JP2010197958A - 露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光精度の低下を抑制することができる露光方法及びデバイス製造方法を提供すること。
【解決手段】投影システム（ＰＳ）を介して基板（Ｐ）に露光光（ＥＬ）を照射し、該基板の露光を行う露光方法において、マスク（Ｍ）に設けられたパターンを介して基板に露光光を照射する実露光ステップと、基板に露光光を照射させずに投影システムに露光光を照射する待機中照射ステップとを含み、実露光ステップにより投影システムに照射された露光光の所定時間あたりの第１光量と、待機中照射ステップにより投影システムに照射される露光光の所定時間あたりの第２光量とを等しくする。
【選択図】図４

Description

本発明は、投影光学系を介して基板に露光光を照射し、該基板の露光を行う露光方法及びデバイス製造方法に関する。

液晶表示デバイスや半導体デバイス等のマイクロデバイスは、成膜処理、露光処理及びエッチング処理等の所定のプロセス処理を複数回繰り返し、基板上に複数のパターンを積層することで製造される。露光処理においては、マスクに形成されているパターンを感光性の基板上に転写する露光装置が用いられる。

露光装置としては、基板上にマスクのパターン全体を同時に転写する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置との２種類が主に知られている。このうち、液晶表示デバイスを製造する際には、表示領域の大型化の要求から走査型露光装置が主に用いられている。

走査型露光装置の１つとして、所謂マルチレンズ方式の走査型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）が知られている。マルチレンズスキャン型露光装置は、複数の投影光学系を有する走査型露光装置である。この複数の投影光学系は、隣り合う投影領域が走査方向で所定量変位するように、かつ、隣り合う投影領域の端部どうしが走査方向と直交する方向に重複するように配置されている。マルチレンズスキャン型露光装置は、良好な結像特性を維持しつつ、露光領域を得ることができる。

特開２００６−１９５３５３号公報

ところで、何らかの原因で製造ラインが停滞し基板が露光装置に供給されてこない場合、基板への露光動作が途中の場合であっても、当該基板を基板ステージ上に保持させたまま露光動作を中断して待機させることがある。露光動作の待機の原因が解消されると、基板への露光動作は中断されたところから再開されることになる。露光動作の待機中においては、投影光学系が露光光の照射を受けないため、投影光学系及び露光装置内の温度が露光動作時よりも低下する。この状態から、露光動作を開始する場合、露光光を照射することで投影光学系及び露光装置内の温度を再び上昇させて安定化させる必要がある。

このとき、温度を上昇させる過程で投影光学系の倍率が変化したり、熱変形が起こったりするため、露光動作の待機期間の前後で基板に投影される像に変動が発生する虞がある。このため、露光光の照度に伴って像変動が増大したり、特に投影光学系を並列に配置するマルチレンズ型露光装置においては、投影光学系間で像変動に差が生じたりすることがあるため、露光精度低下につながる虞がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の態様は、露光精度の低下を抑制することができる露光方法及びデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、投影光学系を介して基板に露光光を照射し、該基板の露光を行う露光方法であって、マスクに設けられたパターンを介して前記基板に前記露光光を照射する実露光ステップと、前記基板に前記露光光を照射させずに前記投影光学系に前記露光光を照射する待機中照射ステップとを含み、前記実露光ステップにより前記投影光学系に照射される前記露光光の所定時間あたりの第１光量と、前記待機中照射ステップにより前記投影光学系に照射される前記露光光の前記所定時間あたりの第２光量とが等しい露光方法が提供される。

この第１の態様によれば、実露光ステップにより投影光学系に照射される露光光の所定時間あたりの第１光量と、待機中照射ステップにより投影光学系に照射される露光光の所定時間あたりの第２光量とを等しくするため、実露光ステップと待機中照射ステップとの間で投影光学系に関する温度状態の変動が抑えられる。

本発明の第２の態様に従えば、上記の露光方法を用いて、感光剤が塗布された基板に前記パターンの露光をすることと、前記パターンが露光された前記感光剤を現像して、前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法が提供される。

この第２の態様によれば、基板に設けられた感光剤が高精度に露光されるので、露光パターン層が高精度に形成されることとなる。

本発明の態様によれば、露光精度の低下を抑制することができる露光方法及びデバイス製造方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す斜視図。 本実施形態に係る露光装置の一例を示す平面図。 本実施形態に係る露光装置の動作を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る露光装置の一例を示す概略構成図。 マイクロデバイスの製造工程の一例を説明するためのフローチャート。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下の説明においては、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の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（すなわち鉛直方向）をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１は、本実施形態に係る露光装置ＥＸの一例を示す概略構成図、図２は、斜視図である。図１及び図２において、露光装置ＥＸは、マスクＭを露光光ＥＬで照明する照明システムＩＳと、マスクＭを保持して移動可能なマスクステージＭＳＴと、マスクステージＭＳＴを移動する駆動システム３と、露光光ＥＬで照明されたマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する投影システムＰＳと、基板Ｐを保持して移動可能な基板ステージＰＳＴと、基板ステージＰＳＴを移動する駆動システム４と、露光装置ＥＸ全体の動作を制御する制御装置５とを備えている。また、露光装置ＥＸは、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの位置情報を計測する干渉計システム６（６Ａ、６Ｂ）と、基板Ｐ上のアライメントマークを検出するアライメントシステム９とを備えている。

マスクＭは、基板Ｐに投影されるデバイスパターンが形成されたレチクルを含む。基板Ｐは、例えばガラスプレート等の基材と、その基材上に形成された感光膜（塗布された感光剤）とを含む。本実施形態において、基板Ｐは、大型のガラスプレートを含み、その基板Ｐの一辺のサイズは、例えば５００ｍｍ以上である。本実施形態においては、基板Ｐの基材として、一辺が約３０００ｍｍの矩形のガラスプレートを用いる。

本実施形態の露光装置ＥＸは、所謂、マルチレンズ型スキャン露光装置である。すなわち、投影システムＰＳが複数の投影光学系ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）を有すると共に、マスクＭと基板Ｐとを所定の走査方向に同期移動しながらマスクＭのパターンの像を基板Ｐに投影する構成になっている。

照明システムＩＳは、ランプハウス１０と、導光部１３と、照明モジュールＩＬとを有している。ランプハウス１０は、光源１１と、フィルタ部１２とを有している。光源１１としては、例えば水銀ランプなどが用いられる。当該水銀ランプからは、例えばｇ線、ｈ線、ｉ線などの輝線が露光光ＥＬとして射出されるようになっている。フィルタ部１２には、例えば波長選択フィルタ１２ａや減光フィルタ１２ｂなど各種フィルタが設けられている。導光部１３はランプハウス１０からの露光光ＥＬを照明モジュールＩＬに導光するものであり、例えば光ファイバなどが用いられる。

照明モジュールＩＬは、複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対応するように複数、例えば７つ設けられている。各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７は、それぞれ照明ウェッジ１４、フライアイレンズ１５及びコンデンサレンズ１６などの光学系を有している。照明モジュールＩＬ及び投影光学系ＰＬの数は７つに限定されない。例えば照明システムＩＳが照明モジュールを１１個有し、投影システムＰＳが投影光学系を１１個有していてもよい。

照明システムＩＳは、マスクＭ上の所定の照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射可能である。照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７は、各照明モジュールＩＬ１〜ＩＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に含まれている。本実施形態において、照明システムＩＳは、異なる７つの照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７のそれぞれを露光光ＥＬで照明する。照明システムＩＳは、マスクＭのうち照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に配置された部分を、均一な照度分布の露光光ＥＬで照明する。

マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持した状態で、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対して移動可能である。マスクステージＭＳＴは、マスクＭを保持可能なマスク保持部２５を有する。マスク保持部２５は、マスクＭを真空吸着可能なチャック機構を含み、マスクＭをリリース可能に保持する。本実施形態において、マスク保持部２５は、マスクＭの下面（パターン形成面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、マスクＭを保持する。駆動システム３は、例えばリニアモータを含み、ＸＹ平面上においてマスクステージＭＳＴを移動可能である。本実施形態において、マスクステージＭＳＴは、駆動システム３の作動により、マスク保持部２５でマスクＭを保持した状態で、Ｘ軸、Ｙ軸、及びθＺ方向の３つの方向に移動可能である。マスクステージＭＳＴには、Ｘブラインド２１が設けられている。Ｘブラインド２１は、Ｘ方向に移動可能に設けられており、マスクＭに照射される露光光ＥＬの少なくとも一部を遮光するようになっている。Ｘブラインド２１は、マスクステージＭＳＴの＋Ｘ側及び−Ｘ側にそれぞれ１つずつ設けられている。

投影システムＰＳは、複数の投影光学系ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）を有している。複数の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、所定の投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７（図３参照）に露光光ＥＬを照射可能である。投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７から射出される露光光ＥＬの照射領域に相当する。本実施形態において、投影システムＰＳは、異なる７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のそれぞれにパターンの像を投影する。投影システムＰＳは、基板Ｐのうち投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に配置された部分に、マスクＭのパターンの像を所定の投影倍率で投影する。各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、視野絞りシャッタ３１及びＹブラインド３２を有している。

図３は、基板ステージＰＳＴ上の構成を示す平面図である。図３においては、基板ステージＰＳＴ上の一部の構成を省略して示している。また、図３において一点鎖線で示した部分は、基板ステージＰＳＴ上の基板Ｐの保持位置及び基板Ｐ上の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の設定位置である。図１〜図３に示すように、基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持した状態で、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して移動可能である。基板ステージＰＳＴは、基板Ｐを保持可能な基板保持部３６を有する。基板保持部３６は、基板Ｐを真空吸着可能なチャック機構を含み、基板Ｐをリリース可能に保持する。本実施形態において、基板保持部３６は、基板Ｐの表面（露光面）とＸＹ平面とがほぼ平行となるように、基板Ｐを保持する。駆動システム４は、例えばリニアモータを含み、ベースプレートＢＰのガイド面ＢＰＧ上において基板ステージＰＳＴを移動可能である。本実施形態において、基板ステージＰＳＴは、駆動システム４の作動により、基板保持部３６で基板Ｐを保持した状態で、ガイド面ＢＰＧ上を、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、θＸ、θＹ、及びθＺ方向の６つの方向に移動可能である。

基板ステージＰＳＴには、センサ５０が設けられている。センサ５０は、例えば基板ステージＰＳＴの＋Ｘ側端辺に沿って３つ設けられている。３つのセンサ５０は、例えば投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のうちＹ方向に隣接する投影領域のピッチと同一のピッチで配置されている。図３においては、３つのセンサ５０のＹ座標と投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６のそれぞれのＹ座標とがちょうど一致している状態を示している。センサ５０は、基板ステージＰＳＴに照射される露光光ＥＬの照度を検出する。３つのセンサ５０と、Ｙ方向に隣接する３つの投影領域（例えば投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６）とがそれぞれ等しい間隔で配列されていることにより、同時に複数の投影領域の照度を検出できるようになっている。センサ５０による検出結果は、制御装置５に送信され、当該制御装置５において記憶されるようになっている。制御装置５では、センサ５０による検出結果に基づいて、例えばマスクＭに形成されるパターン密度を求めることができるようになっている。

次に、基板Ｐの露光時における露光装置ＥＸの動作の一例を説明する。図４は、露光装置ＥＸの基板Ｐに対する露光処理手順（後述のセットアップ処理以降の処理手順）を示すフローチャートである。露光装置ＥＸの各動作の少なくとも一部は、予め定められている露光に関する制御情報（露光制御情報）に基づいて実行される。露光制御情報は、露光装置ＥＸの動作を規定する制御命令群を含み、露光レシピとも呼ばれる。以下の説明において、露光に関する制御情報を適宜、露光レシピ、と称する。

露光レシピは、制御装置５に予め記憶されている。少なくとも基板Ｐの露光時（マスクＭ及び基板Ｐに対する露光光ＥＬの照射動作時）における露光装置ＥＸの動作条件は、露光レシピによって予め決定されている。制御装置５は、露光レシピに基づいて、露光装置ＥＸの動作を制御する。露光レシピは、基板Ｐの露光時におけるマスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの移動条件を含む。基板Ｐの露光時、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを移動する。

制御装置５は、上記露光レシピに基づいて、マスクＭをマスクステージＭＳＴに搬入する。マスクＭがマスクステージＭＳＴに保持された後、マスクＭのアライメント処理、各種計測処理、及びキャリブレーション処理を含むセットアップ処理が実行される。マスクＭのセットアップ処理後、制御装置５は、基板Ｐを基板ステージＰＳＴに搬入する。基板Ｐが基板ステージＰＳＴに保持された後、基板Ｐのアライメント処理、各種計測処理、及びキャリブレーション処理を含むセットアップ処理が実行される。

露光装置ＥＸによる露光処理手順について、具体的に説明する。マスクＭ及び基板Ｐのセットアップ処理の後、制御装置５は、露光レシピに基づいて、マスクＭと基板Ｐとを走査方向に同期移動しながら、マスクＭの下面のパターン領域ＭＡに露光光ＥＬを照射する（実露光ステップ：ステップ１０１）。露光光ＥＬは、パターン領域ＭＡを介して投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に入射する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に入射した露光光は、当該投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を介して基板Ｐの表面の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６（図３参照）に照射され、当該露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６が露光される。

基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６に対する露光処理は、露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの表面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させるとともに、マスクＭのパターン領域ＭＡを照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭの下面（ＸＹ平面）に沿って走査方向に移動させながら実行される。本実施形態においては、基板Ｐの走査方向（同期移動方向）をＸ軸方向とし、マスクＭの走査方向（同期移動方向）もＸ軸方向とする。例えば基板Ｐの露光領域ＰＡ１を露光する場合、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板Ｐの露光領域ＰＡ１をＸ軸方向に移動するとともに、その基板ＰのＸ軸方向への移動と同期して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭのパターン領域ＭＡをＸ軸方向に移動しながら、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に露光光ＥＬを照射して、マスクＭからの露光光ＥＬを投影光学系ＰＬを介して投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射する。これにより、基板Ｐの露光領域ＰＡ１は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に照射された露光光ＥＬで露光され、マスクＭのパターン領域ＭＡのパターンの像が基板Ｐの露光領域ＰＡ１に転写される。

例えば露光領域ＰＡ１の露光が終了した後、次の露光領域（例えば露光領域ＰＡ２）を露光するために、制御装置５は、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が次の露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置されるように、基板ステージＰＳＴを制御して、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７に対して基板ＰをＸＹ平面内の所定方向に移動する。また、制御装置５は、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置されるように、マスクステージＭＳＴを制御して、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７に対してマスクＭを移動する。そして、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７が露光領域ＰＡ２の露光開始位置に配置され、照明領域ＩＲ１〜ＩＲ７がパターン領域ＭＡの露光開始位置に配置された後、制御装置５は、その露光領域ＰＡ２の露光を開始する。

制御装置５は、マスクステージＭＳＴが保持するマスクＭと基板ステージＰＳＴが保持する基板ＰとをＸ軸方向に同期移動しながら基板Ｐに露光光ＥＬを照射する動作と、次の露光領域を露光するために、基板ＰをＸＹ平面内の所定方向（例えばＸ軸方向）にステッピング移動する動作を繰り返しながら、基板Ｐ上に設けられた複数の露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６を、マスクＭに設けられたパターン及び投影光学系ＰＬを介して順次露光する。全ての露光領域ＰＡ１〜ＰＡ６の露光が終了したら、基板Ｐに対する露光処理を終了させる（ステップ１０２のＹＥＳ）。

露光装置ＥＸでは、投影光学系ＰＬに露光光ＥＬを入射する際、露光光ＥＬの照射を受けた投影光学系ＰＬが発熱するため、露光動作は露光装置ＥＸ内の温度がある程度上昇した状態で行われる。

露光動作を行っている際に（ステップ１０２のＮＯ）、例えば何らかの原因で製造ラインが停滞し基板Ｐが露光装置ＥＸに供給されてこないような事態が発生すると、制御装置５は、基板Ｐへの露光動作が途中の場合であっても当該基板Ｐを基板ステージＰＳＴ上に保持させたまま露光動作を中断して待機させる（ステップ１０３のＹＥＳ）。

露光動作の待機中においては、投影光学系ＰＬが露光光ＥＬの照射を受けないため発熱は起こらず、露光動作時よりも露光装置ＥＸ内の温度が低下する。制御装置５は、露光動作の待機の原因が解消されると、基板Ｐへの露光動作は中断されたところから再開させる（ステップ１０５のＹＥＳ）。露光装置ＥＸ内の温度が低下した状態から露光動作を再開する場合、露光装置ＥＸ内の温度が上昇して安定化するまでにはある程度の時間を要する。

このとき、露光装置ＥＸ内の温度が上昇していく期間（温度が安定化していない期間）に行われる露光動作については、動作中に投影光学系ＰＬの倍率が変化したり、投影光学系ＰＬの熱変形が起こったりするため、基板Ｐに投影される像に変動が発生する虞がある。本実施形態のように投影光学系ＰＬを並列に配置するマルチレンズ型露光装置ＥＸにおいては、露光光ＥＬの照度に伴って像変動が増大したり、投影光学系ＰＬ間で像変動に差が生じたりすることがあるため、露光精度低下につながる虞がある。

そこで本実施形態では、露光動作の待機させる間、投影光学系ＰＬの状態を実露光ステップの状態に近づけておくため、制御装置５は投影光学系ＰＬに露光光ＥＬを照射させる（待機中照射ステップ：ステップ１０４）。露光動作を待機させる際、基板Ｐが基板ステージＰＳＴ上に保持されたままになっている場合がある。制御装置５は、待機中照射ステップにおいて基板Ｐが露光光ＥＬによって露光されてしまうのを回避するため、基板Ｐを露光光ＥＬの照射領域から外れた位置に移動させた後に露光光ＥＬを照射させる。

制御装置５は、待機中照射ステップにおいてそれぞれの投影光学系ＰＬに照射される露光光ＥＬの基板１枚あたりの露光量（第２光量）が、上記実露光ステップにおいてそれぞれの投影光学系ＰＬに照射される露光光ＥＬの基板１枚あたりの露光量（第１光量）と等しくなるように露光光ＥＬを照射させる。

制御装置５は、第１光量と第２光量とを等しくさせるため、例えば露光光ＥＬの照度や照射時間を調整する。以下、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射する露光光ＥＬの照射時間を調整する場合の考え方を説明する。下記の式（１）に示すように、１枚の基板Ｐあたりに投影光学系ＰＬに照射される露光量は、マスクＭの透過率（以下、マスク透過率と呼ぶ。）、露光光ＥＬの照度及び照射時間（以下、単に照度及び照射時間と呼ぶ。）に比例する。本実施形態の考え方は、第１光量及び第２光量に関する情報としての式（１）を利用して、例えばマスク透過率、照度及び照射時間を適宜検出することにより、当該検出結果に基づいて露光光ＥＬを調整するものである。
基板１枚あたりに投影光学系に照射される露光量∝（１＋基板反射率）×マスク透過率×照度×照射時間／基板１枚の処理時間 ・・・（１）

以下、具体的に説明する。式（１）において、第１光量と第２光量が等しい場合、照度を一定とすると、下記の式（２）の関係が成立する。ただし、γは基板Ｐの反射率（以下、基板反射率と呼ぶ。）、ηｉは投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のうちのｉ番目の投影光学系に対するマスク透過率（本実施形態ではｉ＝１〜７）、ｔは実露光ステップでの照射時間、Ｔは実露光ステップでの１枚の基板Ｐの処理時間、ｔｉは待機中照射ステップでのｉ番目の投影光学系の照射時間、Ｔｒｕｎは待機中照射ステップでの１周期分の処理時間とする。したがって、制御装置５は、式（２）の関係を満たすように各値を設定することにより、第１光量と第２光量とが等しくなるような露光光ＥＬの照射を行わせることができる。
（１＋γ）×ηｉ×ｔ／Ｔ＝ｔｉ／Ｔｒｕｎ ・・・（２）

ここで、処理時間Ｔｒｕｎは、待機中照射ステップでの露光光ＥＬの照射時間によって変化する。具体的には、本実施形態のようにマルチレンズ型露光装置においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のうち照射時間の最も長い値（ｔｍａｘとする）によって決定される。この処理時間Ｔｒｕｎは、照射時間ｔｍａｘとそれ以外の時間（τとする）との和であるから、ｉ番目の投影光学系を照射する照射時間ｔｉは、下記の式（３）によって表される。
ｔｉ＝（１＋γ）×ηｉ×ｔ／Ｔ×（ｔｍａｘ＋τ） ・・・（３）

式（３）によれば、各投影光学系に対する露光光ＥＬの照射時間は、照射時間が最大の投影光学系、つまり投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７のうち式（３）中の「（１＋γ）ηｉ」が最も大きい投影光学系によって決定されることとなる。ここで、基板反射率γが全ての投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対して一定であるとすると、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の照射時間は、マスク透過率ηが最大の投影光学系によって決定されることとなる。

また、時間τについては、下記の式（４）によって求めることができる。本実施形態においては、時間τは露光レシピや実験結果等によって求められる定数である。したがって、式（３）において、この時間τの値を代入すると共に、マスク透過率ηｉの値として投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に対する各マスク透過率うちの最大値（ηｉｍａｘ）を代入することにより照射時間ｔｍａｘを算出し、この算出した照射時間ｔｍａｘの値を用いて各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７における待機中照射ステップの処理時間Ｔｒｕｎを求めることができる。
τ＝Ｔ−基板交換時間＋露光光の照射位置への基板の移動時間 ・・・（４）

実露光ステップにおける各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の照射時間ｔ及び照度の値は、例えば露光レシピによって規定された値を用いることができる。この規定値は、例えば本実施形態に係る露光装置ＥＸを用いてテスト露光やシミュレーションを行うことで予め求めておくことができる（検出ステップ）。制御装置５は、照射時間ｔの規定値を式（３）に代入することで、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の待機中照射ステップにおける露光光ＥＬの照射時間を求めることができる。

実露光ステップ及び待機中照射ステップにおける照度の値は、検出ステップにおいて例えば基板ステージＰＳＴに設けられたセンサ５０を用いて検出する。本実施形態の考え方では照度を一定値とするため、制御装置５は、例えばセンサ５０を用いて照度を検出させ、検出された照度が一定となるように照明システムＩＳを調整しながら露光光ＥＬの照射を行わせる。

上記テスト露光又はシミュレーションにおいて照度を検出する際、制御装置５は、基板ステージＰＳＴをＸ方向及びＹ方向に移動させ、３つのセンサ５０と投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のうちの３つとの間で位置合わせを行わせる。位置合わせの後、制御装置５は、実露光ステップと同一条件となるように露光光ＥＬを照射させ、マスクＭを透過した露光光ＥＬの照度や照射時間をセンサ５０に検出させる。

具体的には、制御装置５は、例えば７つの投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のうちＹ方向に配列された４つの投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５及びＰＲ７の照度をまず検出させ、その後３つの投影領域ＰＲ２、ＰＲ４及びＰＲ６の照度を検出させる。このように投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７の照度を１列ずつ検出させることで、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７を透過してきた露光光ＥＬの照度を短時間で効率的に検出することができる。このとき制御装置５は、マスクステージＭＳＴを実露光ステップと同様に駆動させる。この動作により、センサ５０は、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７が１つの基板Ｐに照射される露光光ＥＬの照度（及び照度の変化）を検出することができる。なお、制御装置５は、マスクＭを透過させない場合の照度についても検出させる。

待機中照射ステップでは、例えば投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７にほぼ同時に露光光ＥＬの照射が開始されるように露光光ＥＬの照射タイミングを調整する。また、制御装置５は、待機中照射ステップにおいて、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７間で露光光の照度及び照射時間の少なくとも一方を個別に調整することができる。例えば制御装置５は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７間で照度が異なるように露光光ＥＬを照射することができるし、照射時間が異なるように露光光ＥＬを照射することもできる。露光光ＥＬの照射開始のタイミングを投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７間でほぼ同時とする場合、例えば露光光ＥＬの照射終了のタイミングをずらすことによって投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７間で照射時間に差をつけることができる。

制御装置５は、待機中照射ステップにおいて露光光ＥＬの照射のタイミングを調整する場合、例えば投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７又は基板Ｐへの露光光ＥＬの通過及び遮蔽を切り替えさせるようにする。露光光ＥＬの通過及び遮蔽の切り替えは、例えばＸブラインド２１、Ｙブラインド３２などを用いて行わせることができる。露光光ＥＬがＸブラインド２１やＹブラインド３２に照射されることにより、Ｘブラインド２１及びＹブラインド３２は露光光ＥＬのエネルギーを受けて発熱する。このため、制御装置５は、Ｘブラインド２１及びＹブラインド３２を不図示の冷却装置などによって冷却させながら露光光ＥＬを遮光させるようにする。

待機中照射ステップの後、露光動作の待機の原因が解消されると、基板Ｐへの露光動作は中断されたところから再開されることになる（ステップ１０５のＹＥＳ）。本実施形態では、露光動作の待機中に上記の待機中露光ステップを行っているため、露光装置ＥＸ内の温度が上昇した状態で実露光ステップを開始されることになる。

以上のように、本実施形態では、実露光ステップでそれぞれの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射された露光光の所定時間あたりの第１光量と、待機中照射ステップでそれぞれの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの所定時間あたりの第２光量とを等しくするため、実露光ステップと待機中照射ステップとの間で投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に関する温度状態の変動が抑えられる。これにより、露後待機の前後で基板Ｐに投影される像に変動が発生するのを防ぐことができるので、露光精度の低下を抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図５は、本実施形態に係る露光装置ＥＸ２の構成を示す図である。本実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、対応する符号を付して説明を省略する。同図に示すように、本実施形態の露光装置ＥＸ２は、上記第１実施形態の構成に加えて、露光光ＥＬの反射光を検出するための第２センサ１５０と、露光光ＥＬが基板Ｐを透過する透過光を検出するための第３センサ１５１と、露光光ＥＬの照射領域内に配置された基準ミラー１６０とを有する構成になっている。

第２センサ１５０は、基板Ｐ及び基準ミラー１６０に照射される露光光ＥＬの反射光が届く位置、例えば投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の１つに取り付けられている。第２センサ１５０は、基板Ｐ及び基準ミラー１６０によって反射される反射光の光量を検出可能になっている。第２センサ１５０は、検出結果を制御装置５へ送信するようになっている。

第３センサ１５１は、基板Ｐに照射される露光光ＥＬの透過光が届く位置、例えば基板保持部３６の内部に設けられている。第３センサ１５１は、例えば光検出面が基板Ｐの底部側に露出するように設けられている。第３センサ１５１は、基板Ｐを透過した透過光の光量を検出可能になっている。第３センサ１５１は、検出結果を制御装置５へ送信するようになっている。

制御装置５では、例えば第２センサ１５０で検出される反射光の光量のうち、基板Ｐでの反射光の光量と基準ミラー１６０での反射光の光量とを比較することにより、基板Ｐでの反射率を求めることができるようになっている。また、制御装置５は、第２センサ１５０で検出される基板Ｐでの反射光の光量と、第３センサ１５１で検出される基板Ｐの透過光の光量とを比較することにより、基板Ｐでの反射率を求めることができるようにもなっている。制御装置５は、基板Ｐでの反射光の反射率を求める際に、反射光の光量のみを用いても良いし、反射光及び透過光の光量を比較した値を用いても良いし、これらを組み合わせた値を用いても良い。

上記第１実施形態では、実露光ステップを行う際、基板Ｐに照射される露光光ＥＬの一部が基板Ｐによって反射されて投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７への戻り光となる。なお、基板Ｐの種類や基板Ｐの表面の状態によって露光光ＥＬの反射率が異なるため、実露光ステップにおいて投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７への戻り光の光量は変動する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７は、この戻り光によって温度環境が変化する場合がある。一方、待機中照射ステップでは、基板Ｐに露光光ＥＬが照射されないように基板Ｐを露光光ＥＬの光路上から退避させた状態で露光光ＥＬの照射を行う。このため、待機中照射ステップと実露光ステップとの間で環境が異なってしまう。

これに対して、本実施形態では、第２センサ１５０によって投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７への戻り光の光量を検出し、待機中照射ステップにおいて露光光ＥＬの照度や照射時間を調整する際に当該第２センサ１５０の検出結果を反映させるようにする。第２センサ１５０での検出結果は、上記第１実施形態の式（２）における反射率γの値として反映されることとなる。

以上のように、本実施形態では、露光光ＥＬの反射光の光量を検出し、検出結果を待機中照射ステップの照度や照射時間の調整に用いることとしたので、実露光ステップと待機中照射ステップとの間で、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の環境をより近づけることができる。また、基板Ｐの種類や基板Ｐの表面の状態によって露光光ＥＬの反射率が異なり、実露光ステップにおいて投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７への戻り光の光量が変動するため、戻り光の光量を検出し、当該検出結果に基づいて露光光ＥＬを調整することで、実露光ステップと待機中照射ステップとの間で投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の環境を一層近づけることができる。

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態においては、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７に照射される露光光ＥＬの照度及び照射時間を調整することにより、実露光ステップと待機中照射ステップとの間で投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の温度環境を近づける例を挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、実露光ステップにおいて、マスクステージＭＳＴや基板ステージＰＳＴを移動させる際、駆動システム３や駆動システム４を駆動させることで投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の温度環境が変化する場合がある。そこで、上記各実施形態の構成に加えて、駆動システム３及び駆動システム４を駆動させたときの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ７の温度環境の変化を予め実験やシミュレーションによって求めておき、当該求めた結果を制御装置５に記憶させておく構成とすることができる。制御装置５では、待機中照射ステップを行う際に記憶させた結果を露光光ＥＬの照度や照射時間の調整の際に反映させるようにすればよい。

また、上記実施形態においては、上記式（１）において照度を一定にする場合を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば上記式（１）において照射時間を一定の値とし、照度の値が変数とすることもできる。この場合であっても、上記式（２）〜式（４）と同様の考え方を行うことができる。また、この場合には、制御装置５は、待機中照射ステップでの露光光ＥＬの照度を調整することにより、第１光量と第２光量とを等しくすることができる。

また、上記実施形態においては、センサ５０の配置として、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のうち投影領域ＰＲ２、ＰＲ４、ＰＲ６のそれぞれとＹ座標が同一になるように３つ配置されている構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のうち投影領域ＰＲ１、ＰＲ３、ＰＲ５及びＰＲ７のそれぞれとＹ座標が同一になるように４つ配置された構成であっても良いし、投影領域ＰＲ１〜ＰＲ７のそれぞれとＹ座標が同一になるように７つ配置された構成であっても構わない。投影領域の数が変更される場合であっても同様である。

また、上記第２実施形態においては、第２センサ１５０及び第３センサ１５１が１つずつ設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、第２センサ１５０及び第３センサ１５１のうち少なくとも一方が複数設けられた構成であっても構わない。

なお、上述の実施形態の基板Ｐとしては、ディスプレイデバイス用のガラス基板のみならず、半導体デバイス製造用の半導体ウエハ、薄膜磁気ヘッド用のセラミックウエハ、あるいは露光装置で用いられるマスクまたはレチクルの原版（合成石英、シリコンウエハ）等が適用される。

なお、露光装置ＥＸとしては、マスクＭと基板Ｐとを同期移動してマスクＭのパターンを介した露光光ＥＬで基板Ｐを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）の他に、マスクＭと基板Ｐとを静止した状態でマスクＭのパターンを一括露光し、基板Ｐを順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。

また、本発明は、米国特許第６３４１００７号明細書、米国特許第６２０８４０７号明細書、米国特許第６２６２７９６号明細書等に開示されているような、複数の基板ステージを備えたツインステージ型の露光装置にも適用できる。

また、本発明は、米国特許第６８９７９６３号明細書、欧州特許出願公開第１７１３１１３号明細書等に開示されているような、基板を保持する基板ステージと、基板を保持せずに、基準マークが形成された基準部材及び／又は各種の光電センサを搭載した計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。また、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置を採用することができる。

露光装置ＥＸの種類としては、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置に限られず、基板Ｐに半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＭＥＭＳ、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。

なお、上述の各実施形態においては、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測するものとしたが、これに限らず、例えば各ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。

なお、上述の実施形態においては、光透過性の基板上に所定の遮光パターン（又は位相パターン・減光パターン）を形成した光透過型マスクを用いたが、このマスクに代えて、例えば米国特許第６７７８２５７号明細書に開示されているように、露光すべきパターンの電子データに基づいて透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する可変成形マスク（電子マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる）を用いてもよい。また、非発光型画像表示素子を備える可変成形マスクに代えて、自発光型画像表示素子を含むパターン形成装置を備えるようにしても良い。

上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

半導体デバイス等のマイクロデバイスは、図６に示すように、マイクロデバイスの機能・性能設計を行うステップ２０１、この設計ステップに基づいたマスク（レチクル）を製作するステップ２０２、デバイスの基材である基板を製造するステップ２０３、上述の実施形態に従って、マスクのパターンを用いて露光光で基板を露光すること、及び露光された基板（感光剤）を現像することを含む基板処理（露光処理）を含む基板処理ステップ２０４、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程などの加工プロセスを含む）２０５、検査ステップ２０６等を経て製造される。なお、ステップ２０４では、感光剤を現像することで、マスクのパターンに対応する露光パターン層（現像された感光剤の層）を形成し、この露光パターン層を介して基板を加工することが含まれる。

ＥＸ…露光装置 Ｍ…マスク Ｐ…基板 ＥＬ…露光光 ＭＳＴ…マスクステージ ＰＳＴ…基板ステージ ＰＬ（ＰＬ１〜ＰＬ７）…投影光学系 ５…制御装置 ２１…Ｘブラインド ３２…Ｙブラインド ５０…センサ １５０…第２センサ １５１…第３センサ

Claims (8)

1. 投影光学系を介して基板に露光光を照射し、該基板の露光を行う露光方法であって、
   マスクに設けられたパターンを介して前記基板に前記露光光を照射する実露光ステップと、
   前記基板に前記露光光を照射させずに前記投影光学系に前記露光光を照射する待機中照射ステップと
   を含み、
   前記実露光ステップにより前記投影光学系に照射される前記露光光の所定時間あたりの第１光量と、前記待機中照射ステップにより前記投影光学系に照射される前記露光光の前記所定時間あたりの第２光量とが等しい
   ことを特徴とする露光方法。
2. 前記待機中照射ステップは、前記パターンに前記露光光が照射されないように前記マスクを移動させて前記露光光の光路から前記パターンを退避させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記投影光学系は、複数の部分投影光学系を含み、
   前記待機中照射ステップは、前記第１光量と前記第２光量との関係に関する情報に基づいて、それぞれの前記部分投影光学系に照射する前記露光光の照度及び照射時間の少なくとも一方を個別に調整する
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光方法。
4. 前記実露光ステップは、前記部分投影光学系ごとの前記露光光の照度及び照射時間の少なくとも一方を検出する検出ステップを含み、
   前記待機中照射ステップは、前記検出ステップの検出結果に基づいて前記露光光の照度及び照射時間の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする請求項３に記載の露光方法。
5. 前記待機中照射ステップは、前記実露光ステップにおける前記露光光の照射時間が最も長い前記部分投影光学系に対応する前記検出結果に基づいて、前記露光光の照度及び照射時間の少なくとも一方を調整する
   ことを特徴とする請求項４に記載の露光方法。
6. 前記待機中照射ステップは、前記投影光学系への前記露光光の通過及び遮蔽を切り替えることにより前記露光光の照射のタイミングを調整する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか一項に記載の露光方法。
7. 前記待機中照射ステップは、前記投影光学系と前記基板との間における前記露光光の光路を遮蔽する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の露光方法。
8. 請求項１から請求項７のうちいずれか一項に記載の露光方法を用いて、感光剤が塗布された基板に前記パターンの露光をすることと、
   前記パターンが露光された前記感光剤を現像して、前記パターンに対応する露光パターン層を形成することと、
   前記露光パターン層を介して前記基板を加工することと、を含むデバイス製造方法。

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