JP2010067794A - Exposure device and method of manufacturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は露光装置に係り、特に、露光条件の設定を迅速かつ自動的に実行可能な露光装置に関する。 The present invention relates to an exposure apparatus, and more particularly to an exposure apparatus that can quickly and automatically execute setting of exposure conditions.
近年のＩＴ（Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）の発展と市場拡大に伴い、半導体素子又は液晶表示素子等の製造装置に対する要求は益々高くなっている。特に、ＴＶモニター用の液晶表示素子においては、大型フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）が主流になっており、これを製造する露光装置及び露光基板も大型化してきた。露光装置については、その露光性能とともに、最終製品の価格競争を支える上でのＣＯＯ（ｃｏｓｔ ｏｆ ｏｗｎｅｒｓｈｉｐ）、即ち、製造装置としてのトータルの稼動コストが重要視されている。 With the recent development of IT (Information Technology) and market expansion, demands for manufacturing devices such as semiconductor elements or liquid crystal display elements are increasing. In particular, in a liquid crystal display element for a TV monitor, a large flat panel display (FPD) has become mainstream, and an exposure apparatus and an exposure substrate for manufacturing the same have also been increased in size. As for the exposure apparatus, in addition to the exposure performance, the COO (cost of ownership) for supporting the price competition of the final product, that is, the total operation cost as a manufacturing apparatus is regarded as important.
例えば、液晶露光装置においては、大画面にわたってパターンを露光するため、等倍ミラー光学系を用いた走査型の投影露光装置等の装置構成が採用されている。このような装置を用いて製造される基板には、主に、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）アレイ基板やカラーフィルター基板がある。これらの基板には、露光時、感光剤としてのレジストが塗布される。 For example, in a liquid crystal exposure apparatus, in order to expose a pattern over a large screen, an apparatus configuration such as a scanning projection exposure apparatus using an equal magnification mirror optical system is employed. Substrates manufactured using such an apparatus mainly include a TFT (Thin Film Transistor) array substrate and a color filter substrate. These substrates are coated with a resist as a photosensitive agent during exposure.
ところで、これらの基板に塗布されるレジストのレジスト感度（ＤＯＳＥ量）は、基板ごとに大きく異なる。例えば、ＴＦＴアレイ基板に塗布されるレジストのＤＯＳＥ量は約３０ｍＪ／ｃｍ２であり、また、カラーフィルター基板に塗布されるレジストのＤＯＳＥ量は約１００ｍＪ／ｃｍ２である。 By the way, the resist sensitivity (DOSE amount) of the resist applied to these substrates varies greatly from substrate to substrate. For example, the DOSE amount of the resist applied to the TFT array substrate is about 30 mJ / cm 2 , and the DOSE amount of the resist applied to the color filter substrate is about 100 mJ / cm 2 .
このように、それぞれの基板に塗布されるレジストのＤＯＳＥ量は異なる。このため、従来は、露光対象である基板に応じて、スリット幅、光源の数、インテグレータ等が異なる露光装置を用いる必要があった。また、例えば特許文献１に記載されているように、同一の基板に対しても、レジスト感度が異なるレジストを塗布する場合には、同一の露光装置において多様な露光条件が必要となっていた。
同一の露光装置を用いて、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）を変えて（工程を変えて）基板を露光する場合、照度や速度等の露光条件を変更する必要がある。照度の変更手段としては、光源の電力を可変する可変手段を採用することが一般的である。 When exposing the substrate using the same exposure apparatus and changing the resist sensitivity (DOSE amount) (changing the process), it is necessary to change the exposure conditions such as illuminance and speed. As the illuminance changing means, it is common to employ variable means for changing the power of the light source.
しかし、光源を安定的に発光できる電力範囲は、光源のサイズにより上限と下限が決まる。このため、照度の調整範囲を十分に確保することができない。従って、スリット幅の調整、光源の電力調整、光源の数の切替え、インテグレータの切替え、露光速度設定等の各種条件を変更する必要がある。 However, the upper and lower limits of the power range in which the light source can be stably emitted are determined by the size of the light source. For this reason, the sufficient adjustment range of illuminance cannot be ensured. Therefore, it is necessary to change various conditions such as adjustment of the slit width, power adjustment of the light source, switching of the number of light sources, switching of the integrator, and exposure speed setting.
ところが、上記のような露光条件を変更する場合、以下のような問題が生じる。例えば、同一の露光装置を用いて工程の異なる基板を露光する場合、スリット幅の調整、光源の電力調整、光源数の変更、ハエの目レンズの切替え、露光速度の設定等が必要である。このため、露光時の設定項目が多く、露光条件の設定自体が煩雑である。また、生産性又は光源の寿命等のいずれを最優先とするのか、目的に応じた最適な露光条件を迅速に求めることができない。 However, when the exposure conditions as described above are changed, the following problems occur. For example, when a substrate having different processes is exposed using the same exposure apparatus, it is necessary to adjust the slit width, adjust the power of the light source, change the number of light sources, switch the fly-eye lens, set the exposure speed, and the like. For this reason, there are many setting items at the time of exposure, and the setting of the exposure conditions itself is complicated. In addition, it is not possible to quickly find the optimum exposure condition according to the purpose, which one of productivity and the life of the light source is given top priority.
本発明は、露光条件の設定を迅速かつ自動的に実行可能な露光装置を提供する。また、本発明は、光源の長寿命、生産性の向上を図ることが可能な照明装置及びそれを用いた露光装置を提供する。 The present invention provides an exposure apparatus capable of quickly and automatically setting exposure conditions. The present invention also provides an illuminating device capable of improving the long life and productivity of a light source and an exposure apparatus using the same.
本発明の一側面としての露光装置は、原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、複数の露光モードの中から一つの露光モードを選択するために設けられた露光モード選択手段と、前記基板に塗布されるレジストのレジスト感度を入力するために設けられたレジスト感度入力手段と、前記露光モード及び前記レジスト感度に応じて設定され、少なくとも露光速度及び基板面照度を含む露光条件を保持する保持手段と、前記露光モード選択手段により選択された露光モード、及び、前記レジスト感度入力手段により入力されたレジスト感度に基づいて、前記保持手段に保持された前記露光条件の中から一つの露光条件を自動的に設定する設定手段と、前記設定手段で設定された前記露光条件を用いて露光するように制御する制御手段とを有する。 An exposure apparatus according to an aspect of the present invention is an exposure apparatus that exposes a pattern of an original on a substrate, and an exposure mode selection unit provided to select one exposure mode from a plurality of exposure modes, Resist sensitivity input means provided for inputting the resist sensitivity of the resist applied to the substrate, and exposure conditions including at least the exposure speed and the substrate surface illuminance set according to the exposure mode and the resist sensitivity. One of the exposure conditions held in the holding means based on the holding means, the exposure mode selected by the exposure mode selection means, and the resist sensitivity input by the resist sensitivity input means. Setting means for automatically setting conditions; and control means for controlling to perform exposure using the exposure conditions set by the setting means; A.
また、本発明の他の側面としてのデバイス製造方法は、前記露光装置を用いて基板を露光するステップと、露光された前記基板を現像するステップとを有する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a device manufacturing method comprising: exposing a substrate using the exposure apparatus; and developing the exposed substrate.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.
本発明によれば、露光条件の設定を迅速かつ自動的に実行可能な露光装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exposure apparatus which can perform the setting of exposure conditions rapidly and automatically can be provided.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In each figure, the same members are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
まず、本実施例における露光装置の構成について説明する。図１は、本実施例における露光装置１００の構成図である。本実施例にて説明される露光装置１００は、原版のパターンを基板に露光する露光装置であって、光源として水銀灯の露光光源を有する走査型投影露光装置である。 First, the configuration of the exposure apparatus in the present embodiment will be described. FIG. 1 is a block diagram of an exposure apparatus 100 in the present embodiment. The exposure apparatus 100 described in this embodiment is an exposure apparatus that exposes a pattern of an original on a substrate, and is a scanning projection exposure apparatus that has an exposure light source of a mercury lamp as a light source.
図１に示されるように、露光装置１００は、凸面鏡１７、凹面鏡１８、及び、ミラー１６、１９を備えた反射型の投影光学系を有する。また、露光装置１００は照明系を有する。照明系は、水銀灯光源１、２８、２９、楕円鏡２、３０、３１、ミラー２７、３５、第一シャッター開閉機構９、光源側の第二シャッター開閉機構３、３２、３３、第一コンデンサーレンズ４、及び、波長フィルタ５を含む。さらに、インテグレータ交換機構６、絞り７、第二コンデンサーレンズ８、スリット面１０（スリット交換機構）、第一リレーレンズ１２、ミラー１３、及び、第二リレーレンズ１４を含む。第一リレーレンズ１２、ミラー１３、及び、第二リレーレンズ１４は、リレー系（絞り結像レンズ系）を構成する。このように構成された照明系は、露光対象であるマスク１５（原版）の上に円弧状又は扇形の照明領域を形成する。 As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 includes a reflective projection optical system including a convex mirror 17, a concave mirror 18, and mirrors 16 and 19. The exposure apparatus 100 has an illumination system. The illumination system includes mercury lamp light sources 1, 28, 29, elliptical mirrors 2, 30, 31, mirrors 27, 35, first shutter opening / closing mechanism 9, light source side second shutter opening / closing mechanisms 3, 32, 33, first condenser lens. 4 and the wavelength filter 5 are included. Furthermore, an integrator exchange mechanism 6, a diaphragm 7, a second condenser lens 8, a slit surface 10 (slit exchange mechanism), a first relay lens 12, a mirror 13, and a second relay lens 14 are included. The first relay lens 12, the mirror 13, and the second relay lens 14 constitute a relay system (a stop imaging lens system). The illumination system configured in this way forms an arc-shaped or fan-shaped illumination area on the mask 15 (original) to be exposed.
露光装置１００には、露光装置１００の全体を制御するメイン制御部２５が設けられている。メイン制御部２５は、入出力装置２６からの入力に従い露光装置１００の全体を制御し、制御状態や制御結果等の情報を入出力装置２６に出力する。 The exposure apparatus 100 is provided with a main control unit 25 that controls the entire exposure apparatus 100. The main control unit 25 controls the entire exposure apparatus 100 in accordance with an input from the input / output device 26 and outputs information such as a control state and a control result to the input / output device 26.
また、露光装置１００には、水銀灯光源１を制御するための光源制御部２２が設けられている。光源制御部２２は、露光光の照度を検出する照度検出器１１に接続されている。光源制御部２２は、メイン制御部２５より指令された照度で露光光を点灯するように、水銀灯光源１に印加する電力を制御する。このとき、照度検出器１１で検出される照度が、基板２１に設けられた照度検出器２０で検出される照度と同一又はそれに近い値を示すように、予め調整されることが望ましい。 Further, the exposure apparatus 100 is provided with a light source control unit 22 for controlling the mercury lamp light source 1. The light source controller 22 is connected to the illuminance detector 11 that detects the illuminance of the exposure light. The light source control unit 22 controls the power applied to the mercury lamp light source 1 so that the exposure light is turned on with the illuminance commanded by the main control unit 25. At this time, it is desirable that the illuminance detected by the illuminance detector 11 is adjusted in advance so that the illuminance detected by the illuminance detector 20 provided on the substrate 21 is equal to or close to the illuminance.
また、露光装置１００は、光学系制御部２３を有する。光学系制御部２３は、光源側の第二シャッター開閉機構３、３２、３３、インテグレータ交換機構６、並びに、スリット面１０に具備されたスリットの交換機構及びスリット幅調整機構の動作を制御する。光学系制御部２３は、メイン制御部２５による指令に基づいて、上記各機構の切替え又は調整制御を行う。 The exposure apparatus 100 also has an optical system control unit 23. The optical system control unit 23 controls the operations of the second shutter opening / closing mechanisms 3, 32, 33 on the light source side, the integrator exchanging mechanism 6, and the slit exchanging mechanism and the slit width adjusting mechanism provided on the slit surface 10. The optical system control unit 23 performs switching or adjustment control of each mechanism based on a command from the main control unit 25.
また、露光装置１００は、走査系制御部２４を有する。走査系制御部２４は、メイン制御部２５による指令に基づいて、マスク１５及び基板２１の走査を制御する。走査系制御部２４の制御により、投影光学系の物体面に配置されたマスク１５は、像面に配置された基板２１と同期して移動する。マスク１５及び基板２１には、それぞれ物体面及び像面内において図１の矢印方向に露光光が走査され、マスク１５に形成されたパターンが基板２１の上に転写される。 The exposure apparatus 100 also has a scanning system control unit 24. The scanning system control unit 24 controls scanning of the mask 15 and the substrate 21 based on a command from the main control unit 25. Under the control of the scanning system control unit 24, the mask 15 arranged on the object plane of the projection optical system moves in synchronization with the substrate 21 arranged on the image plane. The mask 15 and the substrate 21 are scanned with exposure light in the direction of the arrow in FIG. 1 in the object plane and the image plane, respectively, and the pattern formed on the mask 15 is transferred onto the substrate 21.
照明系には、マスク１５の上の投影光学系の良像域（通常、円弧状又は扇形の形状である。）の全体を均一かつ効率良く、所定の開口数（ＮＡ）で照射することが要求される。 The illumination system can be irradiated with a predetermined numerical aperture (NA) uniformly and efficiently over the entire good image area of the projection optical system (usually in the shape of an arc or a fan) on the mask 15. Required.
このため、通常、インテグレータとしてシリンドリカルハエの目レンズ（以下、インテグレータを「ハエの目レンズ」という。）が用いられる。それぞれのハエの目レンズからの照明光束をスリット面１０で重ね、スリット面１０の上に一旦照度むらの無い矩形状の照射領域を形成する。そして、スリット面１０に形成された円弧状又は扇形のスリット（開口）を透過する光束をリレー系（絞り結像レンズ系）でマスク１５の上に結像させる。このようにして、マスク１５の上に、所定の円弧状又は扇形であって照射領域内の全ての点で、照度が均一な照明を得ることができる。 For this reason, a cylindrical fly-eye lens (hereinafter, the integrator is referred to as a “fly-eye lens”) is usually used as an integrator. The illumination light beams from the fly-eye lenses are overlapped on the slit surface 10 to form a rectangular irradiation region having no illuminance unevenness once on the slit surface 10. Then, a light beam passing through an arc-shaped or fan-shaped slit (aperture) formed on the slit surface 10 is imaged on the mask 15 by a relay system (a stop imaging lens system). In this way, it is possible to obtain illumination with a uniform illuminance on the mask 15 at all points in the irradiation area, which has a predetermined arc shape or fan shape.
本実施例の照明系では、光源として水銀灯が用いられている。本実施例における水銀灯は、超高圧水銀灯と呼ばれ、水銀灯の中でも特に高出力のタイプの水銀灯である。この水銀灯の寿命は５００時間から１５００時間であり、投入電力（消費電力）は１ｋＷから１２ｋＷ等である。 In the illumination system of this embodiment, a mercury lamp is used as the light source. The mercury lamp in the present embodiment is called an ultra-high pressure mercury lamp, and is a mercury lamp of a high output type among the mercury lamps. The lifetime of this mercury lamp is 500 hours to 1500 hours, and the input power (power consumption) is 1 kW to 12 kW or the like.
次に、本実施例の露光装置における露光方法について説明する。図２は、本実施例における露光シーケンスの一例である。 Next, an exposure method in the exposure apparatus of this embodiment will be described. FIG. 2 is an example of an exposure sequence in the present embodiment.
図２に示されるように、露光シーケンスのＪｏｂが開始されると、例えば、メイン制御部２５は、指定されたレジスト感度（ＤＯＳＥ量、露光量）が前回の露光シーケンスにおけるレジスト感度から変更されたか否かをチェックする（Ｓ１０１）。メイン制御部２５は、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）が変更されていないと判断すると、そのまま露光シーケンスを開始する（Ｓ１０３）。 As shown in FIG. 2, when an exposure sequence job is started, for example, the main control unit 25 determines whether the designated resist sensitivity (DOSE amount, exposure amount) has been changed from the resist sensitivity in the previous exposure sequence. It is checked whether or not (S101). When determining that the resist sensitivity (DOSE amount) has not been changed, the main control unit 25 starts the exposure sequence as it is (S103).
一方、メイン制御部２５は、レジスト感度が変更されたと判断すると、そのレジスト感度（ＤＯＳＥ量）に応じて照度を調整する（Ｓ１０２）。照度が調整された後、露光シーケンスを開始する（Ｓ１０３）。 On the other hand, when determining that the resist sensitivity has been changed, the main control unit 25 adjusts the illuminance according to the resist sensitivity (DOSE amount) (S102). After the illuminance is adjusted, the exposure sequence is started (S103).
レジスト感度（ＤＯＳＥ量）と照度の関係は、以下の式（１）で表される。 The relationship between resist sensitivity (DOSE amount) and illuminance is expressed by the following equation (1).
Ｓ＝（Ｄ・Ｉ）／Ｖ … （１）
ここで、Ｓ（ｍＪ／ｃｍ２）はレジスト感度（ＤＯＳＥ量）であり、Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）は基板とマスクの同期走査速度（露光速度）である。また、Ｄ（ｍｍ）は走査方向におけるスリット状又は円弧状の開口部の幅（スリット幅）であり、Ｉ（ｍＷ／ｃｍ２）は基板面上における単位面積当りの照度（基板面照度）である。式（１）に表されるように、レジスト感度Ｓ（ＤＯＳＥ量）が異なる露光を行う場合、露光速度、スリット幅、又は、照度のいずれかを変更すれば良い。
S = (D · I) / V (1)
Here, S (mJ / cm 2 ) is the resist sensitivity (DOSE amount), and V (mm / sec) is the synchronous scanning speed (exposure speed) of the substrate and the mask. D (mm) is the width of the slit-shaped or arc-shaped opening (slit width) in the scanning direction, and I (mW / cm 2 ) is the illuminance per unit area on the substrate surface (substrate surface illuminance). is there. As represented by Expression (1), when performing exposure with different resist sensitivity S (DOSE amount), any one of the exposure speed, slit width, and illuminance may be changed.
次に、本実施例の露光装置において、露光速度及び照度を自動的に調整する方法について説明する。 Next, a method for automatically adjusting the exposure speed and illuminance in the exposure apparatus of the present embodiment will be described.
図３は、露光速度及び照度を自動的に調整するためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。また、表１は、ハエの目レンズＡを用いたときのデータテーブルの一例であり、表２は、ハエの目レンズＢを用いたときのデータテーブルの一例である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of an algorithm for automatically adjusting the exposure speed and the illuminance. Table 1 is an example of a data table when the fly-eye lens A is used, and Table 2 is an example of a data table when the fly-eye lens B is used.
これらのデータは、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）を指定し、上記の式（１）で表される関係から求めることができる。このため、表１及び表２に示されるデータテーブルを有することにより、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）を指定することにより、露光速度や照度等の各パラメータ（露光条件）が自動的に設定可能となる。 These data can be obtained from the relationship expressed by the above formula (1) by specifying the resist sensitivity (DOSE amount). For this reason, by having the data tables shown in Table 1 and Table 2, each parameter (exposure condition) such as exposure speed and illuminance can be automatically set by specifying the resist sensitivity (DOSE amount). .
なお、ハエの目レンズＡ、Ｂは、後述のように露光モードに応じて変更するように構成されることができる。また、ＤＯＳＥ量（レジスト感度）が所定値（例えば１００ｍＪ／ｃｍ２）未満のときはハエの目レンズＡに設定し、所定値（例えば１００ｍＪ／ｃｍ２）以上のときはハエの目レンズＢに設定するように変更してもよい。 The fly-eye lenses A and B can be configured to change according to the exposure mode, as will be described later. When the DOSE amount (resist sensitivity) is less than a predetermined value (for example, 100 mJ / cm 2 ), the fly-eye lens A is set. When the DOSE amount (resist sensitivity) is equal to or greater than the predetermined value (for example, 100 mJ / cm 2 ) You may change so that it may set.
図３に示されるように、本実施例のフローでは、照度調整前に、ハエの目レンズ、光源数、スリット幅のそれぞれについて切替えを行う。第一に、メイン制御部２５（設定手段）は、ハエの目レンズの変更の有無を判断する（Ｓ２０１）。ハエの目レンズの変更がある場合、メイン制御部２５は、ハエの目レンズの種類を選択して変更するように、光学系制御部２３に指令する（Ｓ２０２）。ハエの目レンズは、予め、照射面積の違いによりエネルギー密度が異なるハエの目レンズＡ、Ｂの２種類を設けておく。これらの２種類のハエの目レンズＡ、Ｂは、ハエの目レンズ交換機構（インテグレータ交換機構６）により交換される。光学系制御部２３は、指定されたレジスト感度（ＤＯＳＥ量）に応じて、ハエの目レンズＡ、Ｂのいずれか一方を選択するように、ハエの目レンズ交換機構（インテグレータ交換機構６）を制御する。 As shown in FIG. 3, in the flow of this embodiment, switching is performed for each of the fly-eye lens, the number of light sources, and the slit width before adjusting the illuminance. First, the main control unit 25 (setting unit) determines whether or not the fly-eye lens is changed (S201). When the fly-eye lens is changed, the main control unit 25 instructs the optical system control unit 23 to select and change the fly-eye lens type (S202). Two types of fly-eye lenses A and B having different energy densities depending on the irradiation area are provided in advance. These two types of fly-eye lenses A and B are exchanged by a fly-eye lens exchange mechanism (integrator exchange mechanism 6). The optical system control unit 23 sets the fly-eye lens exchange mechanism (integrator exchange mechanism 6) so as to select one of the fly-eye lenses A and B according to the designated resist sensitivity (DOSE amount). Control.
次に、メイン制御部２５は、光源数の変更の有無を判断する（Ｓ２０３）。光源数を変更する必要がある場合、メイン制御部２５は、光源側の第二シャッター開閉機構３、３２、３３を用いて光源数（ランプ灯数）を変更するように光源制御部２２に指令する（Ｓ２０４）。例えば、３つある第二シャッター開閉機構３、３２、３３のうち１つ又は２つの第二シャッター開閉機構を閉じて、光源数を変更する。 Next, the main control unit 25 determines whether or not the number of light sources has been changed (S203). When it is necessary to change the number of light sources, the main control unit 25 instructs the light source control unit 22 to change the number of light sources (the number of lamps) using the second shutter opening / closing mechanisms 3, 32, 33 on the light source side. (S204). For example, one or two of the three second shutter opening / closing mechanisms 3, 32, 33 are closed, and the number of light sources is changed.
次に、メイン制御部２５は、スリット幅の変更の有無を判断する（Ｓ２０５）。スリット幅を変更する必要がある場合、メイン制御部２５は、スリット面１０に具備されたスリット幅の調整機構によってスリット幅を変更するように、光学系制御部２３に指令する（Ｓ２０６）。例えば、予め異なるスリット幅を有する視野絞りを数種類備えるか、又は、スリット幅が変更可能な視野絞りを備えておき、変更が必要な場合、スリット幅を変更する。 Next, the main control unit 25 determines whether or not the slit width has been changed (S205). When it is necessary to change the slit width, the main control unit 25 instructs the optical system control unit 23 to change the slit width by the slit width adjusting mechanism provided on the slit surface 10 (S206). For example, several types of field stops having different slit widths are provided in advance, or a field stop capable of changing the slit width is provided, and the slit width is changed when necessary.
続いて、メイン制御部２５は、光源の点灯限界等の理由により、目標照度が実現可能か否かを判断する（Ｓ２０７）。実現可能である場合、メイン制御部２５は、露光速度とレジスト感度（ＤＯＳＥ量）によって光源の電力を調整して照度を調整（照度電力調整）するように、光源制御部２２に指令する（Ｓ２０８）。光源の点灯限界等により目標照度を実現できない場合、露光速度を落とすか又は早める（露光速度調整を行う）ことで、指定されたレジスト感度（ＤＯＳＥ量）の露光に対応する（Ｓ２０９）。 Subsequently, the main control unit 25 determines whether or not the target illuminance can be realized for reasons such as the lighting limit of the light source (S207). If feasible, the main control unit 25 instructs the light source control unit 22 to adjust the illuminance (illuminance power adjustment) by adjusting the power of the light source according to the exposure speed and the resist sensitivity (DOSE amount) (S208). ). When the target illuminance cannot be realized due to the lighting limit of the light source, etc., the exposure speed is lowered or accelerated (exposure speed adjustment is performed) to cope with exposure with the designated resist sensitivity (DOSE amount) (S209).
以上のとおり、本実施例の露光装置は、図３に示されるアルゴリズムを用いて露光することにより、露光速度を一定とした露光を自動的に実行することができる。 As described above, the exposure apparatus of this embodiment can automatically execute exposure with a constant exposure speed by performing exposure using the algorithm shown in FIG.
次に、本実施例の露光装置において、露光速度を自動的に調整する方法について説明する。図４は、露光速度を自動的に調整するためのアルゴリズムの一例を示すフローチャートである。 Next, a method for automatically adjusting the exposure speed in the exposure apparatus of the present embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of an algorithm for automatically adjusting the exposure speed.
図４に示されるように、まず、露光装置１００の入出力装置２６を介して、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）及び照度が指定されると、メイン制御部２５は、自動的に、ハエの目レンズ、光源数、スリット幅の調整（切替）を行う（Ｓ３０１〜Ｓ３０６）。続いて、メイン制御部２５は、設定された照度、スリット幅、及び、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）に従い、露光速度を算出する。メイン制御部２５は、露光速度の変更の有無を判断し（Ｓ３０７）、露光速度の調整が必要な場合には、算出した露光速度に変更する（Ｓ３０８）。 As shown in FIG. 4, first, when the resist sensitivity (DOSE amount) and illuminance are designated via the input / output device 26 of the exposure apparatus 100, the main control unit 25 automatically performs the fly-eye lens. The number of light sources and the slit width are adjusted (switched) (S301 to S306). Subsequently, the main control unit 25 calculates the exposure speed according to the set illuminance, slit width, and resist sensitivity (DOSE amount). The main control unit 25 determines whether or not the exposure speed has been changed (S307), and if the exposure speed needs to be adjusted, the main control unit 25 changes the calculated exposure speed (S308).
以上のようなアルゴリズムを用いて露光することにより、照度が一定となる露光を自動的に実行することが可能となる。 By performing exposure using the algorithm as described above, it is possible to automatically execute exposure with constant illuminance.
次に、本実施例の露光装置において、露光速度及び照度を露光モード別に調整する方法について説明する。 Next, a method for adjusting the exposure speed and illuminance for each exposure mode in the exposure apparatus of the present embodiment will be described.
本実施例の露光装置では、優先させるべき条件を設定する露光モードが選択可能に構成されている。本実施例の露光装置には、複数の露光モードの中から一つの露光モードを選択するように構成された露光モード選択手段が設けられている。露光モードには、例えば、光源の寿命を長くするための光源寿命優先モードや、生産性（スループット）を向上させるための生産性優先モード生産性等が設定される。 In the exposure apparatus of the present embodiment, an exposure mode for setting conditions to be prioritized can be selected. The exposure apparatus of the present embodiment is provided with an exposure mode selection means configured to select one exposure mode from a plurality of exposure modes. As the exposure mode, for example, a light source life priority mode for extending the light source life, a productivity priority mode productivity for improving productivity (throughput), and the like are set.
ただし、露光モードはこれらに限定されるものではなく、他の露光モードを含むものであってもよい。例えば、高解像度の露光を実行するための解像度優先モードを設定することができる。 However, the exposure mode is not limited to these, and may include other exposure modes. For example, a resolution priority mode for executing high-resolution exposure can be set.
図５は、本実施例の露光装置における露光モードとして、光源寿命優先モードが選択された場合を示すフローチャートである。また、表３は、光源寿命優先モードが選択された場合の露光条件を示すデータテーブルである。このデータテーブルは、露光モード及びレジスト感度に応じて設定された露光条件を保持するように構成された保持手段に保持される。保持手段は、例えばメイン制御部２５の内部に設けられたメモリにより構成されるが、これに限定されるものではない。 FIG. 5 is a flowchart showing a case where the light source life priority mode is selected as the exposure mode in the exposure apparatus of the present embodiment. Table 3 is a data table showing exposure conditions when the light source life priority mode is selected. This data table is held in a holding unit configured to hold exposure conditions set according to the exposure mode and resist sensitivity. The holding unit is configured by, for example, a memory provided inside the main control unit 25, but is not limited thereto.
表３に示されるように、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）は、２０〜１００ｍＪ／ｃｍ２で設定可能に構成されている。本実施例の露光条件には、露光速度、光源の点灯本数、スリット幅、電力、及び、基板面照度が含まれるが、これに限定されるものではない。上述のように、露光条件には、ハエの目レンズに関する条件を含むように構成してもよい。 As shown in Table 3, the resist sensitivity (DOSE amount) can be set at 20 to 100 mJ / cm 2 . The exposure conditions of the present embodiment include, but are not limited to, the exposure speed, the number of light sources to be turned on, the slit width, the power, and the substrate surface illuminance. As described above, the exposure condition may include a condition related to the fly-eye lens.
図５に示されるように、光源寿命優先モードが選択された場合、まず、メイン制御部２５（設定手段）は、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）及び露光幅を設定する（Ｓ４０１）。これらは、入出力装置２６により入力される。入出力装置２６は、基板に塗布されるレジストのレジスト感度を入力するように構成されたレジスト感度入力手段として機能する。 As shown in FIG. 5, when the light source life priority mode is selected, first, the main control unit 25 (setting unit) sets the resist sensitivity (DOSE amount) and the exposure width (S401). These are input by the input / output device 26. The input / output device 26 functions as a resist sensitivity input unit configured to input resist sensitivity of the resist applied to the substrate.
メイン制御部２５は、露光幅が変更されたか否かを判断し（Ｓ４０２）、露光幅が変更された場合、ハエの目レンズＡ、Ｂを切り替えるように光学系制御部２３に指令する（Ｓ４０３）。一方、露光幅が変更されていない場合、ステップＳ４０４に進む。 The main control unit 25 determines whether or not the exposure width has been changed (S402), and when the exposure width has been changed, instructs the optical system control unit 23 to switch the fly-eye lenses A and B (S403). ). On the other hand, if the exposure width has not been changed, the process proceeds to step S404.
次に、メイン制御部２５（設定手段）は、ステップＳ４０１にて入力されたレジスト感度（ＤＯＳＥ量）から、表３に示されるデータテーブルに基づいて、ランプ（光源）の点灯本数（１〜３本）が変更されたか否かを判断する（Ｓ４０４）。メイン制御部２５は、ランプの点灯本数が変更された場合、変更後の点灯本数に変更するように光源制御部２２に指令する（Ｓ４０５）。一方、ランプの点灯本数に変更がない場合、ステップＳ４０６に進む。 Next, the main control unit 25 (setting unit) determines the number of lamps (light sources) to be turned on (1 to 3) based on the data table shown in Table 3 based on the resist sensitivity (DOSE amount) input in step S401. It is determined whether or not (book) has been changed (S404). When the number of lighting lamps is changed, the main control unit 25 instructs the light source control unit 22 to change to the number of lightings after the change (S405). On the other hand, if there is no change in the number of lamps lit, the process proceeds to step S406.
続いて、メイン制御部２５（設定手段）は、ステップＳ４０１にて入力されたレジスト感度（ＤＯＳＥ量）から、表３に示されるデータテーブルに基づいて、スリット幅（４０ｍｍ、６０ｍｍ）が変更されたか否かを判断する（Ｓ４０６）。メイン制御部２５は、スリット幅が変更された場合、変更後のスリット幅になるようにスリット幅を調整するように光学系制御部２３に指令する（Ｓ４０７）。一方、スリット幅の変更がない場合、ステップＳ４０８に進む。 Subsequently, the main control unit 25 (setting unit) has changed the slit width (40 mm, 60 mm) from the resist sensitivity (DOSE amount) input in step S401 based on the data table shown in Table 3. It is determined whether or not (S406). When the slit width is changed, the main control unit 25 instructs the optical system control unit 23 to adjust the slit width so as to be the changed slit width (S407). On the other hand, if there is no change in the slit width, the process proceeds to step S408.
最後に、メイン制御部２５は、式（１）を用いて、露光速度を算出する（Ｓ４０８）。 Finally, the main control unit 25 calculates the exposure speed using Expression (1) (S408).
以上のとおり、メイン制御部２５（設定手段）は、露光モード選択手段により選択された露光モード、及び、レジスト感度入力手段により入力されたレジスト感度に基づいて、保持手段に保持された露光条件の中から一つの露光条件を自動的に設定する。このとき、表３に示されるように、光源寿命優先モードにおける基板面照度は、レジスト感度入力手段によりいずれのレジスト感度が入力された場合でも、他の露光モードにおける基板面照度より低く設定される。 As described above, the main control unit 25 (setting unit) sets the exposure condition held in the holding unit based on the exposure mode selected by the exposure mode selection unit and the resist sensitivity input by the resist sensitivity input unit. One exposure condition is automatically set. At this time, as shown in Table 3, the substrate surface illuminance in the light source life priority mode is set lower than the substrate surface illuminance in the other exposure modes regardless of which resist sensitivity is input by the resist sensitivity input means. .
そして、制御手段（メイン制御部２５、光源制御部２２、光学系制御部２３、走査系制御部２４）は、設定手段で設定された上記露光条件を用いて露光するように露光装置内の各部を制御する。 The control means (main control unit 25, light source control unit 22, optical system control unit 23, scanning system control unit 24) is configured so that each unit in the exposure apparatus is exposed using the exposure conditions set by the setting unit. To control.
図６は、本実施例の露光装置における露光モードとして、生産性優先モードが選択された場合を示すフローチャートである。また、表４は、生産性優先モードが選択された場合の露光条件を示すデータテーブルである。このデータテーブルは、露光モード及びレジスト感度に応じて設定された露光条件を保持するように構成された保持手段に保持される。保持手段は、例えばメイン制御部２５の内部に設けられたメモリにより構成されるが、これに限定されるものではない。 FIG. 6 is a flowchart showing a case where the productivity priority mode is selected as the exposure mode in the exposure apparatus of the present embodiment. Table 4 is a data table showing exposure conditions when the productivity priority mode is selected. This data table is held in holding means configured to hold the exposure conditions set in accordance with the exposure mode and resist sensitivity. The holding unit is configured by, for example, a memory provided inside the main control unit 25, but is not limited thereto.
表４に示されるように、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）は、２０〜１００ｍＪ／ｃｍ２で設定可能に構成されている。本実施例の露光条件には、露光速度、点灯本数、スリット幅、電力、及び、基板面照度に関する条件が含まれるが、これに限定されるものではない。上述のように、露光条件には、ハエの目レンズに関する条件を含むように構成してもよい。 As shown in Table 4, resist sensitivity (DOSE amount) is capable of setting at 20~100mJ / cm 2. The exposure conditions of the present embodiment include conditions relating to the exposure speed, the number of lighting, the slit width, the power, and the substrate surface illuminance, but are not limited thereto. As described above, the exposure condition may include a condition related to the fly-eye lens.
図６に示されるように、生産性優先モードが選択された場合、メイン制御部２５（設定手段）は、光源寿命優先モードが選択された場合のステップＳ４０１〜Ｓ４０７と同様のステップＳ５０１〜Ｓ５０７を実行する。このとき、生産性優先モードにおける露光条件を示すデータテーブル（表４）を参照する。 As shown in FIG. 6, when the productivity priority mode is selected, the main control unit 25 (setting unit) performs steps S501 to S507 similar to steps S401 to S407 when the light source life priority mode is selected. Execute. At this time, a data table (Table 4) showing exposure conditions in the productivity priority mode is referred to.
メイン制御部２５（設定手段）は、ステップＳ５０７の後、式（１）を用いて、基板面照度を算出する（Ｓ５０８）。そして、メイン制御部２５は、ステップＳ５０８にて算出した基板面照度が、照度調整可能な範囲か否かを判断する（Ｓ５０９）。すなわち、以下の式（２）を満たすか否かを判断する。 After step S507, the main control unit 25 (setting unit) calculates the substrate surface illuminance using equation (1) (S508). Then, the main control unit 25 determines whether or not the substrate surface illuminance calculated in step S508 is within a illuminance adjustable range (S509). That is, it is determined whether or not the following formula (2) is satisfied.
ランプ電力下限値＜現在のランプ電力×基板面照度／現在の基板面照度＜ランプ電力上限値 … （２）
メイン制御部２５は、式（２）を満たす場合、ランプの電力を調整する（Ｓ５１０）。一方、式（２）を満たさない場合、メイン制御部２５は式（１）を用いて、露光速度を調整する（Ｓ５１１）。
Lamp power lower limit <current lamp power x board surface illuminance / current board surface illuminance <lamp power upper limit (2)
The main control part 25 adjusts the electric power of a lamp, when satisfy | filling Formula (2) (S510). On the other hand, when Expression (2) is not satisfied, the main control unit 25 adjusts the exposure speed using Expression (1) (S511).
以上のとおり、メイン制御部２５（設定手段）は、露光モード選択手段により選択された露光モード、及び、レジスト感度入力手段により入力されたレジスト感度に基づいて、保持手段に保持された露光条件の中から一つの露光条件を自動的に設定する。 As described above, the main control unit 25 (setting unit) sets the exposure condition held in the holding unit based on the exposure mode selected by the exposure mode selection unit and the resist sensitivity input by the resist sensitivity input unit. One exposure condition is automatically set.
そして、制御手段（メイン制御部２５、光源制御部２２、光学系制御部２３、走査系制御部２４）は、設定手段で設定された上記露光条件を用いて露光するように露光装置内の各部を制御する。 The control means (main control unit 25, light source control unit 22, optical system control unit 23, scanning system control unit 24) is configured so that each unit in the exposure apparatus is exposed using the exposure conditions set by the setting unit. To control.
このとき、表４に示されるように、生産性優先モードにおける露光速度及び基板面照度は、レジスト感度入力手段によりいずれのレジスト感度が入力された場合でも、他の露光モードにおける露光速度より高く設定されている。 At this time, as shown in Table 4, the exposure speed and the substrate surface illuminance in the productivity priority mode are set higher than the exposure speeds in the other exposure modes, regardless of which resist sensitivity is input by the resist sensitivity input means. Has been.
また、露光条件にハエの目レンズに関する条件を含み、露光モードやレジスト感度に応じてハエの目レンズが選択可能に構成されていれば、解像度優先モードを設定することができる。解像度優先モードの場合、例えば、レジスト感度入力手段によりいずれのレジスト感度が入力された場合でも、他の露光モードにおいて用いられる照明モードとは異なる輪帯照明を用いるように制御することもできる。 In addition, if the exposure condition includes conditions relating to the fly-eye lens and the fly-eye lens is configured to be selectable according to the exposure mode and resist sensitivity, the resolution priority mode can be set. In the resolution priority mode, for example, even when any resist sensitivity is input by the resist sensitivity input means, it is possible to control to use annular illumination different from the illumination mode used in other exposure modes.
スループットの向上よりも解像度の向上を優先させる場合には、このような解像度優先モードに設定することで、解像度を効果的に向上させることができる。 When priority is given to improving the resolution over improving the throughput, the resolution can be effectively improved by setting such a resolution priority mode.
デバイス（半導体集積回路素子、液晶表示素子等）は、前述のいずれかの実施例の露光装置を使用して感光剤を塗布した基板（ウエハ、ガラスプレート等）を露光する工程と、その基板を現像する工程と、他の周知の工程と、を経ることにより製造される。 A device (semiconductor integrated circuit element, liquid crystal display element, etc.) includes a step of exposing a substrate (wafer, glass plate, etc.) coated with a photosensitive agent using the exposure apparatus of any of the embodiments described above, and the substrate It is manufactured by going through a developing step and other known steps.
以上、本実施例によれば、露光条件の設定を迅速かつ自動的に実行可能な露光装置を提供することができる。また、そのような露光装置を用いたデバイス製造方法を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide an exposure apparatus capable of quickly and automatically executing exposure condition setting. In addition, a device manufacturing method using such an exposure apparatus can be provided.
従って、本実施例によれば、レジスト感度（ＤＯＳＥ量）を指定するだけで自動的に広範囲にわたる照度調整を自動的に実行することが可能になる。照度調整時のアルゴリズムは、露光速度を露光装置の最高速度に固定することにより、生産性を最優先させた装置の運用を行うことができる。また、露光速度調整時のアルゴリズムは、照度を一定とすることにより、光源の寿命を最優先させた装置の運用を行うことができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is possible to automatically perform illuminance adjustment over a wide range automatically only by specifying the resist sensitivity (DOSE amount). The algorithm for adjusting the illuminance can operate the apparatus with the highest priority on productivity by fixing the exposure speed to the maximum speed of the exposure apparatus. Further, the algorithm at the time of adjusting the exposure speed can operate the apparatus with the highest priority on the life of the light source by making the illuminance constant.
本実施例は、感光剤を塗布した基板にマスク像を転写する露光装置、例えば液晶パネル、ＣＣＤ、ＤＲＡＭ等のデバイスを製造する露光装置に適用可能である。 This embodiment can be applied to an exposure apparatus that transfers a mask image onto a substrate coated with a photosensitive agent, for example, an exposure apparatus that manufactures devices such as liquid crystal panels, CCDs, and DRAMs.
以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。 The embodiment of the present invention has been specifically described above. However, the present invention is not limited to the matters described as the above-described embodiments, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
１、２８、２９：水銀灯光源
２、３０、３１：楕円鏡
３、３２、３３：光源側の第二シャッター開閉機構
４：第一コンデンサーレンズ
５：波長フィルタ
６：インテグレータ交換機構（ハエの目レンズ交換機構）
７：絞り
８：第二コンデンサーレンズ
９：第一シャッター開閉機構
１０：スリット面（スリット交換機構）
１１、２０：照度検出器
１２：第一リレーレンズ
１３：ミラー
１４：第二リレーレンズ
１５：マスク
１６、１９、２７、３５：ミラー
１７：凸面鏡
１８：凹面鏡
２１：基板
２２：光源制御部
２３：光学系制御部
２４：走査系制御部
２５：メイン制御部
２６：入出力装置
1, 28, 29: Mercury lamp light sources 2, 30, 31: Elliptical mirrors 3, 32, 33: Second shutter opening / closing mechanism 4 on the light source side: First condenser lens 5: Wavelength filter 6: Integrator exchange mechanism (fly eye lens) Exchange mechanism)
7: Aperture 8: Second condenser lens 9: First shutter opening / closing mechanism 10: Slit surface (slit exchange mechanism)
11, 20: Illuminance detector 12: First relay lens 13: Mirror 14: Second relay lens 15: Masks 16, 19, 27, 35: Mirror 17: Convex mirror 18: Concave mirror 21: Substrate 22: Light source control unit 23: Optical system control unit 24: scanning system control unit 25: main control unit 26: input / output device
Claims (5)
複数の露光モードの中から一つの露光モードを選択するために設けられた露光モード選択手段と、
前記基板に塗布されるレジストのレジスト感度を入力するために設けられたレジスト感度入力手段と、
前記露光モード及び前記レジスト感度に応じて設定され、少なくとも露光速度及び基板面照度を含む露光条件を保持する保持手段と、
前記露光モード選択手段により選択された露光モード、及び、前記レジスト感度入力手段により入力されたレジスト感度に基づいて、前記保持手段に保持された前記露光条件の中から一つの露光条件を自動的に設定する設定手段と、
前記設定手段で設定された前記露光条件を用いて露光するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする露光装置。 An exposure apparatus that exposes an original pattern onto a substrate,
Exposure mode selection means provided for selecting one exposure mode from a plurality of exposure modes;
Resist sensitivity input means provided for inputting the resist sensitivity of the resist applied to the substrate;
Holding means that is set according to the exposure mode and the resist sensitivity, and holds exposure conditions including at least the exposure speed and the substrate surface illuminance;
Based on the exposure mode selected by the exposure mode selection means and the resist sensitivity input by the resist sensitivity input means, one exposure condition is automatically selected from the exposure conditions held by the holding means. Setting means for setting;
An exposure apparatus comprising: control means for controlling to perform exposure using the exposure condition set by the setting means.
前記光源寿命優先モードにおける前記基板面照度は、前記レジスト感度入力手段によりいずれのレジスト感度が入力された場合でも、他の露光モードにおける基板面照度より低く設定されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 The exposure mode includes a light source lifetime priority mode that prioritizes the lifetime of the light source,
The substrate surface illuminance in the light source life priority mode is set lower than the substrate surface illuminance in other exposure modes, regardless of which resist sensitivity is input by the resist sensitivity input means. 1. The exposure apparatus according to 1.
前記生産性優先モードにおける前記露光速度は、前記レジスト感度入力手段によりいずれのレジスト感度が入力された場合でも、他の露光モードにおける露光速度より高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の露光装置。 The exposure mode includes a productivity priority mode that prioritizes productivity,
2. The exposure speed in the productivity priority mode is set higher than exposure speeds in other exposure modes, regardless of which resist sensitivity is input by the resist sensitivity input means. Exposure equipment.
前記露光条件は、さらに、ハエの目レンズに関する条件を含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。 The exposure mode includes a resolution priority mode that prioritizes resolution,
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure condition further includes a condition related to a fly-eye lens.
露光された前記基板を現像するステップとを有することを特徴とするデバイス製造方法。 Exposing the substrate using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 4,
And developing the exposed substrate. A device manufacturing method comprising:
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