JPH07307272A - 走査型露光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小型でスループットが高く、露光中に露光光
束の光量が変動しても感光基板に対する露光量が均一に
なる走査型露光装置を提供する。 【構成】 走査型露光装置２０において、露光光束の光
量の積算値を検出する光量積算値検出手段２２，２３で
検出された積算値に基づいて、レチクル１１とガラスプ
レート１４の露光光束に対する目標移動量ｗを求める。
実際の移動量が目標移動量ｗに一致するようにレチクル
制御部２３，プレート制御部２４，移動制御部２５でレ
チクルとガラスプレートの移動量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は走査型露光装置に関し、
例えば大型の液晶表示基板製造用の露光装置に好適なも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の走査型露光装置として図
３に示すような構成のものが使用されている。この走査
型露光装置１は超高圧水銀ランプ等の光源２から射出さ
れた露光光を楕円鏡３によって集光し、集光された露光
光をダイクロイックミラー４によって反射して波長選択
フィルタ６に導く。波長選択フィルタ６は露光に必要な
波長の光のみを選択し、波長選択フィルタ６を透過した
光束はフライアイインテグレータ７によって均一な照度
分布をもつ光束にする。

【０００３】この光束はスリット状の開口を有するブラ
インド８によって断面がスリット状に整形され、開口を
通過したスリット状の光束は反射ミラー９を介してコン
デンサーレンズ１０の方向に反射される。コンデンサー
レンズ１０はこのスリット状の光束をレチクル１１上に
結像し、レチクル上のパターン像が投影レンズ１３を介
してガラスプレート１４上に結像する。この際、ガラス
プレート１４上に結像されるのはスリット状のパターン
像であり、レチクル１１上に形成されているレチクルパ
ターンの一部の像である。そこで走査型露光装置１はレ
チクル１１を保持するレチクルステージ１２とガラスプ
レート１４を保持するプレートステージ１５とを同期し
てスリット状の光束に対して走査し、レチクル１１上に
形成されているレチクルパターンの全てをガラスプレー
ト１４上に転写する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の如
き従来の走査型露光装置においては、レチクル及びガラ
スプレートが静止状態から加速して等速運動に移った後
に露光を開始し、露光終了後、静止状態まで減速する構
成となっている。この加速中と減速中は露光を行ってい
ないため、装置全体のスループットが悪くなる。また、
この加減速中にレチクルステージとプレートステージが
移動するためのストロークが必要となり、装置の小型化
の障害となっていた。

【０００５】さらに、ガラスプレートに対する露光は各
ステージが等速運動している間に行うが、露光中に露光
光の光量に変動が生じるとガラスプレートに対する露光
量（単位面積当たりの露光量）が均一にならないという
問題が生じる。本発明は上記問題点に鑑み、従来の装置
に比べて小型でスループットが高く、露光中に光束の光
量が変動した場合でも感光基板に対する露光量が均一に
なる走査型露光装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点解決のため本
発明では、光源（２）からの光束を照明光学系（３，
４，６，７，９，１０）を介して原板（１１）の一部分
に照射し、照射された一部分の像を感光基板（１４）上
に投影するとともに原板と感光基板とを同期して光束に
対して相対移動する走査型露光装置において、光束の光
量の積算値を検出する光量積算値検出手段（２２，２
３）と；検出された積算値に基づいて、原板と感光基板
の光束に対する相対移動を制御する移動制御手段（２
４，２５，２６）とを備えることとした。

【０００７】また移動制御手段（２４，２５，２６）
は、積算値に基づいて原板と感光基板の光束に対する目
標移動量を求め、相対移動の開始時からの移動量を目標
移動量に一致するように逐次制御することとした。さら
に移動制御手段（２４，２５，２６）は、積算値に基づ
いて原板（１１）と感光基板（１４）の光束に対する移
動速度を逐次求め、この移動速度で原板と感光基板を逐
次移動することとした。

【０００８】

【作用】本発明においては、光束の光量の積算値を検出
する光量積算値検出手段と、検出された光量の積算値に
基づいて原板と感光基板の光束に対する相対移動を制御
する移動制御手段とを備えることとしたので、光束に対
する原板及び感光基板の移動量を露光中の任意の時点の
露光量の積算値に応じた移動量に制御することができ
る。

【０００９】即ち、露光開始から終了までに必要な総露
光量（積算値）は、感光基板に塗布されたフォトレジス
トの感度に応じて決まるものであり、光量の積算値を露
光開始から逐次検出することにより露光中の任意のタイ
ミングにおける原板及び感光基板の露光開始からの移動
量を知ることができる。その情報（積算値に対する移動
量）を原板及び感光基板の駆動制御系に対して逐次フィ
ードバックして移動量を補正しながら露光することがで
きる。

【００１０】

【実施例】図１は本発明の実施例による走査型露光装置
２０の概略的な構成を示す図である。超高圧水銀ランプ
等の光源２から射出された露光光は楕円鏡３、ダイクロ
イックミラー４を介して波長選択フィルタ６に入射す
る。波長選択フィルタ６は露光に必要な波長の光のみを
選択し、波長選択フィルタ６を透過した光束はフライア
イインテグレータ７によって均一な照度分布をもつ光束
にする。

【００１１】照度分布が均一化された光束のうちビーム
スプリッタ２１を透過した光束は、スリット状の開口を
有するブラインド８によって断面がスリット状に整形さ
れ、反射ミラー９、コンデンサーレンズ１０を介してレ
チクル（原板）１１上に結像する。照明されたレチクル
上のパターン像は投影レンズ１３を介してガラスプレー
ト（感光基板）１４上に結像する。この際、ガラスプレ
ート１４上に結像されるのはスリット状のパターン像で
あり、レチクル１１上に形成されているレチクルパター
ンの一部の像である。また、レチクル１１を保持するレ
チクルステージ１２とガラスプレート１４を保持するプ
レートステージ１５とを同期してスリット状の光束に対
して走査することにより、レチクル１１上に形成されて
いるレチクルパターンの全てをガラスプレート１４上に
転写する。尚、光源２からコンデンサーレンズ１０、及
び投影レンズ１３は、全体として正立等倍の光学系を構
成している。尚、上記の走査型露光装置には、光束の光
路に対して進退可能に配置されたシャッター５が設けら
れ、光束のレチクルに対する照射を制限する。

【００１２】一方、ビームスプリッタ２１で反射された
光束は、光量に比例した出力を得る光量センサ２２に入
射する。光量センサ２２で得られた出力（電圧）は、光
量積算部２３によってＶ／Ｆ変換され、変換されたパル
スをカウンタでカウントし、マイクロコンピュータに入
力して積算値を求める。或いは、光量センサ２２の出力
を直接マイクロコンピュータに入力し、カウントして露
光量を求めることも可能である。尚、ここで求めた積算
値は光束の一部の光量を積算したものであるが、ビーム
スプリッタ２１を透過してレチクル１１へ向かう光束の
光量の積算値と比例するため、ガラスプレート１４に対
する露光量の積算値に対応する。

【００１３】光量積算部２３によって求められた積算値
は移動制御部２６に入力され、レチクルステージ１２と
プレートステージ１５の移動量を求める。これについて
は、後述する。レチクルステージ１２は、レチクルステ
ージ制御部２４によって駆動制御される。レチクルステ
ージ制御部２４は、位置計測用のレーザ干渉計、モータ
及び駆動機構のほか、駆動回路及びマイクロコンピュー
タを備えた制御回路によって構成されている。また、プ
レートステージ１５は、プレートステージ制御部２５に
よって駆動制御される。プレートステージ制御部２５
は、レチクルステージ制御部２４と同様の構成となって
いる。これらレチクルステージ制御部２４、プレートス
テージ制御部２５は、例えばマイクロコンピュータを備
えた制御回路によって構成される移動制御部２６によっ
て各ステージを同期して駆動する。

【００１４】次に、上記の構成の走査型露光装置のステ
ージの移動制御について説明する。先ず、光束の強度、
ステージの移動速度、ガラスプレートに塗布されたフォ
トレジストの感度等に基づいてブラインド８の開口の大
きさ（ステージの移動方向に関するスリットの幅）を設
定し、レチクルステージ１２とプレートステージ１５を
露光開始位置に位置決めする。そしてシャッター５を開
き始めるのと同時にレチクルステージ１２とプレートス
テージ１５の移動（走査）を開始する。シャッター５が
開いて露光が開始されると、光量センサ２２の出力に基
づいて光量積算部２３が光量の積算値を逐次求める。

【００１５】いま、露光中のある時点における露光開始
からの露光量の積算値をｅ_N 〔Ｊ〕、露光開始から終了
までの総露光量（積算値）をＥ_A 〔Ｊ〕、レチクルステ
ージ１２及びプレートステージ１５が１回の露光中に移
動する距離をＷ〔ｍ〕としたとき、ある時点での露光開
始からの移動量（目標値）ｗ〔ｍ〕は、次式で表され
る。

【００１６】

【数１】 移動制御部２６は、式に基づいて露光開始位置からの
移動量ｗを求め、この移動量ｗとレチクルステージ及び
プレートステージの実際の位置（実際の移動量）との偏
差を逐次求める。そして、求めた偏差に基づいてレチク
ルステージとプレートステージの移動量をステージ制御
部２４，２５によって逐次補正する。

【００１７】以上の方法により、露光中の光束の光量
（或いは光源の輝度）の変動による露光量の不均一性を
補正することができる。ところで、シャッターの開閉に
伴って光束の光量は変化する。従って、上述のようにレ
チクルステージやプレートステージをシャッターの開閉
に同期して加減速する場合、各ステージの加減速中も光
束の光量が変動することになるため、ステージの等速移
動の際の光量変動に対する補正と同様に補正することが
可能である。露光開始及び終了時にシャッターの開閉に
同期してステージの加減速を行えば、各ステージの加減
速中にも露光を行うことができることとなり、１回の露
光動作に要する時間を従来に比べて短縮することがで
き、スループットを向上させることができる。また、レ
チクルステージ１２及びプレートステージ１５の移動距
離も短縮することができる。さらに、露光中の光束の光
量の変動が生じても同一プレート面上での露光量を均一
にすることができる。

【００１８】尚、上述の実施例では、光量の積算値に基
づいて移動制御部２６によって各ステージの移動量を求
める例を述べたが、この移動制御部２６は、光量の積算
値に基づいて各ステージの移動速度を求めて制御するよ
うにしても構わない。これは、各ステージの現在位置を
ｗ_NOW 〔ｍ〕、次回のサンプル時にステージが存在すべ
き位置をｗ_NEXT〔ｍ〕、積算値のサンプル時間をＴ〔se
c.〕（一定）としたとき、各ステージの移動速度Ｖ〔ｍ
/sec〕は次式で表せる。

【００１９】

【数２】 また、ガラスプレート表面上での照度をＩ〔Ｗ〕、露光
中のある時点における露光開始からの露光量積算値をｅ
_NOW 〔Ｊ〕、露光開始から終了までの総露光量（積算
値）をＥ_A 〔Ｊ〕、各ステージが１回の露光中に移動す
る距離をＷ〔ｍ〕とすると、式の位置ｗ_NEXT〔ｍ〕は
次式で表せる。

【００２０】

【数３】 尚、上記の例は積算値を検出するサンプル時間を、光束
の照度の変化が無視できるよう十分短くする必要があ
る。また、ブラインド８、レチクル１１、ガラスプレー
ト１４間の光学系を正立等倍の光学系とする場合につい
て述べたが、本発明はこれに限定されず、倒立の光学系
であっても、また倍率の異なる光学系であっても同様の
効果が得られる。

【００２１】さらに上述の実施例では、走査型露光装置
を用いてレチクル１１上に形成されたパターンをガラス
プレート１４上に転写する場合について述べたが、図２
に示すようにガラスプレート１４の周辺部のフォトレジ
ストをスリット状の光束ＳＰ１，ＳＰ２で走査露光す
る、所謂周辺露光装置にも適用しうる。この周辺露光装
置は、図２（ａ）に示すような構成である。即ち、不図
示の光源からの光束をファイバー３３Ａ，３３Ｂを介し
て照射ユニット３１Ａ，３１Ｂに導入し、照射ユニット
内のスリット開口によってスリット状に整形されたスポ
ット光ＳＰ１，ＳＰ２を作る。そして照射ユニット３１
Ａ，３１Ｂを図の矢印ｂの方向に移動してプレートステ
ージ１５上のガラスプレート１４上の周辺部表面にスポ
ット光ＳＰ１，ＳＰ２を結像し、プレートステージ１５
を図の矢印ａの方向に駆動してガラスプレート１４上の
不要なフォトレジストを図２（ｂ）に示すようにスリッ
ト状の光束ＳＰ１，ＳＰ２で走査しながら感光する。こ
の場合も上述の実施例の走査型露光装置の場合と同様
に、スポット光ＳＰ１，ＳＰ２の光強度の積算値を検出
し、この積算値に応じてプレートステージ１５の位置を
制御すればよい。

【００２２】その他、光量を積算する手段であるビーム
スプリッタ２１、光量センサ２２、光量積算部２３をフ
ライアイインテグレータ７とブラインド８との間に配置
する構成について述べたが、光量を積算する手段は光路
中の他の位置に配置しても、またプレートステージ１５
上に配置しても同様の効果が得られる。尚、本発明で
は、感光基板としてガラスプレートを用いる場合につい
て述べたが、半導体素子等の回路パターンを露光するシ
リコンウェハを用いる場合にも適用できることは言うま
でもない。

【００２３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、露光中の
光束の光量を逐次検出して光量の積算値を求め、この積
算値に基づいて原板と感光基板の移動量を制御するた
め、露光中に光束の光量が変動した場合でも感光基板上
の全面で均一な露光量が得られる。そのため、従来の装
置のような露光前後のステージの加減速時間を無くして
スループットを向上させ、その加減速に要するステージ
の移動ストロークを短くすることができる。即ち、小型
でスループットの高い走査型露光装置を実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による走査型露光装置の概略的
な構成を示す図

【図２】周辺露光装置の説明のための図

【図３】従来の走査型露光装置の概略的な構成を示す図

【符号の説明】

２ 光源 １２ レチクルステージ １５ プレートステージ ２１ ビームスプリッタ ２２ 光量センサ ２３ 光量積算部 ２４ レチクルステージ制御部 ２５ プレートステージ制御部 ２６ 移動制御部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光束を照明光学系を介して原
   板の一部分に照射し、該照射された一部分の像を感光基
   板上に投影するとともに前記原板と前記感光基板とを同
   期して前記光束に対して相対移動する走査型露光装置に
   おいて、 前記光束の光量の積算値を検出する光量積算値検出手段
   と、 検出された前記積算値に基づいて、前記原板と前記感光
   基板の前記光束に対する相対移動を制御する移動制御手
   段とを備えたことを特徴とする走査型露光装置。
2. 【請求項２】 前記移動制御手段は、前記積算値に基づ
   いて前記原板と前記感光基板の前記光束に対する目標移
   動量を求め、前記相対移動の開始時からの移動量を前記
   目標移動量に一致するように逐次制御することを特徴と
   する請求項１に記載の走査型露光装置。
3. 【請求項３】 前記移動制御手段は、前記積算値に基づ
   いて前記原板と前記感光基板の前記光束に対する移動速
   度を逐次求め、該移動速度で前記原板と前記感光基板を
   逐次移動することを特徴とする請求項１に記載の走査型
   露光装置。