JP2013142890A - 走査型投影露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】露光工程において投影光学系の結像性能、特にディストーションとアスに関して劣化が生じないようにした走査型投影露光装置を提供すること。
【解決手段】軸外に円弧状の良像域を有する投影光学系における、装置の組み立て誤差などにより生じる収差残差と、投影光学系の任意の形状に残存させた設計値収差とを組み合わせて、最適なスリット形状に変形させることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般的には、投影露光装置及びそれを有する露光装置に関し、特に液晶ディスプレイなどのフラットパネルディスプレイ（以下ＦＰＤと呼ぶ）用のガラス基板などの、比較的大画面の被露光体を投影露光するために用いる反射型及び、反射屈折型投影光学系に関する。

近年、テレビジョンシステムのＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）化が進むと共に、表示素子として薄型ＦＰＤが多く使用されるようになってきた。それに伴い、更なる大画面化、コストダウン、結像性能の高精細化の要求が強く言われるようになってきた。ＦＰＤの製造には、集積回路（ＩＣ）産業界で使用されるのと同様のフォトリソグラフィーの手法を用いて、回路パターンを含むレチクル画像をフォトレジストコーティングされたガラス基板に投影し、パターン形成して製造される（特許文献１参照）。

このようなフォトリソグラフィーに用いられる投影光学系としては、像の重ね合わせ精度の向上が不可欠である。この重ね合わせ精度誤差には、アライメント誤差、収差（ディストーション）、倍率誤差が挙げられる。これらのうち、アライメント誤差は、マスクとプレートの相対位置調整で低減できるが、収差と倍率誤差は、アラメントでは補正しきれない。倍率誤差は、マスクプレートとプレートステージに相対速度差をつけて露光する方法や、平行平板ガラスをマスクプレート或いはプレートステージの近傍に配置し、その平行平板ガラスを曲げることで光線を屈折させて倍率の微調整を行う方法などが提案されている。一方、収差（ディストーション）については、部品の加工誤差、組み立て誤差等によって生じることが多く、補正するためには光学部品を駆動させることや、打ち消す収差形状になるように面の形状を追加工する方法などがある。また、露光中の収差変化を低減させるためには、空調をコントロールすることで、変化そのものを抑えることや、変化した収差を計測して、フィードバックさせて補正する方法などが考えられている。

また、像の解像力の向上も不可欠である。投影光学系にアス収差が残存していると、Ｈ線パターンとＶ線パターンとで線幅差が生じ、焦点深度の劣化につながる。この収差も、部品の加工誤差、組み立て誤差等によって生じることが多く、補正するためには光学部品を駆動させることや、打ち消す収差形状になるように面の形状を追加工する方法などがある。

特開２０１０−１３５４７９号公報

組み立て誤差による収差残差を補正するために光学部品を駆動させると、駆動誤差等によって、ターゲットとする収差に対して補正しきれない成分や、その他の収差成分が残ってしまう。同様に光学部品を追加工して補正した場合も、加工誤差分の収差残差が生じてしまい、像の重ね合わせの精度を向上させるためには、無視できない要因となってくる。さらに、光学部品の追加工を行う場合、加工時間が多く掛かってしまう。

また、露光中の収差変化を抑えるための空調コントロール機構は、複雑化している。これは、装置の大型化に伴い空間体積が増大するため、光路が長くなり温度分布による光路変化が大きくなることによる収差変化を抑えるためや、顧客からの更なる高精細機の要望のためである。また、生産タクトアップのために、露光機に投入される光量は増加する傾向にあるために、温度分布のコントロールは非常に緻密さが要求されてきている。

このように投影光学系の製造工程で生じる収差残差、露光工程で生じる投影光学系内の気体の温度勾配や、光学素子表面近傍の気体の揺らぎによる結像性能の劣化が課題である。

そこで、本発明は、露光工程において投影光学系の結像性能、特にディストーションとアスに関して劣化が生じないようにした走査型投影露光装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の走査型投影露光装置は、軸外に円弧状の良像域を有する投影光学系における、装置の組み立て誤差などにより生じる収差残差と、投影光学系の任意の形状に残存させた設計値収差とを組み合わせて、最適なスリット形状に変形させることを特徴とする。

本発明によれば、製造誤差、組み立て誤差によって生じる収差残差を低減し、露光工程中での投影光学系の結像性能に影響を及ぼすことのない走査型投影露光装置を提供することができる。

本発明の実施形態の概略図 本発明実施例１の構成図 本発明実施例１のスリット形状１ 本発明実施例１のスリット形状２ 本発明実施例２の設計値ディストーション収差 本発明実施例２の投影光学系のディストーション残差 本発明実施例２のスリット形状 本発明実施例３の設計値アス収差 本発明実施例３の投影光学系のディストーション残差 本発明実施例３のスリット形状

本発明の実施形態は、軸外の円弧状の良像域を露光照明として用い、マスクパターンをレジスト塗布されたプレート上に投影露光しつつ，マスクとプレートを同期走査させることでパターン転写を行うシステムの露光装置である。

本発明の好適な実施形態の露光装置を図１に示す。１〜７は照明光学系、９〜１３は投影光学系、投影光学系を挟んで，８のマスク，１４のプレートが配置される。１５は光学系の座標系を示す。照明光学系１〜７を構成する光学素子について説明する。光源１には水銀ランプが用いられており、露光光としてｉ，ｈ，ｇ線など、Ｈｇランプの出力波長の一部を用いる。光源から出射した光線は、楕円ミラー２によってコリメートされ、オプティカルインテグレータ３に入射する。オプティカルインテグレータは、照射領域の照度均一性、照明光のＮＡを制御するために用いられている。オプティカルインテグレータから出射した光線は、レンズやミラー４を介して照射領域を規定するスリット５を照射する。スリット５は、マスク８と共役な位置にある。本模式図では、代表的な液晶用投影子露光装置を示しており、露光装置の結像投影光学系９〜１４の良像域が円弧状であるため、スリットの開口形状１６は、ＸＹ面上で円弧形状である。スリット開口形状は、スリットのＹ方向の両側に配置された複数のピンの位置を変えることで自由に形状を決めることができる。スリットによってコリメートされた光線は、レンズ６や、ミラー７を介して液晶パネル用パターンが描画されたマスク８を照射する。

次に、投影光学系９〜１３を構成する光学素子について説明する。９、１３は平板型透過素子、１０は平面ミラー、１１は凹面ミラー、１２は凸面ミラーである。平板型透過素子９、１３は、平行平板ガラスや、投影光学系の結像性能を補助的に改善する為に設けられた透過光学素子である。平面ミラー１０、凹面ミラー１１、凸面ミラー１２の材質は、線膨張係数の小さい硝材が使用される。平板型透過素子９、１３の材質は、露光光に対して内部吸収がほぼゼロである石英ガラスが使用される。図１に示す投影光学系の投影倍率を等倍とすると、マスク８とプレート１４をＹ方向に同期させて走査露光を行い、マスク８上のパターンをレジストの塗布されたプレート１４上に転写する。走査方向に直交する方向（Ｘ方向）の良像域内の照度を均一にするためには、スリット開口部のＸ方向のどの位置においても照明領域の幅を等しくする必要がある。

以下に、本発明の具体的な実施例を挙げる。

（実施例１）
投影光学系の部品加工誤差、組み立て誤差によって生じるディストーション残差を、光学部品の位置調整で補正し、その結果補正しきれない残差成分を、結像系の良像域内で打ち消すようなスリット形状に変形することで、ディストーション残差を補正する。以下に、スリット開口部の形状について記す。図２において、スリット開口部の形状を示したものが１６の実線である。点線は、スリットの良像域を示しており、スリット形状は、良像域に内接した形状となっている。スリットの形状は、発生する収差残差を打ち消すことができるように、良像域内で自由に変更することができる構造となっている。図３に代表的なスリット開口部の形状を示す。図３‐１は、中心をＸ＝０とすると左右対称な形状で、像高間で高次の収差成分が残存している場合に適している。図３‐２は、左右非対称な形状で、光学部品の位置調整によって左右非対称なディストーション残差がある場合に適している。

（実施例２）
投影光学系の設計値において、図４‐１のようなディストーション収差を残存させておき、部品加工誤差、組み立て誤差等によって生じるディストーション収差を計測して、残存収差を打ち消すように、設計値の収差とスリット形状を組み合わせて補正する。投影光学系の部品加工誤差、組み立て誤差によって生じる諸収差残差を、図１の９、１０、１２、１３といった光学部品の位置調整によって補正した残差の一例を図４‐２に示す。このとき、この図４‐２の収差を打ち消すためには、図４‐１の設計値収差の形状との組み合わせで、スリットの形状を図４‐３のようにするとよい。

（実施例３）
投影光学系の設計値において、図５‐１のようなアス収差を残存させておき、部品加工誤差、組み立て誤差等によって生じるアス収差を計測して、残存収差を打ち消すように、設計値の収差とスリット形状を組み合わせて補正する。投影光学系の部品加工誤差、組み立て誤差によって生じる諸収差残差を、図１の９、１０、１２、１３といった光学部品の位置調整によって補正した残差の一例を図５‐２に示す。図５‐１の設計値収差の形状との組み合わせで、スリットの形状を図５‐３のようにするとよい。

１：光源
２：楕円ミラー
３：オプティカルインテグレータ
４：レンズｏｒミラー
５：スリット
６：レンズ
７：ミラー
８：マスク
９：平板型透過素子
１０：平面ミラー
１１：凹面ミラー
１２：凸面ミラー
１３：平板型透過素子
１４：プレート
１５：座標系
１６：スリットの開口部形状
１７：スリットの開口部形状を決めるピン

Claims (5)

1. マスクパターンを投影光学系を介して基板上に投影する走査型投影露光装置において、投影光学系のディストーション残差、或いはアス残差にあわせて、スリット形状を変更することを特徴とする走査型投影露光装置。
2. 前記投影光学系の設計値収差を任意の形状に残存させておくことを特徴とする請求項１に記載の走査型投影露光装置。
3. 前記投影光学系の設計値収差と前記スリット形状を組み合わせて収差補正をすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の走査型投影露光装置。
4. 良像域内のスリット形状で走査方向に直交する方向の幅は、どの位置でも同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の走査型投影露光装置。
5. 前記投影光学系の収差を計測する収差計測部と、前記収差計測部の出力に基づいて前記収差を補正するために、良像域内での前記スリット形状と位置を算出する算出部と、前記スリットを駆動する機構と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１項に記載の走査型投影露光装置。