JP5201979B2 - 露光装置およびデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置および該露光装置を用いてデバイスを製造するデバイス製造方法に関する。

液晶表示デバイスは、フォトリソグラフィー工程を通して基板上に電極等の回路パターンを形成することにより製造される。フォトリソグラフィー工程は、露光装置によって原版のパターンを基板に投影し該基板を露光する工程を含む。特許文献１には、露光装置に搭載される投影光学系が記載されている。

近年、液晶表示デバイスの大型化が進み、特許文献１に示すような等倍の投影光学系を備える露光装置では、レチクルが大型化し、製造コストが上昇するという問題が顕在化してきた。この問題に関連して、特許文献２、３に示すような拡大投影光学系が提案されている。
特開昭６０−２０１３１６号公報 特開２００６−７８５９２号公報 特開２００６−７８６３１号公報

特許文献１に記載された投影光学系は、投影倍率が１倍（等倍）であり、露光光が１枚の凹面ミラーの２つの領域をそれぞれ使って２回反射される。一方、等倍以外の投影倍率を有する特許文献２に記載されたような光学系では、第１凹面ミラーと凸面ミラーとの距離が第２凹面と前記凸面ミラーとの距離と異なる。したがって、第１凹面ミラーと第２凹面ミラーは、外部振動や温度変化などの影響により個別に動く可能性がある。その結果、第１凹面ミラーと第２凹面ミラーを有する構成では、１枚の凹面ミラーによって２つの反射面が提供される構成と比べて、ミラーが動いた際の光学性能への影響、特に倍率や歪曲収差への影響が大きくなり、製造されるデバイスへの影響が懸念される。また、第１凹面ミラーと第２凹面ミラーを有する構成は、その製造および組み立ての誤差に対しても敏感になる。

本発明は、上記の課題認識を契機としてなされたものであり、例えば、第１凹面ミラーおよび第２凹面ミラーの独立した位置ずれによる結像性能の低下を抑えることを目的とする。

本発明の１つの側面は、原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置を対象とするものであり、前記投影光学系は、前記原版と前記基板との間の光路中に前記原版の側から順に配置された第１凹面ミラー、凸面ミラー、第２凹面ミラーと、前記第１凹面ミラーおよび前記第２凹面ミラーを支持する支持機構とを備え、前記第１凹面ミラーの反射面と前記凸面ミラーの反射面との距離が前記第２凹面ミラーの反射面と前記凸面ミラーの反射面との距離と異なり、前記支持機構は、上部部材、中段部材、下部部材、第１側部部材および第２側部部材を含む棚形状の枠体を有し、前記第１側部部材は、前記上部部材、前記中段部材および前記下部部材のそれぞれの一端を連結し、前記第２側部部材は、前記上部部材、前記中段部材および前記下部部材のそれぞれの他端を連結し、前記第１凹面ミラーの上部は前記上部部材によって支持され、前記第１凹面ミラーの下部は前記中段部材によって支持され、前記第２凹面ミラーの下部は前記下部部材によって支持される。

本発明によれば、例えば、第１凹面ミラーおよび第２凹面ミラーの独立した位置ずれによる結像性能の低下を抑えることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明する。

図１は、本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。本発明の好適な実施形態の露光装置ＥＸＰは、原版（レチクル）１を保持する原版ステージ２と、不図示の照明光学系によって照明される原版１のパターンを基板１１に投影する投影光学系ＰＯと、基板１１を保持する基板ステージ１０とを備える。

投影光学系ＰＯは、原版１と基板１１との間の光路中に原版１の側から順に配置された第１凹面ミラー６、凸面ミラー７、第２凹面ミラー８を含む。第１凹面ミラー６の曲率中心、凸面ミラー７の曲率中心および第２凹面ミラー８の曲率中心とを結ぶ軸は、典型的には水平である。投影光学系ＰＯは、光軸から外れた位置に輪帯状の良像域を有する。投影光学系ＰＯは、１以外の投影倍率を有し、典型的には、１よりも大きい投影倍率を有する。第１凹面ミラー６、凸面ミラー７、第２凹面ミラー８の少なくとも１つは、その反射面が非球面とされてもよい。

図１では、基板１１の表面をＸＹ平面とし、それに直交する軸をＺ軸とするようにＸＹＺ座標径が定義されている。この実施形態の投影光学系ＰＯは、凸面ミラー７の収差を補正するためにメニスカスレンズ１２を有している。メニスカスレンズ１２を非球面レンズとすることで、凸面ミラー７の収差をより良好に補正することができる。投影光学系ＰＯは、原版１および基板１１のフォーカスずれによる結像性能の低下を抑えるために、物体側および像側をともにテレセントリックに構成されることが好ましい。投影光学系ＰＯは、光学性能の向上のために、屈折光学系３、９を備えてもよい。投影光学系ＰＯは、光軸を折り曲げるための１又は複数のミラー４を備えうる。

基板１１の露光は、投影光学系ＰＯに対して原版１および基板１１を走査駆動しながら行われる。原版１と基板１１との速度比は、投影光学系ＰＯの投影倍率によって決定される。基板１１上の１つのショット領域の露光が終了すると、基板１１がステップ移動され、次のショット領域の露光がなされうる。

原版１を照明する光は、デバイスのパターンに応じて選択されうる。例えば、液晶表示デバイスを製造するための露光装置では、高圧水銀ランプを用いて、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）又はｉ線（３６５ｎｍ）が選択されうる。しかしながら、本発明は、使用する光の波長を特別な波長に限定するものではない。

前述のように、投影光学系ＰＯは、１以外の投影倍率、典型的には１より大きい投影倍率を有するように構成される。換言すると、第１凹面ミラー６の反射面と凸面ミラー７の反射面との第１距離と第２凹面ミラー８の反射面と凸面ミラー７との第２距離が互いに異なり、典型的には、第１距離が第２距離よりも小さい。

図２は、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８の適正位置からの位置ずれに対する光線に直交する平面内における結像点のずれ量（倍率・歪曲収差）を例示している。図２において、”第１凹面”は、所定方向への第１凹面ミラー６の位置ずれに起因する結像点のずれ量を示している。図２において、”第２凹面”は、前記所定方向への第２凹面ミラー８の位置ずれに起因する結像点のずれ量を示している。図２において、”第１凹面＋第２凹面”は、第１凹面ミラー６と第２凹面ミラー８の位置ずれの量および方向が同一である場合の結像点のずれ量を示している。

図２より、第１凹面ミラー６と第２凹面ミラー８が個別の位置誤差を持つ場合には、投影光学系ＰＯの結像性能が大きく低下することがわかる。また、図２により、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８それぞれの位置ずれの量および方向が同一である場合において、像点のずれが互いに逆向きで、その量がほぼ等量であることが分かる。つまり、図２の”第１凹面＋第２凹面”に例示されるように、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８それぞれの位置ずれの量および方向が同一である場合には、それらの位置ずれによる像点の位置ずれの大部分がキャンセルされる。

そこで、この実施形態では、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８をそれらの位置関係が維持されるように１つの支持機構で支持する。これにより、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８の変位の量および方向が互いに等しくなる。該支持機構は、上部部材、中段部材、下部部材およびそれら端部を連結する側部部材を含む棚形状の枠体を含み、第１凹面ミラー６は、前記上部部材および前記中段部材によって支持され、第２凹面ミラー８は、前記下部部材によって支持される。

図３および図４は、本発明の第１実施形態における投影光学系ＰＯの構成を示す図である。投影光学系ＰＯは、原版１と基板１１との間の光路中に原版１の側から順に配置された第１凹面ミラー６、凸面ミラー７および第２凹面ミラー８と、第１凹面ミラー６および第２凹面ミラー８を支持する支持機構とを備える。ここで、第１凹面ミラー６の反射面と凸面ミラー７の反射面との距離が第２の凹面ミラー８の反射面と凸面ミラー７の反射面との距離と異なる。図３および図４に示す実施形態では、第１凹面ミラー６の反射面と凸面ミラー７の反射面とは、相互にＹ軸方向にずれている。

支持機構は、上部部材１０５、中段部材１０７、下部部材１０８およびそれらの端部を連結する側部部材１１１を含む棚形状の枠体１２０を含む。枠体１２０は、鏡筒チャンバ１０１の中に配置されている。第１凹面ミラー６は、上部部材１０５および中段部材１０７によって支持され、第２凹面ミラー８は、下部部材１０８によって支持される。第２凹面ミラー８は、下部部材１０８のほか、中段部材１０７によって支持されてもよい。

第１凹面ミラー６は、上部部材１０５に固定された１又は複数の支持部材１０４および中段部材１０７に固定された１又は複数の支持部材１０２を介して上部部材１０５および中段部材１０７によって支持されうる。第１凹面ミラー６は、例えば、その上部において支持部材１０４によってＸ、Ｙ方向の位置が規制され、その下部において支持部材１０２によってＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置が規制される。

第２凹面ミラー８は、下部部材１０８に固定された１又は複数の下部支持体１１５および中段部材１０７に固定された１又は複数の支持部材１０６を介して下部部材１０８および中段部材１０７によって支持されうる。第２凹面ミラー８は、例えば、その下部において下部支持体１１５によってＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置が規制され、その上部において支持部材１０６によってＹ方向の位置が規制される。下部支持体１１５は、第２凹面ミラー８のＸ方向およびＺ方向の位置を規制する支持部材１０９と、第２凹面ミラー８のＹ方向の位置を規制する支持部材１１０を含みうる。

枠体１２０は、線膨張係数が小さく、かつヤング率の大きな材料、例えば、鉄・ニッケル合金、コバール合金、スーパーインバー等で構成されることが好ましい。線膨張係数が小さいことにより熱による伸び縮みを低減することができる。枠体１２０は、例えば、線熱膨張率の絶対値が１．５×１０^−６ Ｋ ^−１ 以下の材料で構成されることが好ましい。また、ヤング率の大きい材質を使うことにより変形が小さくなるため、第１凹面ミラー６、第２凹面ミラー８への変形の伝播が少なくなり、また、支持機構全体における振動の固有値の低下を抑えることができる。

以上のような構造により、第１凹面ミラー６と第２凹面ミラー８が枠体１２０に対して固定され、第１凹面ミラー６と第２凹面ミラー８が独立して動くことによる結像性能の変化、特に倍率変化と歪曲収差の変化を低減することができる。

図５および図６は、本発明の第２実施形態における投影光学系ＰＯの構成を示す図である。なお、図５および図６において、図３および図４に示す第１実施形態と実質的に同一の構成要素には同一の符号が付されている。

第２凹面ミラー８は、下部部材１０８によってその下部が支持されるとともに、下部部材１０８から延びた部分（例えば、柱状部分）を含む１又は複数の支持部材２０５によってその上部が支持されている。第２凹面ミラー８は、下部部材１０８に固定された１又は複数の下部支持体１１５を介して下部部材１０８によって支持されうる。第２凹面ミラー８は、例えば、その下部において下部支持体１１５によってＸ、Ｙ、Ｚ方向の位置が規制され、その上部において支持部材２０５によってＹ方向の位置が規制される。下部支持体１１５は、第２凹面ミラー８のＸ方向およびＺ方向の位置を規制する支持部材１０９と、第２凹面ミラー８のＹ方向の位置を規制する支持部材１１０を含みうる。

図７は、デバイスの製造方法の一例としての液晶表示デバイスの製造方法を例示する図である。該製造方法は、薄膜形成前洗浄工程、薄膜形成工程、レジスト塗布工程、露光工程、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程の繰り返しと、その後に実施される検査、修正工程とを含む。薄膜形成前洗浄工程では、ガラス基板を洗浄する。薄膜形成工程では、ガラス基板の上に薄膜を形成する。レジスト塗布工程では、薄膜の上にレジストを塗布する。露光工程では、上記の露光装置を用いてガラス基板を露光してレジストに潜像パターンを形成する。現像工程では、ガラス基板を現像して潜像パターンを物理的なパターンに変える。エッチング工程では、該物理的なパターンの開口に露出している薄膜をエッチングする。レジスト剥離工程では、該物理的なパターンとしてのレジストを剥離する。以上の薄膜形成前洗浄工程からレジスト剥離工程の繰り返しによって液晶表示デバイスが形成される。検査、修正工程では、液晶表示デバイスを検査し、不具合を有する液晶表示デバイスを修正する。

本発明の好適な実施形態の露光装置の概略構成を示す図である。 図２は、第１凹面ミラーおよび第２凹面ミラー８の適正位置からの位置ずれに対する光線に直交する平面内における結像点のずれ量（倍率・歪曲収差）を例示する図である。 本発明の第１実施形態における投影光学系の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態における投影光学系の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における投影光学系の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における投影光学系の構成を示す図である。 本発明の好適な実施形態のデバイス製造方法を例示する図である。

符号の説明

１ 原版
２ 原版ステージ
３ 屈折光学系
４ ミラー
６ 第１凹面ミラー
７ 凸面ミラー
８ 第２凹面ミラー
９ 屈折光学系
１０ 基板ステージ
１１ 基板
１２ メニスカスレンズ
ＥＸＰ 露光装置
ＰＯ 投影光学系
１０１ 鏡筒チャンバ
１０２ 支持部材
１０４ 支持部材
１０５ 上部部材
１０７ 中段部材
１０８ 下部部材
１０９ 支持部材
１１０ 支持部材
１１１ 側部部材
１１５ 下部支持体
１２０ 枠体
２０５ 支持部材

Claims (12)

1. 原版のパターンを基板に投影する投影光学系を有する露光装置であって、
   前記投影光学系は、
   前記原版と前記基板との間の光路中に前記原版の側から順に配置された第１凹面ミラー、凸面ミラー、第２凹面ミラーと、
   前記第１凹面ミラーおよび前記第２凹面ミラーを支持する支持機構とを備え、
   前記第１凹面ミラーの反射面と前記凸面ミラーの反射面との距離が前記第２凹面ミラーの反射面と前記凸面ミラーの反射面との距離と異なり、
   前記支持機構は、上部部材、中段部材、下部部材、第１側部部材および第２側部部材を含む棚形状の枠体を有し、前記第１側部部材は、前記上部部材、前記中段部材および前記下部部材のそれぞれの一端を連結し、前記第２側部部材は、前記上部部材、前記中段部材および前記下部部材のそれぞれの他端を連結し、
   前記第１凹面ミラーの上部は前記上部部材によって支持され、前記第１凹面ミラーの下部は前記中段部材によって支持され、
   前記第２凹面ミラーの下部は前記下部部材によって支持されている、
   ことを特徴とする露光装置。
2. 前記第２凹面ミラーの上部は、前記中段部材によって支持されている、ことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第２凹面ミラーは、前記下部部材によってその下部が支持されるとともに、前記下部部材から延びた部分を含む支持部材によってその上部が支持される、ことを特徴とする請求項１に記載に露光装置。
4. 前記第１凹面ミラーは、前記上部部材に固定された支持部材および前記中段部材に固定された支持部材を介して前記上部部材および前記中段部材によって支持され、
   前記第２凹面ミラーは、前記下部部材に固定された下部支持体を介して前記下部部材によって支持されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記第１凹面ミラーの曲率中心、前記凸面ミラーの曲率中心および前記第２凹面ミラーの曲率中心を結ぶ軸が水平である、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記投影光学系は拡大光学系であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の露光装置。
7. 前記第１凹面ミラーの反射面の光軸方向における位置と前記第２凹面ミラーの反射面の前記光軸方向における位置とは互いにずれていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 前記第１凹面ミラーの反射面は、前記第２凹面ミラーの反射面より前記凸面ミラー側にあることを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記第１凹面ミラーは、前記中段部材の上側に固定された支持部材を介して支持され、
   前記第２凹面ミラーは、前記中段部材の下側に固定された支持部材を介して支持されていることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
10. 光軸方向において、前記中段部材の上側に固定された支持部材と前記中段部材の下側に固定された支持部材とが互いにずれていることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記投影光学系は、屈折光学系を更に含む、ことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の露光装置。
12. デバイス製造方法であって、
    請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の露光装置を用いて基板を露光する工程と、該基板を現像する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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