JPH09251208A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents
露光装置及び露光方法Info
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Abstract
明光学系に対する感光基板の走査速度の制御だけで露光
量を適切値に調節できない程に光源の輝度が過大であつ
ても、感光基板に適正な露光量を与え得るようにする。 【解決手段】複数の光源(10)から射出されたそれぞ
れの1次光束(L6 〜L8 )を規制する光束規制手段
(12)の規制状態と、1次光束(L6 〜L8 )を光伝
送路(14)によつて集光及び分割して得た2次光束
(L1 〜L5 )の照度とを対応付けて記憶手段(23)
に記憶した記憶結果(S6)に基づいて、複数の光束規
制手段(12)に最適な規制状態の組合せを設定する。
Description
法に関し、例えば液晶表示装置を製造するための感光基
板に大面積のパターンを露光する際に適用し得る。
光する際には、所望の面積に達するまで部分パターンを
繰り返し露光していた。一方、液晶表示装置を製造する
ための感光基板は、近年大面積化が所望されている。こ
のため露光装置に対しては、単位時間当たりの露光領域
の拡大が望まれていた。この単位時間当たりの露光領域
を拡大するため、複数の投影光学系を備えた走査型露光
装置が提案されている。
が設けられており、それぞれの照明光学系から射出され
た光束でマスク上の異なる小領域(照明領域)をそれぞ
れ照明する。因みに、この走査型露光装置の照明光学系
は、光源から射出されフライアイレンズ等を含む光学系
を介して光量を均一化した光束を視野絞りによつて所望
の形状に整形してマスクのパターン面上を照明する。続
いてこの走査型露光装置は、照明されたマスク上のパタ
ーン像を複数の投影光学系のそれぞれを介して感光基板
上の異なる投影領域に投影して結像する。この走査型露
光装置は、マスクと感光基板とを同期して、照明光学系
及び投影光学系に対して走査して、マスク上のパターン
領域の全面を感光基板上に転写する。
マスク上のパターンを転写する際のレジストの露光量に
は適正値がある。露光量は光源から射出された光束の照
度と露光時間との積すなわち露光量=基板面上の露光照
度×露光時間で表される。光源から射出された光束の照
度は光源の輝度に比例して増減する。また光源の輝度
は、使用初期に最大であり使用時間に応じて減少する。
このため光源の輝度が大きい場合、上述の走査型露光装
置は、露光時間を短くするため、マスク及び基板の走査
速度を上げる必要がある。これに対して、光源の輝度が
小さくなると、上述の走査型露光装置は、感光基板上の
レジストに対して一定露光量を得るように走査速度を下
げる必要が有る。
般的に不均一である。また照明光学系及び投影光学系に
対するマスク及び基板の走査速度は、制御系の特性によ
り一般に上限が有る。すなわち走査速度だけの制御によ
つて露光時間を短くするには限界が有る。このため、上
限の走査速度によつて対応できない程に光源の輝度が大
き過ぎると、上限の走査速度による露光時間と適正露光
に必要な走査速度による露光時間との差分が過剰露光時
間となつて、マスクのパターンを感光基板に正確に転写
できなくなるという問題があつた。
で、照明光学系に対する感光基板の走査速度の制御だけ
で露光量を適切値に調節できない程に光源の輝度が過大
であつても、感光基板に適正な露光量を与え得る露光装
置及び露光方法を提案しようとするものである。
めに、一実施例を表す図2に対応付けて説明すると、請
求項1に記載の露光装置では、複数の超高圧水銀ランプ
10からそれぞれ射出された複数の光束L6 〜L8 を光
ガイド14によつて集光した後に光ガイド14によつて
分割して得た複数の光束L1 〜L5 によつて、パターン
が形成されたマスク上の互いに異なる複数の照明領域M
1〜M5をそれぞれ照明する照明光学系2と、複数の照
明領域M1〜M5に対応して配置された複数の投影光学
系4A〜4Eとを有し、複数の照明領域M1〜M5のそ
れぞれの像を複数の投影光学系4A〜4Eのそれぞれを
介して感光基板5上に投影する露光装置において、複数
の超高圧水銀ランプ10が射出したそれぞれの光束L6
〜L8 を開口率で規制する複数のシヤツタ12と、光束
L1 〜L5 の照度を検出する光検出素子21と、照度信
号S1〜S5に基づいて、複数のシヤツタ12によるそ
れぞれの開口率と、複数の光束L1 〜L5 の照度とを対
応付けて照度データS6として記憶するメモリ23と、
メモリ23に記憶した照度データS6に基づいて、シヤ
ツタ12を制御する制御部22とを設け、光束L1 〜L
5 の照度が所定値を越えるとき、光束L1 〜L5 中の任
意の光束成分を射出している超高圧水銀ランプ10が射
出する光束L6 〜L8 を開口率で規制して、光束L1 〜
L5 の照度を所定値以下に規制するようにする。
14は、複数の光フアイバを束ねて構成されている。請
求項3に記載の露光装置では、シヤツタ12は、光束L
6 〜L8 を通過させる開口部の開口率を制御して、光束
L6 〜L8 を規制する。請求項4に記載の露光装置で
は、複数の投影光学系4A〜4Eの一部4A、4C及び
4Eは、光軸がY方向に沿つて一列に配置されており、
複数の投影光学系4A〜4Eの他の一部4B及び4D
は、光軸が複数の投影光学系の一部4A、4C及び4E
と平行に、かつ所定間隔をおいて一列に配置されてお
り、Y方向とほぼ直交し、かつ感光基板5の面内方向に
マスク3と感光基板5とを同期して走査する。
第2の超高圧水銀ランプ10からそれぞれ射出された光
束L6 及びL7 を光ガイド14によつて集光した後に光
ガイド14によつて分割して得た第1及び第2の光束L
1 及びL2 によつて、パターンが形成されたマスク5上
の互いに異なる第1及び第2の照明領域M1及びM2を
それぞれ照明し、第1及び第2の照明領域M1及びM2
のそれぞれの像を第1及び第2の投影光学系4A及び4
Bをそれぞれ介して感光基板5上に投影する露光方法に
おいて、第1の超高圧水銀ランプ10から射出された光
束L6 を開口率で規制する第1のシヤツタ12による光
束L6 に対する開口率毎に、第1及び第2の光束L1 及
びL2 の照度を検出する第1の処理と、第2の超高圧水
銀ランプ10から射出された光束L7 を開口率で規制す
る第2のシヤツタ12による光束L7 に対する開口率毎
に、第1及び第2の光束L1 及びL2 の照度を検出する
第2の処理と、第1及び第2の処理による照度信号S1
及びS2に基づいて、第1及び第2のシヤツタ12によ
るそれぞれの開口率と、第1及び第2の光束L1 及びL
2 の照度とを対応付けて照度データS6として記憶する
第3の処理と、パターンを感光基板5上に投影する際
に、第1及び第2の光束L1 及びL2 の照度を均一にす
るよう、第3の処理による照度データS6に基づいて、
第1及び第2のシヤツタ12を制御する第4の処理とを
設ける。
施例を詳述する。
し、大面積のパターンを一次元の走査だけで露光する。
走査型露光装置1は、照明光学系2から照度を均一化し
た5つの光束L1 〜L5 を射出し、この光束L1 〜L5
によつてマスク3上のそれぞれ異なる小さな照明領域M
1〜M5を照明する。走査型露光装置1は、マスク3を
透過した複数の光束をそれぞれ異なる投影光学系4A〜
4Eを介して、液晶表示装置を製造するための感光基板
5上に投影して、異なる5つの投影領域P1〜P5に照
明領域M1〜M5のパターン像を結像させる。
は、隣り合う投影領域(例えばP1とP2、P2とP
3)がX方向に互いに所定距離隔てられていると共に、
隣り合う投影領域の端部同士がX方向と直交したY方向
に重複するように配置されている。このため、投影光学
系4A〜4Eもそれぞれの投影領域P1〜P5の配置に
対応してX方向に所定距離隔てられていると共に、Y方
向に重複して配置されている。
系であり、その配置はマスク3上の照明領域M1〜M5
と同じ配置となる。従つて、照明領域M1〜M5のパタ
ーン像が結像される投影領域P1〜P5の配置は照明領
域M1〜M5と同様である。照明光学系2の光束L1 〜
L5 の光軸の平面配置は、マスク3上の照明領域M1〜
M5と同様に配置されている。
状態でステージ保持台6に一体に保持されている。これ
によりマスク3と感光基板5とは、相互の位置が一定と
なるように機械的に結合されていることになる。ステー
ジ保持台6には、走査方向(X方向)に長ストロークで
駆動する駆動装置が設けられている。走査のとき走査型
露光装置1は、この駆動装置によつてステージ保持台6
をX方向へ駆動して、マスク3及び感光基板5を照明光
学系2及び投影光学系4A〜4Eに対して一次元に同期
走査させる。この同期走査によつてマスク3におけるパ
ターン領域3Aの全面の像を感光基板5の感光面5Aに
転写することができる。
たマスクステージ7に支持されており、複数の微動アク
チユエータ(図示せず)によつてマスク3の面内方向の
任意の位置に位置決めされる。これにより、走査型露光
装置1は、この微動アクチユエータで位置決めして、投
影光学系4A〜4Eに対するステージ保持台6の傾きに
起因したパターン像の位置ずれを補正することができ
る。
ば3つの超高圧水銀ランプ10が配設されており、この
超高圧水銀ランプ10からそれぞれ射出された光束L6
〜L8 を楕円鏡11、シヤツタ12、レンズ系13を介
して、複数の光フアイバを束ねて構成された光ガイド1
4に入射して集光する。照明光学系2は、集光した光束
L6 〜L8 を光ガイド14によつて5つの光束L1 〜L
5 に分割し、分割して得たそれぞれの光束L1 〜L5 を
射出部内のフライアイレンズ(図示せず)によつて照度
を均一化して射出させる。因みに、シャッタ12は通常
の照明光学系の構成でも使用されており、部品点数を増
加させることはない。
をハーフミラー15、コンデンサレンズ16を介して視
野絞り17に照射し、この視野絞り17によつて光束L
1 を所望の形状にそれぞれ整形する。照明光学系2は、
整形した光束L1 をリレーレンズ18及び19を介して
マスク3のパターン面上に照射して視野絞り17の像を
形成する。
コンデンサレンズ16との間にハーフミラー15が設け
られており、光束L1 の一部を光検出素子21に入射す
る。照明光学系2は、光束L2 〜L5 も光束L1 と同様
に処理してマスク3のパターン面上に照射すると共に、
それぞれの光束L2 〜L5 の一部を光検出素子21に入
射する。
ズ系20を介して光検出素子21に与えた一部の光束の
それぞれの照度に応じて照度信号S1〜S5を光検出素
子21に生成させ、この照度信号S1〜S5を制御部2
2に与える。照明光学系2は、照度信号S1〜S5に基
づいて、それぞれの光束L1 〜L5 の照度を制御部22
で求め、それぞれのシヤツタ12の開口率と対応付けて
生成した照度データS6をメモリ23に記憶する。
度データS6を制御部22に読み出し、この照度データ
S6に基づいて制御部22で生成した制御信号S7〜S
9をそれぞれシヤツタ制御部24〜26に与える。これ
により、照度が適正値を越えるとき、照明光学系2は、
制御部22によつて3つのシヤツタ12のそれぞれの開
口率を調節して、光束L1 〜L5 の照度を適正値まで減
少させると共に、光束L2 〜L5 の相互間の照度を均一
化させる。
学系2は、例えば図3に示す照度データ獲得手順に従つ
て動作する。すなわち照明光学系2は、ステツプSP0
から入り、ステツプSP1においてパラメータMをクリ
アしてステツプSP2に移る。ステツプSP2におい
て、照明光学系2は、N(ここでは3)個の光源すなわ
ち超高圧水銀ランプ10の全シヤツタ12を全開して開
口率を 100%に設定し、ステツプSP3に移る。
は、この設定での光束L1 〜L5 の照度を検出すると、
ステツプSP4に移り、このときの光束L1 〜L5 のそ
れぞれの照度を3つのシヤツタ12の開口率と対応付け
て記憶する。続いて、照明光学系2は、ステツプSP5
に移り、パラメータMをM+1にインクリメントしてス
テツプSP6に移る。ステツプSP6において、照明光
学系2は、M(ここでは1)番目の超高圧水銀ランプ1
0のシヤツタ12を閉じて開口率を0%に設定してステ
ツプSP7に移る。
は、光束L1 〜L5 の照度を検出すると、ステツプSP
8に移りこのときの光束L1 〜L5 のそれぞれの照度を
3つのシヤツタ12の開口率と対応付けて記憶する。続
いて、照明光学系2は、ステツプSP9に移りパラメー
タMがM=Nを満たすか否かを判断する。ステツプSP
9において否定結果を得ると、照明光学系2は、全ての
超高圧水銀ランプ10のシヤツタ12の開口率に対応し
た照度を検出していないと判断してステツプSP10に
移る。ステツプSP10において、照明光学系2は、M
(ここでは1)番目の超高圧水銀ランプ10のシヤツタ
12の開口率を再び 100%に設定してステツプSP5に
戻り、上述の手順を繰り返す。
を得ると、照明光学系2は、全ての超高圧水銀ランプ1
0のシヤツタ12の開口率に対応した照度を検出したと
判断して、ステツプSP11に移り、照度データ獲得手
順を終了する。このようにして得た開口率 100%のとき
の光束L1 〜L5 の照度と、開口率0%のときの光束L
1 〜L5 の照度との差分を総合することによつて、照明
光学系2は、開口率を制御したシヤツタ12に対応した
超高圧水銀ランプ10が射出した光束L6 〜L8 のそれ
ぞれの照度を検出することができる。
が分かると、照明光学系2は、この光束L6 〜L8 を分
割して得た2次光束である光束L1 〜L5 への光束L6
〜L8 のそれぞれの分割率を上述した差分に基づいて検
出することができる。この分割率は、光ガイド14の構
成を変更しない限り一定であることが明らかである。
えば1ロツトの感光基板5を露光する前やランプ交換直
後に、それぞれの3つの超高圧水銀ランプ10に対応し
た照度データS6を得てメモリ23に記憶しておく。照
明光学系2は、照度データS6を得る際に、光束L1 〜
L5 のいずれかの照度が所定値を越えていることを検出
すると、いずれかの超高圧水銀ランプ10の輝度が過大
であると判断して、光束L1 〜L5 の照度を校正する。
得した照度データS6をメモリ23から読み出し、3つ
の超高圧水銀ランプ10が射出する光束L6 〜L8 の照
度と、3つのシヤツタ12の開口率と、光束L1 〜L5
への光束L6 〜L8 のそれぞれの分割率とに基づいて、
3つのシヤツタ12に対する最適な開口率の組合せを設
定する。
10の輝度が過大であつて、かつ走査速度の調整だけで
露光量を適切値に調節することが困難である状態でも、
感光基板5の全面に亘つて均一な照度の光束で照明して
適正露光量で感光基板5に露光できることになる。
ンプ10から射出されたそれぞれの光束L6 〜L8 を規
制するシヤツタ12の開口率と、光束L6 〜L8 を光ガ
イド14によつて集光及び分割して得た光束L1 〜L5
の照度とを対応付けてメモリ23に記憶した照度データ
S6に基づいて、露光前に3つのシヤツタ12に最適な
開口率の組合せを設定することにより、照明光学系2に
対する感光基板の走査速度の制御だけで露光量を適切値
に調節できない程に超高圧水銀ランプ10の輝度が過大
であつても、感光基板5に適正な露光量を与えることが
できる。
置を製造するための感光基板5に露光する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、任意の感光基板、例
えば半導体素子を製造するための感光基板に露光する場
合にも適用し得る。
つの投影光学系4A〜4Eを有する走査型露光装置に適
用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、
投影光学系を5つ以外の任意の数だけ配置した露光装置
にも適用し得る。
1次元にだけ走査して露光する露光装置1に適用する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、2次元に
走査して露光する露光装置にも適用できる。
2次光束である光束L1 〜L5 の照度を校正する場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、露光中に1次
光束を規制して、2次光束の照度を制御する場合にも適
用できる。
〜L8 を規制するため、シヤツタ12の開口率を制御す
る場合について述べたが、本発明はこれに限らず、光束
を規制する光束規制手段は任意の構成のもので良い。
14によつて光束を集光及び分割する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、任意の構成の光学系によ
つて光束を集光及び分割する場合にも適用できる。
光源から射出されたそれぞれの1次光束を規制する光束
規制手段の規制状態と、1次光束を光伝送路によつて集
光及び分割して得た2次光束の照度とを対応付けて記憶
手段に記憶した記憶結果に基づいて、複数の光束規制手
段に最適な規制状態の組合せを設定することにより、照
明光学系に対する感光基板の走査速度の制御だけで露光
量を適切値に調節できない程に光源の輝度が過大であつ
ても、感光基板に適正な露光量を与え得る露光装置及び
露光方法を実現することができる。
による走査型露光装置を示す斜視図である。
略線図である。
るフローチヤートである。
ク、3A……パターン領域、4A〜4E……投影光学
系、5……感光基板、5A……感光面、6……ステージ
保持台、7……マスクステージ、10……超高圧水銀ラ
ンプ、11……楕円鏡、12……シヤツタ、13……レ
ンズ系、14……光ガイド、15……ハーフミラー、1
6……コンデンサレンズ、17……視野絞り、18、1
9……リレーレンズ、20……レンズ系、21……光検
出素子、22……制御部、23……メモリ、24〜26
……シヤツタ制御部、L1 〜L8 ……光束、P1〜P5
……投影領域、M1〜M5……照明領域。
Claims (5)
- 【請求項1】複数の光源からそれぞれ射出された複数の
1次光束を光伝送路によつて集光した後に前記光伝送路
によつて分割して得た複数の2次光束によつて、パター
ンが形成されたマスク上の互いに異なる複数の領域をそ
れぞれ照明する照明光学系と、該複数の領域に対応して
配置された複数の投影光学系とを有し、該複数の領域の
それぞれの像を前記複数の投影光学系のそれぞれを介し
て感光基板上に投影する露光装置において、 前記複数の光源が射出したそれぞれの前記1次光束を規
制する複数の光束規制手段と、 前記2次光束の照度を検出する照度検出手段と、 前記検出結果に基づいて、前記複数の光束規制手段によ
るそれぞれの規制状態と、前記複数の2次光束の照度と
を対応付けて記憶する記憶手段と、 前記記憶結果に基づいて、前記光束規制手段を制御する
制御手段とを具え、前記2次光束の照度が所定値を越え
るとき、該2次光束中の任意の光束成分を射出している
前記光源が射出する前記1次光束を規制して、該2次光
束の照度を前記所定値以下に規制することを特徴とする
露光装置。 - 【請求項2】前記光伝送路は、複数の光フアイバを束ね
て構成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。 - 【請求項3】前記光束規制手段は、前記1次光束を通過
させる開口部の開口率を制御して、前記1次光束を規制
することを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 - 【請求項4】前記複数の投影光学系の一部は、光軸が第
1の方向に沿つて一列に配置されており、 前記複数の投影光学系の他の一部は、光軸が前記複数の
投影光学系の一部と平行に、かつ所定間隔をおいて一列
に配置されており、 前記第1の方向とほぼ直交し、且つ前記感光基板の面内
方向に前記マスクと前記感光基板とを同期して走査する
ことを特徴とする請求項1に記載の露光装置。 - 【請求項5】第1及び第2の光源からそれぞれ射出され
た1次光束を光伝送路によつて集光した後に前記光伝送
路によつて分割して得た第1及び第2の2次光束によつ
て、パターンが形成されたマスク上の互いに異なる第1
及び第2の領域をそれぞれ照明し、該第1及び第2の領
域のそれぞれの像を第1及び第2の投影光学系をそれぞ
れ介して感光基板上に投影する露光方法において、 前記第1の光源から射出された前記1次光束を規制する
第1の光束規制手段による該1次光束に対する規制状態
毎に、前記第1及び第2の2次光束の照度を検出する第
1の処理と、 前記第2の光源から射出された前記1次光束を規制する
第2の光束規制手段による該1次光束に対する規制状態
毎に、前記第1及び第2の2次光束の照度を検出する第
2の処理と、 前記第1及び第2の処理による検出結果に基づいて、前
記第1及び第2の光束規制手段によるそれぞれの前記規
制状態と、前記第1及び第2の2次光束の照度とを対応
付けて記憶する第3の処理と、 前記パターンを前記感光基板上に投影する際に、前記第
1及び第2の2次光束の照度を均一にするよう、前記第
3の処理による記憶結果に基づいて、前記第1及び第2
の光束規制手段を制御する第4の処理とを具えることを
特徴とする露光方法。
Priority Applications (1)
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