JP5057382B2 - 露光装置及び基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、露光装置及び基板の製造方法に関し、より詳細には、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを露光転写するのに好適な露光装置及び基板の製造方法に関する。

従来、フラットパネルディスプレイ装置のカラーフィルタ等のパネルを製造する装置として、種々の露光装置が考案されている。例えば、分割逐次近接露光装置では、基板より小さいマスクをマスクステージで保持すると共に基板をワークステージで保持して両者を近接して対向配置した後、ワークステージをマスクに対してステップ移動させて各ステップ毎にマスク側から基板にパターン露光用の光を照射することにより、マスクに描かれた複数のパターンを基板上に露光転写して、一枚の基板に複数のパネルを製作する。また、スキャン露光装置では、一定速度で搬送されている基板に対して、露光用の光をマスクを介して照射し、基板上にマスクのパターンを露光転写する。

近年、ディスプレイ装置は次第に大型化されつつあり、例えば、第８世代（２２００ｍｍ×２５００ｍｍ）のパネルを４回の露光ショットで製造する場合、一回の露光領域は、１３００ｍｍ×１１２０ｍｍとなり、６回の露光ショットで製造する場合、一回の露光領域は、１１００ｍｍ×７５０ｍｍとなる。従って、露光装置においても露光領域の拡大が求められており、使用される光源の出力も高める必要がある。このため、照明光学系として、複数の光源を用いて、光源全体の出力を高めるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

また、複数の光源を備えた露光装置において、最初に、露光領域に必要な光量を照射するために必要な個数より多くの個数の光源を使用し、所定時間が経過する毎に、光源の使用時間の経過による光量の低下を補うだけの未使用の光源を、順次追加使用することで、定照度制御を図ったものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

さらに、他の照明光学系としては、単一の光源を使用し、露光領域の面積やアスペクト比が変化する毎にインテグレータを切り替えることで、面積やコア断面の大きさが小さな露光領域において露光面照度を高くし、装置のスループットを向上する技術が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開２００４−３６１７４６号公報 特開２００６−２７８９０７号公報 特開２００５−２２７４６５号公報 特開平０３−１６５０２３号公報

ところで、特許文献４に記載のインテグレータでは、インテグレータを切り替えることで、入射開口角が変化する。そのため、面積やアスペクト比が大きい領域を露光する場合と比べて、面積やアスペクト比が小さい領域を露光する場合には、インテグレータの入射開口角が小さくなり、この開口角より大きな角度から入射された光は、インテグレータに取り込むことができず、効率的な照射ができなかった。

また、複数の光源を使用する照明光学系について記載された特許文献１及び２では、個々の光源を点灯・消灯することについてなんら考慮されていない。さらに、特許文献３に記載の照明光学系では、定照度制御のために個々に点灯を行うことが開示されているが、露光領域の変化による光源の制御についてはなんら記載されていない。

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、露光領域の変化に応じて照明光学系を最適に制御し、光源となるランプの寿命に起因するランニングコストを低減することができ、且つ省エネルギーな露光装置及び基板の製造方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、該複数の光源部から射出された光束が入射されるインテグレータと、を有する照明光学系と、
を備え、前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射する露光装置であって、
前記照明光学系は、アスペクト比が異なる露光領域の各々に対応する複数の前記インテグレータと、露光領域のアスペクト比に応じて前記光源部からの光束が入射するインテグレータを選択するインテグレータ切替え手段と、前記複数の光源部のうち、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれる光源部の発光部を点灯し、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれない両端側の光源部の発光部を消灯する光学制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
（２） 前記複数のインテグレータは、同じ光学機能を持ったレンズエレメントを複数備えたフライアイインテグレータによってそれぞれ構成され、該各フライアイインテグレータに使用される前記レンズエレメントは、入射開口角が互いに異なり、
前記光学制御手段が、選択される前記インテグレータのレンズエレメントの入射開口角に応じて、前記各発光部の点灯と消灯を制御することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（３） 前記複数のインテグレータは、コア断面の大きさが異なるロッドインテグレータによってそれぞれ構成され、
前記光学制御手段が、選択される前記インテグレータのコア断面の大きさに応じて、前記各発光部の点灯と消灯を制御することを特徴とする（１）に記載の露光装置。
（４） 前記露光領域のアスペクト比が前記マスクによって切替えられることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の露光装置。
（５） 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、アスペクト比が異なる露光領域の各々に対応する複数のインテグレータと、を有し、選択された前記インテグレータに前記複数の光源部から射出された光束が入射する照明光学系と、を備える露光装置を使用する基板の製造方法であって、
露光領域のアスペクト比に応じて前記光源部からの光束が入射するインテグレータを選択する工程と、
前記選択されるインテグレータに応じて、前記複数の光源部のうち、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれる光源部の発光部を点灯し、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれない両端側の光源部の発光部を消灯する工程と、
前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射する工程と、
を備えることを特徴とする基板の製造方法。

本発明の露光装置及び基板の製造方法によれば、照明光学系は、複数の光源部と、それぞれ構成の異なる切替え自在な複数のインテグレータと、を備え、複数の光源部は、選択されるインテグレータに応じて、各発光部の点灯と消灯を切り替える。これにより、露光領域の変化に応じて照明光学系を最適に制御し、光源となるランプの寿命に起因するランニングコストを低減することができる。また、本発明の照明光学系の最適な制御によって、消費電力を抑えることができ、省エネルギーにも寄与することができる。

以下、本発明の露光装置及び基板の製造方法に係る各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態の分割逐次近接露光装置ＰＥは、マスクＭを保持するマスクステージ１０と、ガラス基板（被露光材）Ｗを保持する基板ステージ２０と、パターン露光用の光を照射する照明光学系７０と、を備えている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能に装着されるマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動させて、マスクＭの位置を調整するマスク駆動機構１６と、を備える。

マスクステージベース１１は、装置ベース５０上に立設される支柱５１、及び支柱５１の上端部に設けられるＺ軸移動装置５２によりＺ軸方向に移動可能に支持され（図２参照。）、基板ステージ２０の上方に配置される。

図３に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａの周縁部の上面には、平面ベアリング１３が複数箇所配置されており、マスク保持枠１２は、その上端外周縁部に設けられるフランジ１２ａを平面ベアリング１３に載置している。これにより、マスク保持枠１２は、マスクステージベース１１の開口１１ａに所定のすき間を介して挿入されるので、このすき間分だけＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能となる。

また、マスク保持枠１２の下面には、マスクＭを保持するチャック部１４が間座１５を介して固定されている。このチャック部１４には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための複数の吸引ノズル１４ａが開設されており、マスクＭは、吸引ノズル１４ａを介して図示しない真空式吸着装置によりチャック部１４に着脱自在に保持される。また、チャック部１４は、マスク保持枠１２と共にマスクステージベース１１に対してＸ軸，Ｙ軸，θ方向に移動可能である。

マスク駆動機構１６は、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う一辺に取り付けられる２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙと、マスク保持枠１２のＹ軸方向に沿う一辺に取り付けられる１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘと、を備える。

Ｙ軸方向駆動装置１６ｙは、マスクステージベース１１上に設置され、Ｙ軸方向に伸縮するロッド１６ｂを有する駆動用アクチュエータ（例えば、電動アクチュエータ等）１６ａと、ロッド１６ｂの先端にピン支持機構１６ｃを介して連結されるスライダ１６ｄと、マスク保持枠１２のＸ軸方向に沿う辺部に取り付けられ、スライダ１６ｄを移動可能に取り付ける案内レール１６ｅと、を備える。なお、Ｘ軸方向駆動装置１６ｘも、Ｙ軸方向駆動装置１６ｙと同様の構成を有する。

そして、マスク駆動機構１６では、１台のＸ軸方向駆動装置１６ｘを駆動させることによりマスク保持枠１２をＸ軸方向に移動させ、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙを同等に駆動させることによりマスク保持枠１２をＹ軸方向に移動させる。また、２台のＹ軸方向駆動装置１６ｙのどちらか一方を駆動することによりマスク保持枠１２をθ方向に移動（Ｚ軸回りの回転）させる。

さらに、マスクステージベース１１の上面には、図１に示すように、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを測定するギャップセンサ１７と、チャック部１４に保持されるマスクＭの取り付け位置を確認するためのアライメントカメラ１８と、が設けられる。これらギャップセンサ１７及びアライメントカメラ１８は、移動機構１９を介してＸ軸，Ｙ軸方向に移動可能に保持され、マスク保持枠１２内に配置される。

また、マスク保持枠１２上には、図１に示すように、マスクステージベース１１の開口１１ａのＸ軸方向の両端部に、マスクＭの両端部を必要に応じて遮蔽するアパーチャブレード３８が設けられる。このアパーチャブレード３８は、モータ、ボールねじ、及びリニアガイド等からなるアパーチャブレード駆動機構３９によりＸ軸方向に移動可能とされて、マスクＭの両端部の遮蔽面積を調整する。なお、アパーチャブレード３８は、開口１１ａのＸ軸方向の両端部だけでなく、開口１１ａのＹ軸方向の両端部に同様に設けられている。

基板ステージ２０は、図１及び図２に示すように、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向に移動する基板駆動機構２２と、を備える。基板保持部２１は、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。基板駆動機構２２は、基板保持部２１の下方に、Ｙ軸テーブル２３、Ｙ軸送り機構２４、Ｘ軸テーブル２５、Ｘ軸送り機構２６、及びＺ−チルト調整機構２７と、を備える。

Ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成され、Ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０が、装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に転動体（図示せず）を介して跨架されると共に、モータ３２とボールねじ装置３３とによってＹ軸テーブル２３を案内レール３１に沿って駆動する。

なお、Ｘ軸送り機構２６もＹ軸送り機構２４と同様の構成を有し、Ｘ軸テーブル２５をＹ軸テーブル２３に対してＸ方向に駆動する。また、Ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をＸ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、Ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板移動機構２２は、基板保持部２１をＸ方向及びＹ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの対向面間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をＺ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のＸ方向側部とＹ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のＹ方向端部とＸ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１、６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定して基板ステージ２０の位置を検出する。

図２に示すように、照明光学系７０は、発光部としての超高圧水銀ランプ７１と、このランプ７１から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系としての反射鏡７２と、をそれぞれ含む複数の光源部７３と、複数の光源部７３から射出された光束が入射されるインテグレータ７４（７４Ａ，７４Ｂ）と、インテグレータ７４を切替えるための切替装置７５と、選択されるインテグレータ７４Ａ，７４Ｂに応じて、各光源部７３のランプ７１の点灯と消灯を切り替える光学制御部７６と、インテグレータ７４の出射面から出射された光路の向きを変える凹面鏡７７と、複数の光源部７３とインテグレータ７４との間に配置されて照射された光を透過・遮断するように開閉制御する露光制御用シャッター７８と、を備える。

なお、照明光学系７０において、１６０Ｗの超高圧水銀ランプ７１を使用した場合、第６世代のフラットパネルを製造する露光装置では３７４個の光源部、第７世代のフラットパネルを製造する露光装置では５７２個の光源部、第８世代のフラットパネルを製造する露光装置では、７７４個の光源部が必要とされるが、本実施形態では、説明を簡略化するため、５段×７列の３５個の光源部４３を有するものとして説明する。

超高圧水銀ランプ７１と反射鏡７２とを備える複数の光源部７３は、所定の曲面、例えば、球面に沿った形状を有する支持体７９にそれぞれ支持されている。なお、支持体７９の曲面形状は、使用されるインテグレータ７４のうち、入射開口角が最大の後述するレンズエレメント８２に対して全てのランプ７１の光が入射できるように設計されている。

また、図７に示すように、各光源部７３には、ランプ７１に電力を供給する点灯電源８０が個々に接続されており、各点灯電源８０の制御回路８１は、光学制御部７６に接続されている。

図５及び図６に示すように、インテグレータ７４Ａ，７４Ｂは、同じ光学機能を持ったレンズエレメント８２Ａ，８２Ｂを複数備えたフライアイインテグレータによってそれぞれ構成されている。各レンズエレメント８２Ａ，８２Ｂは、それぞれ長尺な略直方体の形状を有し、それぞれ密着するように束ねられている。また、全てのレンズエレメント８２Ａ，８２Ｂの全ての入射面８２Ａ１，８２Ｂ１が略同一平面となるように配置され、また、全ての出射面８２Ａ２，８２Ｂ２が略同一平面となるように配置されている。

さらに、インテグレータ７４Ａ，７４Ｂは、それぞれ異なる構成を有し、各レンズエレメント８２Ａ，８２Ｂのアスペクト比は、露光領域のエリアのアスペクト比（縦／横比）に対応して決定されている。即ち、本実施形態において、露光領域が１３００ｍｍ×１１２０ｍｍ（アスペクト比：０．８６）の場合、レンズエレメント８２Ａのアスペクト比を０．８６とし、露光領域が１１００ｍｍ×７５０ｍｍ（アスペクト比：０．６８）の場合、レンズエレメント８２Ｂのアスペクト比を０．６８としている。

また、アスペクト比が小さいものほど、レンズエレメント８２Ａ，８２Ｂの長辺側に対して短辺側の入射開口角が小さくなる。従って、レンズエレメント８２Ｂの短辺側の開口角θ２は、レンズエレメント８２Ａの短辺側の開口角θ１よりも小さくなる（θ１＞θ２）。このため、インテグレータ７４Ｂは、その入射開口角以上の角度から入射される光を取り込むことができない。

なお、レンズエレメント８２Ａ，８２Ｂの各入射面８２Ａ１，８２Ｂ１は、出射面８２Ａ２，８２Ｂ２を介して照射面に投影されるという結像関係がある。このため、入射開口角（発散角）θ１，θ２を適宜選定することにより、露光領域を設定することができる。入射開口角θ１，θ２は、入射面８２Ａ１，８２Ｂ１、出射面８２Ａ２，８２Ｂ２の曲率、ロッドレンズの長さＬ１，Ｌ２により決定できる。

また、各光源部７３から出射された光は、それぞれインテグレータ７４Ａ，７４Ｂの入射面に向かって進むに従って発散する発散光であり、これらの発散光は、インテグレータ７４Ａ，７４Ｂの入射面に入射される。光源部７３のうち外側に配置された光源部７３から発せられた光の入射領域は歪んだ円形（図示せず）となるが、全ての光源部７３から発せられた光を重ね合わせると、入射領域の形状は全体として円形に近づく。なお、発散光の各々が入射面に入射する領域の大きさを入射面よりも小さくすることで、発散光の全てが入射面に入射され、光源から発せられた光を有効に活用することができる。なお、本実施形態の発散光は、従来（例えば、特開平１１−３３８１６２号公報）に比べて発散角が小さなものであればよく、各ランプからの発散光は略平行光もしくは、それに近い発散光が好ましい。

光学制御部７６は、切替装置７５によって選択されたインテグレータ７４Ａ，７４Ｂの開口角θ１，θ２に応じて、各ランプ７１の点灯と消灯を切り替えるように、制御回路８１へランプ点灯信号を送信する。

このように構成された露光装置ＰＥでは、照明光学系４０において、露光時に露光制御用シャッター４４が開制御されると、超高圧水銀ランプ７１から照射された光が、インテグレータ７４Ａ，７４Ｂの入射面に入射され、各レンズエレメント８２Ａ，８２Ｂの出射面まで導かれて、該出射面から発せられる。さらに、インテグレータ７４Ａ，７４Ｂの出射面から発せられた光は、凹面鏡３０によってその進行方向が変えられるとともに平行光に変換される。そして、この平行光は、マスクステージ１０に保持されるマスクＭ、さらには基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面に対して略垂直にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのパターンＰが基板Ｗ上に露光転写される。

ここで、図７（ａ）に示すように、１３００ｍｍ×１１２０ｍｍの露光領域を露光する場合には、切替装置７５によって、この露光領域のアスペクト比に対応するレンズエレメント８２Ａを備えたインテグレータ７４Ａが選択される。このため、光学制御部７６は、切替装置７５からの切替信号に応じて、全てのランプ７１を点灯するように制御回路８１にランプ信号を送信する。これにより、全ての点灯電源８０がオンされて、全てのランプ７１が点灯される。

一方、図７（ｂ）に示すように、１１００ｍｍ×７５０ｍｍの露光領域を露光する場合には、切替装置７５は、この露光領域のアスペクト比に対応するレンズエレメント８２Ｂを備えたインテグレータ７４Ｂに切り替えられる。この場合、短辺側の入射開口角θ２は、レンズエレメント８２Ａの入射開口角θ１よりも小さくなることから、その入射開口角θ２以上の角度から入射される両端側の光源部７３からの光は取り込むことができない。このため、光学制御部７６は、切替装置７５からインテグレータ７４Ｂが選択されたという切替信号に応じて、列方向における両端側のランプ７１を消灯し、これらの間のランプ７１を点灯するように各制御回路８１にランプ信号を送信する。これにより、両端側のランプ７１の点灯電源８０がオフされて、両端側のランプ７１が消灯される。従って、インテグレータ７４Ｂ内に光を入射できる光源部７３のランプ７１のみが点灯するので、効率的なランプ７１の点灯を可能とし、ランプの寿命を延ばすことができ、露光装置のランニングコストも下げることができる。また、効率的なランプ７１の点灯制御により、消費電力を抑えることができ、省エネルギーにも寄与することができる。

なお、フライアイインテグレータとしては、本実施形態のようにレンズエレメントの長さを変えることで所望のアスペクト比を与えるものの他、出射側のレンズエレメントの曲率を変える等、他の手法によってアスペクト比を与えるものであってもよい。また、各フライアイインテグレータのレンズエレメントの数は、同一でも異なっていてもよい。

なお、本実施形態では、複数のインテグレータを、レンズエレメントを複数備えたフライアイインテグレータによってそれぞれ構成したが、複数のインテグレータは、コア断面の大きさ、材質、構成の少なくとも一つがそれぞれ異なるロッドインテグレータによってそれぞれ構成されてもよい。

例えば、図８に示す変形例のように、照明光学系７０は、コア断面の大きさがそれぞれ異なる複数のロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂを備え、切替装置７５は、露光領域に応じてこれらロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂを切り替える。また、これらロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂと凹面鏡７７間には、リレーレンズ、視野絞り、コンデンサーレンズ等の少なくとも一つによって構成される結像光学系９３が、ロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂの切り替えと関係なく、固定配置されている。

図８（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ロッドインテグレータ９０Ａは、入射された光束を透過させる断面矩形の細長いロッドレンズ９１と、ロッドレンズ９１の側面に輪帯状に密着配置されたクラッド９２とを有しており、ロッドインテグレータ９０Ａ内の全反射角度は、入射開口角と出射開口角の両方と略等しい関係を有する。このロッドインテグレータ９０Ａは、入射された光束を全反射させながら内部に通して射出させることにより、光束の光量分布を均一化し、かつ、光束の断面形状をロッドレンズ９１の断面形状と相似な形状に成形するものである。なお、ロッドインテグレータ９０Ｂも、コア断面の大きさを除いて同様の構成である。また、クラッド９２が空気である場合も含む。さらに、ロッドレンズ９１及びクラッドの断面形状は任意で、図８（ｄ）及び（ｅ）に示すような形状であってもよい。

ここで、コア断面の小さなロッドインテグレータ９０Ａを使用する場合には、このコア断面から外れた位置に入射される両端側の光源部７３からの光は取り込むことができない。従って、図９に示すように、この変形例においても、複数の光源部７３は、選択されるロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂのコア断面の大きさに応じて、各ランプ７１の点灯と消灯の切り替えを行い、効率的なランプ７１の点灯を行うことができる。

また、他の変形例として、ロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂは、コアとクラッドの各材質や構成がそれぞれ異なるように構成されてもよく、コアとクラッドの材質の組合せを変えることで屈曲率が変化し、同時に、ロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂ内の全反射角度及びロッドインテグレータ９０Ａ，９０Ｂの入射開口角が変化する。

このため、入射開口角の小さなロッドインテグレータを使用する場合には、その入射開口角以上の角度から入射される両端側の光源部７３からの光を取り込むことができない。従って、この他の変形例においても、複数の光源部７３は、選択されるロッドインテグレータの各材質や構成に応じて、各ランプ７１の点灯と消灯の切り替えを行い、効率的なランプ７１の点灯を行うことができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接スキャン露光装置について、図１０〜図１５を参照して説明する。

近接スキャン露光装置１０１は、図１３に示すように、マスクＭに近接しながら所定方向に搬送される略矩形状の基板Ｗに対して、パターンＰを形成した複数のマスクＭを介して露光用光Ｌを照射し、基板ＷにパターンＰを露光転写する。即ち、該露光装置１０１は、基板Ｗを複数のマスクＭに対して相対移動しながら露光転写が行われるスキャン露光方式を採用している。なお、本実施形態で使用されるマスクのサイズは、３５０ｍｍ×２５０ｍｍに設定されており、パターンＰのＸ方向長さは、有効露光領域のＸ方向長さに対応する。

近接スキャン露光装置１０１は、図１０及び図１２に示すように、基板Ｗを浮上させて支持すると共に、基板Ｗを所定方向（図において、Ｘ方向）に搬送する基板搬送機構１２０と、複数のマスクＭをそれぞれ保持し、所定方向と交差する方向（図において、Ｙ方向）に沿って千鳥状に二列配置される複数のマスク保持部１７１を有するマスク保持機構１７０と、複数のマスク保持部１７１の上部にそれぞれ配置され、露光用光Ｌを照射する照明光学系としての複数の照射部１８０と、複数の照射部１８０と複数のマスク保持部１７１との間にそれぞれ配置され、照射部１８０から出射された露光用光Ｌを遮光する複数の遮光装置１９０と、を備える。

これら基板搬送機構１２０、マスク保持機構１７０、複数の照射部１８０、及び、遮光装置１９０は、レベルブロック（図示せず）を介して地面に設置される装置ベース１０２上に配置されている。ここで、図１１に示すように、基板搬送機構１２０が基板Ｗを搬送する領域のうち、上方にマスク保持機構１７０が配置される領域をマスク配置領域ＥＡ、マスク配置領域ＥＡに対して上流側の領域を基板搬入側領域ＩＡ、露光領域ＥＡに対して下流側の領域を基板搬出側領域ＯＡと称す。

基板搬送機構１２０は、装置ベース１０２上に他のレベルブロック（図示せず）を介して設置された搬入フレーム１０５、精密フレーム１０６、搬出フレーム１０７上に配置され、エアで基板Ｗを浮上させて支持する基板保持部としての浮上ユニット１２１と、浮上ユニット１２１のＹ方向側方で、装置ベース１０２上にさらに他のレベルブロック１０８を介して設置されたフレーム１０９上に配置され、基板Ｗを把持すると共に、基板ＷをＸ方向に搬送する基板駆動ユニット１４０と、を備える。

浮上ユニット１２１は、図１２に示すように、搬入出及び精密フレーム１０５，１０６，１０７の上面から上方に延びる複数の連結棒１２２が下面にそれぞれ取り付けられる長尺状の複数の排気エアパッド１２３（図１１参照），１２４及び長尺状の複数の吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂと、各エアパッド１２３，１２４，１２５ａ，１２５ｂに形成された複数の排気孔１２６からエアを排出するエア排出系１３０及びエア排出用ポンプ１３１と、吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂに形成された吸気孔１２７からエアを吸引するためのエア吸引系１３２及びエア吸引用ポンプ１３３と、を備える。

また、吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂは、複数の排気孔１２６及び複数の吸気孔１２７を有しており、エアパッド１２５ａ，１２５ｂの支持面１３４と基板Ｗとの間のエア圧をバランス調整し、所定の浮上量に高精度で設定することができ、安定した高さで水平支持することができる。

基板駆動ユニット１４０は、図１１に示すように、真空吸着により基板Ｗを把持する把持部材１４１と、把持部材１４１をＸ方向に沿って案内するリニアガイド１４２と、把持部材１４１をＸ方向に沿って駆動する駆動モータ１４３及びボールねじ機構１４４と、フレーム１０９の上面から突出するように、基板搬入領域ＩＡにおけるフレーム１０９の側方にＺ方向に移動可能且つ回転自在に取り付けられ、マスク保持機構１７０への搬送待ちの基板Ｗの下面を支持する複数のワーク衝突防止ローラ１４５と、を備える。

また、基板搬送機構１２０は、基板搬入側領域ＩＡに設けられ、この基板搬入側領域ＩＡで待機される基板Ｗのプリアライメントを行う基板プリアライメント機構１５０と、基板Ｗのアライメントを行う基板アライメント機構１６０と、を有している。

マスク保持機構１７０は、図１１及び図１２に示すように、上述した複数のマスク保持部１７１と、マスク保持部１７１毎に設けられ、マスク保持部１７１をＸ，Ｙ，Ｚ，θ方向、即ち、所定方向、交差方向、所定方向及び交差方向との水平面に対する鉛直方向、及び、該水平面の法線回りに駆動する複数のマスク駆動部１７２と、を有する。

Ｙ方向に沿って千鳥状に二列配置される複数のマスク保持部１７１は、上流側に配置される複数の上流側マスク保持部１７１ａ（本実施形態では、６個）と、下流側に配置される複数の下流側マスク保持部１７１ｂ（本実施形態では、６個）と、で構成され、装置ベース２のＹ方向両側に立設した柱部１１２（図９参照。）間で上流側と下流側に２本ずつ架設されたメインフレーム１１３にマスク駆動部１７２を介してそれぞれ支持されている。各マスク保持部１７１は、Ｚ方向に貫通する開口１７７を有すると共に、その周縁部下面にマスクＭが真空吸着されている。

マスク駆動部１７２は、メインフレーム１１３に取り付けられ、Ｘ方向に沿って移動するＸ方向駆動部１７３と、Ｘ方向駆動部１７３の先端に取り付けられ、Ｚ方向に駆動するＺ方向駆動部１７４と、Ｚ方向駆動部１７４に取り付けられ、Ｙ方向に駆動するＹ方向駆動部１７５と、Ｙ方向駆動部１７５に取り付けられ、θ方向に駆動するθ方向駆動部１７６と、を有し、θ方向駆動部１７６の先端にマスク保持部１７１が取り付けられている。

複数の照射部１８０は、図１４に示すように、筐体１８１内に、第１実施形態と同様、超高圧水銀ランプ７１と反射鏡７２とをそれぞれ含む、２段５列の１０個の光源部７３Ａ、インテグレータ７４（７４Ｃ，７４Ｄ）、切替装置７５、光学制御部７６、凹面鏡７７、及び、露光制御用シャッター７８、を備えると共に、光源部７３Ａと露光制御用シャッター７８間、及びインテグレータ７４と凹面鏡７７間に配置される平面ミラー２８０，２８１，２８２を備える。

また、図１５に示すように、本実施形態のインテグレータ７４Ｃは、同じ光学機能を持ったレンズエレメント８２Ｃを複数備えたフライアイインテグレータによって構成されているが、図１３に示すようなアスペクト比の小さな細長い露光領域を照射するため、各レンズエレメント８２Ｃの形状も第１実施形態のものに比べてより細長い断面形状を有する。なお、図示しないが、切替装置７５によって切り替えられる他のインテグレータ７４Ｄは、異なるアスペクト比の露光領域を照射すべく、入射開口角の異なるレンズエレメントを複数備えたフライアイインテグレータによって構成されている。

複数の遮光装置１９０は、図１２に示すように、傾斜角度を変更する一対の板状のブラインド部材２０８，２０９を有し、ブラインド駆動ユニット１９２によって一対のブラインド部材１０８，１０９の傾斜角度を変更する。これにより、マスク保持部１７１に保持されたマスクＭの近傍で、照射部１８０から出射された露光用光Ｌを遮光するとともに、露光用光Ｌを遮光する所定方向における遮光幅、即ち、Ｚ方向から見た投影面積を可変とすることができる。

なお、近接スキャン露光装置１０１には、マスクＭを保持する一対のマスクトレー部２２１をＹ方向に駆動することで、上流側及び下流側マスク保持部１７１ａ，１７１ｂに保持されたマスクＭを交換するマスクチェンジャー２２０が設けられると共に、マスク交換の前に、マスクトレー部１２１に対して浮上支持されるマスクＭを押さえつけながら、位置決めピン（図示せず）をマスクＭに当接させることでプリアライメントを行うマスクプリアライメント機構２４０が設けられている。

さらに、図１２に示すように、近接スキャン露光装置１０１には、レーザー変位計２６０、マスクアライメント用カメラ（図示せず）、追従用カメラ（図示せず）、追従用照明２７３等の各種検出手段が配置されている。

次に、以上のように構成される近接スキャン露光装置１０１を用いて、基板Ｗの露光転写について説明する。なお、本実施形態では、下地パターン（例えば、ブラックマトリクス）が描画されたカラーフィルタ基板Ｗに対して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいずれかのパターンを描画する場合について説明する。

近接スキャン露光装置１０１は、図示しないローダ等によって、基板搬入領域ＩＡに搬送された基板Ｗを排気エアパッド１２３からのエアによって浮上させて支持し、基板Ｗのプリアライメント作業、アライメント作業を行った後、基板駆動ユニット１４０の把持部材１４１にてチャックされた基板Ｗをマスク配置領域ＥＡに搬送する。

その後、基板Ｗは、基板駆動ユニット１４０の駆動モータ１４３を駆動させることで、レール１４２に沿ってＸ方向に移動する。そして、基板Ｗがマスク配置領域ＥＡに設けられた排気エアパッド１２４及び吸排気エアパッド１２５ａ，１２５ｂ上に移動させ、振動を極力排除した状態で浮上させて支持される。そして、照射部１８０内の光源から露光用光Ｌを出射すると、かかる露光用光Ｌは、マスク保持部１７１に保持されたマスクＭを通過し、パターンを基板Ｗに露光転写する。

また、当該露光装置１０１は追従用カメラ（図示せず）やレーザー変位計２６０を有しているので、露光動作中、マスクＭと基板Ｗとの相対位置ズレを検出し、検出された相対位置ズレに基づいてマスク駆動部１７２を駆動させ、マスクＭの位置を基板Ｗにリアルタイムで追従させる。同時に、マスクＭと基板Ｗとのギャップを検出し、検出されたギャップに基づいてマスク駆動部１７２を駆動させ、マスクＭと基板Ｗのギャップをリアルタイムで補正する。

以上、同様にして、連続露光することで、基板Ｗ全体にパターンの露光を行うことができる。マスク保持部１７１に保持されたマスクＭは、千鳥状に配置されているので、上流側或いは下流側のマスク保持部１７１ａ，１７１ｂに保持されるマスクＭが離間して並べられていても、基板Ｗに隙間なくパターンを形成することができる。

また、基板Ｗから複数のパネルを切り出すような場合には、隣接するパネル同士の間に対応する領域に露光用光Ｌを照射しない非露光領域を形成する。このため、露光動作中、一対のブラインド部材２０８，２０９を開閉して、非露光領域にブラインド部材２０８，２０９が位置するように、基板Ｗの送り速度に合わせて基板Ｗの送り方向と同じ方向にブラインド部材２０８，２０９を移動させる。

ここで、本実施形態においても、各マスクＭによって露光される基板Ｗの露光領域を切り替える場合には、切替装置７５によって、新しい露光領域のアスペクト比に対応するレンズエレメントを備えたインテグレータ７４Ｃ，７４Ｄに切り替えられる。このため、光学制御部７６は、第１実施形態と同様に、インテグレータ７４Ｃ，７４Ｄの入射開口角に応じてランプ７１の点灯・消灯を行うように制御回路８１にランプ信号を送信する。これにより、使用されるレンズエレメントの入射開口角以上の角度からしか光を入射できない光源部７３を消灯させることができ、効率的なランプ７１の点灯を可能とし、ランプの寿命を延ばして、露光装置１０１のランニングコストを下げることができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
本実施形態は、切替装置によって２つのインテグレータを切り替える構成を説明したが、２つ以上のインテグレータを使用するものであればよく、露光領域のアスペクト比に応じて多数のインテグレータを用意して切り替えるようにしてもよい。
例えば、上記実施形態では、露光装置として分割逐次近接露光装置と走査式近接露光装置とを説明したが、これに限定されず、本発明は、ミラープロジェクション式露光装置、レンズ投影式露光装置にも適用することができる。また、本発明は、一括式、逐次式、走査式等のいずれの露光方法にも適用することができる。

本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 マスクステージの断面図である。 （ａ）は、照明光学系の光源部を示す正面図であり、（ｂ）はその平面図であり、（ｃ）は、その側面図である。 （ａ）は、照明光学系のインテグレータを示す正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は入射部分の側面図である。 （ａ）は、照明光学系の他のインテグレータを示す正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は入射部分の側面図である。 露光領域が異なる場合における光源部の点灯・消灯の状態を説明するための図である。 （ａ）は、本実施形態の変形例に係るロッドインテグレータを有する照明光学系を説明するための図であり、（ｂ）は、ロッドインテグレータ内の光束の様子を示す断面図であり、（ｃ）は、ロッドインテグレータの正面図であり、（ｄ）は、ロッドインテグレータの変形例の断面図であり、（ｅ）は、ロッドインテグレータの他の変形例の断面図である。 本実施形態の変形例に係る露光領域が異なる場合における光源部の点灯・消灯の状態を説明するための図である。 本発明の第２実施形態にかかる近接スキャン露光装置の全体斜視図である。 近接スキャン露光装置を、照射部等の上部構成を取り除いた状態で示す上面図である。 近接スキャン露光装置のマスク配置領域における露光状態を示す側面図である。 （ａ）は、マスクとエアパッドとの位置関係を説明するための要部上面図であり、（ｂ）は、その断面図である。 （ａ）は、近接スキャン露光装置の照射部を説明するための図であり、（ｂ）は、（ａ）のXIV方向から見た照射部の光源部を示す正面図である。 （ａ）は、照明光学系のインテグレータを示す正面図であり、（ｂ）は平面図であり、（ｃ）は入射部分の側面図である。

符号の説明

１０ マスクステージ
１８ アライメントカメラ
２０ 基板ステージ
７０ 照明光学系
７４，７４Ａ，７４Ｂ，７４Ｃ，７４Ｄ インテグレータ
１０１ 近接スキャン露光装置（露光装置）
１２０ 基板搬送機構
１２１ 浮上ユニット
１４０ 基板駆動ユニット
１５０ 基板プリアライメント機構
１６０ 基板アライメント機構
１７０ マスク保持機構
１７１ マスク保持部
１７２ マスク駆動部
１８０ 照射部
１９０ 遮光装置
Ｍ マスク
Ｐ パターン
ＰＥ 逐次近接露光装置（露光装置）
Ｗ ガラス基板（被露光材、基板）

Claims (5)

1. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、
   前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、
   発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、該複数の光源部から射出された光束が入射されるインテグレータと、を有する照明光学系と、
   を備え、前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射する露光装置であって、
   前記照明光学系は、アスペクト比が異なる露光領域の各々に対応する複数の前記インテグレータと、露光領域のアスペクト比に応じて前記光源部からの光束が入射するインテグレータを選択するインテグレータ切替え手段と、前記複数の光源部のうち、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれる光源部の発光部を点灯し、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれない両端側の光源部の発光部を消灯する光学制御手段とを備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記複数のインテグレータは、同じ光学機能を持ったレンズエレメントを複数備えたフライアイインテグレータによってそれぞれ構成され、該各フライアイインテグレータに使用される前記レンズエレメントは、入射開口角が互いに異なり、
   前記光学制御手段が、選択される前記インテグレータのレンズエレメントの入射開口角に応じて、前記各発光部の点灯と消灯を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記複数のインテグレータは、コア断面の大きさが異なるロッドインテグレータによってそれぞれ構成され、
   前記光学制御手段が、選択される前記インテグレータのコア断面の大きさに応じて、前記各発光部の点灯と消灯を制御することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
4. 前記露光領域のアスペクト比が前記マスクによって切替えられることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の露光装置。
5. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、前記基板と対向するようにマスクを保持するマスク保持部と、発光部と該発光部から発生された光に指向性をもたせて射出する反射光学系をそれぞれ含む複数の光源部と、アスペクト比が異なる露光領域の各々に対応する複数のインテグレータと、を有し、選択された前記インテグレータに前記複数の光源部から射出された光束が入射する照明光学系と、を備える露光装置を使用する基板の製造方法であって、
   露光領域のアスペクト比に応じて前記光源部からの光束が入射するインテグレータを選択する工程と、
   前記選択されるインテグレータに応じて、前記複数の光源部のうち、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれる光源部の発光部を点灯し、選択された前記インテグレータに光束が取り込まれない両端側の光源部の発光部を消灯する工程と、
   前記基板に対して前記照明光学系からの光を前記マスクを介して照射する工程と、
   を備えることを特徴とする基板の製造方法。

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