JP2017198758A - 露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペース制約の中で光学薄板支持部材の数を変えることなく、より高次のパターン像のズレを補正することが可能な露光装置を提供すること。
【解決手段】露光装置は、光学薄板（５）と、光学薄板を支持する複数の支持部材（１１）と、複数の支持部材を個別に回転させる複数の回転方向駆動機構（１５）と、複数の回転方向駆動機構を投影光学系の光軸の方向に個別に移動する複数の並進方向駆動機構（１２）と、を有することを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、露光装置に関する。

従来の露光装置として、特許文献１の図２に示す露光装置がある。特許文献１の図２は従来の露光装置を示した図である。この従来の露光装置は、マスクからの光をワークに投影する、光学薄板を含む投影光学系を有する。マスクからの光によってワークに投影されるパターン像は、マスクの変形、投影光学系の変形・製造誤差によって、ズレを生じている。かかるズレを補正するために、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、前記投影光学系の光軸の方向に前記複数の支持部材を個別に移動する駆動機構とを設け、前記駆動機構によって前記光学薄板を曲げている。

特開２００９−２０６３２３号公報

従来の露光装置では、光学薄板を高次に曲げることでパターン像の高次のズレを補正するために、前記複数の駆動機構の間隔を出来る限り小さくして、光学薄板支持部材の数を出来る限り多くする設計をしていた。

しかし、駆動機構の構成物であるアクチュエーターのスペース制約から、光学薄板支持部材の数を多くすることには限界があり、パターン像のズレの補正可能な次数に限界があるという問題がある。

そこで、本発明は、スペース制約の中で光学薄板支持部材の数を変えることなく、より高次のパターン像のズレを補正することが可能な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、本発明に係る露光装置は、
光学薄板と、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、前記複数の支持部材を個別に回転させる複数の回転方向駆動機構と、前記複数の回転方向駆動機構を投影光学系の光軸の方向に個別に移動する複数の並進方向駆動機構と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、スペース制約の中で光学薄板支持部材の数を変えることなく、より高次のパターン像のズレを補正することが可能な露光装置を提供することができる。

従来の露光装置を示した図である。 従来の露光装置における光学薄板部分を示す斜視図である。 図２の光学薄板と支持部材をＹ方向から見た側面図である。 本発明の第１実施形態の露光装置を示した図である。 図４の光学薄板と支持部材をＹ方向から見た側面図である 本発明の実施例１の露光装置を示した図である。 図６と比較するために従来の露光装置を示した図である。 本発明の一実施形態の露光方法のフローチャートである。

以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。

〔第1実施形態〕
図１は従来例であり、本発明の適用対象の一例でもある走査型露光装置の構成を示す。

同図において、１はスリット状に整形された照明光を照射する照明系、２はマスク３とワーク１０のアライメントマークを検出する検出系である。また、４は照明系１により照明されるマスク３上のパターン像をワーク１０上に投影する投影光学系、５は投影光学系４の入口側と出口側の光路上に配置した光学薄板である。なお、ここでは、投影光学系４としてミラー光学系を用いている。投影光学系４は、６と７の折り曲げミラー、８の凸面ミラー、９の凹面ミラーで構成されている。

光学薄板５は投影光学系４の入口側と出口側の両方に配置してもよいし、片方に配置してもよい。また、光学薄板５は投影光学系４の入口側と出口側のそれぞれに、複数配置してもよい。複数配置することによって、より高次のパターン像のズレを補正する事が可能となる。なお、Ｙ方向は走査方向であり、Ｚ方向は露光光の光軸方向となる。

図２は従来例の露光装置における光学薄板部分を示す斜視図である。

従来例の調整機構１３は、図２に示すように、光学薄板５と、支持部材１１と、並進方向駆動機構（以降、Ｚ方向駆動機構）１２を有する。支持部材１１は、光学薄板５の光線透過領域外を複数の箇所（例えば、１１ａ〜１１ｌの１２箇所）で保持する。支持部材１１はＺ方向駆動機構１２に取り付けられている。前記支持部材１１は、Ｚ方向駆動機構１２によりＺ方向に駆動可能であり、光学薄板５を変位させる。

図３は図２の光学薄板５と支持部材１１の一部を、Ｙ方向から見た側面図である。

Ｙ方向に対となる支持部材１１は、同じ量駆動させる。図３に示すように、Ｘ方向に隣り合った支持部材１１のＺ方向駆動量に差をつけることで、光学薄板５が支持部材１１間で光軸に対して傾く。この光学薄板５の支持部材１１間の傾き角度を制御できる部分を、角度制御部１４とする。この角度制御部１４を透過する露光光は、光学薄板で屈折し、結像位置がＸ方向にずれる。

以上のように角度制御部１４の角度を制御することで、露光光の結像位置をＸ方向にずらすことが出来、ワーク上のパターンに対するずれ、つまり重ね合わせ精度を向上させることができる。また、パターン像の歪みを補正することもできる。

図２のマスク３上のアライメントマークと投影光学系を介したワーク１０上のアライメントマークとの相対位置関係を、検出系２により検出する。これにより、パターン像のズレ量を計算する。計算されたパターン像のズレから、パターン像のズレを補正するための、光学薄板の角度制御部１４の角度を算出する。そして角度制御部１４を算出した角度にするためのＺ方向駆動機構１２の駆動量を算出する。算出した駆動量でＺ方向駆動機構１２を駆動し支持部材１１を駆動することで、角度制御部１４を光軸に対して算出した角度にする。この光学薄板５を通過したパターン像は、ズレ成分が補正されたパターン像となり、ワーク１０に重ね合わせ誤差が低減され投影される。

より高次のパターン像のズレを補正するためには、光学薄板の角度制御部の数を増やすことが必要である。そのためには、光学薄板の支持部材の数を増やすことが必要である。しかし、従来例のＺ方向駆動機構は、アクチュエーターが構成されているため、アクチュエーターの寸法の制約から、駆動機構間の間隔を狭めることに限界があった。よって、駆動機構に取り付けられる支持部材の間隔を狭めることに限界が生じ、支持部材の取り付け数に限界があった。よって、光学薄板の角度制御部の数を増やすことに限界があり、補正可能なパターン像のズレの次数に限界があった。

図４は本発明の第１実施形態の露光装置の図である。

本実施形態の露光装置の調整機構１３は、図４に示すように、光学薄板５と、支持部材１１と、Ｚ方向駆動機構１２と、回転方向駆動機構（以降、ωＹ方向駆動機構）１５を有する。ωＹ方向駆動機構１５以外の構成は、従来例の図２と同じである。ωＹ方向駆動機構１５は、Ｚ方向駆動機構１２に取り付けられている。前記支持部材１１は、Ｚ方向駆動機構１２とωＹ方向駆動機構１５により、Ｚ方向とωＹ方向に駆動可能であり、光学薄板５を変位させる。

図５は図４の光学薄板５と支持部材１１の一部を、Ｙ方向から見た側面図である。

従来例と同じく、Ｙ方向に対となる支持部材１１は、同じ量駆動させる。図５に示すように、従来例と同じく、Ｘ方向に隣り合った支持部材１１のＺ方向駆動量に差をつけることで、光学薄板５が支持部材１１間で光軸に対して傾く。よって、支持部材１１間は角度制御部１４となる。また、支持部材１１をωＹ方向駆動機構１５によりωＹ方向にねじることにより、光学薄板５の支持部材１１で保持された部分が光軸に対して傾く。よって、支持部材１１で保持された部分も傾き角度を制御出来るので、角度制御部１４となる。

図３に示すように従来例では、露光光の結像位置を制御する角度制御部は、支持部材間の３箇所となる。しかし図５に示すように本実施形態では、角度制御部は支持部材間と支持部材の保持部であり、合計７箇所となる。よって、従来例に比べ本実施形態は、角度制御部の数が２倍＋１個となる。

以上より本実施形態では、従来例と同じＸ方向のスペース制約の中で支持部材の数を変えずに、光学薄板の角度制御部の数を増やすことが可能となり、より高次のパターン像のズレを補正する事が可能となる。

なお支持部材間の角度制御部を任意の角度にするための各駆動機構（Ｚ方向駆動機構とωＹ方向駆動機構）の駆動量は、材料力学のはりの曲げ式から解析的に算出する。もしくは、各駆動機構の駆動量と角度制御部の角度の相関係数を、実験または解析で事前に取得し、それを元に各駆動機構の駆動量を算出する。または、光学薄板のＺ方向変位量を計測する変位センサを構成し、光学薄板のＺ方向変位量から角度を算出して、その角度測定値をＺ方向駆動機構にフィードバックし任意の角度に追い込み制御を行う。

各駆動機構の駆動量を解析的に算出する方法、また相関係数から算出する方法は、変位センサを構成する必要が無くコストが安い点で優れている。変位センサを構成する方法は、露光装置の環境変化により駆動量と角度の相関係数が変化してしまっても、任意の角度に追い込むことが出来、環境変化に強いという点で優れている。

［実施例１］
図６は本発明の実施例１の露光装置の図である。図７は本発明の実施例１の露光装置と比較するための、従来例の露光装置の図である。

図７の従来例の露光装置は、光学薄板５と、支持部材１１と、Ｚ方向駆動機構１２を有している。光学薄板５は石英ガラスであり、Ｙ方向３００ｍｍ、Ｘ方向６５０ｍｍ、厚みは２ｍｍである。Ｚ方向駆動機構１２は、アクチュエーターとしてＸ方向寸法４２ｍｍのパルスモーター１６と、ボールねじ１７と、Ｙ方向駆動量をＺ方向駆動量に変換するくさび機構１８で構成される。

以上の構成物の中で、Ｘ方向寸法が最も大きい構成物はパルスモーターとなる。よって、Ｚ方向駆動機構のＸ方向最大寸法は、パルスモーターＸ方向寸法の４２ｍｍとなる。また隣り合ったＺ方向駆動機構間には、パルスモーターの配線を通すためや、駆動機構を取り付ける際の工具を挿入するため、１４ｍｍの隙間が必要となる。以上より、隣り合ったＺ方向駆動機構間のＸ方向の間隔は、５６ｍｍとなる。よって、スペース上配置可能なＺ方向駆動機構の数の上限は、光学薄板のＹ方向両端部合わせて合計２４個となり、支持部材の数も２４個となる。よって、角度制御部は１１箇所となる。

図６の本発明の実施例１の露光装置は、図７に示す従来例の露光装置のＺ方向駆動機構のくさび機構１８の上に、ωＹ方向駆動機構１５が配置される。ωＹ方向駆動機構は、Ｚ方向駆動機構と同じＸ方向寸法４２ｍｍのパルスモーターで構成される。

よって本実施例は、従来例と比較してωＹ方向駆動機構が追加されてはいるが、駆動機構のＸ方向最大寸法は従来例と同じ４２ｍｍとなり、隣り合った駆動機構間のＸ方向の間隔も従来例と同じ５６ｍｍとなる。よって、従来例と本実施例のＸ方向の間隔は変わらない。よって、ωＹ方向駆動機構を追加しているが、支持部材の数は従来例と同じ２４個となる。しかし、ωＹ方向駆動機構を追加したことで、角度制御部は２３箇所となる。よって本実施例は、従来例よりも光学薄板の角度制御部の数を増やすことが可能となり、より高次のパターン像のズレを補正する事が可能となる。

また本実施例は、従来例と比較して光学薄板の角度制御部の数を変えずに、光学薄板支持部材の数を減らすことも出来る。その場合、本実施例は従来例よりもコストダウンする事が出来る。具体的には、従来例で角度制御部は１１箇所なので、本実施例で角度制御部を同じ１１箇所にするには、支持部材の数は光学薄板のＹ方向両端部合わせて合計１２個で良い。従来例では、支持部材の数は２４個なので、パルスモーターの数が２４個、ボールねじの数が２４個、くさび機構の数が２４個となる。

本実施例では、支持部材の数は１２個なので、パルスモーターの数がＺ方向駆動機構とωＹ方向駆動機構合わせて２４個、ボールねじの数が１２個、くさび機構の数が１２個となる。よって、本実施例は従来例よりも、ボールねじとくさび機構の数が減り、コストダウンになる。

〔第２実施形態〕
つぎに、図８に基づいて本発明の一実施形態の露光方法について説明する。

図８は本発明の一実施形態の露光方法の、パターン像のズレ補正方法のフローチャートである。

本実施形態の露光方法は、図８に示すように、まずマスク３上のアライメントマークと投影光学系を介したワーク１０上のアライメントマークとの相対位置関係を検出系２により検出する。そして、これにより、パターン像のズレ量を測定する（ステップ１００１）。

次に、測定されたパターン像のズレが許容値の範囲内であるか判断する（ステップ１００２）。

測定されたパターン像のズレが許容値の範囲外である場合、ズレを補正するために、光学薄板の各角度制御部の角度を算出し、Ｚ方向駆動機構とωＹ方向駆動機構の駆動量を算出する（ステップ１００３）。

そして、算出した駆動量に基づいて、Ｚ方向駆動機構とωＹ方向駆動機構を駆動する（ステップ１００４）。

ステップ１００１で測定したパターン像のズレが許容値の範囲内になるまで、ステップ１００１以下を繰り返す。これにより、パターン像のズレを補正することができる。

〔第３実施形態〕
つぎに、本発明の一実施形態のデバイス（半導体デバイス、液晶表示デバイス等）の製造方法について説明する。

半導体デバイスは、ウエハに集積回路を作る前工程と、前工程で作られたウエハ上の集積回路チップを製品として完成させる後工程を経ることにより製造される。前工程は、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたウエハを露光する工程と、ウエハを現像する工程を含む。後工程は、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）と、パッケージング工程（封入）を含む。液晶表示デバイスは、透明電極を形成する工程を経ることにより製造される。透明電極を形成する工程は、透明導電膜が蒸着されたガラス基板に感光剤を塗布する工程と、前述の露光装置を使用して感光剤が塗布されたガラス基板を露光する工程と、ガラス基板を現像する工程を含む。本実施形態のデバイス製造方法によれば、従来よりも高品位のデバイスを製造することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

５ 光学薄板、１１ 支持部材、１２ Ｚ方向駆動機構、１５ ωＹ方向駆動機構

Claims (8)

1. 光学薄板と、前記光学薄板を支持する複数の支持部材と、前記複数の支持部材を個別に回転させる複数の回転方向駆動機構と、前記複数の回転方向駆動機構を投影光学系の光軸の方向に個別に移動する複数の並進方向駆動機構と、を有することを特徴とする露光装置。
2. その回転方向駆動機構の回転方向は、露光装置の走査方向回りであることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 光学薄板の変位量を計測する変位センサを更に有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
4. 前記回転方向駆動機構と前記並進方向駆動機構を駆動することで、前記光学薄板を変形させパターン像のズレを補正す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. マスクから投影光学系を介してワークに投影されたパターン像のズレを測定する検出系を、更に有す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. 前記測定したパターン像のズレから、パターン像のズレを補正するための光学薄板の形状を算出し、その形状になるように前記回転方向駆動機構と前記並進方向駆動機構を駆動することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. パターン像のズレ量を測定する工程と、測定されたズレ量が許容値の範囲以内であるか判断する工程と、前記工程で許容値を上回った場合にズレ量にもとづいて駆動量を算出する工程と、算出した駆動量を基に駆動機構を駆動する工程と、を有することを特徴とする露光方法。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置を使用して基板を露光する工程と、その露光した基板を現像する工程と、を有することを特徴とするデバイス製造方法。