被露光基板と、
所定のマスクパターンが形成されたマスクと、
前記マスクパターンを前記被露光基板に投影して露光する光源装置と、
前記被露光基板に投影する前記マスクパターンの露光倍率を調整する露光倍率調整手段と、
前記露光倍率調整手段の調整動作を制御する制御手段と、を備え
前記制御手段が、前記露光倍率調整手段の調整動作量と前記露光倍率の変化量とを関連付ける予め定められた関係式を用いた倍率補正演算の結果に基づき、前記被露光基板および前記マスクの少なくとも一方の伸縮量に対応して、前記露光倍率調整手段を制御すること。
(2)上記(1)を特徴とする露光装置において、前記光源装置が、光源と、前記光源の光から光束を生成する露光光束生成手段と、生成された前記光束から前記マスクに照射する露光光を光軸に略平行に調整する光束調整手段と、を含み、
前記露光倍率調整手段が、レンズと、レンズを光軸方向に移動する移動手段と、を含み、
前記制御手段が、前記移動手段により前記光束調整手段に対する前記レンズの位置を移動させ、前記マスクに照射する前記露光光の照射角を変更して前記露光倍率を制御すること。
(3)上記(2)を特徴とする露光装置において、前記関係式が、前記光束調整手段に対する前記レンズの位置と前記照射角とを関連付ける非線形関数であること。
(4)上記(3)を特徴とする露光装置において、前記非線形関数が、前記露光光束生成手段と、前記光束調整手段と、前記露光倍率調整手段の前記レンズと、を含む光学系において光学計算により導出された非線形関数であること。
(5)上記(3)を特徴とする露光装置において、前記非線形関数が、前記露光光束生成手段と、前記光束調整手段と、前記露光倍率調整手段の前記レンズと、を含む光学系において、前記光束調整手段に対する前記レンズの複数位置における前記照射角の離散値を予め測定して近似または補完した非線形関数であること。
(1) a substrate to be exposed coated with a photosensitive material;
A mask on which a predetermined mask pattern is formed;
A light source device that projects and exposes the mask pattern onto the substrate to be exposed;
Exposure magnification adjusting means for adjusting an exposure magnification of the mask pattern projected onto the substrate to be exposed;
Control means for controlling the adjustment operation of the exposure magnification adjustment means, wherein the control means uses a predetermined relational expression that associates the adjustment operation amount of the exposure magnification adjustment means with the change amount of the exposure magnification. Controlling the exposure magnification adjusting means in accordance with the amount of expansion / contraction of at least one of the substrate to be exposed and the mask based on the result of the magnification correction calculation.
(2) In the exposure apparatus characterized by the above (1), the light source device exposes the light source, exposure light beam generating means for generating a light beam from light of the light source, and irradiation of the mask from the generated light beam. A light flux adjusting means for adjusting the light substantially parallel to the optical axis,
The exposure magnification adjusting means includes a lens, and a moving means for moving the lens in the optical axis direction,
The control means moves the position of the lens with respect to the light flux adjusting means by the moving means, and changes the irradiation angle of the exposure light irradiated on the mask to control the exposure magnification.
(3) In the exposure apparatus characterized by the above (2), the relational expression is a nonlinear function associating the position of the lens with respect to the light beam adjusting unit and the irradiation angle.
(4) In the exposure apparatus characterized by the above (3), the nonlinear function is optically calculated in an optical system including the exposure light beam generation unit, the light beam adjustment unit, and the lens of the exposure magnification adjustment unit. It must be a nonlinear function derived from
(5) In the exposure apparatus characterized by the above (3), in the optical system in which the nonlinear function includes the exposure light beam generation unit, the light beam adjustment unit, and the lens of the exposure magnification adjustment unit, A non-linear function obtained by measuring or preliminarily approximating or complementing discrete values of the irradiation angle at a plurality of positions of the lens with respect to the light beam adjusting means.
また、前述した目的を達成するために、本発明に係る露光方法は、下記の(6)〜(10)を特徴としている。 In order to achieve the above-described object, the exposure method according to the present invention is characterized by the following (6) to (10).
(6)被感光材が塗布された被露光基板と所定のマスクパターンが形成されたマスクとを所定の間隔をもって対向するように位置決めし、
光源装置により前記マスクパターンを前記被露光基板に投影して露光する露光方法において、
露光倍率調整手段により前記被露光基板に投影する前記マスクパターンの露光倍率を調整する露光倍率調整工程と、
前記被露光基板および前記マスクの少なくとも一方の伸縮量に対応して、前記露光倍率調整手段の調整動作量と前記露光倍率の変化量とを関連付ける予め定められた関係式を用いた倍率補正演算の結果に基づいて前記露光倍率調整手段を制御する制御工程と、
を備えること。
(7)上記(6)を特徴とする露光方法において、前記光源装置が、光源と、前記光源の光から光束を生成する露光光束生成手段と、生成された前記光束から前記マスクに照射する露光光を光軸に略平行に調整する光束調整手段と、を含み、
前記露光倍率調整手段が、レンズと、レンズを光軸方向に移動する移動手段と、を含み、
前記制御工程が、前記移動手段により前記光束調整手段に対するレンズの位置を移動させ、前記マスクに照射する前記露光光の照射角を変更して前記露光倍率を制御すること。
(8)上記(7)を特徴とする露光方法において、前記制御工程が、前記光束調整手段に対する前記レンズの位置と前記照射角とを関連付ける非線形関数を用いて前記倍率補正演算を行うこと。
(9)上記(8)を特徴とする露光方法において、前記非線形関数を、前記露光光束生成手段と、前記光束調整手段と、前記露光倍率調整手段の前記レンズと、を含む光学系において光学計算により導出された非線形関数とすること。
(10)上記(8)を特徴とする露光方法において、前記非線形関数を、前記露光光束生成手段と、前記光束調整手段と、前記露光倍率調整手段の前記レンズと、を含む光学系において、前記光束調整手段に対する前記レンズの複数位置における前記照射角の離散値を予め測定して近似または補完した非線形関数とすること。
(6) Positioning the exposed substrate coated with the photosensitive material and the mask on which the predetermined mask pattern is formed so as to face each other at a predetermined interval;
In an exposure method of projecting and exposing the mask pattern onto the substrate to be exposed by a light source device,
An exposure magnification adjustment step of adjusting an exposure magnification of the mask pattern projected onto the substrate to be exposed by an exposure magnification adjustment means;
A magnification correction calculation using a predetermined relational expression that associates an adjustment operation amount of the exposure magnification adjusting means with a change amount of the exposure magnification corresponding to an expansion / contraction amount of at least one of the substrate to be exposed and the mask. A control step of controlling the exposure magnification adjusting means based on the result;
Be provided.
(7) In the exposure method characterized in (6) above, the light source device exposes the light source, exposure light beam generating means for generating a light beam from the light of the light source, and irradiating the mask from the generated light beam. A light flux adjusting means for adjusting the light substantially parallel to the optical axis,
The exposure magnification adjusting means includes a lens, and a moving means for moving the lens in the optical axis direction,
The control step moves the position of the lens with respect to the light beam adjusting means by the moving means, and changes the irradiation angle of the exposure light applied to the mask to control the exposure magnification.
(8) In the exposure method characterized in (7) above, the control step performs the magnification correction calculation using a nonlinear function that associates the position of the lens with respect to the light beam adjusting unit and the irradiation angle.
(9) In the exposure method characterized in (8) above, the nonlinear function is optically calculated in an optical system including the exposure light beam generation unit, the light beam adjustment unit, and the lens of the exposure magnification adjustment unit. The nonlinear function derived by
(10) In the exposure method characterized by the above (8), in the optical system including the nonlinear function, the exposure light beam generation unit, the light beam adjustment unit, and the lens of the exposure magnification adjustment unit, A discrete function of the irradiation angle at a plurality of positions of the lens with respect to the light beam adjusting means is measured in advance to obtain a nonlinear function approximated or supplemented.
本発明に係る露光装置および露光方法によれば、制御手段によって被露光基板およびマスクの少なくとも一方の伸縮量に対応するように露光倍率調整手段を制御して、被露光基板に投影するマスクパターンの露光倍率を調整するようにしたので、被露光基板に露光を行う際に被露光基板またはマスクの伸縮に起因する露光のズレの発生を防止してマスクパターンの露光を高精度に行うことができる。
さらに、制御手段が、露光倍率調整手段の調整動作量と前記露光倍率の変化量とを関連付ける予め定められた関係式を用いた倍率補正演算の結果に基づいて、露光倍率調整手段を制御するようにしたので、被露光基板およびマスク毎の伸縮量に応じた最適な露光倍率を自動的に且つ迅速に設定することができる。
According to the exposure apparatus and the exposure method of the present invention, the exposure magnification adjusting means is controlled by the control means so as to correspond to the expansion / contraction amount of at least one of the substrate to be exposed and the mask, and the mask pattern projected onto the substrate to be exposed is controlled. Since the exposure magnification is adjusted, the exposure of the mask pattern can be performed with high accuracy by preventing the occurrence of misalignment of the exposure due to the expansion or contraction of the exposed substrate or the mask when the exposed substrate is exposed. .
Further, the control means controls the exposure magnification adjusting means based on the result of the magnification correction calculation using a predetermined relational expression that associates the adjustment operation amount of the exposure magnification adjusting means with the change amount of the exposure magnification. Thus, the optimum exposure magnification according to the amount of expansion / contraction for each substrate to be exposed and the mask can be set automatically and quickly.
また、制御手段が、露光倍率調整手段のレンズと該レンズの移動手段によりマスクに照射する露光光の照射角を変更して露光倍率を制御するようにしたので、露光倍率を容易に制御することができる。 In addition, since the control means controls the exposure magnification by changing the irradiation angle of the exposure light applied to the mask by the lens of the exposure magnification adjusting means and the moving means of the lens, the exposure magnification can be easily controlled. Can do.
前記非線形関数を、露光光束生成手段と、光束調整手段と、露光倍率調整手段のレンズとを含む光学系において光学計算により導出される非線形関数としたので、所望の照射角度を実現するレンズの位置を容易に計算することでき、これにより迅速に露光倍率を調整することができる。 Since the non-linear function is a non-linear function derived by optical calculation in an optical system including the exposure beam generation unit, the beam adjustment unit, and the lens of the exposure magnification adjustment unit, the position of the lens that realizes a desired irradiation angle Can be easily calculated, whereby the exposure magnification can be adjusted quickly.
前記非線形関数を、露光光束生成手段と、光束調整手段と、露光倍率調整手段のレンズとを含む光学系において前記光束調整手段に対する前記レンズの複数位置における前記照射角の離散値を予め測定して近似または補完した非線形関数としたので、露光装置固有の特性(より詳細には、光学系を構成する光学素子の収差に起因する誤差)を考慮した露光倍率調整が可能となり、これによりマスクパターンの露光を高精度に行うことができる。 The nonlinear function is obtained by measuring in advance the discrete values of the irradiation angle at a plurality of positions of the lens with respect to the light beam adjusting unit in an optical system including an exposure light beam generating unit, a light beam adjusting unit, and a lens of the exposure magnification adjusting unit. Since it is an approximated or complemented nonlinear function, exposure magnification can be adjusted in consideration of the characteristics unique to the exposure apparatus (more specifically, errors caused by aberrations of optical elements constituting the optical system). The exposure can be performed with high accuracy.
以下、本発明に係る好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係る露光装置の第1実施形態の全体の構成を示す概略図、図2は図1に示す露光装置の露光倍率調整のブロック図、図3は図1に示す光源装置の光学系における倍率補正演算の非線形関数を示す表、そして図4は本発明に係る露光装置の第2実施形態の全体の構成を示す概略図である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a first embodiment of an exposure apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of exposure magnification adjustment of the exposure apparatus shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram of the light source apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of a second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention.
図1に示すように、本発明の第1実施形態である露光装置10は、プロキシミティ方式の露光装置であり、感光材が塗布された被露光基板(以下、基板という。)11と、所定のマスクパターンが形成されたマスク12と、マスクパターンを基板11に投影して露光する光源装置13と、基板11とマスク12とを所定の間隔をもって対向するように位置決めする位置決め手段14と、基板11に投影するマスクパターンの露光倍率を調整する露光倍率調整手段15と、非線形関数を用いた倍率補正演算結果に基づいて露光倍率調整手段15を制御する制御手段16と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an
光源装置13は、光源である水銀灯17と、入射光を均一な光にして射出する光学素子の露光光束生成手段であるインテグレータ18と、インテグレータ18により生成された光束を光軸に略平行に調整する光束調整手段である固定凸レンズ19と、露光および非露光を切り替えるシャッタ28と、水銀灯17から射出された光をインテグレータ18に集光する反射鏡29とを有している。固定凸レンズ19はインテグレータ18と光軸を一致させて配置されている。また、インテグレータ18と固定凸レンズ19との間には露光倍率調整手段15が配置されている。
The
露光倍率調整手段15は、可動凸レンズ20と、可動凸レンズ20を光軸方向に移動する移動手段21とから構成されており、移動手段21は、駆動部31と、ボールねじ32とを有している。ボールねじ32は、その長手方向が光軸と平行になるように駆動部31に連結されている。可動凸レンズ20は、インテグレータ18および固定凸レンズ19と光軸を一致させてレンズ保持部材30により保持されており、レンズ保持部材30はボールねじ32の長手方向(即ち、光軸方向)に移動可能にボールねじ32に支持されている。駆動部31が、ボールねじ32を正回転または逆回転させることにより、インテグレータ18はレンズ保持部材30と共に光軸方向に移動される。
The exposure
位置決め手段14は、基台22と、XYθ駆動部23と、Z駆動部24とを有している。基台22は、露光装置10にローディングされる基板11を真空吸着して固定する。XYθ駆動部23は、制御手段16の入力信号に応じて、基台22を水平方向、即ちX方向およびY方向に、また中心点においてZ軸回りの回転方向(θ方向)に移動または回転させる。Z駆動部24は、マスク12を保持枠に真空吸着して固定するとともに、基板11とマスク12との間の微少間隔L1を不図示のセンサ等により測定し、微少間隔L1を一定に保つように、マスク12をZ方向(鉛直方向)に移動させる。また微小間隔L1は電気信号に変換されて制御手段16に出力される。
The positioning means 14 has a
基板11の周縁部には、一対のワークアライメントマーク26、26が形成されており、マスク12の周縁部には、ワークアライメントマーク26,26にそれぞれ対応する一対のマスクアライメントマーク27,27が形成されている。マスクアライメントマーク27,27の鉛直上方には、一対のアライメント用カメラ25,25が配置されている。アライメント用カメラ25は基板11に形成された一対のワークアライメントマーク26と、マスク12に形成された一対のマスクアライメントマーク27とを撮影する。アライメントカメラ25,25で得られる画像データは電気信号として制御手段16に出力される。
A pair of workpiece alignment marks 26 and 26 are formed on the peripheral edge of the
アライメント用カメラ25,25は、前工程で所定のパターンが形成された基板11に対して別のパターン(マスク12のマスクパターン)を形成する場合に、既に形成されたパターンとこれから形成するマスクパターンとの位置のズレを防止するために用いられる。また、基板11またはマスク12が露光時に受けた熱等により伸縮した場合に、基板11とマスク12との相対的な伸縮量を正確に測定するためにも用いられる。
The
図1および図2に示すように、制御手段16は、制御回路部33とドライバ34とを有しており、制御回路部33は、周知のCPU(即ち、Central Processing Unit)、ROM(即ち、Read Only Memory)、等(いずれも不図示)から構成されている。制御回路部33は、一対のアライメント用カメラ25,25の画像データからワークアライメントマーク26、26とマスクアライメントマーク27、27との相対的な位置情報を検出し、該位置情報から基板11とマスク12との相対的な伸縮量を検出し、該伸縮量から必要とされる露光倍率を計算し、該露光倍率を達成する露光光の照射角(即ち、固定凸レンズ19からマスク12に照射される有効な露光光が光軸となす最大角度であるデクリネーション角)を算出する。制御回路部33は固定凸レンズ19に対する可動凸レンズ20の位置と照射角とを関連付ける非線形関数を用いた倍率補正演算回路を内蔵しており、算出された照射角から可動凸レンズ20の位置を計算して倍率補正演算結果に応じた電気信号をドライバ34に出力する。ドライバ34は、入力された電気信号に応じて駆動部31を駆動する。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the control means 16 has a
制御回路部33の倍率補正演算に用いられる非線形関数は、インテグレータ18と固定凸レンズ19と可動凸レンズ20とから構成される光学系において、光学計算により導出された非線形関数であるか、若しくは固定凸レンズ19に対する可動凸レンズ20の複数位置における前記照射角の離散値を予め測定して近似または補完した非線形関数である。 例えば、以下に示す光学条件における計算結果と、同一の光学条件および測定条件における実験結果とに基づいて図3に示す非線形関数が得られる。
[光学条件]
可動凸レンズ20の入射面フラット、射出面r−430mm、厚み14.9mm、材料BK7、
固定凸レンズ19の入射面r430mm、射出面r−430mm、厚み37mm、材料BK7、
インテグレータ18の射出面から固定凸レンズ19入射面までの間隔315mm、
[計算]
可動凸レンズ20の固定凸レンズ19に対する位置を50mm〜250mmまで移動させた時の固定凸レンズ19のr=100mmの位置でのデクリネーション角度(tan)を計算する。
[測定条件]
マスク12と基板11とのギャップ(微少間隔L1)を100μmとして、可動凸レンズ20の固定凸レンズ19に対する位置を、50mm、100mm、150mm、200mm、250mmと変化させる。
[実験]
露光および現像を行い、可動凸レンズ20の各位置での露光倍率を測定する。
The nonlinear function used for the magnification correction calculation of the
[Optical conditions]
The incident surface flat of the movable
The incident surface r430 mm, the exit surface r-430 mm, the thickness 37 mm, the material BK7 of the fixed
The distance from the exit surface of the
[Calculation]
The declination angle (tan) at the position of r = 100 mm of the fixed
[Measurement condition]
The position of the movable
[Experiment]
Exposure and development are performed, and the exposure magnification at each position of the movable
可動レンズ20が50mmの位置にある場合、デクリネーション角度は、実験値が0.025であり、計算値は0.03であった。また、可動レンズ20が100mmの位置にある場合、デクリネーション角度は、実験値が0.015であり、計算値は0.0175であった。可動レンズ20が150mmの位置にある場合、デクリネーション角度は、実験値が0.005であり、計算値は0.00であった。また、可動レンズ20が200mmの位置にある場合、デクリネーション角度は、実験値が−0.025であり、計算値は0.02であった。そして、可動レンズ20が250mmの位置にある場合、デクリネーション角度は、実験値が−0.045であり、計算値は0.04である。
When the
次に、露光装置10の動作について説明する。
Next, the operation of the
マスク12が、その中心位置を露光光の光軸上に配置するように、Z駆動部24の保持枠に固定される。
The
基台22に固定された基板11とZ駆動部24の保持枠に固定されたマスク12との正確な位置合わせを行うに際して、制御手段16が、基板11のアライメントマーク26、26を結ぶ線とマスク12のアライメントマーク27,27を結ぶ線とが互いに重なり、且つ両線の中点同士が重なるようにXYθ駆動部23を駆動させて基板11の位置を調整する(以下、アライメント調整という。)。これは、アライメント用カメラ25,25から得られた画像データに基づき、制御手段16の制御回路部33により移動すべきX、Y、θの値を算出し、算出結果に応じた電気信号がXYθ駆動部23に与えられることにより行われる。これにより、基板11およびマスク12の中心位置は露光光の光軸上に一直線に整列する。また、基板11とマスク12との間には所定の微小間隔L1が保たれている。
When performing accurate alignment between the
基板11またはマスク12が伸縮している場合、アライメント調整した後に、ワークアライメントマーク26とマスクアライメントマーク27との間にズレ量Δが発生する。即ち、基板11とマスク12とは本来Δ=0になるように設計されているが、ワークアライメントマーク26,26間またはマスクアライメントマーク27,27間の伸縮によりΔ≠0となる。Δの値はアライメント用カメラ25、25から得られた画像データから制御手段16の制御回路部33により求められ、制御手段16内の不図示のメモリに記憶される。
When the
基板11またはマスク12が伸縮している場合、マスク12に形成されたマスクパターンを正確に基板11に露光するためには、ワークアライメントマーク26とマスクアライメントマーク27との間のズレ量Δと、微小間隔L1と、に基づいてマスクパターンの露光倍率を調整する必要がある。そこで、露光倍率調整手段15の移動手段21により、固定凸レンズ19に対する可動凸レンズ20の位置を光軸方向に移動してインテグレータ18により生成された光束の固定凸レンズ19への入射角を変更することにより、固定凸レンズ19からマスク12に照射される露光光の照射角を変更して露光倍率を調整する。
When the
制御手段16のメモリに記憶されたズレ量Δと微小間隔L1とから、必要とされる照射角が制御手段16の制御回路部33により算出される。制御回路部33は、固定凸レンズに対する可動凸レンズ20の位置と前記照射角とを関連付ける非線形関数を内蔵する倍率補正演算回路を有しており、該非線形関数を用いて、前記算出された照射角から可動凸レンズ20の位置が設定される。
The required irradiation angle is calculated by the
そして、設定された可動凸レンズ20の位置に基づき、制御手段16のドライバ34が露光倍率調整手段15の移動手段21の駆動部31に駆動電流を出力し、駆動部31がボールねじ32を正回転または逆回転させてレンズ保持部材30と共に可動凸レンズ20を光軸方向に移動させ、可動凸レンズ20が所定の位置に配置される。これにより所望の露光倍率が設定される。
Then, based on the set position of the movable
この状態で光源装置13のシャッタ28が開くと、水銀灯17から放射された光が、直接的に、および反射鏡29を介して間接的にインテグレータ18に入射し、インテグレータ18により生成された光束が、可動凸レンズ20および固定凸レンズ19を屈折して透過し、所望の照射角をもってマスク12に照射される。これにより、マスク12のマスクパターンが、設定された所望の露光倍率において正確に基板11に露光される。
When the
上述した露光装置10によれば、制御手段16による非線形関数を用いた露光倍率の倍率補正計算結果に基づいて、露光倍率調整手段15が、基板11に投影するマスクパターンの露光倍率を調整する。従って、大型の基板に重ね露光する場合でも、基板11またはマスク12の伸縮に起因する露光のズレの発生が防止され、それによって、マスクパターンの露光を高精度に行うことができる。また、マスク12に照射する露光光の照射角を変更して露光倍率を制御するので、露光倍率を容易に制御することができる。さらに、固定凸レンズ19に対する可動凸レンズ20の位置と照射角とを関連付ける予め定められた非線形関数を用いて倍率補正演算を行うことにより、基板11およびマスク12毎の伸縮量に応じた最適な露光倍率を自動的に且つ迅速に設定することができる。
According to the above-described
次に、図4を参照して、本発明に係る露光装置の第2実施形態を説明する。尚、第2実施形態において、上述の第1実施形態である露光装置10と同様の部材等については、図中に同一符号を付することにより、説明を省略する。
Next, a second embodiment of the exposure apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same members and the like as those of the
図4に示すように、本発明の第2実施形態である露光装置40は、基板11と、マスク12と、位置決め手段14と、露光倍率調整手段15と、制御手段16と、光源装置41と、アライメント用カメラ25、25とを備えている。
As shown in FIG. 4, the
光源装置41は、水銀灯17と、水銀灯17から射出された光を集光する反射鏡29と、反射鏡29で反射された光を反転させてインテグレータ18に集光する光路反転用の平面鏡42と、インテグレータ18と、インテグレータ18により生成された光束を反転させてマスク12に略垂直に照射する凹面鏡43とを有している。そして、インテグレータ18と凹面鏡43との間には露光倍率調整手段15が配置されている。
The light source device 41 includes a
露光装置40においては、基板11またはマスク12が伸縮している場合に、制御手段16が必要とされる露光倍率を計算し、該露光倍率を達成する露光光の照射角(即ち、凹面鏡43からマスク12に照射される露光光が光軸となす最大角度であるデクリネーション角)を算出する。算出された照射角に基づき非線形関数を用いた倍率補正演算により凹面鏡43に対する可動凸レンズ20の位置を設定し、移動手段21を制御することにより可動凸レンズ20を所定の位置に配置する。
In the
そして、水銀灯17から射出された光が、直接的に、および反射鏡29を介して間接的に平面鏡42に照射され、平面鏡42により反転された光がインテグレータ18に集光され、可動凸レンズ20を介して凹面鏡43に到達する。そして、凹面鏡43で反射された露光光は所望の照射角においてマスク12に照射され、マスク12のマスクパターンが所望の露光倍率において正確に基板11に露光される。
Then, the light emitted from the
上述した露光装置40によれば、制御手段16による非線形関数を用いた露光倍率の倍率補正計算結果に基づいて、露光倍率調整手段15が基板11に投影するマスクパターンの露光倍率を調整する。従って、大型の基板に重ね露光する場合でも、基板11またはマスク12の伸縮に起因する露光のズレの発生が防止され、それによって、マスクパターンの露光を高精度に行うことができる。また、マスク12に照射する露光光の照射角を変更して露光倍率を制御するので、露光倍率を容易に制御することができる。さらに、凹面鏡43に対する可動凸レンズ20の位置と照射角とを関連付ける予め定められた非線形関数を用いて倍率補正演算を行うことにより、基板11およびマスク12毎の伸縮量に応じた最適な露光倍率を自動的に且つ迅速に設定することができる。
According to the
尚、本発明の露光装置は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形,改良等が可能である。 The exposure apparatus of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate modifications and improvements can be made.
例えば、露光倍率調整手段15の可動凸レンズ20を駆動させる移動手段21としては、図示したレンズ保持部材30とボールねじ32と駆動部31との組み合わせに代えて、空気や液体等の流体を用いた駆動手段や、歯車とリンクとの組み合わせ機構を適用することができる。
For example, as the moving means 21 for driving the movable
また、上記実施形態においては、露光倍率調整手段15に可動凸レンズ20を設け、可動凸レンズ20を固定凸レンズ19に対して移動させるようにしたが、可動凸レンズ20を省いてインテグレータ18を固定凸レンズ19に対して移動させてもよい。
In the above embodiment, the
10,40 露光装置
11 基板(被露光基板)
12 マスク
13,41 光源装置
14 位置決め手段
15 露光倍率調整手段
16 制御手段
17 水銀灯(光源)
18 インテグレータ(露光光束生成手段)
19 固定レンズ(光束調整手段)
20 可動レンズ(レンズ)
21 移動手段
43 凹面鏡(光束調整手段)
10, 40
DESCRIPTION OF
18 Integrator (exposure beam generation means)
19 Fixed lens (light flux adjusting means)
20 Movable lens (lens)
21 Moving means 43 Concave mirror (light flux adjusting means)
Claims (10)
所定のマスクパターンが形成されたマスクと、
前記マスクパターンを前記被露光基板に投影して露光するための照射光を生成する光源装置と、
前記被露光基板に投影する前記マスクパターンの露光倍率を調整する露光倍率調整手段と、
前記露光倍率調整手段の調整動作を制御する制御手段と、を備え
前記制御手段が、前記露光倍率調整手段の調整動作量と前記露光倍率の変化量とを関連付ける予め定められた関係式を用いた倍率補正演算の結果に基づき、前記被露光基板および前記マスクの少なくとも一方の伸縮量に対応して前記露光倍率調整手段を制御することを特徴とする露光装置。 An exposed substrate coated with a photosensitive material;
A mask on which a predetermined mask pattern is formed;
A light source device that generates irradiation light for projecting and exposing the mask pattern onto the substrate to be exposed;
Exposure magnification adjusting means for adjusting an exposure magnification of the mask pattern projected onto the substrate to be exposed;
Control means for controlling the adjustment operation of the exposure magnification adjustment means, wherein the control means uses a predetermined relational expression that associates the adjustment operation amount of the exposure magnification adjustment means with the change amount of the exposure magnification. An exposure apparatus that controls the exposure magnification adjusting means in accordance with an expansion / contraction amount of at least one of the substrate to be exposed and the mask based on a result of magnification correction calculation.
前記露光倍率調整手段が、レンズと、レンズを光軸方向に移動する移動手段と、を含み、
前記制御手段が、前記移動手段により前記光束調整手段に対する前記レンズの位置を移動させ、前記マスクに照射する前記露光光の照射角を変更して前記露光倍率を制御することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 The light source device adjusts the generated light beam substantially parallel to the optical axis and generates exposure light for irradiating the mask with the light source, an exposure light beam generating means for generating a light beam from the light of the light source, Means,
The exposure magnification adjusting means includes a lens, and a moving means for moving the lens in the optical axis direction,
The said control means moves the position of the said lens with respect to the said light beam adjustment means by the said movement means, changes the irradiation angle of the said exposure light irradiated to the said mask, and controls the said exposure magnification. 2. The exposure apparatus according to 1.
光源装置により前記マスクパターンを前記被露光基板に投影して露光する露光方法において、
露光倍率調整手段により前記被露光基板に投影する前記マスクパターンの露光倍率を調整する露光倍率調整工程と、
前記被露光基板および前記マスクの少なくとも一方の伸縮量に対応して、前記露光倍率調整手段の調整動作量と前記露光倍率の変化量とを関連付ける予め定められた関係式を用いた倍率補正演算の結果に基づいて前記露光倍率調整手段を制御する制御工程と、
を備えることを特徴とする露光方法。 Positioning the exposed substrate coated with the photosensitive material and the mask on which the predetermined mask pattern is formed to face each other at a predetermined interval,
In an exposure method of projecting and exposing the mask pattern onto the substrate to be exposed by a light source device,
An exposure magnification adjustment step of adjusting an exposure magnification of the mask pattern projected onto the substrate to be exposed by an exposure magnification adjustment means;
A magnification correction calculation using a predetermined relational expression that associates an adjustment operation amount of the exposure magnification adjusting means with a change amount of the exposure magnification corresponding to an expansion / contraction amount of at least one of the substrate to be exposed and the mask. A control step of controlling the exposure magnification adjusting means based on the result;
An exposure method comprising:
前記露光倍率調整手段が、レンズと、レンズを光軸方向に移動する移動手段と、を含み、
前記制御工程が、前記移動手段により前記光束調整手段に対するレンズの位置を移動させ、前記マスクに照射する前記露光光の照射角を変更して前記露光倍率を制御することを特徴とする請求項6に記載の露光方法。 The light source device includes a light source, an exposure light beam generation unit that generates a light beam from light of the light source, and a light beam adjustment unit that adjusts exposure light applied to the mask from the generated light beam substantially parallel to an optical axis; Including
The exposure magnification adjusting means includes a lens, and a moving means for moving the lens in the optical axis direction,
7. The control step of controlling the exposure magnification by moving a position of a lens with respect to the light beam adjusting means by the moving means and changing an irradiation angle of the exposure light applied to the mask. An exposure method according to 1.
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JP2008257233A (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-23 | Nikon Corp | Exposure method, exposure apparatus, light converging pattern formation member, mask, and device manufacturing method |
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