露光装置及び露光方法
【課題】投影領域の形状に応じて容易に露光を行うこと。
【解決手段】露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、パターンを形成するパターン形成部と、パターンを対象面に投影する投影光学系と、対象面のうちパターンが投影される投影領域の露光光の光軸方向の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する開口数調整部とを備える。
【解決手段】露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、パターンを形成するパターン形成部と、パターンを対象面に投影する投影光学系と、対象面のうちパターンが投影される投影領域の露光光の光軸方向の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する開口数調整部とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの画像形成素子（光変調素子）を用いてパターンを生成し、このパターンを縮小投影して基板を露光する露光装置が開発されている。このような露光装置は、マスクを制作する必要がないため、多種少量生産に適しており、例えば研究開発機関での使用などに適している。
【０００３】
このような露光装置は、研究や試作などに利用されるのみならず、近年では例えばＭＥＭＳ等のような多品種少量で製作する必要のあるデバイスを製造する際にも用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えばＭＥＭＳなどのデバイスは立体構造となる場合が多く、露光光の投影領域となる部分に段差や傾斜面などを含むことがあるため、従来の露光装置では対応が困難である場合があった。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、投影領域の形状に応じて容易に露光を行うことが可能な露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、パターンを形成するパターン形成部と、パターンを対象面に投影する投影光学系と、対象面のうちパターンが投影される投影領域の露光光の光軸方向の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する開口数調整部とを備える露光装置が提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、露光光のパターンを対象面に転写する露光方法であって、パターンを形成し、形成したパターンを対象面に投影し、対象面のうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する露光方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、投影領域の形状に応じて容易に露光を行うことが可能な露光装置及び露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る露光装置の一構成例を示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る基板の一部分の構成を示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る基板の一部分の構成を示す平面図。
【図４】図３におけるＴ−Ｔ断面に沿った構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図６】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態に係る基板の一部分の構成を示す斜視図。
【図８】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図９】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図１０】本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置の一構成例を示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、パターン生成装置ＰＧ、投影光学系ＰＬ、ステージ装置ＳＴ、フォーカス装置ＦＣ、画像取得装置ＣＡ、画像取得用照明装置ＥＰＩ、表示装置ＤＰ、入力装置ＩＰ及び制御装置ＣＯＮＴを備えている。露光装置ＥＸは、例えばＭＥＭＳ等のデバイスを製造する際の露光工程で用いられる。露光装置ＥＸは、例えば配線や絶縁膜など、デバイスの構成要素のパターン（以下、「デバイスパターン」と表記する）の像を投影し、当該デバイスパターンの露光パターンを基板Ｓに形成する。
【００１２】
以下の説明では、ＸＹＺ直交座標系に基づいて、各種構成要素の位置関係等を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸方向は投影光学系ＰＬの光射出側の光軸に平行な方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は投影光学系ＰＬの光射出側の光軸に直交する面内で互いに直交する方向である。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向に設定され、Ｚ軸方向が鉛直方向に設定される。
【００１３】
パターン生成装置ＰＧは、基板Ｓ上に転写するパターンを生成する。パターン生成装置ＰＧは、露光光ＥＬを射出する露光用光源４と、露光光ＥＬを平行化するコレクタレンズ５と、平行化された露光光ＥＬの開口数を調整する開口絞り６と、開口数が調整された露光光ＥＬを導くリレーレンズ７と、露光光ＥＬを空間変調することで露光光ＥＬに光強度の分布を形成する光変調素子８と、空間変調された露光光ＥＬを導光する対物レンズ９と、を有している。
【００１４】
露光用光源４から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。露光用光源４の構成は、露光光ＥＬの波長等に応じて、適宜選択される。制御装置ＣＯＮＴは、露光用光源４の点灯消灯等の動作を制御する。
【００１５】
開口絞り６は、開口部６ａを形成する複数の羽根部材を有している。開口絞り６は、開口数調整部３に接続されている。開口絞り６は、開口数調整部３により、開口部６ａの面積を調整可能に設けられている。開口部６ａの面積を大きくすることで開口数を大きくすることができ、解像度を向上させることができるようになっている。一方、開口部６ａの面積を小さくすることで焦点深度を深くすることができるようになっている。
【００１６】
光変調素子８としては、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が用いられている。ＤＭＤは、二次元的に配列された複数の画素を有している。ＤＭＤの各画素は、それぞれマイクロミラー８ａを含んでいる。各マイクロミラー８ａは、各画素に入射した露光光ＥＬの分割光束を反射させる反射面を有している。
【００１７】
各マイクロミラーは、反射面の姿勢を個別に調整できるようになっている。したがって、各分割光束の進行方向が当該分割光束毎に調整可能である。本実施形態では、光変調素子８から対物レンズ９へと向かう方向を露光光ＥＬの進行方向としている。光変調素子８では、当該光変調素子８に入射する露光光ＥＬを、例えば対物レンズ９へと向かう方向に沿って進行する分割光束と、当該対物レンズ９へと向かう方向とは異なる方向に進行する分割光束と、に分けて反射することができるようになっている。このため、対物レンズ９へと向かう方向に進行する露光光ＥＬ（分割光束の集合）は、進行方向に直交する方向において光強度の分布が形成されることになる。
【００１８】
このように、光変調素子８は、各画素で反射した分割光束の進行方向を画素ごとに制御することにより、基板Ｓ上に転写するデバイスパターンを生成することができる構成となっている。制御装置ＣＯＮＴは、光変調素子８の動作、例えば個々のマイクロミラーの反射面の姿勢などを制御する。
【００１９】
なお、露光用光源４及び光変調素子８に代えて、例えば自発光型のパネルを用いても構わない。この自発光型のパネルは、二次元的に配列された複数の発光素子を含んでいる。各発光素子は、露光光ＥＬを射出する光源であり、例えばレーザーダイオードイや発光ダイオード等によって構成される。この場合、各発光素子は、発光素子ごとに点灯消灯が制御可能な構成である。自発光型のパネルは、各発光素子から各画素を示す露光光ＥＬを射出するため、露光用光源４及び光変調素子８を用いた場合と同様のデバイスパターンを形成可能である。
【００２０】
対物レンズ９から射出された露光光ＥＬが入射する位置には、波長選択ミラー１０が配置されている。波長選択ミラー１０は、例えばダイクロイックミラー等によって構成されている。波長選択ミラー１０は、露光光ＥＬが反射し、後述する検出光ＳＬが通過する特性を有している。
【００２１】
対物レンズ９から射出されて波長選択ミラー１０で反射した露光光ＥＬは、波長選択ミラー１０で反射した後に、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、レンズ等の光学部品（第一対物レンズ）を１以上含んでいる。露光光ＥＬが示すパターンの像を基板Ｓ上の投影領域に投影する。この投影領域は、投影光学系ＰＬによってパターンの像を投影可能な領域を含む。
【００２２】
投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｓの少なくとも一部に、デバイスパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系ＰＬにはレンズなどの光学素子が複数設けられている。当該複数の光学素子は、例えば鏡筒２に保持されている。本実施形態では、縮小系の投影光学系ＰＬが用いられている。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸は、例えばＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２３】
ステージ装置ＳＴは、ステージ本体１及びステージ駆動装置ＡＣＴを有している。ステージ本体１は、基板Ｓを保持して移動可能に設けられている。ステージ本体１には、例えば減圧吸着や静電吸着等によって基板Ｓを着脱可能に保持する保持面１ａが形成されている。基板Ｓは、表面Ｓａ及び裏面Ｓｂの法線方向がＺ軸方向と平行になるように、ステージ本体１の当該保持面１ａに保持される。
【００２４】
ステージ駆動装置ＡＣＴは、例えば不図示のリニアモータ機構などのアクチュエータを有している。ステージ駆動装置ＡＣＴは、ステージ装置ＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、及びＺ軸周りの回転方向の６方向に移動可能である。ステージ装置ＳＴには、ステージ本体１の位置や姿勢などの情報を検出する不図示の検出機構が設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、当該検出機構の検出結果に基づいて、ステージ駆動装置ＡＣＴの駆動量を調整可能である。
【００２５】
フォーカス装置ＦＣは、例えばＴＴＬ型位相差方式のオートフォーカス（以下、ＡＦと略記する）によって、投影光学系ＰＬの焦点位置を露光面に合わせることが可能である。フォーカス装置ＦＣは、ＡＦ用光源１１、コレクタレンズ１２、スリット１３、対物レンズ（第二対物レンズ）１４、絞り１５、分光部品１６、対物レンズ（第二対物レンズ）１７、反射ミラー１８、シリンドリカルレンズ１９、検出部２０、及び制御部を含んでいる。上述のように、フォーカス装置ＦＣの制御部は、露光装置ＥＸの制御装置ＣＯＮＴに含まれている。ＡＦ用光源１１は、例えば露光光ＥＬと異なる波長の光を検出光ＳＬとして射出する。ＡＦ用光源１１は、検出光ＳＬとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。
【００２６】
ＡＦ用光源１１から射出された検出光ＳＬは、コレクタレンズ１２を通ってスリット１３に入射する。スリット１３は、視野絞りとして機能し、スリット１３を通過した検出光ＳＬのスポット形状を調整する。スリット１３を通過した検出光ＳＬは、対物レンズ１４を通った後に、絞り１５に入射する。
【００２７】
絞り１５は、絞り１５よりもＡＦ用光源１１側の光学系についての瞳面に配置されている。絞り１５は、開口絞りとして機能し、対物レンズ１４から射出された検出光ＳＬによって上記の瞳面に形成されるスポットのほぼ半分に相当する検出光ＳＬを遮光する。絞り１５は、上記のスポットのうちで遮光する範囲を切り替え可能であり、検出光ＳＬのうちで絞り１５を通過する角度成分を切り替え可能である。絞り１５を通過した検出光ＳＬは、分光部品１６に入射する。
【００２８】
分光部品１６は、ハーフミラー等によって構成され、入射した検出光ＳＬを分光する。分光部品１６は、検出光ＳＬに対する反射率が０より大きく１未満の範囲から選択される値に設定されている。分光部品１６に入射した検出光ＳＬの一部は、分光部品１６で反射し、他の一部は分光部品１６を通過する。分光部品１６で反射した検出光ＳＬは、波長選択ミラー１０を通過した後に、投影光学系ＰＬを経て基板Ｓに入射する。基板Ｓに入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、基板Ｓで反射して折り返され、投影光学系ＰＬ及び波長選択ミラー１０を通過して、分光部品１６に再度入射する。
【００２９】
基板Ｓを経由して分光部品１６に入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、分光部品１６を通過した後に、対物レンズ１７を通って反射ミラー１８で反射する。反射ミラー１８で反射した検出光ＳＬは、シリンドリカルレンズ１９を通って検出部２０に入射する。シリンドリカルレンズ１９を通る検出光ＳＬは、ＸＺ面に平行な面内で屈折し、ＸＹ面に平行な面内でほとんど屈折せずに、Ｙ軸方向に略平行な線に向かって集光する。
【００３０】
検出部２０は、当該検出部２０に入射した検出光ＳＬの強度分布を検出可能である。検出部２０は、例えばＣＣＤラインセンサ等によって構成される。このＣＣＤラインセンサは、ＹＺ面にほぼ平行であってＹ軸方向に長手の領域に配列された複数の画素を含んでいる。ＣＣＤラインセンサの各画素は、例えばフォトダイオード等の受光素子と、薄膜トランジスター等のスイッチング素子とを含んでいる。検出光ＳＬが受光素子に入射すると、受光素子に電荷が発生する。スイッチング素子は、受光素子に発生した電荷の読出しをスイッチングする。
【００３１】
検出部２０の検出結果に基づいて、基板Ｓで反射した検出光ＳＬによるスリット１３の像が検出される。絞り１５を通過する検出光ＳＬの角度成分を切替えると、検出部２０に検出される像の位置が切替わる。切替前後の像の間隔（以下、像間隔という）は、投影光学系ＰＬの焦点位置と基板Ｓの位置との関係によって変化する。例えば、基板Ｓの表面Ｓａを合焦対象面とし、投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面に合っている状態（合焦状態）での像間隔を基準値とする。投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面よりも＋Ｚ側に位置する状態（以下、前ピンという）では、像間隔が基準値よりも狭くなる。投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面よりも−Ｚ側に位置する状態（以下、後ピンという）では、像間隔が基準値よりも広くなる。
【００３２】
このように、検出部２０の検出結果に基づいて、合焦状態であるか否かを判定することや、合焦状態から前ピン側又は後ピン側のいずれに焦点がずれているかを知ることが可能である。このように、上記の像間隔は、合焦の対象物である基板Ｓを経由した光（検出光）の強度に基づく値であり、合焦状態の判定に用いる判定パラメータ値として利用可能である。検出部２０の検出結果は、フォーカス装置ＦＣの制御部（ここでは制御装置ＣＯＮＴ）に出力される。制御装置ＣＯＮＴは、検出部２０の検出結果に基づいて、合焦状態になるようにステージ装置ＳＴの位置を制御する。
【００３３】
画像取得装置ＣＡは、例えばカメラなどの撮像装置を有している。画像取得装置ＣＡは、例えば上記の投影光学系ＰＬ（縮小系）を対物レンズ系として用いることで、ステージ装置ＳＴに支持された基板Ｓの表面Ｓａの拡大像を撮像することができる構成となっている。このように、露光装置ＥＸは、ステージ装置ＳＴに支持された基板Ｓを観察する顕微鏡として用いることもできる構成となっている。
【００３４】
画像取得用照明装置ＥＰＩは、画像取得装置ＣＡを顕微鏡として用いる場合の光源である。画像取得用照明装置ＥＰＩから射出された照明光は、例えば投影光学系ＰＬを介して基板Ｓの表面Ｓａに照射されるようになっている。画像取得装置ＣＡは、表示装置ＤＰに接続されている。画像取得装置ＣＡによって取得された画像は、表示装置ＤＰに送信されるようになっている。表示装置ＤＰは、送信された画像を表示するディスプレイを有している。画像取得装置ＣＡａ及び表示装置ＤＰを用いることなく、例えば作業者が画像取得装置ＣＡの位置において直接基板Ｓの拡大像を観察可能な構成としても構わない。
【００３５】
制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸの動作を総括的に制御する。制御装置ＣＯＮＴは、例えばコンピューターシステムを含む。制御装置ＣＯＮＴには、入力装置ＩＰが接続されている。例えば入力装置ＩＰからの入力により、ステージ駆動装置ＡＣＴを介してステージ本体１を移動することができるようになっている。
【００３６】
本実施形態で用いられる基板Ｓとしては、例えばＭＥＭＳなどのデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造用の基板である。基板Ｓは、表面に形成された膜パターンや凹部、凸部等の段差や傾斜面を含むことがある。上記の段差や傾斜面は、例えばＭＥＭＳなどのデバイスの一部を構成する構成要素である。膜パターンの具体例として、電極や配線となる導電膜パターン、スイッチング素子の一部を構成する半導体膜パターン、パッシベーション膜等となる絶縁膜パターン等が挙げられる。
【００３７】
また、基板Ｓは、表面に形成された感光膜（フォトレジスト膜）を含むことがある。基板Ｓは、デバイスの製造過程で又は製造後で機能する膜として、例えば露光光ＥＬ等の反射を防止する反射防止膜や、上記の感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）等を含むことがある。
【００３８】
次に、上記のように構成された露光装置ＥＸの動作を説明する。
制御装置ＣＯＮＴは、露光動作に用いるデバイスパターンのデータを読み出すと共に、露光条件を読み込んで、露光装置ＥＸの基本的動作を決定する。制御装置ＣＯＮＴは、例えば光源の出力、フォーカス値、露光量等の基本的な条件を決定する。
【００３９】
各条件を決定した後、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス装置ＦＣを用いてフォーカス処理を行わせる。フォーカス処理の後、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行わせる。露光処理においては、まず、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ本体１の保持面１ａ上に基板Ｓ（基板Ｓ）を保持させる。基板Ｓの表面Ｓａには、予め感光剤などを塗布しておく。
【００４０】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン生成装置ＰＧの露光用光源４から露光光ＥＬを射出させ、光変調素子８によって露光光ＥＬを変調させる。光変調素子８によって変調された露光光ＥＬは、進行方向に直交する方向に光強度の分布が形成された状態で対物レンズ９に入射し、投影光学系ＰＬによって投影領域ＰＲに投影される。
【００４１】
制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａのうちデバイスパターンを形成する部分が投影領域ＰＲに重なるようにステージ本体１を移動させる。上記のように、露光光ＥＬには進行方向に直交する方向に光強度の分布が形成されているため、基板Ｓの表面Ｓａにはパターンを含む像が投影されることになる。当該像により、表面Ｓａに塗布された感光剤が露光され、１つの露光パターンが形成される。なお、基板Ｓの表面Ｓａに投影される像に含まれるパターンは、光変調素子８において、対物レンズ９へと向かう方向に沿って進行するように反射したマイクロミラーの配置パターン（デバイスパターン）に一致する。
【００４２】
制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａに１つの露光パターンが形成された後、ステージ駆動装置ＡＣＴによってステージ本体１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、基板Ｓの他の領域に露光パターンを形成する。このように、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ本体１を移動させつつ基板Ｓの表面Ｓａに複数の露光パターンを形成する。
【００４３】
例えばＭＥＭＳなどのデバイスは上記のような立体構造となる場合が多く、露光光の投影領域となる部分（露光面）に段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅなど露光光の光軸方向に形状変化を含むことがある。このような段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅを含む領域に露光光を投影する場合、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａのうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系ＰＬの開口数を調整する。
【００４４】
図２〜図４は、基板Ｓの第一部分Ｓｃの構成を示す図である。図２は第一部分Ｓｃの構成を示す斜視図である。図３は、第一部分Ｓｃの構成を示す平面図である。図４は、図３におけるＴ−Ｔ断面に沿った構成を示す図である。図２〜図４に示すように、第一部分Ｓｃには、段差部Ｓｄ及び傾斜面Ｓｅが設けられている。
【００４５】
本実施形態では、第一部分Ｓｃに対して露光パターンＦ１及び露光パターンＦ２を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、露光パターンＦ１は線幅が細く、微細なパターンである。また、露光パターンＦ２は露光パターンＦ１に比べて線幅が太く、やや粗めのパターンである。
【００４６】
制御装置ＣＯＮＴは、まず第一部分Ｓｃのうち段差部Ｓｄの底面Ｂに焦点を合わせる。当該段差部Ｓｄの底面Ｂには、メインとなるパターンが形成される場合があり、高い解像度で露光することが求められている。制御装置ＣＯＮＴは、当該底面Ｂに対して露光パターンＦ１を形成させる。
【００４７】
この場合、制御装置ＣＯＮＴは、図５に示すように、光変調素子８の各マイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ１に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図５では、露光パターンＦ１に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ１を黒色で塗りつぶして示している。
【００４８】
また、高い解像度で露光することが求められた当該底面Ｂを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口部６ａの面積を設定可能範囲の最大値となるようにしておく。これにより、解像度の高い露光を行うことが可能となる。なお、図４には、このときの焦点深度（α）が示されている。解像度が高い分、焦点深度は限られた範囲となっている。
【００４９】
底面Ｂの露光を終えた後、制御装置ＣＯＮＴは、第一部分Ｓｃの上面Ａ及び傾斜面Ｓｅに対して露光を行う。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、底面Ｂに焦点を合わせたままの状態で、傾斜面Ｓｅ及び上面Ａが焦点深度の範囲内となるように開口絞り６の開口数を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、開口数調整部６ｃによって開口部６ａの面積を小さくして焦点深度を調整させる。
【００５０】
その後、制御装置ＣＯＮＴは、図６に示すように、光変調素子８のマイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ２に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図６では、露光パターンＦ２に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ２を黒色で塗りつぶして示している。
【００５１】
露光パターンＦ２の形成時においては、露光パターンＦ１の形成時に比べて開口絞り６の開口部６ａの面積が小さくなるため、焦点深度は深くなっている（図４の矢印βで示される）が、その分解像度は小さくなっている。一方、露光パターンＦ２は露光パターンＦ１に比べて太く粗めのパターンであるため、露光精度上の問題は特に生じずに済むことになる。逆に、基板Ｓの平面度不良などの問題によりぼやけた状態で露光パターンＦ３が形成されるのを防ぐことができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、露光光のパターンを対象面（上面Ａ、傾斜面Ｓｅ、底面Ｂ）に転写する露光装置ＥＸであって、パターンを形成するパターン生成装置ＰＧと、パターンを対象面に投影する投影光学系ＰＬと、対象面のうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系ＰＬの開口数を調整する開口数調整部６ｃとを備えることとしたので、投影領域となる部分に段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅなどを含む場合であっても少ない工数で容易に露光を行うことができる。
【００５３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、上記第一実施形態と同一構成の露光装置ＥＸを用いて、基板Ｓのうち異なる部分を露光する場合を説明する。したがって、共通の構成については同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化させる。
【００５４】
図７は、基板Ｓの第二部分Ｓｆの構成を示す平面図である。
第二部分Ｓｆは、例えば一の平面上に中央領域Ｃ及び周縁領域Ｄを有している。中央領域Ｃは、例えばＭＥＭＳなどのデバイスのメインとなるパターンが形成される領域である。したがって、微細な造型が求められる領域である。周縁領域Ｄは、上記のメインとなるパターンを支持する土台となる領域であり、微細な造型が求められない部分である。
【００５５】
このような第二部分Ｓｆのうち、本実施形態では、中央領域Ｃには露光パターンＦ３を形成し、周縁領域Ｄには露光パターンＦ４を形成する。なお、露光パターンＦ３は線幅が細く、微細なパターンである。また、露光パターンＦ４は露光パターンＦ３に比べて線幅が太く、やや粗めのパターンである。
【００５６】
制御装置ＣＯＮＴは、まず中央領域Ｃを露光する。中央領域Ｃを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口部６ａの面積を設定可能範囲の最大値とする。また、制御装置ＣＯＮＴは、図８に示すように、光変調素子８の各マイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ３に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図８では、露光パターンＦ３に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ３を塗りつぶして示している。この状態で中央領域Ｃに対して露光を行うことで、微細な露光パターンＦ３を形成することができる。
【００５７】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、周縁領域Ｄを露光する。周縁領域Ｄを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口数を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、開口数調整部６ｃによって開口部６ａの面積を小さくして焦点深度を深くさせる。その後、制御装置ＣＯＮＴは、図９に示すように、光変調素子８のマイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ４に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図９では、露光パターンＦ４に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ４を黒色で塗りつぶして示している。
【００５８】
露光パターンＦ４の形成時においては、露光パターンＦ２の形成時に比べて開口絞り６の開口部６ａの面積が小さくなるため、焦点深度は深くなっているが、解像度は小さくなっている。一方、露光パターンＦ４は露光パターンＦ３に比べて太く粗めのパターンであるため、露光精度上の問題は特に生じずに済むことになる。逆に、基板Ｓの平面度不良などの問題によりぼやけた状態で露光パターンＦ４が形成されるのを防ぐことができる。
【００５９】
このように、本実施形態では、一の平面内に設けられた中央領域Ｃと周縁領域Ｄとを露光するに当たり、投影光学系ＰＬの開口数を調整することにより、露光不良を防ぐことができ、歩留まりの向上を図ることができる。なお、本実施形態では、中央領域Ｃと周縁領域Ｄとを区分する構成であったが、これに限られることは無い。
【００６０】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、基板Ｓの表面Ｓａの形状に関する形状関連データを記憶する記憶部が制御装置ＣＯＮＴに設けられており、開口数調整部６ｃが当該形状関連データに基づいて開口数を調整する構成であっても構わない。これにより、効率的に露光処理を行うことができるため、スループットの向上につながる。
【００６１】
なお、本発明は、露光装置の他にも、光学系を介して処理対象物に光を照射する処理装置に適用可能である。このような処理装置の一例として、レーザ加工装置が挙げられる。
【００６２】
なお、本発明は、マスクレス方式の露光装置の他に、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【００６３】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第一パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第一パターンの縮小像を基板上に転写した後、第二パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第二パターンの縮小像を第一パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板を順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００６４】
本発明は、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのパターンの像を投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などに適用することができる。また、本発明は、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも適用することができる。
【００６５】
本発明は、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
【００６６】
本発明は、ＭＥＭＳの他、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６７】
本発明において、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測し、その計測結果を基板の位置の管理等に用いることもできる。また、レーザ干渉計を含む干渉計システムの他に、例えば基板ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。
【００６８】
本発明は、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）に、適用することができる。
【００６９】
上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。
【００７０】
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７１】
図１０は、本実施形態のデバイス製造方法の一例を示す図である。本例では、ステップ２０１で、例えば液晶パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う。ステップ２０２で、デバイスの設計に基づいて、マスク（レチクル）を製作する。マスクレス方式の露光装置を用いてデバイスを製造する場合には、ステップ２０２で、パターンの形状を例えば制御部の内部又は外部の記憶装置に登録する。ステップ２０３で、デバイスの基材である基板を準備しておく。ステップ２０４で、基板上にデバイスを構成する導電膜パターンや絶縁膜パターン、半導体膜パターン等の膜パターンを形成する。ステップ２０４は、基板上に膜を形成することと、この膜上にレジストパターンを形成することと、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングすることと、を含む。レジストパターンを形成するには、レジスト膜を形成することと、上記の実施形態に従って、露光光で基板を露光することにより形成予定の膜パターンに応じたパターンの像を基板上のレジスト膜に投影することと、露光されたレジスト膜を現像することと、を行う。ステップ２０５で、製造するデバイスに応じて、例えば基板をダイシングすることや、一対の基板を貼り合せるとともに一対の基板間に液晶層を形成すること等を行って、デバイスを組み立てる。ステップ２０６で、デバイスに検査等の後処理を行う。以上のようにして、デバイスを製造することができる。
【００７２】
上述の各実施形態、各変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００７３】
ＥＸ…露光装置 ＰＧ…パターン生成装置 ＰＬ…投影光学系 ＳＴ…ステージ装置 ＩＰ…入力装置 ＣＯＮＴ…制御装置 Ｓ…基板 ＥＬ…露光光 ＳＬ…検出光 ＰＲ…投影領域 ＡＣＴ…ステージ駆動装置 Ｓａ…表面 Ｓｂ…裏面 Ｓｃ…第一部分 Ｓｆ…第二部分 Ｓｄ…段差部 Ｓｅ…傾斜面 Ｆ１〜Ｆ４…露光パターン Ｐ１〜Ｐ４…反射パターン Ａ…上面 Ｂ…底面 Ｃ…中央領域 Ｄ…周縁領域 １…ステージ本体 １ａ…保持面 ２…鏡筒 ３…開口数調整部 ４…露光用光源 ５…コレクタレンズ ６ａ…開口部 ６ｃ…開口数調整部 ７…リレーレンズ ８…光変調素子 ８ａ…マイクロミラー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露光装置及び露光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などの画像形成素子（光変調素子）を用いてパターンを生成し、このパターンを縮小投影して基板を露光する露光装置が開発されている。このような露光装置は、マスクを制作する必要がないため、多種少量生産に適しており、例えば研究開発機関での使用などに適している。
【０００３】
このような露光装置は、研究や試作などに利用されるのみならず、近年では例えばＭＥＭＳ等のような多品種少量で製作する必要のあるデバイスを製造する際にも用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３１７８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えばＭＥＭＳなどのデバイスは立体構造となる場合が多く、露光光の投影領域となる部分に段差や傾斜面などを含むことがあるため、従来の露光装置では対応が困難である場合があった。
【０００６】
以上のような事情に鑑み、本発明は、投影領域の形状に応じて容易に露光を行うことが可能な露光装置及び露光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一の態様に従えば、露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、パターンを形成するパターン形成部と、パターンを対象面に投影する投影光学系と、対象面のうちパターンが投影される投影領域の露光光の光軸方向の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する開口数調整部とを備える露光装置が提供される。
【０００８】
本発明の第二の態様に従えば、露光光のパターンを対象面に転写する露光方法であって、パターンを形成し、形成したパターンを対象面に投影し、対象面のうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系の開口数を調整する露光方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の態様によれば、投影領域の形状に応じて容易に露光を行うことが可能な露光装置及び露光方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る露光装置の一構成例を示す概略構成図。
【図２】本実施形態に係る基板の一部分の構成を示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る基板の一部分の構成を示す平面図。
【図４】図３におけるＴ−Ｔ断面に沿った構成を示す図。
【図５】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図６】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図７】本発明の第二実施形態に係る基板の一部分の構成を示す斜視図。
【図８】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図９】本実施形態に係る光変調装置の動作を示す図。
【図１０】本発明のマイクロデバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本実施形態に係る露光装置の一構成例を示す概略構成図である。
露光装置ＥＸは、パターン生成装置ＰＧ、投影光学系ＰＬ、ステージ装置ＳＴ、フォーカス装置ＦＣ、画像取得装置ＣＡ、画像取得用照明装置ＥＰＩ、表示装置ＤＰ、入力装置ＩＰ及び制御装置ＣＯＮＴを備えている。露光装置ＥＸは、例えばＭＥＭＳ等のデバイスを製造する際の露光工程で用いられる。露光装置ＥＸは、例えば配線や絶縁膜など、デバイスの構成要素のパターン（以下、「デバイスパターン」と表記する）の像を投影し、当該デバイスパターンの露光パターンを基板Ｓに形成する。
【００１２】
以下の説明では、ＸＹＺ直交座標系に基づいて、各種構成要素の位置関係等を説明する。このＸＹＺ直交座標系において、Ｚ軸方向は投影光学系ＰＬの光射出側の光軸に平行な方向であり、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は投影光学系ＰＬの光射出側の光軸に直交する面内で互いに直交する方向である。例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向が水平方向に設定され、Ｚ軸方向が鉛直方向に設定される。
【００１３】
パターン生成装置ＰＧは、基板Ｓ上に転写するパターンを生成する。パターン生成装置ＰＧは、露光光ＥＬを射出する露光用光源４と、露光光ＥＬを平行化するコレクタレンズ５と、平行化された露光光ＥＬの開口数を調整する開口絞り６と、開口数が調整された露光光ＥＬを導くリレーレンズ７と、露光光ＥＬを空間変調することで露光光ＥＬに光強度の分布を形成する光変調素子８と、空間変調された露光光ＥＬを導光する対物レンズ９と、を有している。
【００１４】
露光用光源４から射出される露光光ＥＬとしては、例えば水銀ランプから射出される輝線（ｇ線、ｈ線、ｉ線）及びＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）等の遠紫外光（ＤＵＶ光）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、及びＦ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）等の真空紫外光（ＶＵＶ光）等が用いられる。露光用光源４の構成は、露光光ＥＬの波長等に応じて、適宜選択される。制御装置ＣＯＮＴは、露光用光源４の点灯消灯等の動作を制御する。
【００１５】
開口絞り６は、開口部６ａを形成する複数の羽根部材を有している。開口絞り６は、開口数調整部３に接続されている。開口絞り６は、開口数調整部３により、開口部６ａの面積を調整可能に設けられている。開口部６ａの面積を大きくすることで開口数を大きくすることができ、解像度を向上させることができるようになっている。一方、開口部６ａの面積を小さくすることで焦点深度を深くすることができるようになっている。
【００１６】
光変調素子８としては、例えばデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）が用いられている。ＤＭＤは、二次元的に配列された複数の画素を有している。ＤＭＤの各画素は、それぞれマイクロミラー８ａを含んでいる。各マイクロミラー８ａは、各画素に入射した露光光ＥＬの分割光束を反射させる反射面を有している。
【００１７】
各マイクロミラーは、反射面の姿勢を個別に調整できるようになっている。したがって、各分割光束の進行方向が当該分割光束毎に調整可能である。本実施形態では、光変調素子８から対物レンズ９へと向かう方向を露光光ＥＬの進行方向としている。光変調素子８では、当該光変調素子８に入射する露光光ＥＬを、例えば対物レンズ９へと向かう方向に沿って進行する分割光束と、当該対物レンズ９へと向かう方向とは異なる方向に進行する分割光束と、に分けて反射することができるようになっている。このため、対物レンズ９へと向かう方向に進行する露光光ＥＬ（分割光束の集合）は、進行方向に直交する方向において光強度の分布が形成されることになる。
【００１８】
このように、光変調素子８は、各画素で反射した分割光束の進行方向を画素ごとに制御することにより、基板Ｓ上に転写するデバイスパターンを生成することができる構成となっている。制御装置ＣＯＮＴは、光変調素子８の動作、例えば個々のマイクロミラーの反射面の姿勢などを制御する。
【００１９】
なお、露光用光源４及び光変調素子８に代えて、例えば自発光型のパネルを用いても構わない。この自発光型のパネルは、二次元的に配列された複数の発光素子を含んでいる。各発光素子は、露光光ＥＬを射出する光源であり、例えばレーザーダイオードイや発光ダイオード等によって構成される。この場合、各発光素子は、発光素子ごとに点灯消灯が制御可能な構成である。自発光型のパネルは、各発光素子から各画素を示す露光光ＥＬを射出するため、露光用光源４及び光変調素子８を用いた場合と同様のデバイスパターンを形成可能である。
【００２０】
対物レンズ９から射出された露光光ＥＬが入射する位置には、波長選択ミラー１０が配置されている。波長選択ミラー１０は、例えばダイクロイックミラー等によって構成されている。波長選択ミラー１０は、露光光ＥＬが反射し、後述する検出光ＳＬが通過する特性を有している。
【００２１】
対物レンズ９から射出されて波長選択ミラー１０で反射した露光光ＥＬは、波長選択ミラー１０で反射した後に、投影光学系ＰＬに入射する。投影光学系ＰＬは、レンズ等の光学部品（第一対物レンズ）を１以上含んでいる。露光光ＥＬが示すパターンの像を基板Ｓ上の投影領域に投影する。この投影領域は、投影光学系ＰＬによってパターンの像を投影可能な領域を含む。
【００２２】
投影光学系ＰＬは、所定の投影領域ＰＲに露光光ＥＬを照射する。投影光学系ＰＬは、投影領域ＰＲに配置された基板Ｓの少なくとも一部に、デバイスパターンの像を所定の投影倍率で投影する。投影光学系ＰＬにはレンズなどの光学素子が複数設けられている。当該複数の光学素子は、例えば鏡筒２に保持されている。本実施形態では、縮小系の投影光学系ＰＬが用いられている。本実施形態においては、投影光学系ＰＬの光軸は、例えばＺ軸と平行である。また、投影光学系ＰＬは、反射光学素子を含まない屈折系、屈折光学素子を含まない反射系、反射光学素子と屈折光学素子とを含む反射屈折系のいずれであってもよい。また、投影光学系ＰＬは、倒立像と正立像とのいずれを形成してもよい。
【００２３】
ステージ装置ＳＴは、ステージ本体１及びステージ駆動装置ＡＣＴを有している。ステージ本体１は、基板Ｓを保持して移動可能に設けられている。ステージ本体１には、例えば減圧吸着や静電吸着等によって基板Ｓを着脱可能に保持する保持面１ａが形成されている。基板Ｓは、表面Ｓａ及び裏面Ｓｂの法線方向がＺ軸方向と平行になるように、ステージ本体１の当該保持面１ａに保持される。
【００２４】
ステージ駆動装置ＡＣＴは、例えば不図示のリニアモータ機構などのアクチュエータを有している。ステージ駆動装置ＡＣＴは、ステージ装置ＳＴをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、Ｘ軸周りの回転方向、Ｙ軸周りの回転方向、及びＺ軸周りの回転方向の６方向に移動可能である。ステージ装置ＳＴには、ステージ本体１の位置や姿勢などの情報を検出する不図示の検出機構が設けられている。制御装置ＣＯＮＴは、当該検出機構の検出結果に基づいて、ステージ駆動装置ＡＣＴの駆動量を調整可能である。
【００２５】
フォーカス装置ＦＣは、例えばＴＴＬ型位相差方式のオートフォーカス（以下、ＡＦと略記する）によって、投影光学系ＰＬの焦点位置を露光面に合わせることが可能である。フォーカス装置ＦＣは、ＡＦ用光源１１、コレクタレンズ１２、スリット１３、対物レンズ（第二対物レンズ）１４、絞り１５、分光部品１６、対物レンズ（第二対物レンズ）１７、反射ミラー１８、シリンドリカルレンズ１９、検出部２０、及び制御部を含んでいる。上述のように、フォーカス装置ＦＣの制御部は、露光装置ＥＸの制御装置ＣＯＮＴに含まれている。ＡＦ用光源１１は、例えば露光光ＥＬと異なる波長の光を検出光ＳＬとして射出する。ＡＦ用光源１１は、検出光ＳＬとして赤外光を射出する発光素子を含んでいる。
【００２６】
ＡＦ用光源１１から射出された検出光ＳＬは、コレクタレンズ１２を通ってスリット１３に入射する。スリット１３は、視野絞りとして機能し、スリット１３を通過した検出光ＳＬのスポット形状を調整する。スリット１３を通過した検出光ＳＬは、対物レンズ１４を通った後に、絞り１５に入射する。
【００２７】
絞り１５は、絞り１５よりもＡＦ用光源１１側の光学系についての瞳面に配置されている。絞り１５は、開口絞りとして機能し、対物レンズ１４から射出された検出光ＳＬによって上記の瞳面に形成されるスポットのほぼ半分に相当する検出光ＳＬを遮光する。絞り１５は、上記のスポットのうちで遮光する範囲を切り替え可能であり、検出光ＳＬのうちで絞り１５を通過する角度成分を切り替え可能である。絞り１５を通過した検出光ＳＬは、分光部品１６に入射する。
【００２８】
分光部品１６は、ハーフミラー等によって構成され、入射した検出光ＳＬを分光する。分光部品１６は、検出光ＳＬに対する反射率が０より大きく１未満の範囲から選択される値に設定されている。分光部品１６に入射した検出光ＳＬの一部は、分光部品１６で反射し、他の一部は分光部品１６を通過する。分光部品１６で反射した検出光ＳＬは、波長選択ミラー１０を通過した後に、投影光学系ＰＬを経て基板Ｓに入射する。基板Ｓに入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、基板Ｓで反射して折り返され、投影光学系ＰＬ及び波長選択ミラー１０を通過して、分光部品１６に再度入射する。
【００２９】
基板Ｓを経由して分光部品１６に入射した検出光ＳＬの少なくとも一部は、分光部品１６を通過した後に、対物レンズ１７を通って反射ミラー１８で反射する。反射ミラー１８で反射した検出光ＳＬは、シリンドリカルレンズ１９を通って検出部２０に入射する。シリンドリカルレンズ１９を通る検出光ＳＬは、ＸＺ面に平行な面内で屈折し、ＸＹ面に平行な面内でほとんど屈折せずに、Ｙ軸方向に略平行な線に向かって集光する。
【００３０】
検出部２０は、当該検出部２０に入射した検出光ＳＬの強度分布を検出可能である。検出部２０は、例えばＣＣＤラインセンサ等によって構成される。このＣＣＤラインセンサは、ＹＺ面にほぼ平行であってＹ軸方向に長手の領域に配列された複数の画素を含んでいる。ＣＣＤラインセンサの各画素は、例えばフォトダイオード等の受光素子と、薄膜トランジスター等のスイッチング素子とを含んでいる。検出光ＳＬが受光素子に入射すると、受光素子に電荷が発生する。スイッチング素子は、受光素子に発生した電荷の読出しをスイッチングする。
【００３１】
検出部２０の検出結果に基づいて、基板Ｓで反射した検出光ＳＬによるスリット１３の像が検出される。絞り１５を通過する検出光ＳＬの角度成分を切替えると、検出部２０に検出される像の位置が切替わる。切替前後の像の間隔（以下、像間隔という）は、投影光学系ＰＬの焦点位置と基板Ｓの位置との関係によって変化する。例えば、基板Ｓの表面Ｓａを合焦対象面とし、投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面に合っている状態（合焦状態）での像間隔を基準値とする。投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面よりも＋Ｚ側に位置する状態（以下、前ピンという）では、像間隔が基準値よりも狭くなる。投影光学系ＰＬの焦点が合焦対象面よりも−Ｚ側に位置する状態（以下、後ピンという）では、像間隔が基準値よりも広くなる。
【００３２】
このように、検出部２０の検出結果に基づいて、合焦状態であるか否かを判定することや、合焦状態から前ピン側又は後ピン側のいずれに焦点がずれているかを知ることが可能である。このように、上記の像間隔は、合焦の対象物である基板Ｓを経由した光（検出光）の強度に基づく値であり、合焦状態の判定に用いる判定パラメータ値として利用可能である。検出部２０の検出結果は、フォーカス装置ＦＣの制御部（ここでは制御装置ＣＯＮＴ）に出力される。制御装置ＣＯＮＴは、検出部２０の検出結果に基づいて、合焦状態になるようにステージ装置ＳＴの位置を制御する。
【００３３】
画像取得装置ＣＡは、例えばカメラなどの撮像装置を有している。画像取得装置ＣＡは、例えば上記の投影光学系ＰＬ（縮小系）を対物レンズ系として用いることで、ステージ装置ＳＴに支持された基板Ｓの表面Ｓａの拡大像を撮像することができる構成となっている。このように、露光装置ＥＸは、ステージ装置ＳＴに支持された基板Ｓを観察する顕微鏡として用いることもできる構成となっている。
【００３４】
画像取得用照明装置ＥＰＩは、画像取得装置ＣＡを顕微鏡として用いる場合の光源である。画像取得用照明装置ＥＰＩから射出された照明光は、例えば投影光学系ＰＬを介して基板Ｓの表面Ｓａに照射されるようになっている。画像取得装置ＣＡは、表示装置ＤＰに接続されている。画像取得装置ＣＡによって取得された画像は、表示装置ＤＰに送信されるようになっている。表示装置ＤＰは、送信された画像を表示するディスプレイを有している。画像取得装置ＣＡａ及び表示装置ＤＰを用いることなく、例えば作業者が画像取得装置ＣＡの位置において直接基板Ｓの拡大像を観察可能な構成としても構わない。
【００３５】
制御装置ＣＯＮＴは、露光装置ＥＸの動作を総括的に制御する。制御装置ＣＯＮＴは、例えばコンピューターシステムを含む。制御装置ＣＯＮＴには、入力装置ＩＰが接続されている。例えば入力装置ＩＰからの入力により、ステージ駆動装置ＡＣＴを介してステージ本体１を移動することができるようになっている。
【００３６】
本実施形態で用いられる基板Ｓとしては、例えばＭＥＭＳなどのデバイスを製造する際に用いられるデバイス製造用の基板である。基板Ｓは、表面に形成された膜パターンや凹部、凸部等の段差や傾斜面を含むことがある。上記の段差や傾斜面は、例えばＭＥＭＳなどのデバイスの一部を構成する構成要素である。膜パターンの具体例として、電極や配線となる導電膜パターン、スイッチング素子の一部を構成する半導体膜パターン、パッシベーション膜等となる絶縁膜パターン等が挙げられる。
【００３７】
また、基板Ｓは、表面に形成された感光膜（フォトレジスト膜）を含むことがある。基板Ｓは、デバイスの製造過程で又は製造後で機能する膜として、例えば露光光ＥＬ等の反射を防止する反射防止膜や、上記の感光膜を保護する保護膜（トップコート膜）等を含むことがある。
【００３８】
次に、上記のように構成された露光装置ＥＸの動作を説明する。
制御装置ＣＯＮＴは、露光動作に用いるデバイスパターンのデータを読み出すと共に、露光条件を読み込んで、露光装置ＥＸの基本的動作を決定する。制御装置ＣＯＮＴは、例えば光源の出力、フォーカス値、露光量等の基本的な条件を決定する。
【００３９】
各条件を決定した後、制御装置ＣＯＮＴは、フォーカス装置ＦＣを用いてフォーカス処理を行わせる。フォーカス処理の後、制御装置ＣＯＮＴは、露光処理を行わせる。露光処理においては、まず、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ本体１の保持面１ａ上に基板Ｓ（基板Ｓ）を保持させる。基板Ｓの表面Ｓａには、予め感光剤などを塗布しておく。
【００４０】
制御装置ＣＯＮＴは、パターン生成装置ＰＧの露光用光源４から露光光ＥＬを射出させ、光変調素子８によって露光光ＥＬを変調させる。光変調素子８によって変調された露光光ＥＬは、進行方向に直交する方向に光強度の分布が形成された状態で対物レンズ９に入射し、投影光学系ＰＬによって投影領域ＰＲに投影される。
【００４１】
制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａのうちデバイスパターンを形成する部分が投影領域ＰＲに重なるようにステージ本体１を移動させる。上記のように、露光光ＥＬには進行方向に直交する方向に光強度の分布が形成されているため、基板Ｓの表面Ｓａにはパターンを含む像が投影されることになる。当該像により、表面Ｓａに塗布された感光剤が露光され、１つの露光パターンが形成される。なお、基板Ｓの表面Ｓａに投影される像に含まれるパターンは、光変調素子８において、対物レンズ９へと向かう方向に沿って進行するように反射したマイクロミラーの配置パターン（デバイスパターン）に一致する。
【００４２】
制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａに１つの露光パターンが形成された後、ステージ駆動装置ＡＣＴによってステージ本体１をＸ方向及びＹ方向に移動させ、基板Ｓの他の領域に露光パターンを形成する。このように、制御装置ＣＯＮＴは、ステージ本体１を移動させつつ基板Ｓの表面Ｓａに複数の露光パターンを形成する。
【００４３】
例えばＭＥＭＳなどのデバイスは上記のような立体構造となる場合が多く、露光光の投影領域となる部分（露光面）に段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅなど露光光の光軸方向に形状変化を含むことがある。このような段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅを含む領域に露光光を投影する場合、制御装置ＣＯＮＴは、基板Ｓの表面Ｓａのうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系ＰＬの開口数を調整する。
【００４４】
図２〜図４は、基板Ｓの第一部分Ｓｃの構成を示す図である。図２は第一部分Ｓｃの構成を示す斜視図である。図３は、第一部分Ｓｃの構成を示す平面図である。図４は、図３におけるＴ−Ｔ断面に沿った構成を示す図である。図２〜図４に示すように、第一部分Ｓｃには、段差部Ｓｄ及び傾斜面Ｓｅが設けられている。
【００４５】
本実施形態では、第一部分Ｓｃに対して露光パターンＦ１及び露光パターンＦ２を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、露光パターンＦ１は線幅が細く、微細なパターンである。また、露光パターンＦ２は露光パターンＦ１に比べて線幅が太く、やや粗めのパターンである。
【００４６】
制御装置ＣＯＮＴは、まず第一部分Ｓｃのうち段差部Ｓｄの底面Ｂに焦点を合わせる。当該段差部Ｓｄの底面Ｂには、メインとなるパターンが形成される場合があり、高い解像度で露光することが求められている。制御装置ＣＯＮＴは、当該底面Ｂに対して露光パターンＦ１を形成させる。
【００４７】
この場合、制御装置ＣＯＮＴは、図５に示すように、光変調素子８の各マイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ１に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図５では、露光パターンＦ１に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ１を黒色で塗りつぶして示している。
【００４８】
また、高い解像度で露光することが求められた当該底面Ｂを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口部６ａの面積を設定可能範囲の最大値となるようにしておく。これにより、解像度の高い露光を行うことが可能となる。なお、図４には、このときの焦点深度（α）が示されている。解像度が高い分、焦点深度は限られた範囲となっている。
【００４９】
底面Ｂの露光を終えた後、制御装置ＣＯＮＴは、第一部分Ｓｃの上面Ａ及び傾斜面Ｓｅに対して露光を行う。この場合、制御装置ＣＯＮＴは、底面Ｂに焦点を合わせたままの状態で、傾斜面Ｓｅ及び上面Ａが焦点深度の範囲内となるように開口絞り６の開口数を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、開口数調整部６ｃによって開口部６ａの面積を小さくして焦点深度を調整させる。
【００５０】
その後、制御装置ＣＯＮＴは、図６に示すように、光変調素子８のマイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ２に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図６では、露光パターンＦ２に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ２を黒色で塗りつぶして示している。
【００５１】
露光パターンＦ２の形成時においては、露光パターンＦ１の形成時に比べて開口絞り６の開口部６ａの面積が小さくなるため、焦点深度は深くなっている（図４の矢印βで示される）が、その分解像度は小さくなっている。一方、露光パターンＦ２は露光パターンＦ１に比べて太く粗めのパターンであるため、露光精度上の問題は特に生じずに済むことになる。逆に、基板Ｓの平面度不良などの問題によりぼやけた状態で露光パターンＦ３が形成されるのを防ぐことができる。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、露光光のパターンを対象面（上面Ａ、傾斜面Ｓｅ、底面Ｂ）に転写する露光装置ＥＸであって、パターンを形成するパターン生成装置ＰＧと、パターンを対象面に投影する投影光学系ＰＬと、対象面のうちパターンが投影される投影領域の形状に応じて投影光学系ＰＬの開口数を調整する開口数調整部６ｃとを備えることとしたので、投影領域となる部分に段差部Ｓｄや傾斜面Ｓｅなどを含む場合であっても少ない工数で容易に露光を行うことができる。
【００５３】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態を説明する。
本実施形態では、上記第一実施形態と同一構成の露光装置ＥＸを用いて、基板Ｓのうち異なる部分を露光する場合を説明する。したがって、共通の構成については同一の符号を付し、その説明を省略あるいは簡略化させる。
【００５４】
図７は、基板Ｓの第二部分Ｓｆの構成を示す平面図である。
第二部分Ｓｆは、例えば一の平面上に中央領域Ｃ及び周縁領域Ｄを有している。中央領域Ｃは、例えばＭＥＭＳなどのデバイスのメインとなるパターンが形成される領域である。したがって、微細な造型が求められる領域である。周縁領域Ｄは、上記のメインとなるパターンを支持する土台となる領域であり、微細な造型が求められない部分である。
【００５５】
このような第二部分Ｓｆのうち、本実施形態では、中央領域Ｃには露光パターンＦ３を形成し、周縁領域Ｄには露光パターンＦ４を形成する。なお、露光パターンＦ３は線幅が細く、微細なパターンである。また、露光パターンＦ４は露光パターンＦ３に比べて線幅が太く、やや粗めのパターンである。
【００５６】
制御装置ＣＯＮＴは、まず中央領域Ｃを露光する。中央領域Ｃを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口部６ａの面積を設定可能範囲の最大値とする。また、制御装置ＣＯＮＴは、図８に示すように、光変調素子８の各マイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ３に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図８では、露光パターンＦ３に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ３を塗りつぶして示している。この状態で中央領域Ｃに対して露光を行うことで、微細な露光パターンＦ３を形成することができる。
【００５７】
次に、制御装置ＣＯＮＴは、周縁領域Ｄを露光する。周縁領域Ｄを露光する場合、制御装置ＣＯＮＴは、開口絞り６の開口数を調整する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、開口数調整部６ｃによって開口部６ａの面積を小さくして焦点深度を深くさせる。その後、制御装置ＣＯＮＴは、図９に示すように、光変調素子８のマイクロミラー８ａを制御し、露光パターンＦ４に対応する部分のマイクロミラー８ａを作動させる。図９では、露光パターンＦ４に対応するマイクロミラー８ａの反射パターンＰ４を黒色で塗りつぶして示している。
【００５８】
露光パターンＦ４の形成時においては、露光パターンＦ２の形成時に比べて開口絞り６の開口部６ａの面積が小さくなるため、焦点深度は深くなっているが、解像度は小さくなっている。一方、露光パターンＦ４は露光パターンＦ３に比べて太く粗めのパターンであるため、露光精度上の問題は特に生じずに済むことになる。逆に、基板Ｓの平面度不良などの問題によりぼやけた状態で露光パターンＦ４が形成されるのを防ぐことができる。
【００５９】
このように、本実施形態では、一の平面内に設けられた中央領域Ｃと周縁領域Ｄとを露光するに当たり、投影光学系ＰＬの開口数を調整することにより、露光不良を防ぐことができ、歩留まりの向上を図ることができる。なお、本実施形態では、中央領域Ｃと周縁領域Ｄとを区分する構成であったが、これに限られることは無い。
【００６０】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、基板Ｓの表面Ｓａの形状に関する形状関連データを記憶する記憶部が制御装置ＣＯＮＴに設けられており、開口数調整部６ｃが当該形状関連データに基づいて開口数を調整する構成であっても構わない。これにより、効率的に露光処理を行うことができるため、スループットの向上につながる。
【００６１】
なお、本発明は、露光装置の他にも、光学系を介して処理対象物に光を照射する処理装置に適用可能である。このような処理装置の一例として、レーザ加工装置が挙げられる。
【００６２】
なお、本発明は、マスクレス方式の露光装置の他に、マスクと基板とを同期移動してマスクのパターンを走査露光するステップ・アンド・スキャン方式の走査型露光装置（スキャニングステッパ）、マスクと基板とを静止した状態でマスクのパターンを一括露光し、基板を順次ステップ移動させるステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパ）にも適用することができる。
【００６３】
さらに、ステップ・アンド・リピート方式の露光において、第一パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第一パターンの縮小像を基板上に転写した後、第二パターンと基板とをほぼ静止した状態で、投影光学系を用いて第二パターンの縮小像を第一パターンと部分的に重ねて基板上に一括露光してもよい（スティッチ方式の一括露光装置）。また、スティッチ方式の露光装置としては、基板上で少なくとも２つのパターンを部分的に重ねて転写し、基板を順次移動させるステップ・アンド・スティッチ方式の露光装置にも適用できる。
【００６４】
本発明は、例えば米国特許第６６１１３１６号明細書に開示されているように、２つのパターンの像を投影光学系を介して基板上で合成し、１回の走査露光によって基板上の１つのショット領域をほぼ同時に二重露光する露光装置などに適用することができる。また、本発明は、プロキシミティ方式の露光装置、ミラープロジェクション・アライナーなどにも適用することができる。
【００６５】
本発明は、複数の基板ステージと計測ステージとを備えた露光装置にも適用することができる。
【００６６】
本発明は、ＭＥＭＳの他、基板に半導体素子パターンを露光する半導体素子製造用の露光装置、液晶表示素子製造用又はディスプレイ製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、撮像素子（ＣＣＤ）、マイクロマシン、ＤＮＡチップ、あるいはレチクル又はマスクなどを製造するための露光装置などにも広く適用できる。
【００６７】
本発明において、レーザ干渉計を含む干渉計システムを用いて各ステージの位置情報を計測し、その計測結果を基板の位置の管理等に用いることもできる。また、レーザ干渉計を含む干渉計システムの他に、例えば基板ステージに設けられるスケール（回折格子）を検出するエンコーダシステムを用いてもよい。
【００６８】
本発明は、例えば国際公開第２００１／０３５１６８号パンフレットに開示されているように、干渉縞を基板上に形成することによって、基板上にライン・アンド・スペースパターンを露光する露光装置（リソグラフィシステム）に、適用することができる。
【００６９】
上述の実施形態の露光装置ＥＸは、本願請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。
【００７０】
各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。
【００７１】
図１０は、本実施形態のデバイス製造方法の一例を示す図である。本例では、ステップ２０１で、例えば液晶パネル等のデバイスの機能・性能設計を行う。ステップ２０２で、デバイスの設計に基づいて、マスク（レチクル）を製作する。マスクレス方式の露光装置を用いてデバイスを製造する場合には、ステップ２０２で、パターンの形状を例えば制御部の内部又は外部の記憶装置に登録する。ステップ２０３で、デバイスの基材である基板を準備しておく。ステップ２０４で、基板上にデバイスを構成する導電膜パターンや絶縁膜パターン、半導体膜パターン等の膜パターンを形成する。ステップ２０４は、基板上に膜を形成することと、この膜上にレジストパターンを形成することと、このレジストパターンをマスクにして上記膜をエッチングすることと、を含む。レジストパターンを形成するには、レジスト膜を形成することと、上記の実施形態に従って、露光光で基板を露光することにより形成予定の膜パターンに応じたパターンの像を基板上のレジスト膜に投影することと、露光されたレジスト膜を現像することと、を行う。ステップ２０５で、製造するデバイスに応じて、例えば基板をダイシングすることや、一対の基板を貼り合せるとともに一対の基板間に液晶層を形成すること等を行って、デバイスを組み立てる。ステップ２０６で、デバイスに検査等の後処理を行う。以上のようにして、デバイスを製造することができる。
【００７２】
上述の各実施形態、各変形例の要件は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。また、法令で許容される限りにおいて、上述の各実施形態及び変形例で引用した露光装置などに関する全ての公開公報及び米国特許の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００７３】
ＥＸ…露光装置 ＰＧ…パターン生成装置 ＰＬ…投影光学系 ＳＴ…ステージ装置 ＩＰ…入力装置 ＣＯＮＴ…制御装置 Ｓ…基板 ＥＬ…露光光 ＳＬ…検出光 ＰＲ…投影領域 ＡＣＴ…ステージ駆動装置 Ｓａ…表面 Ｓｂ…裏面 Ｓｃ…第一部分 Ｓｆ…第二部分 Ｓｄ…段差部 Ｓｅ…傾斜面 Ｆ１〜Ｆ４…露光パターン Ｐ１〜Ｐ４…反射パターン Ａ…上面 Ｂ…底面 Ｃ…中央領域 Ｄ…周縁領域 １…ステージ本体 １ａ…保持面 ２…鏡筒 ３…開口数調整部 ４…露光用光源 ５…コレクタレンズ ６ａ…開口部 ６ｃ…開口数調整部 ７…リレーレンズ ８…光変調素子 ８ａ…マイクロミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、
前記パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターンを前記対象面に投影する投影光学系と、
前記対象面のうち前記パターンが投影される投影領域の前記露光光の光軸方向の形状に応じて前記投影光学系の開口数を調整する開口数調整部と
を備える露光装置。
【請求項２】
前記パターン形成部は、開口絞りを有し、
前記開口数調整部は、前記開口絞りを調整する
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記対象面の形状に関する形状関連データを記憶する記憶部
を更に備え、
前記開口数調整部は、前記形状関連データに基づいて前記開口数を調整する
請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記開口数調整部は、
前記パターンが前記対象面のうち形状が一定である第一領域に投影される場合には前記開口数を第一開口数に調整し、
前記パターンが前記対象面のうち形状が変化する第二領域に投影される場合には前記開口数を前記第一開口数よりも小さい第二開口数に調整する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記パターン生成部は、
複数の表示素子と、
複数の前記表示素子を個別に駆動する表示素子駆動部と
を有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
露光光のパターンを対象面に転写する露光方法であって、
前記パターンを形成し、
形成した前記パターンを前記対象面に投影し、
前記対象面のうち前記パターンが投影される投影領域の形状に応じて前記投影光学系の開口数を調整する
露光方法。
【請求項１】
露光光のパターンを対象面に転写する露光装置であって、
前記パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターンを前記対象面に投影する投影光学系と、
前記対象面のうち前記パターンが投影される投影領域の前記露光光の光軸方向の形状に応じて前記投影光学系の開口数を調整する開口数調整部と
を備える露光装置。
【請求項２】
前記パターン形成部は、開口絞りを有し、
前記開口数調整部は、前記開口絞りを調整する
請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】
前記対象面の形状に関する形状関連データを記憶する記憶部
を更に備え、
前記開口数調整部は、前記形状関連データに基づいて前記開口数を調整する
請求項１又は請求項２に記載の露光装置。
【請求項４】
前記開口数調整部は、
前記パターンが前記対象面のうち形状が一定である第一領域に投影される場合には前記開口数を第一開口数に調整し、
前記パターンが前記対象面のうち形状が変化する第二領域に投影される場合には前記開口数を前記第一開口数よりも小さい第二開口数に調整する
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記パターン生成部は、
複数の表示素子と、
複数の前記表示素子を個別に駆動する表示素子駆動部と
を有する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
露光光のパターンを対象面に転写する露光方法であって、
前記パターンを形成し、
形成した前記パターンを前記対象面に投影し、
前記対象面のうち前記パターンが投影される投影領域の形状に応じて前記投影光学系の開口数を調整する
露光方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１３７６６９（Ｐ２０１２−１３７６６９Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２９０９８２（Ｐ２０１０−２９０９８２）
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２７日（２０１０．１２．２７）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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