专利名称：投影曝光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于印制基板或液晶基板等的基板的制造的曝光装 置，特别是涉及将形成于掩模的图案，以等倍的方式投影到基板上的 投影曝光装置。
背景技术：
在涂布有光效抗蚀剂等的感光材料的基板表面、利用曝光装置来 曝光规定的图案、之后利用蚀刻工序将图案形成于基板上的光刻法在 各种领域受到广泛的应用，印制配线基板或液晶基板等也使用曝光装 置进行制造。
以往，作为曝光形成印制配线基板、液晶面板、液晶用滤色片等 的电子电路等的图案的装置的一种，使用有下述投影曝光装置隔着 形成有图案的掩模，照射规定波长的紫外线(曝光光线)，经由投影光 学系统将与掩模的图案成大约等倍的图案像投影到工件上并进行曝 光处理。
投影光学系统包括仅由投影透镜构成的投影光学系统、反射镜 与透镜组合而成的反射折射光学系统、和仅由反射镜构成的反射光学 系统。
对透镜使用反射镜则具有可以减少色差的优点。但是，在仅有反 射镜的反射光学系统的情况下，光照射区域限定成狭缝状， 一起进行 广大面积的曝光是困难的。在组合反射镜与透镜的反射折射光学系的 情况下，具有与投影光学系统相比减少色差，比反射光学系统曝光面 积大的优点。
在投影曝光装置中，为了补偿因配置于被投影面的基板的温度变 化所引起的伸縮、或者在其它工程中的倍率误差，有时必须要变更投 影倍率。在具备有反射折射光学系统的投影曝光装置中，作为变更投
影倍率的技术有专利文献1与专利文献2。
专利文献1、 2皆为可以将掩模的图案以等倍的方式投影在基板
上的反射折射光学系统。上述专利文献的光学系统，主要包括将改
变曝光光线的方向的第1反射面及第2反射面设成规定角度的反射体 (在专利文献1中的12、专利文献2的4，以下皆同)；将反射体的第 1反射面所反射的曝光光线反射到第2反射面的反射镜14、 6;设置
于该反射镜与反射体之间的多个透镜13、 5;配置于反射体的第l反 射面的光射入侧、并从反射体离开的第l透镜ll、 3;以及配置于反
射体的第2反射面的光射出侧、并从反射体离开的第2透镜15、 2。
作为变更投影倍率的方法，在专利文献1中公开在光轴方向上
移动第1透镜11或者是第2透镜15的至少一方，又在专利文献2中 公开使第1透镜3与第2透镜5作为一组地在光轴方向上移动。
专利文献l日本特开2004—29234
专利文献2日本特开2004—354910
非专利文献l "光学技術〉!i一X7 7—U工結像論"("光学
技术系列7傅立叶成像论")小濑辉次协立出版股份有限公司1979
年9月15日第1版第3次印刷
在图4中表示本实验所使用的反射折射光学系统的概略构成。 在掩模M上形成电路等的图案，该图案的像通过从未图示的光
源所放射出的曝光光线，通过该反射折射光学系统，以等倍的方式投
影在工件W上。
反射折射光学系统具备:第1透镜Ll 、反射体R、第3透镜(群)L3、 反射镜MI、和第2透镜L2。在反射体R上形成有使射入的光大致直 角地折返的第1反射面Rl、和第2反射面R2。
通过掩模M的曝光光线射入第1透镜L1，由反射体R的第1反 射面R1反射后，通过第3透镜(群)L3，射入反射镜M并被反射后， 再次通过第3透镜(群)L3，由反射体R的第2反射面R2反射后，通 过第2透镜L2，投影到工件W上。
从第1透镜Ll到反射镜MI和从反射镜MI到第2透镜L2的光 学组件对称地配置，因此具有消除一部份像差来提升光学性能的优
点；此时，对掩模M的工件W的投影倍率为等倍。
但是，投影掩模的图案像的工件有时会因温度变化或前工序的处 理而产生伸縮。在这样的情况下，形成于工件的图案也随之伸縮，所 以在工件的图案上曝光新的图案时，为了适合于已伸縮的工件的图案 的大小，有时要变更倍率(改变倍率)来进行投影。改变倍率的程度为 0.1%左右。
如上所述，在专利文献1、 2的反射折射光学系统的改变倍率的 方法中，提案有使第1透镜Ll和第2透镜的其中一方、或者是两方，
在光轴方向上移动。
在具有对称性的等倍光学系统中，作为进行改变倍率的一个方
法，存在破坏光学系统的对称性的方法。若使第1透镜Ll及/或第 2透镜L2移动，则从掩模M到反射镜MI、与从反射镜MI到工件W 的光学上的对称性被破坏，因此可利用这些使投影像的倍率变化(进 行改变倍率)。
在此，对将第1透镜Ll与第2透镜L2作为一组并在同一方向上 移动的情况、以及仅移动第1透镜Ll或第2透镜L2的其中一方的 情况的不同之处，进行简单的说明。
在仅移动第1透镜Ll或第2透镜L2的其中一方的情况下，倍率 变化的同时也错开了聚焦位置，所以有必要用其它方法进行聚焦调
另一方面，在将第1透镜Ll与第2透镜L2作为一组并在同一方 向上移动的情况下，因第1透镜L1移动而变化的聚焦的变化量、与 因第2透镜L2移动而变化的聚焦量相互补偿，所以可在聚焦没有错 开的情况下变化倍率。
在此，在破坏如上所述的光学系统的对称性来进行改变倍率的情 况下，因为发生因对称性而消除的像差等的理由，发生了投影后的畸 变(畸变像差)或对比度的下降(分辨率的下降)。在此，为了抑制这些 光学性能的劣化，发明者反复研究有关反射折射光学系统的改变倍 率，得出当使第1透镜与第2透镜移动来改变倍率时，发现有投影 图案像的畸变变大、且对比度下降的倾向。
发明内容
本发明是为解决上述问题点而作出的，其课题为，当在具有反射 折射光学系统的投影曝光装置中进行改变倍率时，减少所投影的图案 像的畸变或是对比度的下降。
在本发明中，依下序解决上述课题。
(1) 一种投影曝光装置，具备投影光学机构，该投影光学机构包括: 具有将改变曝光光线的方向的第1反射面及第2反射面设成规定角度 的反射体、将在上述第1反射面所反射的曝光光线反射到上述第2反 射面上的反射镜、和设置于该反射镜与上述反射体之间的多个透镜的
反射光学单元；配置于上述反射体的第1反射面的光射入侧、并与上
述反射体相分离的第1透镜；以及配置于上述反射体的第2反射面的 光射出侧、并与上述反射体相分离的第2透镜，其特征在于，设置移 动机构，使上述反射光学单元作为一体在已固定的第1透镜与第2透 镜之间、在光轴方向上移动。
(2) —种投影曝光装置，具备投影光学机构，该投影光学机构包括: 上述反射光学单元；配置于上述反射体的第1反射面的光射入侧、并 与上述反射体相分离的第1透镜；以及配置于上述反射体的第2反射 面的光射出侧、并与上述反射体相分离的第2透镜，其特征在于，设 置移动机构，该移动机构支承上述第1透镜、掩模、上述第2透镜和 工件，并使上述第1透镜、掩模、上述第2透镜和工件相对于第1透 镜及第2透镜的光轴方向平行地移动。
发明效果
在本发明中，由反射体、反射镜及设置在反射镜与反射体之间的 多个透镜所构成的单元(反射光学单元)，或者是使第1透镜、工件、 上述第2透镜和工件所构成的单元作为一体，在第l、第2透镜的光 轴方向上移动，所以在反射折射光学系统中进行改变倍率的情况，可 以使畸变与对比度的下降，与移动第1透镜与第2透镜的情况相比要 小。
图l表示本发明的第l实施例。
图2表示本发明与现有技术例的装置的畸变发生量的比与对比度 的比的图。
图3表示本发明的第2实施例。
图4表示反射折射光学系统的概略构成的图。
符号说明
1:光照射部 3:工件台 4:控制部
6:框架
10:反射光学单元 Ll:第1透镜
L3:第3透镜(群)
MI:反射镜
R:反射体
R2:第2反射面
2:掩模台
3a: XYZ0移动机构
5:縮放驱动执行元件
6a:縮放驱动用导轨
11:反射光学单元支承台
L2:第2透镜
M:掩模
W:工件
Rl:第l反射面
具体实施例方式
图l表示本发明的第1实施例。图l(a)是表示本发明的实施例的 投影曝光装置的全体构成；图l(b)是表示本实施例所使用的投影光学 机构的构成。
本实施例的投影光学机构具有与前述图4所示的同样的构成，如 图l(b)所示具有第1透镜L1、反射体R、第3透镜(群)L3、反射镜 MI和第2透镜L2。在反射体R上，形成有将射入的光大致直角地折 返的第1反射面Rl和第2反射面R2。
在图l(a)中，在光照射部1上，设有放射包含曝光波长的光(以下， 简称为曝光光线)的光源，例如超高压水银灯、或是反射来自灯的光 的反射镜等的光学组件，来射出曝光光线。
已形成电路等的图案的掩模M保持于掩模台2，曝光已形成于掩
模M的图案(以下，称为掩模图案)的工件W被载置保持在工件台3 上。在工件台3上设有XYZe移动机构3a，工件台上的工件W可在
XYze方向上移动。
在掩模台2与工件台3之间，设有将掩模图案投影到工件W上 的投影光学机构。
如图l(b)所示，投影光学机构大体上分为设于掩模台的光射出 侧的第1透镜L1、设于工件台的光射入侧的第2透镜L2、及设于第 1透镜与第2透镜之间的反射光学单元IO(縮放单元)这3个部分。
更进一步，如图l(b)所示，反射光学单元IO(縮放单元)具有反 射体R、第3透镜群(多个的情况比较多，但也是有单个的情况。该 情况即为第3透镜)L3和反射镜MI。反射体R具体而言例如为棱镜， 形成有将射入的光大致直角地折返的第1反射面Rl与第2反射面 R2。另外，在此将由反射体R所构成的部分当作A单元，将由第3 透镜L3、反射镜MI所构成的部分当作B单元。
由构成反射光学单元IO(縮放单元)的反射体R、第3透镜群L3 和反射镜MI所成的A单元+B单元被安装在反射光学单元支承台11 上；反射光学单元支承台11可沿着縮放驱动用导轨6a,在Z方向(透 镜L1、 L2的光轴方向，该图的箭头方向)上移动。当改变倍率时，控 制部4驱动縮放驱动执行元件5(支承体驱动机构)，使反射光学单元 IO(縮放单元)整体在同一图的上下方向上移动。
第1透镜Ll与第2透镜L2设置成与反射光学单元相离开，并固 定在框架6上而不移动。另外，第1透镜Ll与第2透镜L2分别由 多个透镜构成即可。
在没有进行改变倍率时，从第1透镜L1到反射镜MI，从反射镜 MI到第2透镜L2的光学组件相对于反射镜MI、透镜群L3的光轴对 称地配置；掩模M的图案像以等倍的方式投影到工件上。
本实施例的装置如下所述进行动作。
(l)进行曝光的工件W载置在工件台3上，利用真空吸附等来保持。
工件W被分割成多个曝光区域，利用XYZ 9移动机构3a来移动
工件台3,工件W的最初的曝光区域为，利用投影光学机构移动到 掩模图案所投影的区域。
(2) 进行掩模与工件的对位。具体是说，形成于掩模的多个对准标 记(掩模标记)、与形成于工件的多个对准标记(工件标记)，利用未图 示的对准显微镜来检测，并移动工件或是掩模，以使两者变成规定的 位置关系。
(3) 在上述对位中，对准显微镜检测工件标记时检测工件标记间距 离，将这些与掩模标记间距离或工件标记间距离的设计值进行比较， 由此可以计算工件伸縮成何种程度，即计算进行何种程度的改变倍 率。
(4) 通常，温度变化或在前工序的处理中工件所产生的伸缩为0.1 %左右，在发生工件伸縮的情况下，配合该情况来变更所投影的掩模 图案像的倍率(改变倍率)。
为了实现0.1%的改变倍率，可以将反射光学单元IO(縮放单元) 在连接掩模M与工件W的轴(Z轴)的方向上移动约几毫米左右，利 用縮放驱动执行元件5使反射光学单元IO(縮放单元)进行Z驱动。
(5) 为了将投影像放大而将反射光学单元IO(縮放单元)向上方移 动。相反地为了将投影像缩小而将反射光学单元io(縮放单元)向下方 移动。
另外，关于相对于所期望的改变倍率量的反射光学单元10的移 动量(即，为了进行百分之几的改变倍率，使反射光学单元10移动几 毫米)，预先在曝光装置的组装调整阶段来进行测定，将这样的关系 记忆到装置的控制部4中。接着，若在控制部4输入某种程度的改变 倍率的话，会使得控制部自动地移动反射光学单元。
(6) 反射光学单元IO(缩放单元)移动结束后，使曝光光线从光照射 部1射出。从光照射部1所射出的曝光光线是，射入到保持在掩模台 上的掩模M。
通过掩模M的光，即曝光光线，是射入到第1透镜L1，由反射 体R的第1反射面Rl反射后，通过第3透镜(群)L3，射入反射镜 MI并反射后，再次通过第3透镜(群)L3，由反射体R的第2反射面
R2反射后，通过第2透镜L2，掩模图案是在工件W的规定的区域 内，配合着工件的伸縮来改变倍率以进行投影曝光。
(7)利用XYZ 6移动机构3a来移动工件台3，在分割了工件W的 多个区域内曝光掩模图案。投影像的倍率可以按照分割的区域通过检 测对准标记而进行调整变更，也可以在1个工件内以同样的改变倍率 量来曝光多个区域。
另外，若光照射区域变大，则反射光学单元IO(縮放单元)会变得 又大又重，作为一体进行移动是有困难的。在这样的情况下，也可以 将反射光学单元10分隔成A单元、B单元，并分别设有驱动机构， 将A单元与B单元，分别取得同步来进行移动。
本实施例的投影曝光装置具有上述构成，在进行改变倍率的情况 下，并不是如现有技术例那样移动第1透镜Ll及/或第2透镜L2， 而是将第1透镜Ll与第2透镜L2固定，将配置在其间的反射体R、 第3透镜(群)L3、反射镜MI所构成的反射光学单元10 —体化，并在 第1透镜Ll与第2透镜L2的光轴方向上移动。
通过移动反射光学单元10，破坏从掩模M到反射镜MI、与从反 射镜MI到工件W的光学上的对称性，利用这些使投影像的倍率变化。
在此，如本发明那样第1透镜L1与第2透镜L2固定，将反射光 学单元在第1透镜Ll与第2透镜L2的光轴方向上移动的方式称为A 方式，如现有技术例那样固定反射光学单元，使第1透镜Ll与第2 透镜L2作为一体并在光轴方向上移动的方式称为B方式，以该A方 式与B方式，对倍率变更成0.1%时的投影像的畸变(畸变像差)与对 比度(分辨率)的差异进行的比较。
另外，畸变(畸变像差)是表示形成于掩模的图案有多少可以忠实 地作为投影像再现的尺度。畸变(畸变像差)的测定，利用使用进行光 学设计的软件的光线追迹，来求得作为针对掩模图案的投影像的形状 的变化量(即使使投影像平行移动回转移动也无法补偿的变形的尺 寸)。
又，对比度(分辨率)是投影像的黑白(明暗)的程度，由光学系统 从被称为MTF(Modulation Transfer Function:调制传递函数)的特性而
求得，该MTF表示掩模图案的对比度有多少可以忠实地传达到投影 像上。MTF是光学设计者所熟知的特性，例如记载于非专利文献1 之中。
图2是通过比率来表示上述A方式与B方式中发生在投影像上 的畸变的大小及对比度。
显示有关有效区域及NA相异的3种的投影光学机构(样品 No.l No.3)，并以畸变发生量的比与对比度表示的比改变倍率时性 能。另外，第1透镜Ll与第2透镜L2保持光学系统的对称性，所 以是具有同样特性的透镜。
畸变发生量的比是，通过A方式而发生在投影像上的畸变的大 小，与通过B方式而发生的畸变的大小的比值(A方式的畸变/ B方 式的畸变)。
在A、 B方式中发生在投影像上的畸变的量若相同，则该值为1。 若值比1大，则表示由A方式所产生的改变倍率，比由B方式所产 生的改变倍率后的情况下的畸变大；又，若值比1小，则表示A方 式比B方式的畸变小。
对比度的比是，通过A方式进行改变倍率后的投影像的对比度， 与通过B方式进行改变倍率后的投影像的对比度的比值(A方式的对 比度/B方式的对比度)。
在A、 B方式中投影像的对比度若相同，则该值为1。若值比1 大，则表示由A方式所产生的改变倍率，比由B方式所产生的改变 倍率后的情况下的对比度高，可获得良好的投影像；又，若值比1小， 则表示A方式与B方式相比，对比度低，则变成劣等的投影像。
由图2可知，A方式的畸变/B方式的畸变的值为1以下，由A 方式所产生的改变倍率，比由B方式所产生的改变倍率后的情况下的 畸变小。又，A方式的对比度/B方式的对比度的值为1以上，由A 方式所产生的改变倍率，比由B方式所产生的改变倍率后的情况下的 投影像的对比度高。
根据这样的结果，A方式，即，固定第1透镜L1与第2透镜L2， 将在其间的反射体R、第3透镜(群)L3和反射镜MI作为一体，并在
第1透镜Ll与第2透镜L2的光轴方向上移动来进行改变倍率，可 得到畸变或对比度良好的投影像。
另外，第1透镜L1与第2透镜L2不限于1片透镜，也可以用多 片透镜构成为具有与一片凸透镜同样的光学特性，也可以得到同样的 结果。
另外，在A方式的改变倍率方式中，相对于等倍时的对称基准的 反射镜MI，因掩模M侧的移动所产生的聚焦的变化量，与因工件W 侧的移动所产生的聚焦的变化量相互补偿，因此可以不发生聚焦的错 开而进行改变倍率。
图3表示本发明的第2实施例。本实施例的构成为，固定由反射 体R、第3透镜群L3和反射镜MI所构成的反射光学单元10，将掩 模M、第1透镜Ll、第2透镜L2和工件W —体地支承，使掩模M、 第1透镜L1、第2透镜L2和工件W，在与上述第1透镜L1及第2 透镜L2的光轴方向平行地移动；其它的构成与第1实施例相同。
在图3中，构成反射光学单元10的反射体R与第3透镜群L3 安装在反射光学单元支承台11上；反射光学单元支承台11固定在基 台等上。
又，在框架6上固定有安装有掩模M的掩模台2、载置有工件 W的工件台、第1透镜Ll与第2透镜L2。在反射光学单元支承台 11与框架6之间，以及框架6与固定部分之间，设有縮放驱动用导 轨6a，框架6是，沿着缩放驱动用导轨6a，可以在Z方向(透镜L1、 L2的光轴方向，同一图的箭头方向)上移动。
在改变倍率时，控制部4驱动縮放驱动执行元件5，使上述框架 6整体在同一图的上下方向移动。
在没有进行改变倍率时，从第1透镜Ll到反射镜MI和从反射 镜MI到第2透镜L2的光学组件，相对于反射镜MI、透镜群L3的 光轴对称地配置；掩模的图案像以等倍的方式投影到工件上。
又，在进行改变倍率时，框架6在Z轴方向上移动，使掩模M、 第1透镜Ll与第2透镜L2、工件W为一体地在第1透镜Ll与第2 透镜L2的光轴方向上移动。页
由此，从掩模M到反射镜MI与从反射镜MI到工件W的光学 上的对称性被破坏，因此可以改变投影像。
另外，在上述说明中，对一体地支承掩模M、第1透镜L1、第2 透镜L2和工件W，并使掩模M、第1透镜Ll、第2透镜L2和工件 W —体地移动的方案进行了说明，但是也可以构成为，个别地支承 掩模M、第1透镜L1、第2透镜L2和工件W，并各自安装有移动 机构，在相同方向上同步进行同距离移动。
权利要求
1.一种投影曝光装置，利用从光源放射的曝光光线，将形成于掩模的图案通过投影光学机构投影到工件上并进行曝光，其特征为上述投影光学机构具备反射光学单元，具有将改变上述曝光光线的方向的第1反射面及第2反射面设成规定角度的反射体、将由上述第1反射面所反射的曝光光线反射到上述第2反射面上的反射镜、和设置于该反射镜与上述反射体之间的多个透镜；第1透镜，配置于上述反射体的第1反射面的光射入侧，并与上述反射体相分离；第2透镜，配置于上述反射体的第2反射面的光射出侧，并与上述反射体相分离；以及反射光学单元移动机构，将上述反射光学单元支承在上述第1透镜与上述第2透镜之间，并使其相对于上述第1透镜及第2透镜的光轴方向平行地移动。
2. —种投影曝光装置，利用从光源放射的曝光光线，将形成于掩 模上的图案通过投影光学机构投影到工件上并进行曝光，其特征为上述投影光学手段具备-反射光学单元，具有将改变上述曝光光线的方向的第l反射面及第2反射面设成规定角度的反射体、将在上述第1反射面所反射的 曝光光线反射到上述第2反射面上的反射镜、和设置于该反射镜与上 述反射体之间的多个透镜；第1透镜，配置于上述反射体的第1反射面的光射入侧，并与上 述反射体相分离；第2透镜，为配置于上述反射体的第2反射面的光射出侧，并与 上述反射体相分离；以及移动机构，支承上述第1透镜、掩模、上述第2透镜和工件， 并使上述第1透镜、掩模、上述第2透镜和工件相对于上述第1透镜 及第2透镜的光轴方向平行地移动。
全文摘要
在具有反射折射光学系统的投影曝光装置中进行改变倍率时，使所投影的图案像的畸变和对比度下降。在支承台(11)上安装反射体(R)，第3透镜群(L3)和反射镜(MI)；支承台(11)沿着缩放驱动用导轨(6a)，可以在透镜(L1、L2)的光轴方向上移动。在没有进行改变倍率时，从第1透镜(L1)到反射镜(MI)和从反射镜(MI)到第2透镜(L2)的光学组件相对于反射镜(MI)、透镜群(L3)的光轴对称地配置；掩模(M)的图案像以等倍的方式投影到工件(W)上。在进行改变倍率时，使反射光学单元(10)整体在同一图的上下方向上移动。由此，可以一边保持良好的畸变和对比度一边使投影像的倍率变化。
文档编号H01L21/02GK101114132SQ20071013862
公开日2008年1月30日 申请日期2007年7月24日 优先权日2006年7月24日
发明者伊藤公一 申请人:优志旺电机株式会社