JP2006047670A - 露光装置および露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 各投影光学ユニットに調整手段を付設することなく、マスクの撓みの影響を抑えて良好な光学性能を確保してマルチ走査型の投影露光を高精度に行うことのできる露光装置。
【解決手段】 投影光学系に対して第１基板（Ｍ）および第２基板（Ｗ）を走査方向に相対移動させて、第１基板に形成されたパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して第２基板上へ投影露光する露光装置。投影光学系は、走査方向と交わる所定方向に沿って配列されて、第１基板のパターンの像を第２基板上に形成するための複数の投影光学ユニット（ＰＬ１〜ＰＬ５）を有し、複数の投影光学ユニットにそれぞれ対応する複数のスリット状照明領域は、第１基板上において第１曲線または該第１曲線を走査方向に平行移動して得られる第２曲線に沿って規定されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、露光装置および露光方法に関し、特に複数の投影光学ユニットからなる投影光学系に対してマスクと感光性基板とを移動させつつマスクのパターンを感光性基板上に投影露光するマルチ走査型投影露光装置に関するものである。

近年、パソコンやテレビ等の表示素子として、液晶表示パネルが多用されている。液晶表示パネルは、プレート（ガラス基板）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターンニングすることによって製造される。このフォトリソグラフィ工程のための装置として、マスク上に形成された原画パターンを、投影光学系を介してプレート上のフォトレジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられている。

なお、最近では、液晶表示パネルの大面積化の要求が高まっており、その要求に伴ってこの種の投影露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。そこで、露光領域を拡大するために、いわゆるマルチ走査型投影露光装置が提案されている（たとえば特許文献１を参照）。マルチ走査型投影露光装置では、複数の投影光学ユニットに対してマスクとプレートとを移動させつつ、マスクのパターンをプレート上に投影露光する。

特開２００１−２０１６８８号公報

上述したように、液晶表示パネルの大型化に伴い、感光性基板としてのプレートのサイズが大型化している。また、一度の走査により投影露光される領域を広くすることによりスループットを向上させるために、プレートの大型化に伴ってマスクのサイズも大型化している。マスクのサイズが大きくなると、マスクの撓み量も大きくなる。

上述の特許文献１に開示されたマルチ走査型投影露光装置では、走査方向と直交する方向に沿って複数の投影光学ユニットが直線状に配置されているが、マスクの撓み量が大きくなると、各投影光学ユニットと対応するマスクのパターン領域との距離が異なることになる。また、マスクの撓み量が大きくなると、各投影光学ユニットの物体面に対して、対応するマスクのパターン領域が傾斜することになる。

この場合、良好な光学性能を確保するには、上述の距離変化や傾斜の影響を考慮して各投影光学ユニットを組み立てる必要がある。あるいは、距離変化や傾斜の影響を補償するための調整手段を各投影光学ユニットに付設する必要がある。いずれの場合も、各投影光学ユニットのコスト高を、ひいては露光装置のコスト高を招いてしまう。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、各投影光学ユニットに調整手段を付設することなく、マスクの撓みの影響を抑えて良好な光学性能を確保してマルチ走査型の投影露光を高精度に行うことのできる露光装置および露光方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の第１形態では、投影光学系に対して第１基板および第２基板を走査方向に相対移動させて、前記第１基板に形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記第２基板上へ投影露光する露光装置において、
前記投影光学系は、前記走査方向と交わる所定方向（直線に沿った方向だけでなく曲線に沿った方向も含む概念）に沿って配列されて、前記第１基板のパターンの像を前記第２基板上に形成するための複数の投影光学ユニットを有し、
前記複数の投影光学ユニットにそれぞれ対応する複数のスリット状照明領域は、前記第１基板上において第１曲線または該第１曲線を前記走査方向に平行移動して得られる第２曲線に沿って規定されていることを特徴とする露光装置を提供する。

本発明の第２形態では、第１形態の露光装置を用いて前記第１基板の前記パターンを前記第２基板上へ投影露光する露光方法であって、
前記第１基板上の前記複数のスリット状照明領域をそれぞれ照明する照明工程と、
前記複数の投影光学ユニットを介して前記第１基板の前記パターンの像を前記第２基板上に形成する投影工程と、
前記複数の投影光学ユニットに対して前記第１基板および前記第２基板を前記走査方向に相対移動させる走査工程とを含むことを特徴とする露光方法を提供する。

本発明の典型的な形態では、複数の投影光学ユニットに対してマスク（第１基板）および感光性基板（第２基板）を走査方向に相対移動させて、マスクパターンを感光性基板上へ投影露光するマルチ走査型の投影露光装置において、複数の投影光学ユニットにそれぞれ対応する複数のスリット状照明領域を曲線に沿って規定している。具体的には、複数の投影光学ユニットの視野領域（照明領域）を例えば放物線によってスリット状に規定し、走査方向を含む平面内においてマスクと感光性基板とが所定角度を保持するように走査露光を行う。

したがって、スリット状の視野領域の内部ではその位置に応じて対応する投影光学ユニットまでの距離が異なるが、その距離差の最大値は投影光学ユニットのマスク側の焦点深度よりも小さく抑えられる。その結果、本発明の露光装置では、各投影光学ユニットに調整手段を付設することなく、マスクの撓みの影響を抑えて良好な光学性能を確保してマルチ走査型の投影露光を高精度に行うことができ、ひいては良好なマイクロデバイスとして高精度な液晶表示素子などを製造することができる。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態では、複数の投影光学ユニットからなる投影光学系に対してマスクとプレートとを移動させつつマスクのパターンをプレート上に投影露光するマルチ走査型投影露光装置に本発明を適用している。

図１では、所定の回路パターンが形成されたマスクおよびレジストが塗布されたプレート（感光性基板）を移動させる方向（走査方向）に沿ってＸ軸を設定している。また、マスクの平面内でＸ軸と直交する方向（走査直交方向）に沿ってＹ軸を、プレートの法線方向に沿ってＺ軸を設定している。本実施形態の露光装置は、マスクステージ（図１では不図示）ＭＳ上においてマスクホルダ（不図示）を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均一に照明するための照明系ＩＬを備えている。

図１を参照すると、照明系ＩＬは、たとえば超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置に位置決めされている。したがって、光源１から射出された照明光束は、反射鏡（平面鏡）３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に光源像を形成する。この第２焦点位置には、シャッター（不図示）が配置されている。

楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源像からの発散光束は、リレーレンズ系４を介して再び結像する。リレーレンズ系４の瞳面の近傍には、所望の波長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター（不図示）が配置されている。波長選択フィルターでは、ｇ線（４３６ｎｍ）の光とｈ線（４０５ｎｍ）とｉ線（３６５ｎｍ）の光とが露光光として同時に選択される。なお、波長選択フィルターでは、たとえばｇ線の光とｈ線の光とを同時に選択することもできるし、ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできるし、さらにｉ線の光だけを選択することもできる。

リレーレンズ系４による光源像の形成位置の近傍に、ライトガイド５の入射端５ａが配置されている。ライトガイド５は、多数のファイバ素線をランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、光源１の数（図１では１つ）と同じ数の入射端５ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学ユニットの数（図１では５つ）と同じ数の射出端５ｂ〜５ｆとを備えている。こうして、ライトガイド５の入射端５ａへ入射した光は、その内部を伝播した後、５つの射出端５ｂ〜５ｆから射出される。

ライトガイド５の射出端５ｂから射出された発散光束は、コリメートレンズ（不図示）によりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ・インテグレーター（オプティカルインテグレータ）６ｂに入射する。フライアイ・インテグレーター６ｂは、多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸに沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによって構成されている。したがって、フライアイ・インテグレーター６ｂに入射した光束は、多数のレンズエレメントにより波面分割され、その後側焦点面（すなわち射出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像からなる二次光源を形成する。

すなわち、フライアイ・インテグレーター６ｂの後側焦点面には、多数の光源像からなる実質的な面光源が形成される。なお、オプティカルインテグレータ（６ｂ〜６ｆ）は、フライアイ・インテグレーターに限定されることなく、回折光学素子、微小レンズ要素の集合体で構成されるマイクロフライアイレンズ、あるいは内面反射型のロッド状インテグレーター（中空パイプまたは光パイプ、棒状ガラスロッドなど）を含む構成を採用してもよい。

二次光源からの光束は、フライアイ・インテグレーター６ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口絞り（不図示）により制限された後、コンデンサーレンズ系７ｂに入射する。なお、開口絞りは、対応する投影光学ユニットＰＬ１の瞳面と光学的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞りは、この可変開口部の開口径を変化させることにより、照明条件を決定するσ値（投影光学系ＰＬを構成する各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５の瞳面の開口径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所望の値に設定する。

コンデンサーレンズ系７ｂを介した光束は、所定の転写パターンが形成されたマスクＭを重畳的に照明する。同様に、ライトガイド５の他の射出端５ｃ〜５ｆから射出された発散光束も、各コリメートレンズ、フライアイ・インテグレーター６ｃ〜６ｆ（参照符号は不図示）、各開口絞り、およびコンデンサーレンズ系７ｃ〜７ｆ（参照符号は不図示）を介して、マスクＭをそれぞれ重畳的に照明する。

すなわち、照明系ＩＬは、マスクＭ上においてほぼＹ方向に並んだ複数（図１では合計で５つ）のスリット状の照明領域（投影光学ユニットの視野領域）を照明する。図１では、図面の明瞭化のために各照明領域を高さの比較的大きい台形状に示しているが、後述するように、これらの５つのスリット状の照明領域は所定の曲線に沿って規定されている。

なお、上述の例では、照明系ＩＬにおいて、１つの光源１からの照明光をライトガイド５を介して５つの照明光に等分割しているが、光源の数および投影光学ユニットの数に限定されることなく、様々な変形例が可能である。すなわち、必要に応じて２つ以上の光源を設け、これら２つ以上の光源からの照明光をランダム性の良好なライトガイドを介して所要数（投影光学ユニットの数）の照明光に等分割することもできる。この場合、ライトガイドは、光源の数と同数の入射端を有し、投影光学ユニットの数と同数の射出端を有することになる。

マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照明領域に対応するようにほぼＹ方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。ここで、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、互いに同じ構成を有し、たとえば等倍の正立正像を形成する反射屈折型の光学系である。また、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は、マスクＭ側およびプレートＰ側の双方にほぼテレセントリックな光学系である。

こうして、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光は、プレートステージ（図１では不図示）ＰＳ上においてプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰ上にマスクパターン像を形成する。すなわち、上述したように、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５は等倍正立系として構成されているので、感光性基板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するようにほぼＹ方向に並んだ複数のスリット状の露光領域には、マスクパターンの等倍の正立正像が形成される。

ところで、マスクステージＭＳには、このステージを走査方向であるＸ方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）が設けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、マスクステージＭＳの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計ＭＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

同様の駆動系が、プレートステージＰＳにも設けられている。すなわち、プレートステージＰＳを走査方向であるＸ方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステージＰＳを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干渉計ＰＩＦによって計測され且つ位置制御されるように構成されている。

さらに、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、一対のアライメント系ＡＬがマスクＭの上方に配置されている。アライメント系ＡＬとして、たとえばマスクＭ上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位置を画像処理により求める方式のアライメント系を用いることができる。

こうして、マスクステージＭＳ側の走査駆動系およびプレートステージＰＳ側の走査駆動系の作用により、複数の投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレートＰとを一体的に同一方向（Ｘ方向）に沿って移動させることによって、マスクＰ上のパターン領域の全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。

本実施形態の露光装置において、サイズの大きなマスクＭを用いると、マスクＭのＹ方向寸法が大きくなり、ひいてはマスクＭがＹ方向に大きく撓むことになる。以下、図２〜図４を参照して、マスクＭのＹ方向の撓みに起因する不都合および本実施形態の特徴的構成について説明する。ただし、図２〜図４では、説明を簡単にするために、投影光学系ＰＬがＹ方向に沿って配置された３つの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３により構成されているものとする。

図２を参照すると、マスクＭは、その両端部がＸ方向に沿ってマスクステージＭＳに接するように保持されている。換言すれば、マスクＭは、走査方向であるＸ方向と直交するＹ方向（走査直交方向）に撓むように保持されている。また、投影光学ユニットＰＬ１、ＰＬ２およびＰＬ３のマスクＭ上での視野領域（照明領域に対応）ＭＦ１、ＭＦ２およびＭＦ３は、Ｙ方向に大きく撓むマスクＭの湾曲したパターン面上にある。したがって、両端の投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３の視野領域ＭＦ１およびＭＦ３は、投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３の光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ３と直交することなく、マスクＭの撓みに応じて傾斜している。

すなわち、両端の投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３の視野領域ＭＦ１およびＭＦ３は、プレートステージＰＳ上のプレートＰと平行にならない。その結果、投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３を介してプレートＰ上にそれぞれ形成される視野領域ＭＦ１およびＭＦ３のパターン像面ＥＰ１およびＥＰ３は、プレートＰに対して傾斜することになる。このとき、像面ＥＰ１およびＥＰ３の全体のうち、投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３の焦点深度ＤＯＦから外れた部分では像性能が悪化してしまう。

図２に示すようにマスクステージＭＳによりマスクＭの両端をＸ方向に沿って保持すると、マスクＭのＹ方向に沿った撓み曲線は放物線で近似される。本実施形態では、図３に示すように、Ｙ軸を回転軸としてマスクステージＭＳを角度θだけ傾けて、マスクＭとプレートＰとがＸＺ平面（走査方向であるＸ方向を含む平面）内において角度θを保持するように走査露光を行う。

この場合、両端の投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３に関して、マスクＭとプレートＰとのＺ方向の距離が等しくなる領域は、図４に示すように放物線ＰＲ１によって規定される。一方、中央の投影光学ユニットＰＬ２に関して、マスクＭとプレートＰとのＺ方向の距離が等しくなる領域は、図４に示すように放物線ＰＲ２によって規定される。換言すれば、投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３を介してマスクＭ上の放物線ＰＲ１と光学的に対応するプレートＰ上の放物線（不図示）との距離が、放物線ＰＲ１のほぼ全体に亘ってほぼ等しくなる。

同様に、投影光学ユニットＰＬ２を介してマスクＭ上の放物線ＰＲ２と光学的に対応するプレートＰ上の放物線（不図示）との距離が、放物線ＰＲ２のほぼ全体に亘ってほぼ等しくなる。ここで、放物線ＰＲ２は、放物線ＰＲ１を走査方向ＳＤに平行移動して得られる。本実施形態では、両端の投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３の視野領域（照明領域）ＭＦ１およびＭＦ３を、走査方向ＳＤに沿ってＷだけ間隔を隔てた２本の放物線ＰＲ１によって規定している。また、中央の投影光学ユニットＰＬ２の視野領域（照明領域）ＭＦ２を、同じく走査方向ＳＤに沿ってＷだけ間隔を隔てた２本の放物線ＰＲ２によって規定している。そして、投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３は、放物線ＰＲ１に沿って配置されている。

走査方向ＳＤに沿って幅Ｗを有するスリット状の視野領域ＭＦ１〜ＭＦ３の内部では、そのＸ方向位置に応じて対応する投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３までの距離が異なることになり、ひいてはそのＸ方向位置に応じて対応するプレートＰ上の像点までの距離が異なることになる。このとき、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のマスクＭ側（物体側）の開口数をＮＡとし、露光光の波長をλとすると、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のマスクＭ側の焦点深度ＤＯＦは、次の式（１）で表される。
ＤＯＦ＝λ／ＮＡ² （１）

本実施形態では、走査方向ＳＤに沿って幅Ｗを有するスリット状の視野領域ＭＦ１〜ＭＦ３の全体について光学性能を良好に保つために、視野領域ＭＦ１〜ＭＦ３の幅ＷおよびマスクＭの傾け角度θが、次の条件式（２）を満足することが望ましい。なお、条件式（２）において、Ｗ×sinθは、走査方向ＳＤに沿って幅Ｗを有するスリット状の視野領域ＭＦ１〜ＭＦ３の内部において対応する投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３までの距離の最大値と最小値との差、すなわち距離差の最大値である。
０．１×λ／ＮＡ²＜Ｗ×sinθ＜λ／ＮＡ² （２）

ちなみに、具体的な数値例において、マスクＭのＹ方向中央における最大撓み量を０．２ｍｍとし、マスクＭのＹ方向の保持スパン長を１０００ｍｍとし、マスクＭの中心を座標の原点（Ｙ＝０）とすると、マスクＭのＹ方向に沿った撓み曲線ＦＬは、次の式（３）で表される。
ＦＬ＝８×１０^-7×Ｙ² （３）

一方、露光波長λを３６５ｎｍとし、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のマスクＭ側の開口数ＮＡを０．０８とし、スリット状の視野領域（すなわちスリット状の照明領域）ＭＦ１〜ＭＦ３の走査方向ＳＤに沿った幅Ｗを２０ｍｍとすると、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のマスクＭ側の焦点深度ＤＯＦ（ｍｍ）は、次の式（４）で表される。
ＤＯＦ＝３６５×１０^-6／（０．０８×０．０８）
＝０．０５７ｍｍ （４）

こうして、本数値例において、マスクＭの傾け角度θ（度）が満たすべき条件式は、次の式（５）で表され、最終的には次の式（６）で表される。
０．００５７＜２０×sinθ＜０．０５７ （５）
０．０１６＜θ＜０．１６ （６）

たとえば、条件式（６）を満たすようにθを０．１度に設定すると、放物線ＰＲ１およびＰＲ２は、４．５８×１０^-4×Ｙ²で表される。以上のように、本実施形態では、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３の視野領域（照明領域）ＭＦ１〜ＭＦ３を放物線ＰＲ１，ＰＲ２によってスリット状に規定し、走査方向であるＸ方向を含む平面内においてマスクＭとプレートＰとが角度θを保持するように走査露光を行う。

したがって、スリット状の視野領域ＭＦ１〜ＭＦ３の内部ではその位置に応じて対応する投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３までの距離が異なるが、その距離差の最大値は投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のマスクＭ側の焦点深度ＤＯＦよりも小さく抑えられる。その結果、本実施形態の露光装置では、各投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３に調整手段を付設することなく、マスクＭの撓みの影響を抑えて良好な光学性能を確保してマルチ走査型の投影露光を高精度に行うことができる。

なお、図２〜図４を参照した上述の説明では、３つの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のうち、第１群の投影光学ユニットＰＬ１およびＰＬ３にそれぞれ対応する第１群のスリット状照明領域（視野領域）ＭＦ１およびＭＦ３は、マスクＭ上において第１曲線としての放物線ＰＲ１に沿って規定されている。また、３つの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ３のうち、第２群の投影光学ユニットＰＬ２に対応する第２群のスリット状照明領域（視野領域）ＭＦ２は、マスクＭ上において第２曲線としての放物線ＰＲ２に沿って規定されている。

しかしながら、図１に示すように例えば５つの投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対して本発明を適用する場合、第１群の投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５にそれぞれ対応する第１群のスリット状照明領域は、たとえば放物線のような第１曲線に沿って規定される。また、第２群の投影光学ユニットＰＬ２，ＰＬ４に対応する第２群のスリット状照明領域は、たとえば放物線のような第２曲線に沿って規定される。この場合、第１群の投影光学ユニットＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５は第１曲線に沿って配置され、第２群の投影光学ユニットＰＬ２，ＰＬ４は第２曲線に沿って配置される。

なお、上述の実施形態では、第１群の投影光学ユニット（ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５）と第２群の投影光学ユニット（ＰＬ２，ＰＬ４）とを走査直交方向であるＹ方向に沿って１つずつ交互に配列している。しかしながら、これに限定されることなく、すべての投影光学ユニットを所定方向（直線に沿った方向だけでなく曲線に沿った方向も含む概念）に沿って配列することもできる。この場合、すべての投影光学ユニットにそれぞれ対応するスリット状照明領域は、たとえば同じ曲線に沿って規定される。

また、上述の実施形態では、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５がマスクＭのパターンの等倍の正立正像をプレートＰ上に形成している。しかしながら、これに限定されることなく、投影光学ユニットの具体的な構成、倍率および像の姿勢などについては様々な変形例が可能である。

図１に示す本実施形態における各光学部材および各ステージ等を前述したような機能を達成するように、電気的、機械的または光学的に連結することで、本実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。そして、照明系ＩＬによってマスク（レチクル）を照明し（照明工程）、投影光学ユニットＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬを用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板に走査露光する（露光工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図１に示す本実施形態の露光装置を用いて感光性基板としてのウェハ等に所定の回路パターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図５のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図５のステップ３０１において、１ロットのウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップ３０２において、その１ロットのウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０３において、上述の実施形態の露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウェハ上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ３０４において、その１ロットのウェハ上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップ３０５において、その１ロットのウェハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウェハ上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。

また、上述の実施形態の露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図６のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図６において、パターン形成工程４０１では、上述の実施形態の露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルター形成工程４０２へ移行する。

次に、カラーフィルター形成工程４０２では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。

セル組み立て工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組み立て工程４０４にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。

なお、上述の実施形態では、光源として超高圧水銀ランプを用いているが、これに限定されることなく、他の適当な光源を用いることができる。すなわち、本発明において、露光波長は、ｇ線、ｈ線、ｉ線などに特に限定されるものではない。

本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。 マスクの撓みに起因する不都合について説明する図である。 本実施形態の特徴的構成について説明する第１の図である。 本実施形態の特徴的構成について説明する第２の図である。 本実施形態の露光装置を用いてマイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法のフローチャートである。 本実施形態の露光装置を用いてマイクロデバイスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャートである。

符号の説明

１ 光源
２ 楕円鏡
３ 反射鏡
４ リレーレンズ系
５ ライトガイド
６ フライアイ・インテグレーター
７ コンデンサーレンズ系
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
ＰＬ１〜ＰＬ５ 投影光学ユニット
Ｐ プレート
ＰＳ プレートステージ

Claims (8)

1. 投影光学系に対して第１基板および第２基板を走査方向に相対移動させて、前記第１基板に形成されたパターンを前記投影光学系を介して前記第２基板上へ投影露光する露光装置において、
   前記投影光学系は、前記走査方向と交わる所定方向に沿って配列されて、前記第１基板のパターンの像を前記第２基板上に形成するための複数の投影光学ユニットを有し、
   前記複数の投影光学ユニットにそれぞれ対応する複数のスリット状照明領域は、前記第１基板上において第１曲線または該第１曲線を前記走査方向に平行移動して得られる第２曲線に沿って規定されていることを特徴とする露光装置。
2. 前記複数の投影光学ユニットのうちの第１群の投影光学ユニットにそれぞれ対応する第１群のスリット状照明領域は、前記第１基板上において前記第１曲線に沿って規定され、
   前記複数の投影光学ユニットのうちの第２群の投影光学ユニットにそれぞれ対応する第２群のスリット状照明領域は、前記第１基板上において前記第２曲線に沿って規定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。
3. 前記第１群の投影光学ユニットと前記第２群の投影光学ユニットとは、前記所定方向に沿って１つずつ交互に配列されていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記第１基板と前記第２基板とは、前記走査方向を含む面内において角度θを保持するように走査されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 各投影光学ユニットの物体側開口数をＮＡとし、各投影光学ユニットに対応する前記スリット状照明領域の前記走査方向に沿った幅をＷとし、光の波長をλとするとき、
   ０．１×λ／ＮＡ²＜Ｗ×sinθ＜λ／ＮＡ²
   の条件を満足することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記第１曲線は、前記第１基板と前記第２基板との距離が短い方から前記走査方向に見て凹状の形態を有することを特徴とする請求項４または５に記載の露光装置。
7. 前記走査方向と直交する走査直交方向に撓む前記第１基板上の前記第１曲線と該第１曲線と光学的に対応する前記第２基板上の第３曲線との距離が前記第１曲線のほぼ全体に亘ってほぼ等しくなるように前記第１曲線が規定されていることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の露光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の露光装置を用いて前記第１基板の前記パターンを前記第２基板上へ投影露光する露光方法であって、
   前記第１基板上の前記複数のスリット状照明領域をそれぞれ照明する照明工程と、
   前記複数の投影光学ユニットを介して前記第１基板の前記パターンの像を前記第２基板上に形成する投影工程と、
   前記複数の投影光学ユニットに対して前記第１基板および前記第２基板を前記走査方向に相対移動させる走査工程とを含むことを特徴とする露光方法。

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