曝光装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及采用光调制元件阵列等来形成图案的曝光装置，尤其涉及焦点检测。
【背景技术】
[0002]在无掩模曝光装置中，一边使搭载有基板的载台沿扫描方向移动，一边通过DMD(Digital Micro-mirror Device:数字微镜设备)等光调制元件阵列向基板投影图案光。在此，对以呈二维状排列的光调制元件(微镜等)进行控制，使得与载置在载台的基板上的投影区(曝光区)的位置对应地投影图案光。
[0003]为了使图案光的焦点位置对准涂布或贴合有感光材料的基板上表面，在曝光前进行焦点调整。例如，在焦点调整时，一边使对焦透镜在光轴上移动，一边通过DMD对接近投影光学系统的分辨极限的周期的线与间隙图案(L/S图案)的光进行投影。在投影光学系统的下方设有CCD照相机，当CCD照相机接收图案光时，通过图像处理计算线与间隙图案的对比度关联值。然后，将峰值检测位置确定为对焦位置来调整基板位置(参照专利文献I)。
[0004]曝光装置的光学系统的焦点位置有时随时间发生变化。因此，即便进行一次焦点调整，焦点位置也有可能偏离对焦位置。特别是，近年来伴随图案的微细化而处于焦深变浅的趋势，因此容易从对焦位置偏离。因此，通过观察用照相机对投影到虚设基板上的光束进行观察，设定对比度达到最大的对焦透镜的位置，并且进行结合随时间的变化来调整该位置处的基板与光学系统之间的距离(基准距离)的校准动作(参照专利文献2)。
[0005]另一方面，在曝光装置中，由于光源寿命而导致输出下降时，无法得到所需的曝光量。并且，有时由于DMD的微镜的动作故障等而局部地产生光量不均。为了判定光量是否满足规格条件等，在曝光装置中设置光量传感器，在曝光前投影计测用的图案光来进行光量检测(参照专利文献3)。
[0006]在此，在曝光装置中设置对光源的光量进行直接测量的光电传感器、对照射于基板的光的光量进行测量的光量传感器和对DMD的反射光进行测量的光电传感器。在调查光源的输出特性的情况下，通过被配置在光源与DMD之间的光电传感器检测光量。另一方面，在调查DMD的光学特性和投影光学系统的光学特性的情况下，设置于描绘工作台的光电传感器接收各微镜为启用状态的情况下的图案光。
[0007]专利文献1:日本特开2009 - 246165号公报
[0008]专利文献2:日本特开2013 — 77677号公报
[0009]专利文献3:日本特开2008 - 242173号公报
[0010]当曝光装置的载台机构或者投影光学系统的配置结构等产生某些故障(变化)时，曝光面的位置偏离对焦(焦点)范围。特别是，图案越微细，焦深越浅，因此，当长时间使用曝光装置时，产生焦点偏离的可能性变高。
[0011]因此，优选在曝光开始之前等时机，确认基板的位置位于对焦范围内的情况。例如，能够在测试用基板上形成图案并进行目视，或者利用照相机进行拍摄来确认图案精度。
[0012]但是，当由于光源输出的变动而产生光量变化时，图案像的外观发生变化。因此，在仅确认是否未偏离对焦状态的作业中，还需要进行基板的光轴(Z轴)方向的移动或光学系统的驱动等与焦点调整同样的作业。这使对焦确认伴有较长的作业时间，妨碍基板制造的广量提尚。
[0013]因此，在曝光装置中，要求能够简单且精度良好地检测或监测对焦状态。
[0014]另一方面，根据曝光装置的设置状况，伴随长时间的使用，在透镜表面附着有尘埃或者水蒸气等。并且，向由树脂等成型而成的基板照射高亮度的光而形成图案，所以树脂成分等成为气体而附着于透镜表面。当由于尘埃等附着于透镜表面而使光学系统的成像性能下降时，导致图案分辨率偏离所要求的分辨率等级。
[0015]在水蒸气等透明的附着物的情况下，光量不下降，仅成像性能降低，因此即使监测光源的光量也无法检测到分辨率下降。因此，需要在曝光之前事先确认是否产生了分辨率下降。但是，在测试用基板上形成图案并根据该形成的图案，判断分辨率时，为此伴有较长的作业时间，妨碍基板制造的产量提高。
[0016]因此，在曝光装置中，要求简单且精度良好地监测光学系统的分辨性能。
[0017]另一方面，在由于运转中的热量等导致DMD、光学系统这样的部件劣化的情况下，起初是在曝光区的较小区域中局部地产生光量下降，并逐渐向周边扩展。例如，在由于热量导致部件的性能劣化的情况下，光量下降最初产生于中心部然后向周边扩展。在由于大气中的尘埃这样的杂质而产生性能劣化的情况下，在周边部产生光量下降，并向中心部扩展。
[0018]但是，仅通过设置光电传感器，检测光量的话，调查不到曝光区整体的光量分布，因此，难以判别是由部件劣化等引起的局部的光量下降还是由于灯输出下降等引起的整体的光量下降。并且，由于测量间隔受到光量传感器的单元尺寸的限制，因此检测到的测量值阶段性地变化，难以准确地检测出光量下降区域。
[0019]因此，在曝光装置中，要求简单且精度良好地监测由部件劣化等引起的光量下降。
【发明内容】
[0020]本发明的曝光装置具备:光调制元件阵列，其由多个光调制元件呈矩阵状排列而成；扫描部，其使由所述光调制元件阵列形成的曝光区相对于被描绘体沿着主扫描方向相对移动；曝光控制部，其根据与曝光区的相对位置对应的图案数据，对多个光调制元件进行控制；成像光学系统，其使来自光调制元件阵列的图案光在被描绘体的描绘面上成像；遮光部，其沿着描绘面形成了至少I个缝隙；测光部，其接收透过缝隙的光；以及对焦检测部，其根据测光部的输出，检测对焦状态。
[0021]本发明的曝光控制部在曝光区在遮光部上相对移动的期间，投影线与间隙(L/S)图案光。使线与间隙图案光一边相对于缝隙移动一边通过缝隙，由此基于测光部的输出，检测出波形光量。此处，“波形光量”是指沿着扫描方向的光量变化为周期性的波形的空间的光量分布。测光部的输出成为按照时间序列具有周期性的波形输出(称作时间序列的波形光量)，能够得到光量变化的特性与时间序列的波形光量相应的空间的光量分布。
[0022]而且，对焦检测部根据通过线与间隙图案光的投影而检测到的波形光量的振幅(即光量位移的幅度)和处于对焦范围时的基准振幅，检测被描绘面是否处于对焦范围。此处，“处于对焦范围时的基准振幅”是指在根据焦深判断为对焦的状态下检测到的波形光量的振幅。通过基于振幅的对焦判断检测，不用驱动基板或光学系统就能够确认对焦状态。并且，不观察对比度而观察振幅相对于基准振幅的变化，由此能够通过更简单的运算处理进行对焦判断。
[0023]例如，对焦检测部根据光量振幅与基准振幅之比即振幅比，判断是否处于对焦范围。能够通过振幅比计算这一容易的运算处理进行对焦判断。特别是，在对焦状态和非对焦状态下波形光量的中心光量(平均光量)相等的情况下，对焦检测部能够根据线与间隙图案光的平均光量以及未投影线与间隙图案光时的基础光量，计算基准振幅。关于波形光量振幅，检测最大光量和最小光量(峰到峰)即可。
[0024]对焦检测部能够在事先驱动光学系统或基板的焦点调整时，计测各焦点位置的振幅比，并作为焦点检测用数据保存在存储器中。在该情况下，对焦检测部能够根据被确定为数据的对焦范围判断是否处于对焦范围。根据感光材料的感光度特性和所要求的图案精度中的至少任一个来确定对焦范围即可。
[0025]在计算平均光量的情况下，也可以设置专用的开口部和受光部。例如，遮光部具有平均光量测量用开口部，测光部具有接收通过平均光量测量用开口部的线与间隙图案光的平均光量用受光部。
[0026]考虑到向操作者迅速地通知不在对焦范围的情况，优选设置报知部，在偏离对焦范围的情况下，该报知部报知偏离对焦范围的情况。
[0027]曝光装置能够设置曝光位置检测部，该曝光位置检测部在曝光区在遮光部上相对移动的期间，根据通过投影曝光位置检测用的线与间隙图案光而从测光部输出的光量，检测曝光位置。在该情况下，能够通过相同的机构进行曝光位置检测和焦点检测这双方。
[0028]本发明的另一方式中的曝光装置的焦点检测装置具备:接收线与间隙图案(L/S)光的测光部；以及对焦检测部，其根据通过线与间隙图案光的投影而检测到的波形光量的振幅和与对焦范围对应的基准振幅，检测被描绘面是否处于对焦范围。并且，本发明的另一方式中的曝光装置的焦点检测方法为，接收线与间隙图案(L/S)光，根据通过线与间隙图案光的投影而检测到的波形光量的振幅和与对焦范围对应的基准振幅，检测被描绘面是否处于对焦范围。
[0029]另一方面，本发明的另一方式中的曝光装置具备:光调制元件阵列，其由多个光调制元件呈矩阵状排列而成；扫描部，其使由光调制元件阵列形成的曝光区相对于被描绘体沿着主扫描方向相对移动；曝光控制部，其根据与曝光区的相对位置对应的图案数据，对多个光调制元件进行控制；成像光学系统，其使来自光调制元件阵列的图案光在被描绘体的描绘面上成像；沿着描绘面形成了至少I个缝隙的遮光部；接收透过缝隙的光的测光部；以及分辨率检测部，其根据来自测光部的输出，检测成像光学系统的分辨率。
[0030]本发明的曝光控制部在曝光区在遮光部上相对移动的期间，投影线与间隙(L/S)图案光。使线与间隙图案光一边相对于缝隙移动一边通过缝隙，由此根据测光部的输出，检测出波形光量。此处，“波形光量”表示沿着扫描方向的光量变化为周期性的波形状的空间的光量分布。测光部的输出成为按照时间序列具有周期性的波形输出(称作时间序列的波形光量)，能够得到光量变化的特性与时间序列的波形光量相应的空间的光量分布。
[0031]而且，分辨率检测部根据通过线与间隙图案光的投影而检测到的波形光量的振幅(即光量位移的幅度)和具有事先确定的极限分辨率以上的分辨率时的基准振幅，检测所检测到的分辨率是否低于极限分辨率。此处，“处于对焦范围时的基准振幅”表示在根据焦深判断为对焦的状态下检测到的波形光量的振幅。仅通过检测波形光量的振幅就能够检测出分辨率的下降。
[0032]例如，分辨率检测部能够根据检测到的振幅与基准振幅之比即振幅比，判断分辨率是否低于极限分辨率。能够通过计算振幅比这一容易的运算处理来监测分辨率。
[0033]特别是，在存在分辨率的情况和分辨率下降的情况双方的波形光量的中心光量(平均光量)相等的情况下，分辨率检测部能够根据线与间隙图案光的平均光量以及未投影线与间隙图案光时的基础光量，计算基准振幅。关于波形光量振幅，检测最大光量和最小光量(峰到峰)即可。
[0034]对焦检测部能够根据振幅比与成像光学系统的分辨率之间的对应关系，判断分辨率是否低于极限分辨率。例如，在调整焦点时或出厂等时，在存储器中存储表示成像光学系统的分辨率与振幅比之间的关系的数据，在分辨率检测时能够根据数据进行判断。根据成像光学系统的光学性能确定成像光学系统的极限分辨率即可。