JP2006153906A - 露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板ステージの加速中に生じる露光装置のロッキング現象の発生等を効果的に低減することができる露光装置を提供する。
【解決手段】 マスクＭに形成されたパターンを基板ステージＰＳＴ上に載置された感光性基板Ｐに露光する露光装置において、前記基板ステージＰＳＴを支持する定盤６と、前記定盤６の振動を防止する防振台とを備え、前記防振台は、所定の振動減衰能力を有するパッシブ防振台４ａ〜４ｄと、前記基板ステージＰＳＴの動作に関わる一定の期間だけ振動減衰能力を変化させるアクティブ防振台５ａ〜５ｄとを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、液晶表示素子などのフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

マイクロデバイスの一つであるフラットパネル表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスクステージとプレートステージを走査方向に相対的に同期移動させて、マスク上に形成された原画となるパターンを、マスクに形成された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、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

従来の露光装置においては、４つの防振台がこの４つの防振台上に載置される定盤のほぼ四隅に配置されており、この定盤の上にプレートを走査方向に移動させるためのプレートステージが載置されている。防振台には、プレートステージの加速中に生じる露光装置のロッキング（振動）現象の発生等を防止するために、粘性（例えば、オイル）物質または固体（例えば、ゴム、エポキシ樹脂）物質を用いた制振機構が備えられていた。

特開平１１−１６２８２８号公報

しかしながら、上述の露光装置における防振台は、一定の振動減衰性能を有し、振動減衰性能を変化させることができないため、プレートステージの加速中に生じる露光装置のロッキング現象の発生等を適切に低減することができない場合があり、また、プレートステージ加速期間から露光期間に移行する際に露光装置の整定を行うために設けられる整定期間を十分に確保する必要があった。また、ゴム等の物質を用いた制振機構を備える防振台の振動減衰性能は温度変動や時間経過により変化するため、プレートステージの加速中に生じる露光装置のロッキング現象の発生等を適切に低減することができない場合があった。

この発明の課題は、プレートステージの加速中に生じる露光装置のロッキング現象の発生等を効果的に低減することができる露光装置及び該露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

本発明の露光装置は、マスクに形成されたパターンを基板ステージ上に載置された外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板に露光する露光装置において、前記基板ステージを支持する定盤と、前記定盤の振動を防止する防振台とを備え、前記防振台は、所定の振動減衰能力を有するパッシブ防振台と、前記基板ステージの動作に関わる所定の期間だけ振動減衰能力を変化させるアクティブ防振台とを備えることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、所定の振動減衰能力を有するパッシブ防振台と所定の期間だけ振動減衰能力を変化させるアクティブ防振台とを有する防振台を備えているため、防振台の振動減衰能力を自在に制御することができる。従って、露光装置の制振性能を向上させることができ、露光装置のロッキング（振動）現象の発生等を効果的に低減することができる。

また、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。

本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、本発明の露光装置を用いて露光を行うため、高解像度で露光を行うことができ、高スループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。

この発明の露光装置によれば、所定の振動減衰能力を有するパッシブ防振台と所定の期間だけ振動減衰能力を変化させるアクティブ防振台とを有する防振台を備えているため、防振台の振動減衰能力を自在に制御することができる。また、基板ステージの加速期間及び加速期間から露光期間に移行する際に露光装置の整定を行うために設けられている整定期間だけアクティブ防振台の振動減衰能力を適切に変化させることができる。従って、露光装置の制振性能を向上させることができ、露光装置のロッキング（振動）現象の発生等を効果的に低減することができる。また、露光装置の制振性能の向上により整定期間を短縮することができるため、高スループットで露光を行うことができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置を用いて露光を行うため、高解像度で露光を行うことができ、高スループットでマイクロデバイスの製造を行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す図である。なお、以下の説明においては、図１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Ｐに対して平行となるように設定され、Ｚ軸がプレートＰ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Ｐを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。

この露光装置は、図１に示すように、光源及び照明光学系を含む照明光学装置ＩＬを備えている。照明光学装置ＩＬから射出される光束は、所定のパターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。マスクＭのパターンを透過した光束は、投影光学系ＰＬを介して、外径が５００ｍｍより大きい感光性基板であるプレートＰ上にマスクＭのパターン像を形成する。こうして、ＸＹ平面内においてマスクＭを載置するマスクステージＭＳＴとプレートＰを載置する基板ステージＰＳＴとを走査方向（Ｘ方向）に相対的に同期移動させ、かつ基板ステージＰＳＴを二次元的に駆動制御しながら一括露光またはスキャン露光を行うことにより、プレートＰの各露光領域にはマスクＭのパターンが逐次露光される。

また、この露光装置は、図１に示すように、基板ステージＰＳＴを支持する定盤６を備えている。定盤６は、この定盤６の振動を防止する防振台としてのパッシブ防振台４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ（図２参照）及びアクティブ防振台５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ（図２参照）上に載置されている。図２は、パッシブ防振台４ａ〜４ｄ、アクティブ防振台５ａ〜５ｄ、定盤６及びプレートＰの配置を示す図である。図２に示すように、アクティブ防振台５ａ〜５ｄは、定盤６のほぼ四隅に配置されている。パッシブ防振台４ａは、アクティブ防振台５ａに対して＋Ｘ方向側であってアクティブ防振台５ａの近傍に配置されている。パッシブ防振台４ａと同様に、パッシブ防振台４ｃは、アクティブ防振台５ｃに対して＋Ｘ方向側であってアクティブ防振台５ｃの近傍に配置されている。パッシブ防振台４ｂは、アクティブ防振台５ｂに対して−Ｘ方向側であってアクティブ防振台５ｂの近傍に配置されている。パッシブ防振台４ｂと同様に、パッシブ防振台４ｄは、アクティブ防振台５ｄに対して−Ｘ方向側であってアクティブ防振台５ｄの近傍に配置されている。

パッシブ防振台４ａ〜４ｄは、一般に弾性作用及び減衰作用（ダンパ作用）を有する緩衝部材からなり振動源とその支持体との間に配置されており、所定の振動減衰能力を有している。即ち、パッシブ防振台４ａ〜４ｄは、ばね材料と振動減衰材との組み合わせによって構成され、振動を装置本体に伝えないようにするとともに、静的には装置本体の姿勢を一定に保つようになっている。

アクティブ防振台５ａ〜５ｄは、電気粘性流体を用いた制振機構を備えており、基板ステージＰＳＴの動作に関わる所定の期間だけ振動減衰能力を変化させる機能を有している。ここで、所定の期間とは、少なくとも基板ステージＰＳＴの加速期間及び整定期間が含まれ、また後述する加速度計８ａ，８ｂにより所定の値よりも大きい加速度が検出されている期間が含まれる。整定期間とは、加速期間から露光期間に移行する際に定盤６の整定を行うために設けられている期間のことである。アクティブ防振台５ａ〜５ｄの振動減衰能力は、電気粘性流体にかける電圧が変化することにより変化する電気粘性流体の粘度に基づいて変化する。アクティブ防振台５ａ〜５ｄは、加速期間中及び整定期間中においては、その制振機構に用いられている電気粘性流体の粘度を、所定の期間中以外の期間の粘度と比較して高くすることにより制振能力を高める。

また、定盤６上に載置されている基板ステージＰＳＴ上には加速度計（加速度検出手段）８ａ，８ｂが設置されている。加速度計８ａ，８ｂは基板ステージＰＳＴのＺ方向における加速度を検出し、加速度計８ａ，８ｂにより検出された検出信号は、後述する制御部１０に対して出力される。なお、この実施の形態においては、２つの加速度計８ａ，８ｂを備えることにより高精度に基板ステージＰＳＴのＺ方向における加速度を検出しているが、少なくとも１つの加速度計を備えていればよい。

また、この実施の形態にかかる露光装置は、マスクステージ駆動部１２によるマスクステージＭＳＴの駆動、基板ステージ駆動部１４による基板ステージＰＳＴの駆動及びアクティブ防振台５ａ〜５ｄの振動減衰能力を制御する制御部１０を備えている。制御部１０には、マスクステージ駆動部１２及び基板ステージ駆動部１４が接続されている。マスクステージ駆動部１２は制御部１０からの制御信号に基づいてマスクステージＭＳＴを駆動させ、基板ステージ駆動部１４は制御部からの制御信号に基づいて基板ステージＰＳＴを駆動させる。

また、制御部１０は、加速度計８ａまたは加速度計８ｂから出力される検出信号に基づいてアクティブ防振台５ａ〜５ｄの振動減衰能力を制御する。即ち、加速度計８ａにより検出された加速度、または加速度計８ｂにより検出された加速度の値が所定の値よりも大きい場合には、制御部１０は、アクティブ防振台５ａ〜５ｄの振動減衰能力を変化させる。具体的には、アクティブ防振台５ａ〜５ｄの制振機構に用いられている電気粘性流体にかける電圧を変化させ、電気粘性流体の粘度を高くすることによりアクティブ防振台５ａ〜５ｄの振動減衰能力を高くする。

この実施の形態にかかる露光装置によれば、基板ステージの加速期間及び加速期間から露光期間に移行する際に定盤の整定を行うために設けられている整定期間だけアクティブ防振台の振動減衰能力を適切に変化させることができる。具体的には、アクティブ防振台が備える制振機構を構成する電気粘性流体の粘度を高くすることにより、アクティブ防振台の振動減衰能力を高めることができる。また、加速度計の検出結果に基づいてアクティブ防振台の振動減衰能力を適切に変化させることができる。即ち、加速度計の検出結果に基づく加速度が所定の値よりも大きい加速度である期間において特にアクティブ防振台の振動減衰能力を変化させることができる。従って、露光装置の制振性能を向上させることができ、露光装置のロッキング（振動）現象の発生等を効果的に低減することができる。また、露光装置の制振性能の向上により整定期間を短縮することができるため、高スループットで露光を行うことができる。

なお、この実施の形態にかかる露光装置においては、アクティブ防振台が定盤の四隅に配置され、パッシブ防振台が定盤に対してアクティブ防振台の内側近傍に配置されているが、パッシブ防振台が定盤の四隅に配置され、アクティブ防振台が定盤に対してパッシブ防振台の内側近傍に配置されるようにしてもよい。

また、この実施の形態にかかる露光装置においては、パッシブ防振台及びアクティブ防振台が電気粘性流体を用いた制振機構を備えているが、少なくともアクティブ防振台が電気粘性流体を用いた制振機構を備えていればよい。

また、この実施の形態にかかる露光装置においては、２つの加速度計の何れか一方から検出される検出結果に基づいて基板ステージのＺ方向の加速度の値を検出しているが、２つの加速度計から検出される検出結果を組み合わせることにより基板ステージのＺ方向の加速度の値を検出してもよい。この場合には、基板ステージのＺ方向における加速度をより精度良く検出することができ、アクティブ防振台の振動減衰能力の制御をより精度良く行うことができる。

また、この実施の形態においては、基板ステージの加速の時について説明しているが、基板ステージの減速の際にも負の加速度が発生しており、その際にもアクティブ防振台の振動減衰能力の制御を行えば、次の露光開始の際に備え、装置本体を安定させることができる。また、Ｚ方向の加速度の大きさに応じて連続的に振動減衰能力を変化させるようにしてもよい。また、基板ステージの加減速の開始直後に電気粘性流体の粘度を一時的に高くし、その後、少し粘度を下げるようにしても装置本体の姿勢を安定させつつ、装置が載置されている床からの振動を装置に伝達させない防振性能を保持することができる。

上述の実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル（マスク）を照明し、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（ウエハ）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ウエハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図３のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図３のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、その１ロットのウエハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ３０３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ロットのウエハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ３０５において、その１ロットのウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。

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。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスを高スループットで得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、ウエハ上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

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４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４において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（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Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１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Ｓ４０２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Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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Ｓ４０２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。

その後、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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て露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスを高スループットで得ることができる。

この発明の実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態にかかる防振台及び定盤の配置を示す図である。 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の製造方法を示すフローチャートである。 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の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

４ａ〜４ｄ…パッシブ防振台、５ａ〜５ｄ…アクティブ防振台、６…定盤、８ａ，８ｂ…加速度計、１０…制御部、１２…マスクステージ駆動部、１４…基板ステージ駆動部、ＩＬ…照明光学装置、ＰＬ…投影光学系、Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…プレート、ＰＳＴ…基板ステージ。

Claims (6)

1. マスクに形成されたパターンを基板ステージ上に載置された外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板に露光する露光装置において、
   前記基板ステージを支持する定盤と、
   前記定盤の振動を防止する防振台と
   を備え、
   前記防振台は、所定の振動減衰能力を有するパッシブ防振台と、
   前記基板ステージの動作に関わる所定の期間だけ振動減衰能力を変化させるアクティブ防振台と
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記所定の期間は、少なくとも前記基板ステージの加速期間及び整定期間を含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記定盤に作用する加速度を検出する加速度検出手段を更に備え、
   前記所定の期間は、前記加速度検出手段により所定の値よりも大きい加速が検出されている期間であることを特徴とする請求項１記載の露光装置。
4. 前記アクティブ防振台は、電気粘性流体を用いた制振機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
5. 前記パッシブ防振台は、電気粘性流体を用いた制振機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
   前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
   を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。

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