JP2012234110A

JP2012234110A - 露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2012234110A
Application number: JP2011104069A
Authority: JP
Inventors: Yuki Uchida; 雄己内田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2011-05-09
Filing date: 2011-05-09
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】耐久性に優れ、かつ、遮光機構の小型化に有利な露光装置を提供する。
【解決手段】この露光装置１は、スリット光を照射する照明光学系２と、照明光学系２から照射されたスリット光の領域を拡大させて原版Ｍを照明する拡大光学系３と、拡大光学系３の前方に設けられ、スリット光を長手方向において遮光する第１遮光機構２２と、拡大光学系３の後方に設けられ、スリット光を長手方向において遮光する第２遮光機構２５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、露光装置、およびそれを用いたデバイスの製造方法に関する。

露光装置は、半導体デバイスや液晶表示装置などの製造工程であるリソグラフィー工程において、原版（レチクル、マスク）のパターンを、投影光学系を介して感光性の基板（表面にレジスト層が形成されたウエハやガラスプレートなど）に転写する装置である。例えば、液晶表示装置の製造に使用される投影型露光装置では、光源から出射された光束の幅を、投影光学系の入射側に設置される拡大機構を用いて拡大する。しかしながら、マスクのパターン配置やガラスプレート上のショットサイズによっては、ガラスプレート上に投影される露光領域を限定させたい場合がある。そこで、一般的な露光装置では、マスク近傍またはガラスプレート近傍の少なくとも１箇所に、露光領域の一部を適宜遮光する遮光機構を設置する。

しかしながら、この遮光機構は、近年の基板の大型化に伴い、サイズが大きくなり、かつ、それを駆動する駆動機構も大型化することから、露光装置の全体サイズ（フットプリント）に大きく影響する。また、遮光機構の大型化は、広範囲に渡り駆動すると駆動時間がかかることを意味し、生産性にも影響する。そこで、例えば、特許文献１は、遮光機構のコンパクト化を図る周辺露光装置を開示している。

特開２０００−２９４５０１号公報

しかしながら、特許文献１に示す周辺露光装置では、基本的に２枚のブラインドを水平方向に駆動させて露光領域を限定するが、単にこの構成では、基板の大型化に伴いある程度の大型化は避けられない。また、この周辺露光装置では、ブラインドを駆動するために蛇腹や巻取りローラなどの可動機構を使用するが、長期間の可動に際し、耐久性に劣る。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、耐久性に優れ、かつ、遮光機構の小型化に有利な露光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、原版のパターンを基板上に露光する露光装置であって、スリット光を照射する照明光学系と、照明光学系から照射されたスリット光の領域を拡大させて原版を照明する拡大光学系と、拡大光学系の前方に設けられ、スリット光を長手方向において遮光する第１遮光機構と、拡大光学系の後方に設けられ、スリット光を長手方向において遮光する第２遮光機構と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、耐久性に優れ、かつ、遮光機構の小型化に有利な露光装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る露光装置の構成を示す図である。第１実施形態に係る遮光機構を説明する図である。第２実施形態に係る遮光機構を説明する図である。第３実施形態に係る遮光機構を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る露光装置について説明する。図１は、本実施形態に係る露光装置１の構成を示す概略図である。特に本実施形態では、露光装置１は、ステップ・アンド・スキャン方式やステップ・アンド・リピート方式でマスク（原版）に形成されたパターンを被処理基板であるガラスプレート（基板）に露光する投影型露光装置とする。露光装置１は、まず、照明光学系２と、拡大機構３と、位置決め用顕微鏡４と、所定のパターンが形成されたマスクＭを保持するマスクステージ５と、投影光学系６と、感光剤が塗布されたガラスプレートＰを保持する基板ステージ７と、制御部８とを備える。

照明光学系２は、不図示の光源を有し、マスクステージ５に保持されたマスクＭに対してスリット状の露光光（スリット光）を照射し、マスクＭに形成されたパターン像を、投影光学系６を介してガラスプレートＰ上（基板上）へ投影させる。光源としては、例えばＨｇランプが採用されるが、ｉ線、ｈ線、ｇ線等のＨｇランプの出力波長の一部を用いる場合もある。拡大機構（拡大光学系）３は、照明光学系２から照射された露光光の光束を拡大させる。位置決め用顕微鏡４は、マスクＭとガラスプレートＰとにそれぞれ形成された位置決め用のアライメントマークを観察する。この場合、照明光学系２がマスクＭに対して露光光を照射するときに、露光光が位置決め用顕微鏡４により遮られることがないように、位置決め用顕微鏡４は、その一部または全体を駆動可能な構成を有し、適宜露光光束外に退避することが可能である。マスクステージ（原版保持部）５は、マスクＭを保持し、かつＸＹ平面内で移動可能とする。投影光学系６は、基板ステージ７上のガラスプレートＰに対してパターン像を投影し、その内部に、平板型透過素子９と、反射ミラー１０と、凹面ミラー１１と、凸面ミラー１２とを含む。平板型透過素子９は、投影光学系６の入射側および射出側に配置され、投影光学系６などの結像性能を補助的に改善するために設置する光学薄体である。平板型透過素子９の材質としては、露光光に対して内部吸収がほぼゼロとなる石英ガラスなどが採用可能である。反射ミラー１０、凹面ミラー１１および凸面ミラー１２は、パターン像を反射する部材であり、その材質は、線膨張係数の小さいガラスである。ここで、投影光学系６の投影倍率を等倍とすると、露光装置１は、マスクＭとガラスプレートＰとをＹ軸方向に同期走査させて露光を行うことでマスクＭ上のパターンをガラスプレート上に転写することができる。基板ステージ（基板保持部）７は、ガラスプレートＰを例えば真空吸着により保持し、かつＸＹ平面内で移動可能とする。制御部８は、露光装置１の各構成要素の動作および調整などを制御し得る。制御部８は、例えばコンピュータなどで構成され、露光装置１の各構成要素に回線を介して接続されて、プログラムなどに従い各構成要素の制御を実行し得る。本実施形態では、制御部８は、少なくとも後述する遮光機構の動作を制御する。なお、制御部８は、露光装置１の他の部分と一体で構成してもよいし、露光装置１の他の部分とは別の場所に設置してもよい。

さらに、露光装置１は、パターン像を転写する際に、ガラスプレートＰ上の所望のショットサイズなどによってＸ軸方向（長手方向）の露光領域を限定するための遮光機構（露光領域可変機構）を備える。図２は、本実施形態に係る遮光機構の構成を示す概略図である。図２（ａ）は、ガラスプレートＰをＺ軸方向の上面から見た平面図であり、ガラスプレートＰ上に照射するスリット状の露光光２０に対して、その端部の両側を遮光領域２１とする場合を示す。特に本実施形態では、遮光機構は、露光光の光路上において２箇所に設置され、それぞれ２つの遮光部材（マスキングブレード）をＸ軸方向に可動させることで露光領域を限定する。この２つの遮光機構のうち、第１遮光機構２２は、露光倍率の最も小さい拡大機構３の前段部（前方）、好適には、照明光学系２に含まれる不図示のスリット面の上部に配置される。図２（ｂ）、（ｃ）は、第１遮光機構２２の構成を示す概略図であり、特に、図２（ｂ）は、Ｚ軸方向の上面から見た平面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に対応した側面図である。この第１遮光機構２２は、上述のとおり２つの遮光部材２３ａ、２３ｂをＹ軸方向の両端に沿って設置されたガイド機構（リニアガイド）２４によりＸ軸方向に移動可能とする。ここで、遮光部材２３ａ、２３ｂは、互いに同列に配置されており、そのＸ軸方向の幅は、例えば、それぞれ露光光２０のＸ軸方向の幅と同等である。一方、第２遮光機構２５は、拡大機構３の後段部（後方）、好適には、マスクステージ５と投影光学系６との間に配置される。図２（ｄ）、（ｅ）は、第２遮光機構２５の構成を示す概略図であり、特に、図２（ｄ）は、Ｚ軸方向の上面から見た平面図であり、図２（ｅ）は、図２（ｄ）に対応した側面図である。第２遮光機構２５も、２つの遮光部材２６ａ、２６ｂをＹ軸方向の両端に沿って設置されたガイド機構２７によりＸ軸方向に移動可能とする。ここで、遮光部材２６ａ、２６ｂは、遮光部材２３ａ、２３ｂと同様に、互いに同列に配置されている。ただし、遮光部材２６ａ、２６ｂのＸ軸方向の幅は、それぞれ第１遮光機構２２の遮光部材２３ａ（２３ｂ）のＸ軸方向の幅よりも短くてよい。図２（ｂ）〜（ｅ）に示すように、第１遮光機構２２および第２遮光機構２５では、それぞれの遮光部材２３ａ、２３ｂ、２６ａ、２６ｂが、露光光２０の端部を遮光することで、図２（ａ）に示すように露光領域を限定することができる。

図２（ｆ）〜（ｊ）は、図２（ａ）〜（ｊ）にそれぞれ対応し、露光光２０の中央部を含む左側の片方を遮光する場合の図である。図２（ｆ）に示すように、露光光２０の左側を遮光し、露光領域を右側の一定の領域とする場合には、第１遮光機構２２では、まず、図中右側の遮光部材２３ｂは、露光光２０に重ならないように、ガイド機構２４の右側奥に退避する。次に、図中左側の遮光部材２３ａは、ガイド機構２４の中央部に向けて移動し、露光領域を右側の一定の領域とするように露光光２０を遮光する。一方、第２遮光機構２５では、図中右側の遮光部材２６ｂは、露光光２０に重ならないように、ガイド機構２７の右側奥に退避する。次に、図中左側の遮光部材２６ａは、露光領域が右側の一定の領域となるように、ガイド機構２７の中央部に向けて移動する。この場合、遮光部材２６ａの左側に相当する領域では、遮光するものが存在しないが、この領域は、第１遮光機構２２により遮光されているため、露光領域は、所望の右側のみに限定される。これに対して、図２（ｋ）〜（ｏ）は、図２（ａ）〜（ｊ）にそれぞれ対応し、露光光２０の中央部を含む右側の片方を遮光する場合の図である。この場合、第１遮光機構２２および第２遮光機構２５における各遮光部材２３ａ、２３ｂ、２６ａ、２６ｂの配置関係は、図２（ｇ）〜（ｊ）に示す場合と反対となる。

本実施形態では、第１遮光機構２２を、露光光２０が拡大機構３を通過する手前の倍率の一番小さい場所に配置するので、容易に小型化することができ、かつ遮光部材２３ａ、２３ｂの駆動範囲も小さくすることができる。しかしながら、この第１遮光機構２２が配置される位置は、結像面ではないため、この位置のみで露光領域を限定してガラスプレートＰ上にパターン像を転写するとデフォーカス量（ボケ量域）が大きくなる。そこで、本実施形態では、第１遮光機構２２を、粗遮光を実施する第１段目の機構と位置付け、結像面付近であるマスクステージ５と投影光学系６との間に配置した第２遮光機構２５を、デフォーカス量を抑えるための微細遮光を実施する第２段目の機構と位置付ける。このように、露光光２０の光路上において役割の異なる遮光機構を複数設置することで、デフォーカス量を抑えつつ、遮光部材２３ａ、２３ｂの小型化を実現させることができる。また、遮光部材２３ａ、２３ｂの小型化により、露光装置１の全体サイズの小型化も実現でき、さらに、各遮光部材２３ａ、２３ｂ、２６ａ、２６ｂの駆動範囲も縮めることができるため、露光装置１による生産性を向上させることができる。さらに、第１遮光機構２２および第２遮光機構２５では、主な可動機構はガイド機構２４、２７のみであるので、従来の構成と比較して耐久性に勝る。

以上のように、本実施形態によれば、耐久性に優れ、かつ、遮光機構の小型化に有利な露光装置を提供することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態の露光装置の特徴は、上記第１遮光機構２２および第２遮光機構２５の構成を変更し、１つの遮光機構にて、２つの遮光部材を適宜オーバーラップさせることで、様々な露光領域の限定に対応させる点にある。図３は、本実施形態に係る遮光機構３０の構成を示す概略図である。特に、図３（ａ）、（ｄ）、（ｇ）は、それぞれ図２（ａ）、（ｆ）、（ｋ）に対応し、ガラスプレートＰ上に照射するスリット状の露光光２０に対する遮光領域２１を各種変化させた場合を示す平面図である。一方、図３（ｂ）、（ｃ）は、遮光機構３０の構成を示す概略図であり、この場合も、図２（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ対応する。は、Ｚ軸方向の上面から見た平面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に対応した側面図である。以下、図３（ｅ）、（ｆ）、および図３（ｈ）、（ｉ）も、図３（ｄ）、（ｇ）の場合にそれぞれ対応した図である。この場合、遮光機構３０は、２つの遮光部材３１ａ、３１ｂを、Ｙ軸方向の両端に沿って段違いに設置された２つのガイド機構３２、３４により、それぞれ個別にＸ軸方向に移動可能とする。ここで、各遮光部材３１ａ、３１ｂのＸ軸方向の幅は、例えば、それぞれ露光光２０のＸ軸方向の幅の１／２程度である。この遮光機構３０は、本実施形態では、マスクステージ５と投影光学系６との間に配置される。例えば、図３（ｅ）に示すように、露光光２０の右側の一定の領域のみを露光領域とする場合には、２つの遮光部材３１ａ、３１ｂは、平面の一部が重なるように、それぞれ左側に寄って露光光２０の左側を遮光する。このように、２つの遮光部材３１ａ、３１ｂをオーバーラップして駆動させて、左右どちらの遮光部材３１ａ、３１ｂで遮光してもデフォーカス量を同等とすることで、遮光部材の小型化を実現することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る露光装置について説明する。本実施形態の露光装置の特徴は、上記遮光機構３０の構成を変更し、４つの遮光部材を適宜オーバーラップさせることで、様々な露光領域の限定に対応させる点にある。図４は、本実施形態に係る遮光機構４０の構成を示す概略図である。なお、図４（ａ）〜（ｉ）の各図は、それぞれ図３（ａ）〜（ｉ）の各図に対応している。この場合、遮光機構４０は、まず、２つの遮光部材４１ａ、４１ｂを、Ｙ軸方向の両端に沿って設置されたガイド機構４２の上部にて同列でＸ軸方向に移動自在とする。また、他の２つの遮光部材４１ｃ、４１ｄを、Ｙ軸方向の両端に沿って設置されたガイド機構４２の下部にて同列でＸ軸方向に移動可能とする。ここで、各遮光部材４１ａ〜４１ｄのＸ軸方向の幅は、例えば、それぞれ露光光２０のＸ軸方向の幅の１／４程度である。この遮光機構４０は、本実施形態では、マスクステージ５と投影光学系６との間に配置される。例えば、図４（ｅ）に示すように、露光光２０の右側の一定の領域のみを露光領域とする場合には、４つの遮光部材４１ａ〜４１ｄは、それぞれ平面の一部が重なるように、それぞれ左側に寄って露光光２０の左側を遮光する。このように、４つの遮光部材４１ａ〜４１ｄをオーバーラップして駆動させて、左右２つずつのどちらの遮光部材４１ａ〜４１ｄで遮光してもデフォーカス量を同等とすることで、遮光部材のさらなる小型化を実現することができる。

なお、上記実施形態では、スリット状の露光光２０のＸ軸方向に対する露光領域の限定について述べた。ただし、露光装置の種類（条件）によっては、露光光２０のＹ軸方向（長手方向に対する垂直方向）に対する露光領域を限定する場合もあり得る。この場合、さらに別途、垂直方向用遮光機構（第３遮光機構）を露光装置内に設置する。例えば、第１実施形態の例で言えば、第２遮光機構２５をマスクステージ５と投影光学系６との間ではなく、投影光学系６と基板ステージ７との間に設置する。そして、マスクステージ５と投影光学系６との間には、第２遮光機構２５に換えて、新たに垂直方向用遮光機構を設置すればよい。

また、第２および第３実施形態では、各遮光機構を、マスクステージ５と投影光学系６との間に配置するものとしているが、上記のように、別途垂直方向用遮光機構を設置する場合には、投影光学系６と基板ステージ７との間に設置する構成もあり得る。

さらに、第２および第３実施形態では、遮光部材の枚数をそれぞれ２つまたは４つとして説明したが、本発明は、これに限定するものではない。遮光部材の枚数は、複数であればよく、また、それに伴う遮光部材のＸ軸方向の幅は、ガラスプレート上のショットサイズなどに基づいて適宜変更（設定）してもよい。

（デバイスの製造方法）
次に、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。

１露光装置
２照明光学系
３拡大機構
２０露光光
２２第１遮光機構
２５第２遮光機構
Ｍマスク
Ｐガラスプレート

Claims

原版のパターンを基板上に露光する露光装置であって、
スリット光を照射する照明光学系と、
前記照明光学系から照射された前記スリット光の領域を拡大させて前記原版を照明する拡大光学系と、
前記拡大光学系の前方に設けられ、前記スリット光を長手方向において遮光する第１遮光機構と、
前記拡大光学系の後方に設けられ、前記スリット光を長手方向において遮光する第２遮光機構と、
を備えることを特徴とする露光装置。
前記原版のパターンを前記基板上に投影する投影光学系をさらに備え、
前記第２遮光機構は、前記投影光学系の前方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記原版のパターンを前記基板上に投影する投影光学系と、
前記投影光学系の前方に設けられ、前記スリット光を長手方向に垂直な方向において遮光する第３遮光機構と、をさらに備え、
前記第２遮光機構は、前記投影光学系の後方に設けられることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
前記遮光機構は、複数の遮光部材を備え、
前記遮光部材は、ガイド機構により、前記長手方向に互いに同列で移動可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の露光装置。
原版のパターンを基板上に露光する露光装置であって、
ガイド機構と、
前記ガイド機構に沿って移動する複数の遮光部材を、スリット光を長手方向において遮光する遮光機構と、を備え、
前記スリット光の長手方向における片方の領域を遮光する際には、前記複数の遮光部材のうち少なくとも２つの遮光部材が重なり合うことを特徴とする露光装置。
スリット光を照射する照明光学系と、
前記照明光学系から照射された前記スリット光の領域を拡大させる拡大光学系と、を備え、
前記遮光機構は、前記拡大光学系の後方に設けられることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
請求項１〜６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、
露光された前記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。