JP2008060363A - フォトマスクおよび露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶パネルの画素間の空白域を原因とする、フォトレジストの意図しない感光を防止できるようにしたフォトマスクおよび露光装置を提供する。
【解決手段】フォトレジストにパターンを転写するために投影露光装置に取り付けられて使用されるフォトマスクであって、２次元に配列された複数個の画素３１を有する液晶パネル３０と、２次元に配列された複数個の画素４１を有する液晶パネル４０と、を備え、画素３１間の空白域３２が画素４１と平面視で重なるように液晶パネル３０と液晶パネル４０とが重なり合った状態で使用される。このような構成であれば、空白域３２を通過した光を画素４１で遮光することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、フォトマスクおよび露光装置に関する。

従来から、ウエーハにＩＣのパターンを転写する装置として投影露光装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、投影露光装置において、液晶表示装置をフォトマスクとして使用することが知られている（例えば、特許文献２、３参照。）。液晶表示装置をフォトマスクとして使用すると、電気的制御によって回路パターンを任意に書き換えることができるため、回路パターン毎にレチクルを用意しなくても済む、というメリットがある。
特開平１０−１９９７８２号公報 特開２００４−３０３８１０号公報 特開平５−１３３０３号公報

図８（Ａ）に示すように、液晶表示装置では通常、平面視でＸ方向およびＹ方向に画素３０１が規則正しく配列されているが、各画素３０１間には画像表示を行うことができない空白域３０２が存在する。詳しく説明すると、液晶表示装置がアクティブマトリクス型の場合は、空白域３０２には信号線や走査線、スイッチ素子（トランジスタ）等が配置されており、上部電極や下部電極は配置されていない。また、液晶表示装置がパッシブマトリクス型の場合も、空白域３０２には上部電極および下部電極の両方とも配置されていない。従って、空白域３０２では光の透過／遮蔽を制御することができず、白黒の一方のみを表示し続けることとなる。

このような液晶表示装置をそのままフォトマスクに使用すると、図８（Ｂ）に示すように、光源からの光が画素３０１間の空白域３０２を通過してしまう。そして、この通過した光によって、ウエーハ表面に塗布されているフォトレジストが意図せず感光してしまうおそれがあった。
そこで、この発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、液晶パネルの画素間の空白域を原因とする、フォトレジストの意図しない感光を防止できるようにしたフォトマスクおよび露光装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、発明１のフォトマスクは、フォトレジストにパターンを転写するために露光装置に取り付けられて使用されるフォトマスクであって、２次元に配列された複数個の第１画素を有する第１液晶パネルと、２次元に配列された複数個の第２画素を有する第２液晶パネルと、を備え、前記第１画素間の空白域が前記第２画素と平面視で重なるように前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとが重なり合った状態で使用される、ことを特徴とするものである。ここで、「２次元に配列された」とは、例えば、平面視でＸ方向とＹ方向とに順序よく並べられた、という意味である。

発明２のフォトマスクは、発明１のフォトマスクにおいて、前記第２画素の形状およびその大きさは前記第１画素の形状およびその大きさと同じであり、且つ、前記第２画素の配列およびその間隔は前記第１画素の配列およびその間隔と同じであり、前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとが重なり合った状態で、前記第２画素の配列が前記第１画素の配列に対して平面視でずれている、ことを特徴とするものである。

発明３のフォトマスクは、発明２のフォトマスクにおいて、前記第１画素の配列に対する前記第２画素の配列のずれ量は、一方の前記第１画素の中心から、当該一方と隣り合う他方の前記第１画素の中心までの距離の半分であることを特徴とするものである。ここで、「一方の前記第１画素の中心から、当該一方と隣り合う他方の前記第１画素の中心までの距離」を１ピッチと呼ぶ。また、１ピッチの半分を半ピッチと呼ぶ。
発明１〜３のフォトマスクによれば、第１画素間の空白域を第２画素で埋めることができ、空白域を通過した光を第２画素で遮光することができる。従って、画素間の空白域を原因とするフォトレジストの意図しない感光を防止することができる。

発明４の露光装置は、フォトレジストにパターンを転写する露光装置であって、発明１から発明３の何れか一の前記フォトマスクと、前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとを制御して前記フォトマスクに平面視で任意の回路パターンを表示させるマスク制御手段と、を備えたものである。このような構成であれば、第１画素間の空白域を第２画素で埋めることができ、空白域を通過した光を第２画素で遮光することができる。従って、画素間の空白域を原因とするフォトレジストの意図しない感光を防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
（１）第１実施形態
図１は本発明の第１実施形態に係る投影露光装置１００の構成例を示す概念図である。図１に示すように、この投影露光装置１００は、照明１１と、液晶ディスプレイ５０と、ＬＣＤステージ１３と、投影レンズ１５と、倍率補正機構１７と、フォーカス／チルト検出器１８と、ステージ１９と、ウエーハチャック２１と、干渉計ミラー２３および干渉計２５と、演算制御ユニット２７と、記憶装置２９と、を含んだ構成となっている。

これらの中で、照明１１は、例えば可視光または紫外線等を発する光源である。また、液晶ディスプレイ５０は光透過型の画像表示装置であり、レチクルとして機能するものである。図１に示すように、液晶ディスプレイ５０は例えば２枚の液晶パネル３０、４０で構成されている。また、この液晶ディスプレイ５０は、照明１１の下側に配置されており、照明１１から紫外線等の光が照射されるようになっている。なお、この液晶ディスプレイ５０は、ＬＣＤステージ１３を基準にして位置決めされている。

投影レンズ１５は液晶ディスプレイ５０の下側に配置されている。液晶ディスプレイ５０の画素毎の透過／遮蔽の制御によって形成された回路パターンは、この投影レンズ１５を通ってステージ方向へ縮小投影される。なお、投影レンズ１５の倍率は、倍率補正機構１７によって補正されるようになっている。
フォーカス／チルト検出器１８は、ウエーハ表面に光ビームを照射し、その反射光を光電検出する事により、投影レンズ１５の合焦位置とウエーハＷの傾きとを検出する機能を有する。ステージ１９はＸ、Ｙおよびθ方向に粗、微動可能な台であり、その投影レンズ１５側の面には、ウエーハＷをバキュームチャックするウエーハチャック２１が設けられている。なお、ウエーハステージ１９の位置は干渉計ミラー２３、干渉計２５によって常にモニターされている。

また、記憶装置２９は、例えばハードディスクやＲＡＭ、ＲＯＭ等で構成されている。例えば、ハードディスクやＲＡＭには、製品の種類毎、工程毎の回路パターン情報（以下、「ＣＡＤデータ」ともいう。）等が格納されており、ＲＯＭには投影露光装置１００全体の制御に係るプログラム等が格納されている。これら主要ユニットを含め、投影露光装置１００全体のコントロールは演算制御ユニット２７が司っている。

図２（Ａ）および（Ｂ）は、液晶ディスプレイ５０の構成例を示す平面図および断面図である。図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、液晶ディスプレイ５０は例えば２枚の液晶パネル３０、４０で構成されている。液晶パネル３０は、例えばアクティブマトリクス型またはパッシブマトリクス型の液晶表示装置であり、平面視でＸ方向およびＹ方向にそれぞれ配列された多数の画素３１を有し、各画素３１は電気的制御によって白、黒を選択的に表示することが可能となっている。また、液晶パネル４０も、例えばアクティブマトリクス型またはパッシブマトリクス型の液晶表示装置であり、平面視でＸ方向およびＹ方向にそれぞれ配列された多数の画素４１を有し、各画素４１は電気的制御によって白、黒を選択的に表示することが可能となっている。

図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、液晶パネル３０の画素３１の形状およびその大きさは、液晶パネル４０の画素４１の形状およびその大きさと同じであり、且つ、画素３１の配列およびその間隔も画素４１の配列およびその間隔と同じである。そして、この液晶ディスプレイ５０では、画素３１間の空白域３２が、画素４１と平面視で重なるように、液晶パネル４０が液晶パネル３０に対して平面視でＸ方向およびＹ方向にそれぞれ半ピッチずれた状態で重なり合っており、画素４１に黒を表示させることで、画素３１間の空白域３２を通過した光の一部を画素４１で遮ることができるようになっている。
例えば、レチクルとして機能する液晶ディスプレイ５０に、一例として黒で文字「Ｒ」を表示させる場合には、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、液晶パネル３０、４０にそれぞれ黒で文字「Ｒ」を表示させる。すると、図４に示すように、液晶ディスプレイ５０に空白域の少ない黒文字のパターン「Ｒ」を表示させることができる。

図５は、液晶ディスプレイ５０に回路パターンを表示させる際のフローを示す図である。図５のステップＳ１では、まず始めに、処理する製品の種類とその工程とに関する情報が演算制御ユニット２７に入力される。そして、この入力データに基づいて演算制御ユニット２７は、対応するＣＡＤデータを記憶装置２９から読み込んで、塗り潰し領域（即ち、遮光領域）の抽出を行う。次に、ステップＳ２では、演算制御ユニット２７が塗り潰し領域が有るか無いかを確認する。

ここで、塗り潰し領域が無いこと（即ち、ＣＡＤデータの異常）が確認された場合にはステップＳ５へ進む。ステップＳ５では、投影露光装置１００が備えるモニター画面や、スピーカー等を通して作業者にエラーの発生を通知する。また、塗り潰し領域が有ること（即ち、ＣＡＤデータの正常）が確認された場合にはステップＳ３へ進む。ステップＳ３では、演算制御ユニット２７が、塗り潰し領域に対応したピクセルデータを用いて液晶の画素を反転させるようデータ変換を行う。そして、ステップＳ４では、演算制御ユニット２７が液晶ディスプレイ５０に画素反転に関するデータを転送する。このようなフローにより、２枚の液晶パネル３０、４０からなる液晶ディスプレイ５０に、例えば図４に示したような回路パターンを表示させる。

このように、本発明の第１実施形態に係る投影露光装置１００によれば、液晶パネル３０の画素３１間の空白域３２を液晶パネル４０の画素４１で埋めることができ、空白域３２を通過した光を画素４１で遮光することができる。従って、画素間の空白域を原因とするフォトレジストの意図しない感光を防止することができる。
この第１実施形態では、液晶パネル３０が本発明の「第１液晶パネル」に対応し、液晶パネル４０が本発明の「第２液晶パネル」に対応し、液晶ディスプレイ５０が本発明の「フォトマスク」に対応している。また、演算制御ユニット２７が本発明の「マスク制御手段」に対応し、投影露光装置１００が本発明の「露光装置」に対応している。

（２）第２実施形態
図６は、本発明の第２実施形態に係る露光装置２００の構成例を示す概念図である。図６において、図１に示した投影露光装置１００と同一の構成および機能を有する部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、この露光装置２００は、照明１１と、スプリッター２８と、液晶ディスプレイ１５０と、ＬＣＤステージ１３と、投影レンズ１５と、倍率補正機構１７と、フォーカス／チルト検出器１８と、ステージ１９と、ウエーハチャック２１と、干渉計ミラー２３および干渉計２５と、演算制御ユニット２７と、記憶装置２９と、を含んだ構成となっている。これらの中で、液晶ディスプレイ１５０は反射型の画像表示装置であり、レチクルとして機能するものである。

図６に示すように、液晶ディスプレイ１５０は液晶パネル３０、４０と反射板６０とで構成されている。照明１１から照射された光は、スプリッター２８によって上方向に反射され、液晶ディスプレイ１５０に垂直に入射し、液晶パネル４０と液晶パネル３０とを透過して反射板６０に至る。そして、反射板６０で光は下方向に反射され、液晶パネル３０と液晶パネル４０とを再び透過する。この間、液晶ディスプレイ１５０は演算制御ユニット２７によって画素毎に透過／遮蔽の制御が行われ、液晶ディスプレイ１５０には任意の回路パターンが表示され続ける。そのため、液晶ディスプレイ１５０から出てくる光には回路パターンが反映されており、この光はスプリッター２８を通り、投影レンズ１５を通ってステージ方向に縮小投影される。

このように、本発明の第２実施形態に係る露光装置２００によれば、第１実施形態と同様に、液晶パネル３０の画素３１間の空白域３２を液晶パネル４０の画素４１で埋めることができ、空白域３２を通過した光を画素４１で遮光することができるので、フォトレジストの意図しない感光を防止することができる。
この第２実施形態では、液晶パネル３０が本発明の「第１液晶パネル」に対応し、液晶パネル４０が本発明の「第２液晶パネル」に対応し、液晶ディスプレイ１５０が本発明の「フォトマスク」に対応している。また、演算制御ユニット２７が本発明の「マスク制御手段」に対応し、露光装置２００が本発明の「露光装置」に対応している。

なお、上記の第１、第２実施形態では、２枚の液晶パネル３０、４０を重ね合わせて液晶ディスプレイ５０、１５０をそれぞれ構成する場合について説明したが、液晶パネルの積層枚数は２枚に限られることはない。例えば、液晶パネル３０、４０と同一の構成を有する第３、第４の液晶パネルを上記２枚の液晶パネル３０、４０に積層して液晶ディスプレイを構成しても良い。

例えば、図７に示すように、第３の液晶パネルの画素７１が画素３１に対して平面視でＸ方向に半ピッチずれるように、且つ、第４の液晶パネルの画素８１が画素３１に対して平面視でＹ方向に半ピッチずれるように、第３の液晶パネルと第４の液晶パネルとを上記２枚の液晶パネルに重ね合わせると良い。このような構成であれば、画素３１間の空白域３２を画素４１、７１、８１で完全に埋め込むことができるので、空白域３２を原因とするフォトレジストの意図しない感光を完全に防止することができる。

第１実施形態に係る投影露光装置の構成例を示す概念図。 液晶ディスプレイの構成例を示す図。 液晶パネルの表示例を示す図。 液晶ディスプレイの表示例を示す図。 液晶ディスプレイに回路パターンを表示させる際のフローチャート。 第２実施形態に係る露光装置の構成例を示す概念図。 画素の重ね合わせの一例を示す図。 従来例の問題点を示す図。

符号の説明

１１ 照明、１３ ステージ、１５ 投影レンズ、１７ 倍率補正機構、１８ チルト検出器、１９ ウエーハステージ、２１ ウエーハチャック、２３ 干渉計ミラー、２５ 干渉計、２７ 演算制御ユニット、２８ スプリッター、２９ 記憶装置、３０、４０ 液晶パネル、３１、４１、７１、８１ 画素、３２ 空白域、５０、１５０ 液晶ディスプレイ、６０ 反射板、１００ 投影露光装置、２００ 露光装置、Ｗ ウエーハ

Claims (4)

1. フォトレジストにパターンを転写するために露光装置に取り付けられて使用されるフォトマスクであって、
   ２次元に配列された複数個の第１画素を有する第１液晶パネルと、
   ２次元に配列された複数個の第２画素を有する第２液晶パネルと、を備え、
   前記第１画素間の空白域が前記第２画素と平面視で重なるように前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとが重なり合った状態で使用される、ことを特徴とするフォトマスク。
2. 前記第２画素の形状およびその大きさは前記第１画素の形状およびその大きさと同じであり、且つ、
   前記第２画素の配列およびその間隔は前記第１画素の配列およびその間隔と同じであり、
   前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとが重なり合った状態で、前記第２画素の配列が前記第１画素の配列に対して平面視でずれている、ことを特徴とする請求項１に記載のフォトマスク。
3. 前記第１画素の配列に対する前記第２画素の配列のずれ量は、
   一方の前記第１画素の中心から、当該一方と隣り合う他方の前記第１画素の中心までの距離の半分であることを特徴とする請求項２に記載のフォトマスク。
4. フォトレジストにパターンを転写する露光装置であって、
   請求項１から請求項３の何れか一項に記載の前記フォトマスクと、
   前記第１液晶パネルと前記第２液晶パネルとを制御して前記フォトマスクに平面視で任意の回路パターンを表示させるマスク制御手段と、を備えたことを特徴とする露光装置。

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