JPH11249312A

JPH11249312A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JPH11249312A
Application number: JP10049614A
Authority: JP
Inventors: Eiji Goto; 英司後藤; Hiroshi Shirasu; 廣白数
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1998-03-02
Filing date: 1998-03-02
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】露光装置において露光不良が発生した場合
に、露光装置から光学系をはずさずに、簡易に光学系の
性能が悪化しているかどうかを検査することができる露
光装置及び露光方法を提供すること。【解決手段】走査露光のための＃１シャッタ３の他に
この走査露光のための＃１シャッタ３よりも応答性がよ
い静止露光のための＃２シャッタ６を配設して、テスト
のためのパターンを有するマスク１５を静止露光して、
露光装置の走査駆動系の制御性の要因を除いて光学系の
性能に異常がないかどうかを検査する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光装置及び露光
方法に関し、特に液晶ディスプレイパネル等の大型基板
の露光に適した露光装置及び露光方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイパネルは、その表示品
質が近年著しく向上し、しかも薄くて軽量である利点か
らＣＲＴに替わり広く普及してきている。特にアクティ
ブマトリックス方式の直視型液晶パネルでは大画面化が
進み、その製造に用いられるガラス基板も大型化してい
る。

【０００３】このような大型のガラス基板を露光するた
めの露光装置の１つとして、走査型の露光装置がある。
これは、マスクパターンの正立像を基板に結像する投影
光学系をマスクと基板の走査方向に直交する方向に沿っ
て複数配置し、この複数の投影光学系に対してマスクと
基板とを同期して走査することにより、個々の投影光学
系のイメージサークルを大きくすることなく、走査方向
に直交する方向に長い投影領域を形成することができる
ものである。この走査型の露光装置においては、露光量
制御を、走査速度制御によって実施している。これは、
レジスト感度に応じて必要となる露光量Ｄ［ｍＪ／ｃｍ
²］が下式で表されることによる。

【０００４】

【数１】

【０００５】したがって、走査型の露光装置において、
露光不良が発生した場合、その原因としては、光学系の
性能が悪化したことによるものと、走査駆動系の制御性
の悪化によるものとが考えられることになる。すなわ
ち、露光不良が発生した場合、光学系の性能が悪化して
はいないか、また、走査駆動系の制御性は悪化していな
いかの両方を検査しなければならない。そして、光学系
の性能検査については、装置上では困難なため、装置か
らはずして、別途検査装置にて行い、検査修理が終了し
て、装置に光学系を戻し、光学系位置の調整等を再度行
うという手順を踏んでいる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、光学系は、露
光装置のチャンバの中にあって、その回りを、マスクを
載置して移動するマスクステージ、基板を載置して移動
する基板ステージ及びマスクステージを支える枠等に囲
まれた狭い空間に配置されていて、このような光学系を
装置からはずすのには多大の労力がかかっており、露光
不良が発生した場合の原因究明作業を困難にしている。
本発明は、上記問題点に鑑み、このような露光装置にお
いて露光不良が発生した場合に、露光装置から光学系を
はずさずに、簡易に光学系の性能が悪化しているかどう
かを検査することができる露光装置及び露光方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の一実施の形態を表す図１に対応付けて説明
すると、請求項１記載の露光装置は、照明源（１）から
のビームでマスク（１５）のパターンを照明し、前記パ
ターンの像を基板（１９）に露光するものであって、前
記露光を制限可能な第１シャッタ（３）と、前記第１シ
ャッタ（３）より応答性がよく、前記露光を制限可能な
第２シャッタ（６）と、を備えたものである。

【０００８】また、請求項２記載の露光装置は、前記マ
スク（１５）のパターンの照明が、複数の照明光学系
（Ｌ１〜Ｌ５）により行われるものであるので、大型の
光学素子を用いないで構成することができる。さらに、
請求項３記載の露光装置は、前記パターンの像が、複数
の投影光学系（１７ａ〜１７ｅ）により前記基板（１
９）に投影されるものであるので、やはり、大型の光学
素子を用いないで構成することができる。

【０００９】また、請求項４記載の露光装置は、前記第
１シャッタ（３）が前記照明源（１）の近傍に配設され
ているものであるので、光束を遮断することでその後の
光学系の寿命をいたずらに縮めることがない。また、請
求項５記載の露光装置は、前記第２シャッタ（６）が、
前記第１シャッタ（３）と前記マスク（１５）との間に
配設されているものであるので、照明源（１）の数が照
明光学系（Ｌ１〜Ｌ５）の数と異なる場合であっても、
第２シャッタ（６）によって照明光学系（Ｌ１〜Ｌ５）
毎の露光を制限することができる。

【００１０】また、請求項６記載の露光装置は、前記第
１シャッタ（３）と前記第２シャッタ（６）とを制御す
る制御装置（４，７）を備えたものである。また、請求
項７記載の露光方法は、照明源（１）からのビームでマ
スク（１５）のパターンを照明し、前記パターンの像を
基板（１９）に露光する方法であって、前記露光を制限
可能な第１シャッタ（３）と、前記第１シャッタ（３）
より応答性よく前記露光を制限可能な第２シャッタ
（６）とを配設するステップと、前記第１シャッタ
（３）と前記第２シャッタ（６）とを選択的に制御する
ステップとを含む方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら本発
明の好適な実施の形態について詳細に説明する。図１は
本実施の形態による露光装置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１から射出した光束
は、楕円鏡２で反射された後に、光源１の近傍に、光軸
ＡＸに対して進退可能に配置された＃１シャッタ３によ
って投影光学系側への照射を選択的に制限される。＃１
シャッタ３は＃１シャッタ制御装置４によって、例えば
エア駆動により秒オーダの応答速度でその進退を制御さ
れる。＃１シャッタ３が開放されることにって、光束は
不図示の光ファイバーを通過してダイクロイックミラー
５に入射する。＃１シャッタ３は、後述の走査露光を行
うときの露光量制御と、露光動作を行わないときに不図
示のファイバーの劣化を防ぐために露光光の遮光とを行
っている。このダイクロイックミラー５は露光に必要な
波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過する。
ダイクロイックミラー５で反射された光束は、光軸ＡＸ
に対して進退可能に配置された＃２シャッタ６によって
投影光学系側への照射を選択的に制限される。＃２シャ
ッタ６は＃２シャッタ制御装置７によって、例えばモー
タ駆動によりローターの回転が制御されることでミリ秒
オーダの応答速度でその進退を制御される。＃２シャッ
タ６が開放されることにって、光束は波長選択フィルタ
８に入射し、投影光学系１７ａが転写を行うのに適した
波長（通常は、ｇ，ｈ，ｉ線のうち少なくとも１つの帯
域）の光束となる。この光束は更にハーフミラー９に入
射し、このハーフミラー９によって光束の一部は反射さ
れて照度センサ１０に入射され、光源１による照度がモ
ニタされる。大部分の光束はハーフミラー９を透過す
る。この光束の強度分布は光軸ＡＸ近傍が最も高く、周
辺になると低下するガウス分布状になるため、少なくと
も投影光学系１７ａの投影領域１８ａ内で強度を均一に
する必要がある。このため、フライアイレンズ１１とコ
ンデンサレンズ１３によって光束の強度を均一化する。
なお、ミラー１２は配列上の折り曲げミラーである。

【００１２】強度を均一化された光束は視野絞り１４を
介してマスク１５のパターン面上に照射される。この視
野絞り１４は感光基板（プレート）１９上の投影領域１
８ａを制限する開口を有する。この視野絞り１４は絞り
駆動装置２０によって開口の大きさを変更できるように
なっており、プレート１９上での投影領域１８ａの大き
さを変更するようになっている。なお、視野絞り１４と
マスク１５のパターン面との間にレンズ系を設けて視野
絞り１４とマスク１５の投影面とが互いに共役になるよ
うにしてもよい。

【００１３】なお、＃１シャッタ制御装置４、＃２シャ
ッタ制御装置７及び絞り駆動装置２０は、露光装置全体
を制御する主制御装置２１によって制御され、照度セン
サ１０によって検出された照度は主制御装置２１に入力
される。

【００１４】光源１から視野絞り１４までの構成を投影
光学系１７ａに対する照明光学系Ｌ１とし、本実施の形
態では上記と同様の構成の照明光学系Ｌ２〜Ｌ５を設け
てそれぞれからの光束を投影光学系１７ｂ〜１７ｅのそ
れぞれに供給する。複数の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５のそれ
ぞれから射出された光束はマスク１５上の異なる小領域
（照明領域）１６ａ〜１６ｅをそれぞれ照明する。マス
ク１５を透過した複数の光束は、それぞれ異なる投影光
学系１７ａ〜１７ｅを介して角形のプレート１９上の異
なる投影領域１８ａ〜１８ｅにマスク１０の照明領域１
６ａ〜１６ｅのパターン像を結像する。この場合、投影
光学系１７ａ〜１７ｅはいずれも正立等倍実結像系とす
る。

【００１５】そして、マスク１５とプレート１９とを同
期して、投影光学系１７ａ〜１７ｅに対してＸ方向に走
査することによって、マスク１５上のパターン領域１５
ａの全面をプレート１９上の露光領域１９ａに転写す
る。

【００１６】プレート１９はプレートステージ２２に載
置されており、プレートステージ２２は一次元の走査露
光を行うべく走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持
ったプレートステージ駆動装置２３を有している。さら
に、プレートステージ２２の走査方向についての位置を
高分解能及び高精度に測定するプレートステージ位置測
定装置（例えばレーザ干渉計）２４を有する。また、マ
スク１５は不図示のマスクステージにより支持され、こ
のマスクステージもプレートステージ２２と同様に、マ
スクステージ駆動装置２５とマスクステージの走査方向
の位置を測定するマスクステージ位置測定装置２６とを
有する。プレートステージ位置測定装置２４及びマスク
ステージ位置測定装置２６によって検出されたプレート
ステージ２２及びマスクステージの位置は主制御装置２
１に供給され、プレートステージ駆動装置２３及びマス
クステージ駆動装置２５が主制御装置２１により制御さ
れる。

【００１７】本実施の形態による露光装置に適用される
投影光学系１７ａ〜１７ｅは、上述のように複数の投影
光学系１７ａ〜１７ｅを走査方向（Ｘ方向）に対して直
交する方向（Ｙ方向）に沿って配置するため、投影光学
系１７ａ〜１７ｅそれぞれの像は正立像である必要があ
る。また、マスク１５とプレート１９との移動精度を高
くしたり、移動量を異ならせることによって装置が大型
化することを防ぐ等の目的でマスク１５とプレート１９
とを一体に移動することが考えられる。この場合には、
マスク１５とプレート１９とを投影光学系１７ａ〜１７
ｅに対して同一方向に同一量、相対的に走査することに
なるので、投影光学系１７ａ〜１７ｅは正立等倍実結像
系となる。

【００１８】次に、本実施の形態による露光装置の動作
について説明する。アクティブマトリックス方式の液晶
パネルは、そのアクティブ素子を形成するために製造工
程で複数のパターン層を重ね合わせて露光することが必
要になる。このため、原板となるマスク１５も複数必要
である。先ず、＃１シャッタ３を閉じ、＃２シャッタ６
を開放した状態で、投影光学系１７ａ〜１７ｅを保持し
ている保持部材によって保持された不図示のマスクアラ
イメント系によって、ある層の露光に用いるマスク１５
を露光装置に対して位置決めする。同様に、プレート１
９も露光装置に対して位置決めする。このようにマスク
１５とプレート１９が位置決めされた状態で＃１シャッ
タ制御装置４によって＃１シャッタ３を開放して、マス
ク１５とプレート１９とを同期して同速度で投影光学系
１７ａ〜１７ｅに対して図のＸ方向に走査することによ
って露光を行う。走査が終了したら、＃１シャッタ３を
閉じて露光を終了する。

【００１９】ここで、露光不良が発見された場合、その
原因としては従来技術で説明した通り、照明光学系Ｌ１
〜Ｌ５と投影光学系１７ａ〜１７ｅの性能と、走査駆動
系の制御性とが考えられる。そして、照明光学系Ｌ１〜
Ｌ５と投影光学系１７ａ〜１７ｅの性能に関しては、各
レンズのテレセンずれとディストーション等が考えられ
る。そこで、本実施の形態では、これらの検査をするこ
とができるテスト用の目盛りを有するマスク１５を用意
してレジストを塗布したプレート１９に、マスク１５と
プレート１９とを走査せずに露光する、すなわち、静止
露光して、その露光の結果を目視によって読み取ること
により、走査駆動系の制御性の要因を除いて光学系の性
能に異常がないかどうかを検査するものである。しか
し、走査型の露光装置においては前述の通り露光量の制
御を走査速度制御によって行っているため、＃１シャッ
タ３の制御性は例えば秒オーダと必ずしもよくない。

【００２０】これに対して、静止露光の場合のシャッタ
開時間Ｔ［ｓｅｃ］は、下式で表されるが、

【００２１】

【数２】

【００２２】シャッタが開く時とシャッタが閉じる時に
照度Ｉが一定ではなくなるため、できるだけシャッタが
開くのに要する時間及び閉じるのに要する時間を短くす
る必要があり、静止露光の場合には高速のシャッタの制
御性が必要になる。

【００２３】また、レジスト感度はますますよくなり露
光量Ｄは小さくなる傾向にあるため、このことにより一
層シャッタの開閉に要する時間は無視できなくなる。そ
こで、＃１シャッタ３よりも応答性がよく例えばミリ秒
オーダの＃２シャッタ６を設けて、照度センサ１０によ
って照度をモニタし、＃２シャッタ６によって露光量を
制御して静止露光を行う。

【００２４】ここで、露光量Ｄ［ｍＪ／ｃｍ²］は、下
式となるので、

【００２５】

【数３】

【００２６】＃２シャッタ６が開き始めた直後から照度
センサ１０よってｉ（ｔ）を測定し、主制御装置２１で
その結果を積算し、積算した結果がＤとなった時にシャ
ッタが閉じているように、＃２シャッタ制御装置７によ
り＃２シャッタ６を制御する。

【００２７】主制御装置２１の制御によるこの露光不良
の場合の検査のフローを図２に基づいて、説明する。ま
ず、＃１シャッタ３及び＃２シャッタ６を配設しておい
て（Ｓ１）、すべての＃１シャッタ３を開放しておき
（Ｓ２）、最初の照明光学系Ｌ１の＃２シャッタ６を開
放して（Ｓ３）、この時から照度センサ１０によって検
出される照度を主制御装置２１によって積算し（Ｓ
４）、その照度の積算値が所望の露光量Ｄになる時に
（Ｓ５）、＃２シャッタ６を閉じて（Ｓ６）、最初の照
明光学系Ｌ１及び投影光学系１７ａによる露光を終了
し、次の照明光学系Ｌ２があるかどうかを判断して（Ｓ
７）、ある場合にはステップＳ３に戻って、次の照明光
学系Ｌ２の＃２シャッタ６を開放して、同じことを繰り
返し、ステップＳ７で次の照明光学系がない場合には、
すべての＃１シャッタ３を閉じて（Ｓ８）、テスト露光
を終了する。

【００２８】そして、この露光の結果に問題がなけれ
ば、露光不良の原因は走査駆動系の制御性にあることに
なる。また、露光結果に問題があれば、照明光学系Ｌ１
〜Ｌ５と投影光学系１７ａ〜１７ｅの性能に問題がある
わけであるから、その対処をする。すなわち、照明光学
系Ｌ１〜Ｌ５または投影光学系１７ａ〜１７ｅを露光装
置からはずして調整したり、検査のための露光結果から
露光不良の原因が判明するものであれば、照明光学系Ｌ
１〜Ｌ５または投影光学系１７ａ〜１７ｅを露光装置に
装着したまま、調整することもできる。

【００２９】このように、本実施の形態は走査をしない
で露光できるものであるので、走査駆動系の制御性の要
因を除いて、光学系の性能の良否を検査することができ
る。なお、本発明は上記実施の形態に限定されるもので
はない。例えば、照明光学系Ｌ１〜Ｌ５は複数である必
要はなく、一括して投影光学系１７ａ〜１７ｅを照明す
るものであってもよい。また、投影光学系１７ａ〜１７
ｅも複数である必要はなく、一括して投影するものであ
ってもよい。さらに、＃１シャッタ３ａを光源の近傍に
配設すると、光束を遮断することでその後の光学系の寿
命を縮めることがないので望ましいが、露光を制御する
という観点からは＃１シャッタ３の位置は光軸ＡＸ上の
いずれの位置であってもよい。

【００３０】また、＃２シャッタ６の位置も光軸ＡＸ上
のいずれの位置であってもよい。また、複数の照明光学
系Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれに＃２シャッタ６を配設する場
合に、これらの＃２シャッタ６を順次に開閉する必要は
なく、同時に開閉するようにしてもよい。また、露光の
結果は目視によって読み取る場合に限られず、スチルカ
メラやＴＶカメラで撮影して電子的に信号を処理するこ
とによって光学系の性能に異常がないかどうかを検査す
ることもできる。

【００３１】また、高速応答する＃２シャッタ６は、露
光不良が発見されたときに、検査のために必要になるも
のであるので、常時装備されている必要はなく、工具的
に取り付けられるようになっていてもよい。また、露光
光としては、上記ｇ，ｈ，ｉ線の他に、ＫｒＦエキシマ
レーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３
ｎｍ）、Ｆ₂レーザ（１５７ｎｍ）のみならず、Ｘ線や
電子線などの荷電粒子線を用いることができる。例え
ば、電子線を用いる場合には電子銃として、熱電子放射
型のランタンヘキサボライト（ＬaＢ₆）、タンタル（Ｔ
a）を用いることができる。また、露光装置としては、
液晶ディスプレイパネル用だけでなく、半導体素子を露
光する露光装置等にも幅広く適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、第１シ
ャッタの他にこの第１シャッタよりも応答性がよい第２
シャッタを設けたので、露光不良が発生した場合に、露
光装置の走査駆動系の制御性の要因を除いて光学系の性
能に異常がないかどうかを検査することができる。ま
た、照明源にゆらぎがある場合でも、静止露光すること
によりゆらぎを時間平均して、検査結果への影響を小さ
くすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の全体概略図である。

【図２】本発明の一実施の形態の動作フローを示す図で
ある。

【符号の説明】

Ｌ１〜Ｌ５照明光学系１光源３＃１シャッタ４＃１シャッタ制御装置６＃２シャッタ７＃２シャッタ制御装置８波長選択フィルタ１０照度センサ１１フライアイレンズ１３コンデンサレンズ１４視野絞り１５マスク１７ａ〜１７ｅ投影光学系１９プレート２０絞り駆動装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】照明源からのビームでマスクのパターン
を照明し、前記パターンの像を基板に露光する露光装置
において、前記露光を制限可能な第１シャッタと、前記第１シャッタより応答性がよく、前記露光を制限可
能な第２シャッタと、を備えたことを特徴とする露光装
置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記マスクのパターンの照明は、複数の照明光学系によ
り行われることを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項２記載の露光装置において、前記パターンの像は、複数の投影光学系により前記基板
に投影されることを特徴とする露光装置。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかに記載
の露光装置において、前記第１シャッタは前記照明源の
近傍に配設されていることを特徴とする露光装置。
【請求項５】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の露光装置において、前記第２シャッタは、前記第１シ
ャッタと前記マスクとの間に配設されていることを特徴
とする露光装置。
【請求項６】請求項１乃至請求項４のいずれかに記載
の露光装置において、前記第１シャッタと前記第２シャ
ッタとを制御する制御装置を備えたことを特徴とする露
光装置。
【請求項７】照明源からのビームでマスクのパターン
を照明し、前記パターンの像を基板に露光する露光方法
において、前記露光を制限可能な第１シャッタと、前記第１シャッ
タより応答性よく前記露光を制限可能な第２シャッタと
を配設するステップと、前記第１シャッタと前記第２シャッタとを選択的に制御
するステップとを含むことを特徴とする露光方法。