JP4110606B2 - 走査型露光装置および露光方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光学系と投影光学系とを同期して移動させながら露光を行う走査型露光装置および露光方法に係り、さらに詳しくは、たとえば液晶基板などのように比較的大型の基板上に露光を行うための査型露光装置および露光方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワープロ、パーソナルコンピュータ、テレビなどの表示装置として、液晶表示パネルが多用されている。この液晶表示パネルを製造するためには、ガラス基板上に、透明導電膜やアモルファスシリコン膜などをフォトリソグラフィにより所望のパターンに加工して成膜する必要がある。
【０００３】
このフォトリソグラフィ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ガラス基板上のレジスト膜に投影して露光を行うステップ・アンド・リピート型の露光装置が用いられている。
【０００４】
ところが、最近、液晶表示装置の大画面化が望まれており、それに伴い、ガラス基板とマスクとの大型化及び露光装置における露光領域の拡大が望まれている。露光領域を拡大する方法として最も単純な方法は、投影光学系を大きくすることである。
【０００５】
しかしながら、投影光学系の大型化を図るためには、大型の光学素子を非常に高精度に製作する必要があり、製作コストの増大と装置の大型化とを招くおそれがある。現状においても、露光装置の大型化により輸送が困難になってきており、露光装置の小型化が望まれている。また、投影光学系が大型になると、収差も増大し好ましくない。
【０００６】
そこで、特開平７−５７９８６号公報に示すように、複数の投影光学系を用い、しかも照明光学系と投影光学系とを固定し、マスクおよび基板とを同期移動させながら露光を行うマルチレンズの走査型露光装置が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようにマスクおよび基板とを同期移動させながら露光を行う走査型露光装置では、基板を移動させる必要があることから、移動ストロークとして、少なくとも基板の二倍の大きさを必要とし、露光装置全体の大きさが大型化すると言う課題を有している。同様にマスクの大型化には非常にコストがかかるという課題を有している。
【０００８】
また、特開平６−１７７００９号公報に示すように、単一の投影光学系を有し、マスクと基板を移動させずに、照明光学系と投影光学系とを同期移動させて、大面積の露光を行う露光装置も提案されている。
【０００９】
ところが、この公報に示す露光装置は、単一の投影光学系を用いた露光装置であるために、投影光学系の投影領域が狭く、大面積の基板に対して露光を行う場合には、投影光学系を通した照明光を基板上で何回も往復移動させる必要があり、スループットが低いという課題を有している。また、投影レンズを通した照明光を基板上で何回も往復させる必要があることから、アライメント精度が低下しやすいと言う課題もある。
【００１０】
そこで、マルチレンズ走査型露光装置において、マスクと基板とを固定し、照明光学系ユニットと投影光学系ユニットとを同期移動させることもアイデア上は考えられないこともないが、以下に示す課題を有することから実現化することが困難であった。すなわち、マルチレンズ走査型露光装置においては、特開平７−５７９８６号公報に示すように、複数の露光領域を隙間なく形成するために、多数の投影光学系モジュールの集合である投影光学系ユニットを必要とし、この投影光学系ユニットの重量がかなり大きく、走査中の位置制御が困難である。また、複数の露光領域を隙間なく形成するために、多数の投影光学系モジュールを互い違いに配置する必要があり、かなりの場所をとり、これらを移動させるためには、大きな移動ストロークを必要とし、やはり装置が大型になる。
【００１１】
本発明は、このような実状に鑑みてなされ、大面積の露光が可能でありながら、スループットが高く、しかも走査時の位置制御が比較的容易であり、軽量化および小型化が可能な走査型露光装置および露光方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施形態を表す図面に示す部材符号に対応つけて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１３】
なお、本発明において、マスクとは、レチクルを含む広い概念で用いる。また、本発明において、照明光学系の光源としては、特に限定されず、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）、Ｆ₂ レーザ（１５７ｎｍ）、またはＹＡＧレーザなどの高調波なども含む。
【００１４】
請求項１
本発明に係る走査型露光装置（請求項１に対応）は、
露光すべきパターンが形成されたマスク（Ｍ）を照明する照明光学系（４）と、
前記マスク（Ｍ）を通しての照明光に基づき、前記マスク（Ｍ）に形成してあるパターンを転写すべき感光性基板（Ｓ）の表面に、第１方向（Ｙ）に所定ピッチ間隔（ｐ）で分離した複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を形成する投影光学系（８）と、
前記マスク（Ｍ）および感光性基板（Ｓ）を固定した状態で、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を同期して、前記第１方向（Ｙ）と実質的に直交する第２方向（Ｘ）に移動させる第１移動機構（５０）と、
前記マスク（Ｍ）および感光性基板（Ｓ）と、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）とを、前記第１方向（Ｙ）に沿って分離した各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）に応じた距離で前記第１方向（Ｙ）に沿って相対的に移動させる第２移動機構（５２ａ，５２ｂ）とを有することを特徴とする。
【００１５】
本発明において、各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）とは、各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の形状が矩形である場合には、その第１方向（Ｙ）に沿った単純幅を意味し、その他の形状である場合には、その形状の第２方向（Ｘ）の幅を変化させないで、同じ面積の矩形に変換した場合における矩形の第１方向（Ｙ）に沿った幅を意味するものとする。
【００１６】
この走査型露光装置（２）では、まず、感光性基板（Ｓ）の表面に、投影光学系（８）により所定ピッチ間隔（ｐ）で分離した複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を形成し、第１移動機構（５０）を用いて１回目の往路方向走査露光を行う。そして、マスク（Ｍ）および感光性基板（Ｓ）を、第２移動機構（５２ａ，５２ｂ）を用いて、各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）に応じた距離で前記第１方向（Ｙ）に沿って移動させた後、第１移動機構（５０）を用いて前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を同期して、前記往路方向と逆方向に移動させて２回目の複路方向走査露光を行う。この２回目の複路方向走査露光により、１回目の往路方向走査露光により露光されなかったストライプ状の非露光領域に対して露光を行うことができる。
【００１７】
したがって、大面積の感光性基板（Ｓ）の表面に対して、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を、最短で１往復移動させるのみで、隙間なく露光することができる。このため、たとえば特開平６−１７７００９号公報に示す、いわゆるシングルレンズ方式の走査型露光装置に比較して、露光工程のスループットが大幅に向上する。
【００１８】
また、マスクおよび感光性基板を同期移動させる方式の走査型露光装置に比較して、本発明に係る走査型露光装置では、基板（Ｓ）を走査方向に移動させないので、特に走査方向の装置寸法を大幅に縮小することができる。
【００１９】
さらに、本発明に係る走査型露光装置（２）では、たとえば特開平７−５７９８６号公報に示す一般的なマルチレンズ方式の露光装置と異なり、露光領域を互い違いに隙間なく形成しないので、投影レンズ系を構成する投影レンズ系モジュールの数を、たとえば半減させることができる。その結果、走査駆動対象である投影レンズ系の重量を軽量化することができると共に、大きさも小さくなり、走査時の位置制御性が向上すると共に、装置寸法の縮小が可能になる。
【００２０】
請求項２
本発明に係る走査型露光装置（２）において、前記マスク（Ｍ）を、前記感光性基板（Ｓ）に対して、前記第２方向（Ｘ）に移動させる第３移動機構（５４）をさらに有することが好ましい（請求項２に対応）。
【００２１】
感光性基板（Ｓ）の表面が、前記第２方向（Ｘ）に沿って長い場合などには、感光性基板（Ｓ）の第２方向（Ｘ）の中央部から走査露光を開始し、最初に前記マスク（Ｍ）を基板（Ｓ）におけるいずれか半分の位置に位置決めし、往路方向走査露光および複路方向走査露光を行う。次に、基板（Ｓ）における他の半分の位置に前記マスク（Ｍ）を第２方向（Ｘ）に沿って移動させ、往路方向走査露光および複路方向走査露光を行うことで、基板（Ｓ）全面の露光が完了する。
【００２２】
請求項３
本発明に係る走査型露光装置（２）において、前記投影光学系（８）は、前記各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）毎に別々の投影光学系モジュール（８ａ）が配置された投影光学系ユニット（８）であることが好ましい（請求項３に対応）。
【００２３】
所定ピッチ間隔（ｐ）で分離した複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を形成するためには、各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）毎に別々の投影光学系モジュール（８ａ）が配置された投影光学系ユニット（８）が好適だからである。
【００２４】
請求項４
本発明に係る走査型露光装置（２）において、前記感光性基板（Ｓ）の表面に第１方向（Ｙ）に沿って一列に配置された複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を形成するための照明視野絞り（４５）が前記投影光学系（８）に装着してあることが好ましい（請求項４に対応）。
【００２５】
このような照明視野絞り（４５）を前記投影光学系（８）に装着することで、前記感光性基板（Ｓ）の表面に、所定形状の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を、第１方向（Ｙ）に所定ピッチ間隔（ｐ）で分離して容易に形成することができる。
【００２６】
請求項５
本発明に係る走査型露光装置（２）において、前記照明視野絞り（４５）により形成される各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の形状が台形であることが好ましい（請求項５に対応）。
【００２７】
各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の形状を台形にすることで、感光性基板（Ｓ）に対する往路方向走査露光と複路方向走査露光とで、台形の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の側端部の三角領域が重なり合うことになり、感光性基板（Ｓ）の表面を隙間なく露光することが容易になる。
【００２８】
請求項６
本発明に係る走査型露光方法（請求項６に対応）は、露光すべきパターンが形成されたマスク（Ｍ）を照明する照明光学系（４）と、前記マスク（Ｍ）を通しての照明光に基づき第１方向（Ｙ）に所定ピッチ間隔（ｐ）で分離した複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）を感光性基板（Ｓ）上に形成する投影光学系（８）とを、同期して、前記感光性基板（Ｓ）およびマスク（Ｍ）に対して、前記第１方向（Ｙ）と実質的に直交する前記第２方向（Ｘ）に移動させながら露光を行う第１露光ステップと、
前記マスク（Ｍ）および感光性基板（Ｓ）を、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）に対して、前記第１方向（Ｙ）に沿って分離した各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）に応じた距離で第１方向（Ｙ）に沿って相対的に移動させる横移動ステップと、
その後、前記第１ステップにより露光されなかった感光性基板（Ｓ）の複数の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の間を前記第２方向（Ｘ）に移動させながら露光を行う第２露光ステップとを有する。
【００２９】
本発明に係る走査型露光方法では、大面積の感光性基板（Ｓ）の表面に対して、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を、最短で１往復移動させるのみで、隙間なく露光することができる。したがって、たとえば特開平６−１７７００９号公報に示す、いわゆるシングルレンズ方式の走査型露光方法に比較して、露光工程のスループットが大幅に向上する。
【００３０】
また、マスクおよび感光性基板を同期移動させる方式の走査型露光方法に比較して、本発明に係る走査型露光方法では、基板（Ｓ）を走査方向に移動させないので、特に走査方向の装置寸法を大幅に縮小することができる。
【００３１】
さらに、本発明に係る走査型露光方法では、たとえば特開平７−５７９８６号公報に示す一般的なマルチレンズ方式の露光方法と異なり、露光領域を互い違いに隙間なく形成しないので、投影レンズ系（８）を構成する投影レンズ系モジュール（８ａ）の数を、たとえば半減させることができる。その結果、走査駆動対象である投影レンズ系（８ａ）の重量を軽量化することができると共に、大きさも小さくなり、走査時の位置制御性が向上すると共に、装置寸法の縮小が可能になる。
【００３２】
請求項７
本発明に係る走査型露光方法において、前記第１方向（Ｙ）に沿って分離した各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の中心間の距離であるピッチ間隔（ｐ）が各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）の約二倍であり、前記横移動ステップでは、前記マスク（Ｍ）および感光性基板（Ｓ）を、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）に対して、各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の基準幅（ｂ）と同じ距離で第１方向（Ｙ）に沿って相対的に移動させることが好ましい（請求項７に対応）。
【００３３】
このような露光方法を行うことにより、大面積の感光性基板（Ｓ）の表面に対して、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を、最短で１往復移動させるのみで、隙間なく露光することができる。
【００３４】
請求項８
また、本発明に係る走査型露光方法において、前記第１露光ステップにおける第２方向（Ｘ）に沿った走査移動方向（Ｘ１）と、第２露光ステップにおける第２方向（Ｘ）に沿った走査移動方向（Ｘ２）が逆方向であることが好ましい（請求項８に対応）。
【００３５】
このような露光方法を行うことにより、大面積の感光性基板（Ｓ）の表面に対して、前記照明光学系（４）および前記投影光学系（８）を、最短で１往復移動させるのみで、隙間なく露光することができる。
【００３６】
請求項９
本発明に係る走査型露光方法において、一枚の感光性基板（Ｓ）に対して、前記第１露光ステップ、横移動ステップおよび第２露光ステップから成る一連のステップを１回以上繰り返すこともできる（請求項９に対応）。
【００３７】
このような露光方法を行うことにより、より大面積の感光性基板（Ｓ）の表面の露光が可能になる。
【００３８】
請求項１０
本発明に係る走査型露光方法において、前記各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の形状が台形であり、前記第１露光ステップ（往路方向走査露光）と第２露光ステップ（複路方向走査露光）とでは、これら各ステップにおける各露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の隣接する端部の一部が相互に重なるように、露光を行うことが好ましい（請求項１０に対応）。
【００３９】
感光性基板（Ｓ）に対する第１露光ステップと第２露光ステップとで、台形の露光領域（３８ａ〜３８ｃ）の側端部の三角領域が重なり合うことになり、感光性基板（Ｓ）の表面を隙間なく露光することが容易になる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
【００４１】
図１は本発明の１実施形態に係る走査型露光装置の概略構成図、図２（Ａ）はマスク、基板および露光領域の関係を示す概略平面図、図２（Ｂ）は照明光学系、マスク、投影光学系および基板との関係を示す概略側面図、図３は照明光学系の一例を示す概略斜視図、図４は複数の露光領域の形状と走査方向とを示す概略平面図、図５（Ａ），（Ｂ）は各露光領域の形状を示す説明図、図６（Ａ）〜（Ｄ）は走査型露光装置の露光過程を示す概略側面図、図６（ａ）〜（ｄ）は基板表面の露光過程を示す概略平面図である。
【００４２】
図１に示すように、本実施形態に係る走査型露光装置２は、照明光学系ユニット４と、マスクステージ６と、投影光学系ユニット８と、基板ステージ１０とを有し、これらは、制振ゴムなどで構成される防振台１４によって支えられている定盤１２上に装着してある。本実施形態に係る走査型露光装置２では、後述するように、マスクステージ６および基板ステージ１０に対して、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８が図１に示すように走査方向Ｘに同期して移動するようになっている。本実施形態では、マスクステージ６および基板ステージ１０に平行な方向であって、走査方向Ｘに略直交する方向をＹ方向とし、これらＸ方向（第２方向）およびＹ方向（第１方向）に共に略直交する方向をＺ方向とする。
【００４３】
本実施形態の照明光学系ユニット４は、たとえば図３に示すように、Ｙ方向に沿って一列の複数の照明領域１１１ａ〜１１１ｃを液晶表示素子等の回路パターンが形成されたマスクＭの上に形成するために適した構造を有する。すなわち、楕円鏡１０２の内部に、たとえばｇ線（４３６ｎｍ）あるいはｉ線（３６５ｎｍ）の露光用照明光を供給する水銀ランプなどの光源が設けられており、この光源からの露光用照明光は、楕円鏡１０２により集光されてライトガイド１０３の入射端に光源像を形成する。ライトガイド１０３は、その出射端１０３ａ，１０３ｂに均一な光強度分布の二次光源面を形成する。なお、ライトガイド１０３は、ランダムに束ねられた光ファイバーで構成してあることが好ましい。
【００４４】
ライトガイド１０３から出射した光束は、リレーレンズ１０４ａ，１０４ｂをそれぞれ介しフライ・アイ・レンズ１０５ａ，１０５ｂに達する。これらのフライアイレンズ１０５ａ，１０５ｂの射出面側には、複数の二次光源が形成される。複数の二次光源からの光は、二次光源形成位置に前側焦点が位置するように設けられたコンデンサレンズ１０６ａ，１０６ｂを介して、矩形状の開口部１０７ａ，１０７ｂを有する視野絞り１０７を均一に照明する。視野絞り１０７を介した露光用照明光は、それぞれレンズ１０８ａ，１０８ｂを介して、ミラー１０９ａ，１０９ｂによって光路が９０度偏向され、レンズ１１０ａ，１１０ｂに到達する。ここで、レンズ１０８ａ，１１０ａとレンズ１０８ｂ，１１０ｂとは、それぞれ視野絞り１０７とマスクＭとを共役にするリレー光学系であり、レンズ１１０ａ，１１０ｂを通した露光用照明光は、視野絞り１０７の開口部１０７ａ，１０７ｂの像である照明領域１１１ａ，１１１ｂを形成する。
【００４５】
なお、図３においては、説明を容易化するために、照明領域１１１ｃを形成するための照明光学系の図示を省略し、その光軸のみを示している。実際には、ライトガイド１０３の出射端は、照明領域の数に対応して設けられており、これらの照明領域には、複数の照明光学系を介して、ライトガイド１０３の出射端から照明光がそれぞれ供給される。
【００４６】
また、視野絞り１０７の開口部１０７ａ，１０７ｂの形状は、矩形状に限定されないが、可能な限り、後述する投影光学系の視野の形状に相似な形であることが好ましい。さらに、マスクＭ上のＹ方向に沿って一列に所定ピッチで配置された照明領域１１１ａ〜１１１ｃの数は、３つに限定されず、４つ以上であっても良い。これらの照明領域１１１ａ〜１１１ｃの数は、基板上を照明する露光領域の数に対応するが、本実施形態においては、説明の容易化のために、照明領域１１１ａ〜１１１ｃの数は３つとする。
【００４７】
次に、図１に示す投影光学系ユニット８について説明する。投影光学系ユニット８の内部には、照明光学系ユニット４により形成される照明領域１１１ａ〜１１１ｃの数に対応した数の投影光学系モジュールが内蔵してあり、本実施形態では、等倍かつ正立正像の３つの光学系を用いている。
【００４８】
図２（Ｂ）には、投影光学系ユニット８の内部に配置してある単一の投影光学系モジュール８ａが示してある。投影光学系ユニット８の内部に内蔵してある他の投影光学系モジュールの構成は、全て同じである。図２（Ｂ）に示すように、各投影光学系モジュールは、２組のダイソン型光学系を組み合わせた構成を有し、第１の部分光学系４１〜４４と、視野絞り４５と、第２の部分光学系４６〜４９とを有する。第１の部分光学系は、マスクＭに面して４５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プリズム４１と、マスクＭの面内方向に沿った光軸を有し、凸面を直角プリズム４１に対して反対側に向けた凸レンズ群４２と、凸レンズ群４２を通過した照明光を反射する球面反射鏡４３と、直角プリズム４１の反射面と直交しかつマスクＭ面に対して４５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プリズム４４とを有する。
【００４９】
マスクＭを通過した照明光学系ユニット４からの露光用照明光は、直角プリズム４１によって光路が９０°偏向され、凸レンズ群４２に入射する。直角プリズム４１からの光はレンズ群４２により屈折して球面反射鏡４３に達して反射する。反射された光は、レンズ群４２を通して直角プリズム４４に到達する。レンズ群４２からの光は、直角プリズム４４により光路が９０°偏向されて、この直角プリズム４４の射出面側にマスクＭの１次像を形成する。ここで、第１の部分光学系４１〜４４が形成するマスクＭの１次像は、Ｘ方向の横倍率が正であり、かつＹ方向の横倍率が負である等倍像である。
【００５０】
１次像からの光は、第２の部分光学系４６〜４９を介して、マスクＭの２次像を角形のガラスプレートである感光性基板Ｓの表面上に形成する。この第２の部分光学系４６〜４９の構成は第１の部分光学系４１〜４４と同一であるため、詳細な説明を省略する。第２の部分光学系４６〜４９は、第１の部分光学系４１〜４４と同じく、Ｘ方向が正かつＹ方向が負となる等倍像を形成する。したがって、感光性基板Ｓの表面に形成される２次像は、マスクＭの等倍の正立像（上下左右方向の横倍率が正の像）となる。投影光学系モジュール８ａ（第１および第２の部分光学系）は、両側テレセントリック光学系である。第１の部分光学系が形成する１次像の位置には、視野絞り４５が配置してある。
【００５１】
本実施形態では、視野絞り４５は、台形状の開口部を有し、この視野絞り４５により感光性基板Ｓ上の露光領域が台形状に規定される。すなわち、投影光学系ユニット８の内部の各投影光学系モジュールは、投影光学系モジュール内の視野絞り４５によって規定される台形状の視野領域を有し、これらの視野領域の像は、感光性基板Ｓに等倍の正立像として形成され、感光性基板Ｓ上で、図２（Ａ）に示すような露光領域３８ａ〜３８ｃとなる。ここで、各投影光学系モジュールには、図２（Ａ）に示す露光領域３８ａ〜３８ｃに対応する視野領域が図中Ｙ方向に沿って所定ピッチ間隔ｐで一列に配列されるように設けてある。
【００５２】
すなわち、感光性基板Ｓ上には、投影光学系ユニット８内に配置された各投影光学系モジュールによって、Ｙ方向に沿って所定ピッチ間隔で一列に配列された３つの露光領域３８ａ〜３８ｃが形成される。
【００５３】
図２（Ａ）は、投影光学系モジュールにより形成された露光領域３８ａ〜３８ｃとマスクＭと感光性基板Ｓとの平面的な位置関係を示す図である。マスクＭ上には、前述のパターンが形成してあり、このパターンの領域を囲むようにして遮光部が設けてある。照明光学系ユニット４は、図２（Ａ）に示す照明領域１１１ａ〜１１１ｃを均一に照明する。照明領域１１１ａ〜１１１ｃ内には、各投影光学系モジュール内の視野絞り４５による前述の台形状の視野領域が配列され、その結果、基板Ｓ上には、台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃが所定ピッチ間隔で一列に形成されることになる。
【００５４】
本実施形態では、図４に示すように、台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの配置ピッチ間隔ｐは、図５（Ａ）に示す各台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの基準幅ｂの二倍であるが、三倍以上の正数倍であっても良い。各露光領域３８ａ〜３８ｃの基準幅ｂとは、その形状が台形の場合には、台形状のＸ方向の幅を変化させないで、同じ面積の矩形に変換した場合における矩形のＹ方向に沿った幅を意味するものとする。
【００５５】
本実施形態では、図４に示すように、台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの配置ピッチ間隔ｐを、図５（Ａ）に示す各台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの基準幅ｂの二倍となるように、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を設計してある。このように設計することで、図４に示すように、露光領域３８ａ〜３８ｃをＸ方向に沿って、往路方向Ｘ１と復路方向Ｘ２とで一往復させた場合に、台形の露光領域３８ａ〜３８ｃの側端部の三角領域が重なり合うことになり、感光性基板Ｓの表面を隙間なく均一に露光することが容易になる。
【００５６】
次に、図１に示す照明光学系ユニット４、マスクステージ６、投影光学系ユニット８および基板ステージ１０の移動機構について説明する。
【００５７】
図１に示す照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８は、図２（Ａ）に示すＸ方向走査移動機構（第１移動機構）５０に連結してあり、Ｘ方向に同期して走査駆動可能にしてある。また、マスクＭを保持するマスクステージ６と、感光性基板Ｓを保持する基板ステージ１０とは、Ｙ方向シフト移動機構（第２移動機構）５２ａ，５２ｂに連結してあり、Ｙ方向に同期してシフト移動可能にしてある。このＹ方向シフト移動機構５２ａ，５２ｂのうち、マスクＭを保持するマスクステージ６をＹ方向に駆動するシフト移動機構５２ａのみは、図２（Ａ）に示すように、Ｘ方向マスク移動機構（第３移動機構）５４に連結してあり、Ｘ方向に移動可能にしてある。
【００５８】
その結果、図１に示す照明光学ユニット４および投影光学系ユニット８は、Ｘ方向に同期して走査移動可能であり、マスクステージ６および基板ステージ１０は、Ｙ方向に同期してシフト移動可能であり、マスクステージ６は、基板ステージ１０に対して、Ｘ方向に移動可能である。なお、これらの移動機構５０，５２ａ，５２ｂ，５４の具体的構造としては、特に限定されないが、たとえばリニアモータ、非接触軸受などを含む移動機構である。これらの移動機構５０，５２ａ，５２ｂ，５４の駆動量制御は、図示省略してあるレーザ干渉計などの位置センサにより、図１に示す定盤１２に対する照明光学ユニット４および投影光学系ユニット８のＸ方向位置、マスクステージ６および基板ステージ１０のＹ方向位置およびマスクステージ６のＸ方向位置を正確に検出して行われる。また、これらの移動機構５０，５２ａ，５２ｂ，５４は、図１に示す露光装置２の本体と共に、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すチャンバ５６内に配置してある。
【００５９】
次に、本実施形態に係る露光装置２を用いた露光方法について説明する。
まず、基板ステージ１０の上に、感光性レジストが塗布された感光性基板Ｓを、基板ステージ１０の上にセットする。それと同時またはその前後に、マスクステージ６の上に露光すべきパターンが形成してあるマスクＭをセットする。本実施形態では、マスクＭは、感光性基板Ｓの長手方向Ｘの１／２をカバーする寸法にしてマスクＭの大型化を防止している。感光性基板Ｓには、図２（Ａ）において、感光性基板Ｓの右半分と左半分とで、マスクＭに形成された同じパターンが、露光により転写されることにする。
【００６０】
一枚の感光性基板Ｓに対して露光を開始する位置を、図２（Ａ），（Ｂ）および図６（Ａ）の位置とする。すなわち、マスクＭは、これらの図において、感光性基板Ｓの左半分の上方に位置するように、Ｘ方向マスク移動機構５４により制御してある。また、マスクＭおよび基板Ｓは、Ｙ方向シフト移動機構５２ａ，５２ｂにより、同期してＹ方向下限位置（図２（Ａ）において下方向）に設定してある。また、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８は、Ｘ方向走査移動機構５０により、感光性基板Ｓに対してＸ方向略中央位置に設定してある。
【００６１】
この状態で、照明光学系ユニット４から、Ｙ方向に沿って一列の複数の照明領域１１１ａ〜１１１ｃをマスクＭの上に照射し、マスクＭを透過した照明光を投影レンズ系ユニット８を通して、Ｙ方向に沿って一列の台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃとして、基板Ｓの上に照射する。それと同時に、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、Ｘ方向走査移動機構５０により、Ｘ方向に沿って往路方向Ｘ１に同期して移動させる。露光しながら、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、往路方向Ｘ１の最大限に移動させると、図６（ａ）の斜線部に示すように、感光性基板Ｓの左半分表面には、露光領域３８ａ〜３８ｃの各基準幅ｂに対応した幅で、ストライプ状に露光領域が形成され、各ストライプの間には、露光されない部分が残る。
【００６２】
次に、照明光学系ユニット４からの照明を一旦停止し、図２（Ａ）に示すＹ方向シフト移動機構５２ａ，５２ｂにより、マスクＭおよび基板Ｓを、Ｙ方向に沿って、図５（Ａ）に示す各露光領域の基準幅ｂと同じ間隔で、図２（Ａ）の上方向にシフト移動させる。その結果、各露光領域３８ａ〜３８ｃは、図４に示すように、感光性基板Ｓに対して、各露光領域の基準幅ｂと同じ間隔で、図４中の下方向に相対シフト移動したことになる。
【００６３】
シフト移動した後に、照明光学系ユニット４からの照明を再度開始し、同時に照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、複路方向Ｘ２に移動させ、これらが基板ＳのＸ方向中央位置まで戻ると、図６（ｂ）の斜線部に示すように、基板Ｓの左半分表面に残されていたストライプ状の非露光部分に対応するパターンで露光が行われ、基板の左半分の露光が隙間なく完了する。なお、本実施形態では、図４に示すように、台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの配置ピッチ間隔ｐを、図５（Ａ）に示す各台形状の露光領域３８ａ〜３８ｃの基準幅ｂの二倍となるように、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を設計してある。このように設計することで、図４に示すように、露光領域３８ａ〜３８ｃをＸ方向に沿って、往路方向Ｘ１と復路方向Ｘ２とで一往復させた場合に、台形の露光領域３８ａ〜３８ｃの側端部の三角領域が重なり合うことになり、感光性基板Ｓの表面を隙間なく均一に露光することができる。
【００６４】
照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、複路方向Ｘ２に移動させ、これらが基板ＳのＸ方向中央位置まで戻ると、本実施形態では、一旦露光を停止し、次に、図２（Ａ）に示すＸ方向マスク移動機構５４を駆動して、マスクＭを保持するマスクステージ６のみを、図２（Ａ）に示す基板Ｓの左半分位置から右半分位置まで移動させる。
【００６５】
次に、再度、露光を開始し、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、図６（Ｃ）に示すように、基板の左半分の場合における複路方向Ｘ２と同じ方向である往路方向Ｘ３に同期して走査移動させる。その結果、感光性基板Ｓの左半分の場合と同じように、図６（ｃ）の斜線部に示すように、感光性基板Ｓの右半分表面には、露光領域３８ａ〜３８ｃの各基準幅ｂに対応した幅で、ストライプ状に露光領域が形成され、各ストライプの間には、露光されない部分が残る。
【００６６】
次に、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８が往路方向Ｘ３の最大限位置間で移動した後に、照明光学系ユニット４からの照明を一旦停止し、図２（Ａ）に示すＹ方向シフト移動機構５２ａ，５２ｂにより、マスクＭおよび基板Ｓを、Ｙ方向に沿って、図５（Ａ）に示す各露光領域の基準幅ｂと同じ間隔で、図２（Ａ）の下方向にシフト移動させる。次に、照明光学系ユニット４からの照明を再度開始し、同時に照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、図６（Ｄ）に示すように、複路方向Ｘ４に移動させ、これらが基板ＳのＸ方向中央位置まで戻させる。その結果、図６（ｄ）の斜線部に示すように、感光性基板Ｓの右半分表面に残されていたストライプ状の非露光部分に対応するパターンで露光が行われ、感光性基板の右半分の露光が隙間なく完了する。
【００６７】
このようにして、比較的大面積の感光性基板Ｓの表面に対して、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８を、基板Ｓの左半分で１往復と右半分で１往復させるのみで、隙間なく露光することができる。このため、照明光学系ユニット４と投影光学系ユニット８との移動ストロークが感光性基板ＳのＸ方向の長さとほぼ同じであるため走査型露光装置を小型化することができる。また、本実施の形態のように、Ｘ方向のマスクＭの寸法を感光性基板ＳのＸ方向の１／２とすることによりマスクＭを小型化することができる。なお、マスクＭの寸法を感光性基板Ｓと同じにすればＸ方向の移動は１往復でよくスループットを向上することができる。更に、たとえば特開平６−１７７００９号公報に示す、いわゆるシングルレンズ方式の走査型露光装置に比較して、露光工程のスループットが大幅に向上する。
【００６８】
また、マスクおよび感光性基板を同期移動させる方式の走査型露光装置に比較して、本実施形態に係る走査型露光装置２では、感光性基板Ｓは、Ｙ方向に所定間隔でシフト移動させるのみであり、走査方向Ｘには移動させないので、特に走査方向Ｘの装置寸法を大幅に縮小することができる。
【００６９】
さらに、本実施形態に係る走査型露光装置では、たとえば特開平７−５７９８６号公報に示す一般的なマルチレンズ方式の露光装置と異なり、露光領域を互い違いに隙間なく形成しないので、投影レンズ系ユニット８を構成する投影レンズ系モジュールの数を、半減させることができる。その結果、走査駆動対象である投影レンズ系ユニット８の重量を軽量化することができると共に、大きさも小さくなり、走査時の位置制御性が向上すると共に、装置寸法の縮小が可能になる。
【００７０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。
【００７１】
たとえば、投影光学系ユニット８の内部に装着してある各投影光学系モジュールにより感光性基板Ｓの表面に形成される各露光領域の形状は、台形に限らず、図４（Ｂ）に示すような六角形の露光領域３８’ａ〜３８’ｃであっても良い。
【００７２】
また、上述した実施形態では、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８に対して、マスクステージ６および基板ステージ１０をＹ方向に所定間隔ｂでシフト移動させたが、その逆に、マスクステージ６および基板ステージ１０に対して、照明光学系ユニット４および投影光学系ユニット８をＹ方向に所定間隔ｂでシフト移動させるように構成しても良い。
【００７３】
また、上述した実施形態では、光源として単一のランプを用い、ライトガイド１０３により均等に分配して照明領域１１１ａ〜１１１ｃを形成しているが、光源として複数のランプを用い、各ランプによる照明光をライトガイドで集合した後に均等分配するようにしても良い。また、光源としては水銀ランプのみならず、レーザ光源等の光源であっても適用することが可能である。
【００７４】
さらに、本発明に係る走査型露光装置を用いて露光処理される対象物としては、液晶表示装置用基板に限定されず、その他の大型の感光性基板に対して露光処理する場合について用いることができる。
【００７５】
さらにまた、本発明に係る走査型露光装置において、投影光学系は等倍光学系に限られるものではなく、縮小光学系や拡大光学系であってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、大面積の感光性基板の表面に対して、照明光学系および投影光学系を、最短で１往復移動させるのみで、隙間なく露光することができる。したがって、たとえば特開平６−１７７００９号公報に示す、いわゆるシングルレンズ方式の走査型露光装置に比較して、露光工程のスループットが大幅に向上する。
【００７７】
また、マスクおよび感光性基板を同期移動させる方式の走査型露光装置に比較して、本発明に係る走査型露光装置では、基板を走査方向に移動させないので、特に走査方向の装置寸法を大幅に縮小することができる。
【００７８】
さらに、本発明に係る走査型露光装置では、たとえば特開平７−５７９８６号公報に示す一般的なマルチレンズ方式の露光装置と異なり、露光領域を互い違いに隙間なく形成しないので、投影レンズ系を構成する投影レンズ系モジュールの数を、たとえば半減させることができる。その結果、走査駆動対象である投影レンズ系の重量を軽量化することができると共に、大きさも小さくなり、走査時の位置制御性が向上すると共に、装置寸法の縮小が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の１実施形態に係る走査型露光装置の概略構成図である。
【図２】 図２（Ａ）はマスク、基板および露光領域の関係を示す概略平面図、図２（Ｂ）は照明光学系、マスク、投影光学系および基板との関係を示す概略側面図である。
【図３】 図３は照明光学系の一例を示す概略斜視図である。
【図４】 図４は複数の露光領域の形状と走査方向とを示す概略平面図である。
【図５】 図５（Ａ），（Ｂ）は各露光領域の形状を示す説明図である。
【図６】 図６（Ａ）〜（Ｄ）は走査型露光装置の露光過程を示す概略側面図、図６（ａ）〜（ｄ）は基板表面の露光過程を示す概略平面図である。
【符号の説明】
２… 走査型露光装置
４… 照明光学系ユニット
６… マスクステージ
８… 投影光学系ユニット
１０… 基板ステージ
１２… 定盤
１４… 防振台
３８ａ〜３８ｃ… 露光領域
５０… Ｘ方向走査移動機構（第１移動機構）
５２ａ，５２ｂ… Ｙ方向シフト移動機構（第２移動機構）
５４… Ｘ方向マスク移動機構（第３移動機構）
Ｍ… マスク
Ｓ… 感光性基板
ｂ… 基準幅
ｐ… ピッチ間隔

Claims (17)

1. マスクステージが保持するマスクに照明光を照射する照明光学系と、
   前記マスクを透過した前記照明光を基板ステージが保持する感光性基板に照射し、第１方向に所定ピッチ間隔で一列に配列された３以上の露光領域を前記感光性基板上に形成する投影光学系と、
   前記照明光学系および前記投影光学系を同期して、前記感光性基板および前記マスクに対して、前記第１方向と略直交する第２方向に移動させる第１移動機構と、
   前記マスクステージおよび前記基板ステージを、前記照明光学系および前記投影光学系に対して、前記第１方向に相対的に移動させる第２移動機構と、
   を有することを特徴とする走査型露光装置。
2. 前記第２移動機構は、前記第１方向における前記露光領域の基準幅に基づく間隔で、前記マスクステージおよび前記基板ステージを、前記照明光学系および前記投影光学系に対して、前記第１方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載の走査型露光装置。
3. 前記所定ピッチ間隔は、前記基準幅の二倍以上の整数倍に等しいことを特徴とする請求項２に記載の走査型露光装置。
4. 前記マスクステージを、前記基板ステージに対して、前記第２方向に移動させる第３移動機構をさらに有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
5. 前記投影光学系は、前記露光領域毎に別々の投影光学系モジュールが配置された投影光学系ユニットであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の走査型露光装置。
6. 前記投影光学モジュールは、前記露光領域の形状を規定する視野絞りを有することを特徴とする請求項５に記載の走査型露光装置。
7. 前記視野絞りにより規定される前記露光領域の形状は、前記第１方向に沿って平行な２辺を有する台形であることを特徴とする請求項６に記載の走査型露光装置。
8. マスクステージが保持するマスクに照明光を照射する照明光学系と、前記マスクを透過した前記照明光を基板ステージが保持する感光性基板に照射して第１方向に所定ピッチ間隔で一列に配列された３以上の露光領域を前記感光性基板上に形成する投影光学系とを、同期して、前記感光性基板および前記マスクに対して、前記第１方向と略直交する前記第２方向に移動させながら前記感光性基板の露光を行う第１露光ステップと、
   前記マスクおよび前記第１露光ステップによって露光された前記感光性基板を、前記照明光学系および前記投影光学系に対して、前記第１方向に相対的に移動させる横移動ステップと、
   前記横移動ステップによって相対移動された前記感光性基板および前記マスクに対して、前記照明光学系および前記投影光学系を同期して前記第２方向に移動させながら前記感光性基板の露光を行う第２露光ステップと、
   を含むことを特徴とする露光方法。
9. 前記横移動ステップは、前記第１方向における前記露光領域の基準幅に基づく間隔で、前記マスクおよび前記感光性基板を、前記照明光学系および前記投影光学系に対して、前記第１方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項８に記載の露光方法。
10. 前記所定ピッチ間隔は、前記基準幅の二倍以上の整数倍に等しいことを特徴とする請求項９に記載の露光方法。
11. 前記第１露光ステップにおける前記照明光学系および前記投影光学系の移動方向と、前記第２露光ステップにおける前記照明光学系および前記投影光学系の移動方向とは、前記第２方向のうち互いに異なる方向であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一項に記載の露光方法。
12. 一枚の前記感光性基板に対して、前記第１露光ステップ、前記横移動ステップおよび前記第２露光ステップから成る一連のステップを２回以上行うことを特徴とする請求項８〜１１のいずれか一項に記載の露光方法。
13. 前記マスクを、前記第２露光ステップによって露光された前記感光性基板に対して、前記第２方向に移動させる縦移動ステップをさらに含むことを特徴とする請求項８から１２のいずれか一項に記載の露光方法。
14. 前記第１露光ステップおよび第２露光ステップは、それぞれ前記露光領域の前記第１方向における側端部によって前記感光性基板上の同じ領域に対して露光を行うことを特徴とする請求項８〜１３のいずれか一項に記載の露光方法。
15. 前記露光領域の形状は、前記第１方向に沿って平行な２辺を有する台形であり、前記側端部は、台形状の前記露光領域の三角領域であることを特徴とする請求項１４に記載の露光方法。
16. マスクを透過した照明光を感光性基板に照射して第１方向に所定ピッチ間隔で一列に配列された３以上の露光領域を前記感光性基板上に形成し、前記感光性基板に対して、前記３以上の露光領域を前記第１方向と略直交する前記第２方向に移動させながら前記感光性基板の露光を行う第１露光ステップと、
    前記第１露光ステップによって露光された前記感光性基板を、前記第１方向における前記露光領域の基準幅に基づく間隔で、前記照明光学系および前記投影光学系に対して、第１方向に相対的に移動させる横移動ステップと、
    前記横移動ステップによって相対移動された前記感光性基板に対して前記３以上の露光領域を前記第２方向に移動させながら、前記第１ステップによって露光された該感光性基板上のストライプ状の領域における各ストライプ間の非露光部分の露光を行う第２露光ステップと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
17. 前記第１露光ステップにおける前記３以上の露光領域の前記第２方向の移動方向と、前記第２ステップにおける前記３以上の露光領域の前記第２方向の移動方向とは、往復の関係であることを特徴とする請求項１６に記載の露光方法。

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