JP2004304135A - Exposure device, exposing method and manufacturing method of micro-device - Google Patents

Exposure device, exposing method and manufacturing method of micro-device Download PDF

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研太郎 村上
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposure device capable of properly exposing corresponding to the shape or the like of a pattern to be transferred. <P>SOLUTION: Luminous flux reflected by a pattern of a variable pattern generation section VPG forms an image of a mask pattern on a plate PL as a photosensitive substrate via a projection lens 6. While scanning the plate PL in the Y-axis direction, a desired pattern is gradually exposed on the whole surface of the plate PL by scrolling the pattern formed on the variable pattern generation section VPG synchronously with the plate PL. At this time, a main control part 8 as an adjustment part turns on a spare area DA1 of the variable pattern generation section VPG corresponding to the shape or the like of the pattern transferred finally on the plate PL and optimizes an exposure amount by adjusting the exposure amount of each part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
露光装置として、回路パターンを表示する液晶ディスプレイとウェハとを相対的に移動させつつ、液晶ディスプレイに表示された回路パターンをウェハの移動に同期して変化させるものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１７７１８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような露光装置では、走査によってパターンがそのまま転写されるだけである。また、表示用の液晶ディスプレイに画素欠陥やパーティクルの付着等がある場合、これらの欠陥像が転写されてしまう。また、照明光に照度むら等が存在する場合、これらの影響で露光むらが発生する可能性がある。
【０００４】
そこで、本発明は、転写すべきパターンの形状、パターンの大きさ、露光条件等に応じた適切な露光を行うことができる露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
また、本発明は、電気的に制御されたパターン形成部の画素欠陥等やパターン形成部に付着した異物等が存在する場合であっても、その欠陥像が転写されることを防止できる露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
さらに、本発明は、露光むらの発生を防止することができる露光装置、露光方法及び及びマイクロデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、（ｃ）パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有する。そして、制御手段が、感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする。ここで、「パターン形成部」は、自発光型画像表示素子と非発光型画像表示素子の双方を含む概念である。前者の自発光型画像表示素子には、ＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、無機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＯＬＥＤ（ｏｒｇａｎｉｃ ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ： ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ： ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｐｌａｙ ｐａｎｅｌ）等が含まれる。また、後者の非発光型画像表示素子は、空間光変調器（ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器と反射型空間光変調器とに分けられる。透過型空間光変調器には、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ： ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が含まれる。また、反射型空間光変調器には、ＤＭＤ（ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ， ｏｒ ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ： ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ ｄｉｓｐｌａｙ）、電子ペーパ（又は電子インク）、光回折ライトバルブ（ｇｒａｔｉｎｇ ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ）等が含まれる。また、「露光パターン」とは、露光すべきパターン若しくは露光されたパターンを意味し、パターン形成部により形成される露光パターンの場合その表示画像に相当し、感光性基板に露光されるべき露光パターンの場合その露光画像に相当する。また、「表示動作の調整」とは、表示素子からの反射光、透過光はたは発光光の明るさ階調を変化させること、及びパターン修正等を意味する。
【０００８】
上記露光装置では、制御手段に含まれる調整部が、感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、感光性基板に最終的に転写すべきパターン形状すなわち露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光パターンの露光量を調整することができ、或いは露光むらを補正することができる。
【０００９】
また、第２の発明に係る露光装置は、第１の発明の装置であって、調整部が、感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含むことを特徴とする。この場合、露光パターンの修正によって露光量の調整や露光むらの補正を効率的に達成することができる。
【００１０】
また、第３の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、（ｃ）パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有する。そして、制御手段が、感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする。
【００１１】
上記露光装置では、制御手段に含まれる調整部が、感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、感光性基板に最終的に転写すべきパターン形状すなわち露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光状態を制御することができ、露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じた適切な露光が可能になる。
【００１２】
また、第４の発明に係る露光装置は、第３の発明の装置であって、調整部が、感光性基板に露光される露光パターンの形状または／および露光パターンの大きさに応じて、パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含むことを特徴とする。この場合、露光パターンの修正によって、露光パターン形状または／および露光パターンの大きさ、すなわちパターンの形状的要因に応じた適切な露光を効率的に達成することができる。
【００１３】
また、第５の発明に係る露光装置は、第１〜４の発明の装置であって、ステージが、露光に際して、感光性基板をパターン形成部に対して相対的に移動させ、パターン形成部が、感光性基板の移動に同期して露光パターンが移動するように表示することを特徴とする。この場合、走査型の露光によって広域に亘って高精度の露光が可能になる。
【００１４】
また、第６の発明に係る露光装置は、第１〜５の発明の装置であって、パターン形成部にて表示された露光パターンを感光性基板に投影する投影手段をさらに含むことを特徴とする。この場合、投影露光装置とすることができ、露光パターンを所望の拡大率、等倍、若しくは縮小率で基板上に露光することができ、特に縮小の場合、高い集積度の微細パターン形成することができる。
【００１５】
また、第７の発明に係る露光装置は、第１，２の発明の装置であって、調整部が、パターン形成部にて表示動作する表示素子の数に応じて感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正することを特徴とする。この場合、表示数の調整によって簡易に露光量や露光むらを補正することができる。
【００１６】
また、第８の発明に係る露光装置は、第２，４の発明の装置であって、修正部は、パターン形成部にて表示される露光パターンを変更（調整、補正、修正等）するために、複数の表示素子の表示動作の領域を変更することを特徴とする。この場合、表示領域の変更によって露光に寄与する表示素子数を簡易に調整することができる。
【００１７】
また、第９の発明に係る露光装置は、第２，４，８の発明の装置であって、ステージが、露光に際して、パターン形成部に対して感光性基板を走査方向に沿って相対的に移動させるとともに、パターン形成部が、感光性基板の移動に同期して露光パターンが移動するように表示し、修正部が、パターン形成部により表示される露光パターンを修正するために、走査方向におけるパターン形成部の表示素子の動作数を調整することを特徴とする。この場合、走査型の露光において走査方向の動作素子数の調節によって簡易に感光性基板上の各点の露光光量を制御することができる。
【００１８】
また、第１０の発明に係る露光装置は、第１〜９の発明の装置であって、パターン形成部が、露光パターンを表示するための複数の表示素子を有する第１表示領域、及び表示素子の表示動作を調整するために複数の表示素子を有する第２表示領域を含み、調整部が、第２表示領域を用いることにより、表示素子の表示動作数を調整することを特徴とする。この場合、予備の第２表示領域を利用して露光光量の減少を抑えつつ適正な露光を達成することができる。
【００１９】
また、第１１の発明に係る露光装置は、第１〜１０の発明の装置であって、パターン形成部にて表示される露光パターンの状態を検出する検出する検出手段を更に含み、調整部が、検出手段からの検出情報に基づいて、表示素子の表示動作を調整することを特徴とする。この場合、検出手段の検出情報に基づいてパターン形成部の欠陥、ゴミの付着、表示素子自身の特性変化等をモニタすることができ、このような誤差要因を相殺する補正が可能になる。
【００２０】
また、第１２の発明に係る露光装置は、第１〜１１の発明の装置であって、パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子における露光の寄与度を調整することを特徴とすることを特徴とする。ここで、「寄与度の調整」とは、表示素子の点灯又は透過時間の調整、表示素子の反射又は透過光量の調整等を含む概念である。この場合、露光パターンを構成する表示素子の寄与度調整によって、露光量の調整、露光むらの補正、露光パターン形状等に応じた適切な露光等が可能になる。
【００２１】
また、第１３の発明に係る露光装置は、第１〜１１の発明の装置であって、パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子の各々における露光の寄与度を調整することを特徴とする。この場合、露光パターンを構成する個々の表示素子の寄与度調整によって、露光量の調整、露光むらの補正、露光パターン形状等に応じた適切な露光等が可能になる。
【００２２】
また、第１４の発明に係る露光装置は、第１〜１１の発明の装置であって、パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子の各々から感光性基板へ向う光の強度または表示素子各々の表示動作の時間を調整することを特徴とする。
【００２３】
また、第１５の発明に係る露光装置は、第１〜１４の発明の装置であって、パターン形成部を照明する照明装置をさらに含み、調整部が、パターン形成部を照明する照明むらまたは感光性基板に形成される露光パターンの露光むらを補正するように、表示素子の表示動作を調整することを特徴とする。この場合、照明装置による照明むら等の補正も可能になり、パターン形成部の均一な照明、延いては露光量が高度に制御されたパターン転写が可能になる。
【００２４】
また、第１６の発明に係る露光装置は、第１５の発明の装置であって、パターン形成部を照明する照明むらまたは感光性基板に形成される露光パターンの露光むらを計測する計測手段をさらに含み、計測手段からの情報に基づいて、調整部が、表示素子の表示動作を調整することを特徴とする。この場合、計測手段からの情報をフィードバックしてリアルタイムで照明むらや露光むらを補正することができる。
【００２５】
また、第１７の発明に係る露光装置は、第１〜１５の発明の装置であって、感光性基板に露光されるパターンの露光量または露光むらを光電的に検出する光電検出装置をさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
また、第１８の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、（ｃ）パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有し、制御手段が、感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする。
【００２７】
上記露光装置では、制御手段に含まれる調整部が、感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、感光性基板に最終的に転写すべきパターン形状すなわち露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光状態を制御することができ、前後のプロセス等を含む各種条件に適切に対応して最適化された露光が可能になる。
【００２８】
また、第１９の発明に係る露光装置は、第１８の発明の装置であって、調整部は、感光性基板に露光される露光パターンの露光条件に応じて、パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含む。この場合、個別の露光条件に適合するように露光パターンを簡易かつ効率的に修正することができる。
【００２９】
また、第２０の発明に係る露光装置は、（ａ）複数のマイクロミラーを含み、該複数のマイクロミラーの姿勢調整によって露光光路に沿って所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）パターン形成部における複数のマイクロミラーの姿勢を制御する制御手段と、（ｃ）パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージと、（ｄ）パターン形成部における複数のマイクロミラーの姿勢調整によって非露光光路に沿って形成される非露光パターンを検出する検出手段とを含むことを特徴とする。
【００３０】
上記露光装置では、検出手段がパターン形成部における複数のマイクロミラーの姿勢調整によって非露光光路に沿って形成される非露光パターンを検出するので、マイクロミラーからなるパターン形成部からの光路外（非露光経路）に導かれる反射光を利用してパターン形成部や照明光照度分布等の状態を監視することができる。
【００３１】
また、第２１の発明に係る露光方法は、上記第１〜第２０の発明に係る露光装置を用いた露光方法において、（ａ）被露光面または被露光面と光学的に共役な位置に配置されたパターン形成部に露光パターンを表示させる露光パターン表示工程と、（ｂ）パターン形成部にて表示された露光パターンを被露光面に配置された感光性基板に転写する転写工程を含むことを特徴とする。
【００３２】
上記露光方法では、上記第１〜第２０の発明に係る露光装置を用いてパターン形成部にて表示された露光パターンを感光性基板に転写するので、パターン形成部本来の機能を拡張的に利用して、露光量の調整、露光むらの補正、及び、露光パターン形状等に応じた適切な露光が可能になる。
【００３３】
また、第２２の発明に係る露光方法は、（ａ）複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、（２）感光性基板に露光されるパターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整工程と、（ｃ）パターン形成部にて表示された露光パターンを感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３４】
上記露光方法では、調整工程で、感光性基板に露光されるパターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光パターンの露光量を調整することができ、或いは露光むらを補正することができる。
【００３５】
また、第２３の発明に係る露光方法は、（ａ）複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、（ｂ）感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整工程と、（ｃ）パターン形成部にて表示された露光パターンを感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３６】
上記露光方法では、調整工程で、感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、感光性露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光状態を制御することができ、露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じた適切な露光が可能になる。
【００３７】
また、第２４の発明に係る露光方法は、（ａ）複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、（ｂ）感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整する調整工程と、（ｃ）パターン形成部にて形成された露光パターンを感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３８】
上記露光方法では、調整工程で、感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する表示素子の表示動作を調整するので、露光パターン形状に相当するパターンをそのまま生成するパターン形成部本来の機能を拡張的に利用して簡易・迅速に露光状態を制御することができ、前後のプロセス等を含む各種条件に適切に対応して最適化された露光が可能になる。
【００３９】
また、第２５の発明に係る露光方法は、第２２〜２４の発明の方法であって、調整工程が、パターン形成部により形成される露光パターンを修正する修正工程を含むことを特徴とする。この場合、露光量調整や露光むら補正、露光パターンの形状的要因に応じた露光量調整、個別の露光条件に応じた調整等を、露光パターンの修正によって簡易かつ効率的に達成することができる。
【００４０】
また、第２６の発明に係るマイクロデバイスの製造方法は、第２１〜２４の発明の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とする。上記マイクロデバイスの製造方法では、上述の露光方法を用いるので、露光量の調整、露光むらの補正、及び、露光パターン形状等に応じた適切な露光が可能になり、高精度のマイクロデバイスを高い歩留まりで製造することができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。この露光装置１０は、照明光源装置２と、マスク装置４と、投影レンズ６と、ステージ装置７と、主制御部８とを備え、ステージ装置７に載置したプレート（感光性基板）ＰＬ上に、マスク装置４に設けた可変パターン生成部ＶＰＧの反射パターン像を投影することによって露光処理を行う。
【００４２】
ここで、照明光源装置２は、マスク装置４に設けた可変パターン生成部ＶＰＧに対してほぼ平行な光束を均一に入射させて一様な照明を行うものであり、光源、集光レンズ、コリメートレンズ等からなる照明光学系２１と、照明光学系２１の動作状態を制御する光源制御系２３とを備える。この照明光学系２１は、主制御部８によって動作を制御されており、光源から射出された特定波長の光源光を均一化することによって得た照明光ＩＬを、ほぼ平行で均一な光束として可変パターン生成部ＶＰＧに入射させ、可変パターン生成部ＶＰＧ全体を均一に照明することができる。
【００４３】
なお、照明光学系２１は、波面分割型のケーラー照明とすることもできる。この場合、照明光学系２１は、光源、コリメートレンズ、オプティカルインテグレータ（フライアイレンズ、ロッド型インテグレータ、回折素子）、集光レンズ、視野絞り、リレーレンズ等で構成されるが、照明面である可変パターン生成部ＶＰＧの表面が照明光軸に対して傾斜していることを考慮して光学的な設計を行う。このような照明光学系２１では、例えばオプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズの各レンズエレメントの後側焦点面に形成された２次光源像から射出される照明光ＩＬを、それぞれ平行光束として重畳した状態で可変パターン生成部ＶＰＧに入射させる。また、フライアイレンズによって形成される２次光源の位置又はその近傍に開口絞りを配置してその開口径を調節することによって、照明条件を決定する重要なファクタであるσ値（投影レンズ６の瞳面の開口ＥＰの径に対するその瞳面上での２次光源像の口径の比）を所望の値に設定することができる。さらには、ズーム光学系を導入することにより、照明条件としてのσ値を高効率のもとで連続的に可変とする事ができる。
【００４４】
マスク装置４は、照明光源装置２によって照明されてステージ装置７に載置したプレートＰＬに投影すべき可変の露光パターンを生成する電子マスク・システムであり、光像形成部である可変パターン生成部ＶＰＧと、可変パターン生成部ＶＰＧを支持するマスクホルダ４１と、可変パターン生成部ＶＰＧの動作状態を制御するマスク制御系４３とを備える。
【００４５】
ここで、可変パターン生成部ＶＰＧは、例えば非発光型画像表示素子であって空間光変調器と呼ばれるデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）からなり、入射光を２次元的に配列された素子単位で反射・偏向して投影レンズ６のある特定方向に導くことによって、投影レンズ６への入射光の強度を空間的に変調することができる。マスクホルダ４１は、可変パターン生成部ＶＰＧを投影レンズ６に対して固定的に保持するものであるが、その際、可変パターン生成部ＶＰＧの投影レンズ６に対する姿勢をアライメントによって調整することができる。すなわち、可変パターン生成部ＶＰＧは、マスクホルダ４１によって基準光軸ＡＸに垂直な面内で２次元的に適宜移動させることができるとともに、基準光軸ＡＸの回りに所望の回転角だけ回転させることができ、或いは基準光軸ＡＸに対してチルトさせることができる。この際、可変パターン生成部ＶＰＧの位置は、マスクホルダ４１に設けたレーザ干渉計等（不図示）によって計測され、マスク制御系４３に出力される。マスク制御系４３は、この計測データに基づいて可変パターン生成部ＶＰＧの位置を調整する。また、マスク制御系４３は、制御部８とともに制御手段を構成し、主制御部８から出力される指令やデータに基づいて可変パターン生成部ＶＰＧに表示動作を行わせることができる。具体的には、可変パターン生成部ＶＰＧに生成すべき画像若しくはパターン情報に基づいて、可変パターン生成部ＶＰＧの表面に２次元マトリックス状に画素単位で配列されている各マイクロミラーの姿勢を、個々のマイクロミラーに設けた駆動部を介して電子的に制御する。これにより、各マイクロミラーは、照明光ＩＬを投影レンズ６の基準光軸ＡＸ方向に導くＯＮ状態と、照明光ＩＬを投影レンズ６の基準光軸ＡＸから外れた非露光光路に導くＯＦＦ状態との間で２値動作し、可変パターン生成部ＶＰＧ全体として所望の反射パターンすなわち露光パターンを生成する。なお、マスク制御系４３は、主制御部８から逐次出力されるパターン情報に基づいて、可変パターン生成部ＶＰＧに生成すべき表示パターンを変化させることができる。これにより、可変パターン生成部ＶＰＧに形成された露光パターンを、ステージ装置７に載置したプレートＰＬの移動に同期して適宜変化させることができる。
【００４６】
投影レンズ（投影光学系）６は、例えば屈折レンズ等の光学素子レンズ系で構成された例えば等倍のテレセントリック光学系からなる投影手段であり、照明光ＩＬによって照明された可変パターン生成部ＶＰＧの像光ＩＭを、被露光面上に配置されたプレートＰＬ上に適当な倍率で投影する。なお、投影光学系６は、屈折光学系に限る事なく、反射屈折光学系、反射光学系で構成する事も可能である。
【００４７】
ステージ装置７は、プレートＰＬをアライメントして支持した状態で投影レンズ６に対して所定速度で移動させるためのものであり、ステージ７１と、ステージ７１の動作状態を制御するステージ駆動系７３とを備える。ステージ７１は、ステージ駆動系７３に駆動されて基準光軸ＡＸに垂直な面内及び基準光軸ＡＸに沿って３次元的に移動し、或いは基準光軸ＡＸに対して適宜傾斜することによって投影レンズ６に対してアライメント可能である。さらに、ステージ７１は、ステージ駆動系７３に駆動されて基準光軸ＡＸに垂直な所定方向（例えば紙面に沿った横方向）に所望の速度で移動させることができ、可変パターン生成部ＶＰＧに生成した表示画像の変化に同期してプレートＰＬを移動させる走査型の露光を可能にする。なお、ステージ７１の位置は、ステージ駆動系７３に設けたレーザ干渉計やフォーカスセンサ等（不図示）によって計測され、主制御部８に出力される。主制御部８は、この位置情報に基づいてステージ駆動系７３に設けたモータ等を駆動してプレートＰＬを目標位置に所望の速度で移動させることができる。
【００４８】
主制御部８は、照明光源装置２、マスク装置４、ステージ装置７等を適当なタイミングで動作させて、プレートＰＬ上の適所に可変パターン生成部ＶＰＧの像を投影させる。この際、主制御部８は、プレートＰＬを適当な速度で移動させつつ、これに同期してマスク制御系４３を介して可変パターン生成部ＶＰＧに形成した露光パターンをスクロールさせることによって、走査型の露光を行う。なお、主制御部８にはハードディスク等の記憶装置が内臓されており、この記憶装置内には露光データファイルが格納されている。露光データファイルには、プレートＰＬの露光を行う上で必要となる処理内容及びその処理順序が記憶されており、これらの処理毎に、所謂レシピデータとして、▲１▼プレートＰＬ上に転写すべきパターン、プレートＰＬに対する露光量等の転写データ、▲２▼プレートＰＬ上に塗布されているレジストに関する情報（例えば、レジストの分光特性）、▲３▼必要となる解像度、▲４▼照明光源装置２の各種特性に関する補正量等の設定値（照明光学特性情報）、▲５▼投影レンズ６の各種特性に関する補正量等の設定値（投影光学特性情報）、及び▲６▼プレートＰＬの平坦性に関する情報等の各種情報が含まれている。なお、上記▲２▼〜▲６▼は、以下で説明する露光条件を構成し、主制御部８は、これらの露光条件に基づいて照明光源装置２、マスク装置４、ステージ装置７等の動作を最適化する。
【００４９】
ここで、プレートＰＬを保持するプレートステージ７１の走査速度をＶ１とし、投影手段すなわち投影光学系６の投影倍率をβとするとき、可変パターン生成部ＶＰＧにて表示される投影パターン走査方向での表示速度Ｖ２は、
Ｖ２＝Ｖ１／β
となる。したがって、投影手段６の倍率が拡大倍率を持つ場合には、可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向での表示速度Ｖ２は、ステージ７１の速度Ｖ１より遅くなり、逆に投影手段６の倍率が縮小倍率を持っている場合には、可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向での表示速度Ｖ２は、ステージ７１の速度Ｖ１よりも大きくなる。
【００５０】
露光装置１０は、その他の要素として、照明光源装置２から発生する照明光ＩＬの強度を検出するための計測手段である照明光検出装置９１と、マスク装置４から非露光光路に導かれた分岐照明光ＢＬの状態を検出ための検出手段である反射光検出装置９３と、投影レンズ６を経てプレートＰＬ上に投影される露光光ＥＬの照度を検出するための光電検出手段又は計測手段である露光光検出装置９５とを備える。
【００５１】
最初の照明光検出装置９１は、照明光源装置２から射出される照明光ＩＬの一部を分岐する透過性のミラー９１ａと、結像用のレンズ９１ｂと、レンズ９１ｂを経た照明光ＩＬが入射する光量センサユニット９１ｃと、センサインタフェース部９１ｄとを備える。光量センサユニット９１ｃは、１次元センサアレイ等からなり、照明光源装置２から射出される照明光ＩＬの光軸に垂直な方向のうち可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向に積算した光量分布や全光量の経時的変化を計測する。なお、光量センサユニット９１ｃによって検出される光量は、可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向（Ｙ軸方向）に積算したものであり、このような積算光量分布が走査方向に垂直なＸ軸方向の各位置に対応して計測される。センサインタフェース部９１ｄは、光量センサユニット９１ｃと主制御部８との間に介在して信号処理を行うものであり、主制御部８からの指令信号に応じて、光量センサユニット９１ｃで計測された照明光ＩＬの光量分布や全光量を主制御部８に逐次送信する。
【００５２】
次の反射光検出装置９３は、可変パターン生成部ＶＰＧを構成するＯＦＦ状態のマイクロミラーで反射されて光路外（非露光光路）に射出される分岐照明光ＢＬが入射する光量センサユニット９３ｃと、センサインタフェース部９３ｄとを備える。光量センサユニット９３ｃは、１次元センサアレイ若しくは２次元センサアレイからなり、分岐照明光ＢＬによって形成される非露光パターンを検出するため、可変パターン生成部ＶＰＧを構成する各マイクロミラーの密度に対応する解像度を有する。これにより、各マイクロミラーからの反射強度分布等を個別に計測することができるようになるので、可変パターン生成部ＶＰＧの画素欠陥や動作不良を検出することができ、各マイクロミラーに付着した微細なゴミの影を計測することができる。さらに、各マイクロミラーからの反射率のバラツキ等も計測することができる。センサインタフェース部９３ｄは、光量センサユニット９３ｃと主制御部８との間に介在して信号処理を行うものであり、主制御部８からの指令信号に応じて、光量センサユニット９３ｃで計測された分岐照明光ＢＬの２次元的な強度分布を主制御部８に逐次送信する。なお、光量センサユニット９３ｃによる計測は、原則としてマスク装置４の動作の合間、すなわち可変パターン生成部ＶＰＧによって照明光ＩＬが全て光路外に分岐照明光ＢＬとして射出されるタイミングで行われる。
【００５３】
最後の露光光検出装置９５は、ステージ７１上に固定されて投影レンズ６によって投影される露光光ＥＬを検出する光量センサユニット９５ｃと、センサインタフェース部９５ｄとを備える。光量センサユニット９５ｃは、単一のセンサや１次元センサアレイからなり、ステージ７１及びステージ駆動系７３と協動して基準光軸ＡＸに垂直な面内で移動することによって、投影レンズ６を経た露光光ＥＬの照度を２次元マップ状の計測値として計測することができる。これにより、投影レンズ６によって投影される露光光ＥＬの２次元的な照度分布や全光量の経時的変化を計測することができる。センサインタフェース部９５ｄは、光量センサユニット９５ｃと主制御部８との間に介在して信号処理を行うものであり、主制御部８からの指令信号に応じて、光量センサユニット９５ｃで計測された露光光ＥＬの強度を主制御部８に逐次送信する。なお、光量センサユニット９５ｃによる計測は、例えばステージ７１上にプレートＰＬを載置する露光前の状態で、マスク装置４を全体表示状態、すなわち可変パターン生成部ＶＰＧの全画素をＯＮとして照明光ＩＬが全て投影レンズ６に導かれる状態で行われる。
【００５４】
図２は、マスク装置４に設けた可変パターン生成部ＶＰＧに生成されるパターンＰＡと、プレートＰＬ上に適宜設定した投影領域ＥＡに形成される投影像ＰＩとの関係を概念的に説明する斜視図である。可変パターン生成部ＶＰＧに生成されるパターンＰＡは、投影領域ＥＡ上に反転状態の投影像ＰＩとして投射される。投影領域ＥＡは、プレートＰＬとともにＹ軸方向に一定速度で移動しており、これに伴って、投影像ＰＩが投影領域ＥＡ上で徐々に移動するとともに、パターンＰＡが−Ｙ軸方向に一定速度で同期をとってスクロールされる。図示の場合は、パターンＰＡ中のラインパターン部ＬＰに対応して投影領域ＥＡ内にラインパターンＬＰ’が投射されるが、この場合スクロールによってもパターンＰＡが変化せず、Ｙ軸方向に延びるライン状の露光パターンＥＰが形成される。
【００５５】
図３は、可変パターン生成部ＶＰＧの画素構造を概念的に説明する図である。可変パターン生成部ＶＰＧは、矩形の表示領域ＤＡを有し、この表示領域ＤＡ内にマトリックス状に配列された多数のマイクロミラーＭＭを備える。各マイクロミラーＭＭの背後には、駆動回路が形成されており、各マイクロミラーＭＭの姿勢を個別に制御して表示領域ＤＡの面に平行なＯＦＦ状態と、表示領域ＤＡの面に対して所定の傾斜角を有するＯＮ状態との間で例えば２値のスイッチ動作をする。なお、図３は、可変パターン生成部ＶＰＧを下面から観察した状態を示しており、可変パターン生成部ＶＰＧに形成された露光パターンは、図２に対応させるならば−Ｙ軸方向にスクロールされる。
【００５６】
ここで、表示領域ＤＡは、パターン形成に使用される基本的な第１表示領域である基本領域ＤＡ０（全パターンの必要最低露光量に対応する領域）と、通常パターン形成に使用されない予備的な第２表示領域である予備領域ＤＡ１とからなる。後者の予備領域ＤＡ１は、基本領域ＤＡ０による露光によるだけでは露光量が不足する場合に、これを補償して目標とする露光量を達成するために利用される。よって、予備領域ＤＡ１は、露光量の補正に必要な範囲となっており、走査方向であるＹ軸方向に関して数画素から数十画素分の幅を有し、走査方向に直交するＸ軸方向に関して基本領域ＤＡ０と同一画素数の幅を有する。この予備領域ＤＡ１は、パターンのスクロールに関して後方に位置する。すなわち、予備領域ＤＡ１は、基本領域ＤＡ０のパターン像がプレートＰＬ上で移動した後にプレートＰＬ上の目標点に対応する位置で点灯するようになっており、プレートＰＬ上の目標点の露光量を画素単位で調節することができる。そして、露光量の調節範囲は、予備領域ＤＡ１のＹ軸方向の幅（図３に例示する場合は３画素分）に対応する光量となっている。
【００５７】
図４は、可変パターン生成部ＶＰＧに欠陥画素が存在する場合の対応を例示する。図４（ａ）に示す場合、基本領域ＤＡ０にハッチンングで示す３つの欠陥画素ＤＥが存在し、走査方向であるＹ軸方向に関して最大で２画素分の光量不足が発生する。そこで、図４（ｂ）に示すように、欠陥画素ＤＥが存在する各Ｘ座標位置において、Ｙ軸方向の積算欠陥画素数に対応する２画素又は１画素の追加点灯を、図面上部に設けた予備領域ＤＡ１を利用して実施する。
【００５８】
図５は、図４（ｂ）に対応し、可変パターン生成部ＶＰＧによるパターンのスクロールを説明している。図５（ａ）〜図５（ｈ）は、図番を追ってスクロールの進行を示しており、パターンエッジＥＤの移動（図面上では降下）に伴って予備領域ＤＡ１において最大２画素が先行して点灯し始め、次いで、基本領域ＤＡ０において予備領域ＤＡ１に隣接する上側画素列から徐々に点灯し始めて基本領域ＤＡ０の点灯が完了する。
【００５９】
図６は、予備領域ＤＡ１の役割を説明するグラフである。このグラフにおいて、横軸はＸ軸方向に関する画素位置Ｐｘを示し、縦軸は各画素位置Ｐｘでの照度すなわち各画素位置Ｐｘで期待される露光量を示す。図４（ａ）に示すように予備領域ＤＡ１を活用しないと、図６（ａ）に示すように欠陥画素ＤＥに対応する画素位置で露光量が不足する。一方、図４（ｂ）に示すように予備領域ＤＡ１を活用すると、図６（ｂ）に示すように露光量の不足を解消して均一な露光量を達成することができる。なお、走査方向に存在する画素欠陥の積算数以上に予備領域ＤＡ１の走査方向の幅を確保することが望ましいことが分かるが、予備領域ＤＡ１の幅が画素欠陥の積算数未満である場合は、基本領域ＤＡ０の走査方向に直交する方向の画素列を必要列数だけ予備領域ＤＡ１に切替えることによって、画素欠陥に起因する露光むらを回避することができる。この場合、全体の露光量を減らす必要が生じる場合もある。
【００６０】
図７（ａ）〜図７（ｈ）は、可変パターン生成部ＶＰＧによるパターンのスクロールの変形例を説明する図である。この場合、図５（ａ）〜図５（ｈ）に示すスクロールと異なって、この予備領域ＤＡ１がスクロール方向に関して前方に位置する。よって、パターンエッジＥＤの移動（図面上では上昇）に伴って、基本領域ＤＡ０において下側画素列から徐々に消灯するが、最後に予備領域ＤＡ１において最大２画素が残って点灯を維持する。
【００６１】
図８は、可変パターン生成部ＶＰＧやその周辺にゴミ等の粒子が付着して表示が不完全となる場合の対応を例示する。図８（ａ）に示す場合、基本領域ＤＡ０にハッチンングで示す円形の影ＰＳすなわち遮光（ケラレ）が存在する。この影Ｐは、ゴミ等の粒子が可変パターン生成部ＶＰＧの光路の前後に遮光体として配置・付着されて形成されたものであり、走査方向であるＹ軸方向に関して最大で３画素分の光量不足が発生する。そこで、図８（ｂ）に示すように、影ＰＳが存在する各Ｘ座標位置において、Ｙ軸方向の積算欠陥画素数に対応する１〜３画素の追加点灯を、予備領域ＤＡ１を利用して実施する。つまり、影ＰＳが存在する走査方向に関して予備領域ＤＡ１を追加的に点灯させて光量不足を埋め合わせる。
【００６２】
また、投影レンズに付着したゴミ等の粒子はボケた像となり露光量を減少させるが、上記と同じ考え方で光量不足を修正できる。
【００６３】
図９は、予備領域ＤＡ１の役割を説明する図である。図８（ａ）に示すように予備領域ＤＡ１を活用しないと、図９（ａ）に示すように影ＰＳに対応する画素位置で露光量が不足する。一方、図８（ｂ）に示すように予備領域ＤＡ１を適宜活用すると、図９（ｂ）に示すように露光量の不足を解消して比較的均一な露光量を達成することができる。なお、遮光体の影ＰＳによって露光量の不均一が生じる場合、画素欠陥の場合のように露光量を正確に均一化することは困難あるが、極端な減光によって重大な露光むらが発生することを簡易・確実に防止することができる。また、プレートＰＬ上には可変パターン生成部ＶＰＧの像がそのまま投影されず、光の回折による像のボケが不可避的に生じるので、図９（ｂ）の曲線に示すようなエッジ状の段差は生じない。
【００６４】
図１０は、マスク装置４に入射する照明光ＩＬの輝度分布や、可変パターン生成部ＶＰＧの反射率の不均一によって照度むら延いては露光むらが生じる場合の対応を例示する。図１０（ａ）は、照明光検出装置９１による計測結果に対応するものであり、走査方向に垂直なＸ軸方向に関する各画素位置で照明光ＩＬの光量をＹ軸方向に関して積算した走査光量を例示する。この場合、走査光量は中央側で光量が減少している。図１０（ｂ）は、図３等に示す可変パターン生成部ＶＰＧにおいて予備領域ＤＡ１を使用した場合の効果を説明する図であり、照明光検出装置９１による計測結果を利用して図１０（ａ）に示す露光量の不均一を解消することにより、プレートＰＬ全体に亘って比較的均一な照度分布を実現できることが分かる。
【００６５】
なお、図１０は照明光ＩＬの輝度分布や可変パターン生成部ＶＰＧの反射出力の不均一を補償して均一な照度分布を達成できることについて説明したが、投影レンズ６の透過特性の不均一等に起因してプレートＰＬ上で照度不均一が生じる場合がある。このような場合も、露光光検出装置９５による計測結果を利用して、プレートＰＬ上の照度不均一を相殺するように予備領域ＤＡ１を点灯することによって、図１０（ｂ）の場合と同様にプレートＰＬ全体に亘って比較的均一な照度分布延いては均一な露光を達成できる。
【００６６】
また、図１０の説明では、可変パターン生成部ＶＰＧに設けた予備領域ＤＡ１によって照明光ＩＬや露光光ＥＬの照度の均一性を達成するものと説明しているが、照明光検出装置９１や露光光検出装置９５によって得た照度の絶対値を利用すれば、照明光ＩＬや露光光ＥＬの照度が経時的に変動する場合にも対処することができる。つまり、照明光源装置２等の出力の経時的変動を相殺するように可変パターン生成部ＶＰＧを動作させることができ、露光精度や製品歩留まりを高めることができる。
【００６７】
図１１〜図１３は、線幅と露光量との関係を説明する図である。このうち、図１１は孤立したラインを形成した場合を示し、図１２は孤立スペースを形成した場合を示し、図１３はライン＆スペースのパターンを形成した場合の形成を示す。各グラフにおいて、横軸はプレートＰＬ上の距離（μｍ）を示し、縦軸は線幅２〜３μｍのライン又はスペースのベストフォーカス時における露光量の波動光学的シミュレーションの結果を示す。線幅や間隔（Ｗ：μｍ単位）はグラフの右側に示してある。これらのグラフから明らかなように、微細なラインやライン＆スペースを形成する場合には、太いライン等を形成する場合よりも露光量が不足する傾向があり、これを補うように照明光量を増加させる必要がある。
【００６８】
図１４は、ライン＆スペースのパターンの線幅を変更した場合の最適露光量の変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。横軸はライン＆スペースパターンのパターン幅を示し、縦軸はこのようなパターン幅を達成するために最適な露光量を示す（パターン幅１０μｍの最適路光量を１として規格化している）。グラフからも明らかなように、パターン幅が５μｍ以下となると最適露光量が徐々に増大し、１μｍのパターン幅の場合、５μｍのパターン幅の場合に比較して１．５倍程度の露光量を確保する必要がある。
【００６９】
以上の事情から、本実施形態では、プレートＰＬに最終的に露光すべきパターンの線幅や形状に対応して各部の露光量を増減させる微調整によって露光量の最適化を図ることとする。具体的には、露光パターンから波動光学的シミュレーションを行って最適な露光量をプレートＰＬ上の各点について算出し、プレートＰＬ上に露光すべきどのパターンについても露光量の適正化を図ることができる。このような最適露光量は、ライン幅が細い部分では一般的に増大し、ライン幅が太い部分では一般的に減少する。また、最適露光量は、サイズが小さな領域部分では一般的に増大し、サイズが大きな領域部分では一般的に減少する。プレートＰＬ上の各点について算出された露光量は、可変パターン生成部ＶＰＧの表示パターンとそのスクロールに換算されて主制御部８の記憶装置に設けたテーブルに保管される。なお、最適露光量は、転写パターンごとに波動光学的シミュレーションを行って計算する必要はなく、線幅等の形状的要素に基づいて露光量の補正量を設定し予めテーブル等に記憶しておけば、転写パターンの各部の形状的な特性に基づいて近似的な最適露光量を簡易に算定することができる。つまり、対象とするパターン部分の線幅、形状やその寸法、隣接するパターンの種類や間隔等を考慮しつつ、可変パターン生成部ＶＰＧに設けた予備領域ＤＡ１の点灯を調節することにより、多様なパターン部分の露光量を適正な値に設定することができる。
【００７０】
図１５は、転写パターンの形状を考慮して露光量を最適化する方法を説明する図である。ここで、上段の図１５（ａ）〜図１５（ｄ）は、可変パターン生成部ＶＰＧによるパターンのスクロールの初期段階を説明する図である。この場合、図７の場合と同様に予備領域ＤＡ１がスクロール方向に関して前方に位置する。また、この場合、黒いハッチングを施した部分が照明光の当たるライン部分であり、１〜４画素の４種類の幅を有している。また、中段の図１５（ｅ）〜図１５（ｈ）は、可変パターン生成部ＶＰＧによるパターンのスクロールの中間段階を説明する図である。４種類の幅の各パターンは、１画素単位で−Ｙ軸方向に移動している。下段の図１５（ｉ）〜図１５（ｌ）は、可変パターン生成部ＶＰＧによるパターンのスクロールの最終段階を説明する図である。図１５（ｊ）の状態において、４種類のパターンのうち１画素及び２画素幅のパターンは、基本領域ＤＡ０を１画素拡張した予備領域ＤＡ１で点灯している。また、図１５（ｋ）の状態において、２画素幅のパターンは、基本領域ＤＡ０を２画素拡張した予備領域ＤＡ１で点灯しており、図１５（ｌ）の状態において、２画素幅のパターンは、基本領域ＤＡ０を３画素拡張した予備領域ＤＡ１で点灯している。つまり、４画素幅のパターンを基準とすると、２画素幅のパターンは１画素分露光量が多くなっており、１画素幅のパターンは２画素分露光量が多くなっている。このように、線幅に応じて予備領域ＤＡ１で点灯させる走査方向の画素数を調節することによって、各転写パターンの露光量を最適化することができ、パターン転写の精度向上を図ることができる。
【００７１】
以下、図１等に示す第１実施形態に係る露光装置１０の全体的な動作について説明する。パターンが形成された可変パターン生成部ＶＰＧは、照明光学系２１からの照明光ＩＬによって均一に照明される。可変パターン生成部ＶＰＧのパターンで反射された光束は、投影レンズ６を介して、感光性基板であるプレートＰＬ上にマスクパターンの像を形成する。そして、投影レンズ６の光軸すなわち基準光軸ＡＸと直交する平面内においてプレートＰＬをＹ軸方向に走査しつつ、これに同期して可変パターン生成部ＶＰＧに形成したパターンをスクロールすることによって、プレートＰＬの全面に所望のパターンが徐々に露光される。この際、主制御部８は、これとともに調整部を構成するマスク制御系４１を介して、プレートＰＬに最終的に転写すべきパターンの形状等に応じて可変パターン生成部ＶＰＧの予備領域ＤＡ１を点灯させ、各部の露光量を調整して露光量の最適化を図る。また、照明光検出装置９１、反射光検出装置９３、及び露光光検出装置９５の検出結果に基づいて、プレートＰＬ上の照度不均一を相殺するように、可変パターン生成部ＶＰＧの予備領域ＤＡ１を点灯する。これにより、プレートＰＬ全体に亘って比較的均一な照度分布をすることが達成できる。
【００７２】
図１６は、露光装置１０による露光動作の一部を詳細に説明するフローチャートである。
【００７３】
まず、主制御部８では、転写に必要なデータのうち転写パターンのＣＡＤデータを読み出す（ステップＳ１１）。この転写パターンは、最終的にプレートＰＬ上に露光されるパターンに対応する。
【００７４】
次に、主制御部８では、今回のプロセスの露光条件を読み込んで、露光装置１０の基本的動作を決定する（ステップＳ１３）。すなわち、レジスト情報、必要解像度、照明光学特性情報、投影光学特性情報等に基づいて、光源の出力、パターン形成に必要な標準的露光量等の基本的な条件を決定するとともに、可変パターン生成部ＶＰＧに生成するパターンのスクロール速度（表示速度）、プレートＰＬの移動速度等の走査露光用パラメータを決定する。
【００７５】
次に、主制御部８では、転写パターンのＣＡＤデータに基づいて、可変パターン生成部ＶＰＧに形成すべき基本パターンであるマスクパターンを算出する（ステップＳ１５）。このマスクパターンは、走査露光に際してのスクロールを予定したものになっており、時間的なコマ送りとしての表示データとなっている。この際、転写パターンの線幅や各領域の形状、寸法等に応じて最適露光量が算出され、これに応じて予備領域ＤＡ１の点灯数や点灯タイミングが計算され、このようなデータに基づいてマスクパターンが調整される。
【００７６】
次に、主制御部８は、調整部若しくは修正部として、上記ステップＳ１３で得た露光条件に基づいてマスクパターンの修正量を算出して露光条件に適合するマスクパターンを得る（ステップＳ１７）。具体的には、照明光源装置２によって形成される照明光ＩＬのσ値に応じて露光時間を画素単位で調節するべくマスクパターンを修正する（具体的には予備領域ＤＡ１の点灯数を増加させる）。さらに、照明光源装置２によって照明領域にける輝度や照明領域を適宜修正する変形照明（例えば輪帯照明や四極照明等の多極照明）が行われる場合も、その条件に応じて露光時間を画素単位で調節するべくマスクパターンを修正する。
【００７７】
次に、主制御部８は、照明光検出装置９１から得た光量分布に基づいて照明光源装置２から射出される照明光ＩＬの照度分布を計測する（ステップＳ１９）。この場合、可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向に積算した光量分布が、これに垂直なＸ軸方向の各位置に対応して計測される。
【００７８】
次に、主制御部８は、反射光検出装置９３の出力に基づいてマスク画像のチェックを行う（ステップＳ２１）。具体的には、可変パターン生成部ＶＰＧをすべてＯＦＦ状態として反射光検出装置９３から得た分岐照明光ＢＬの２次元的な強度分布に基づいて可変パターン生成部ＶＰＧの画素欠陥やゴミの付着等をチェックするとともにその画素位置を特定する。
【００７９】
次に、主制御部８では、露光光検出装置９５の出力に基づいて投影レンズ６を経た露光光ＥＬの照度を２次元マップ状の計測値として計測する（ステップＳ２３）。この際、照明光検出装置９１や可変パターン生成部ＶＰＧの影響を除くため、露光光ＥＬの照度分布から反射光検出装置９３の光量センサユニット９３ｃで得た照度分布に対する差分が算出される。これにより、投影レンズ６等の投影系に起因する照度分布のみを抽出することができる。
【００８０】
次に、主制御部８では、ステップＳ１５，Ｓ１７，Ｓ１９で得た積算光量分布、欠陥位置、照度分布等に基づいて初期補正量を算出する（ステップＳ２５）。この初期補正量は、照明光源装置２、可変パターン生成部ＶＰＧ、投影レンズ６等の特性や欠陥等に起因して従来不可避の誤差要因であるが、本実施形態の露光装置１０では、以下に説明するようにマスクパターンの修正によってこのような誤差要因を回避する。
【００８１】
ここで、積算光量分布に基づく初期補正量の部分は、可変パターン生成部ＶＰＧにおいて走査方向（Ｙ軸方向）に配列された画素に共通する補正量として走査方向の直行方向（Ｘ軸方向）に垂直に配列される画素位置ごとに登録され、可変パターン生成部ＶＰＧの予備領域ＤＡ１を点灯する個数に換算される（図１０参照）。また、欠陥位置に基づく初期補正量の部分も、可変パターン生成部ＶＰＧにおいて欠陥等が投影される走査方向の画素列に共通する補正量として登録され、可変パターン生成部ＶＰＧの予備領域ＤＡ１を点灯する個数に換算される（図４〜図９参照）。一方、照度分布に基づく初期補正量の部分は、露光光検出装置９５による計測結果に基づいて転写パターンの各点において設定され得るものであり、可変パターン生成部ＶＰＧに形成されるパターンのスクロールによる画素単位の移動の各タイミングにおいて設定される。よって、照度分布に基づく初期補正量の部分は、可変パターン生成部ＶＰＧに設けた予備領域ＤＡ１を構成する各画素をスクロールの各タイミングで点灯する個数及び位置に換算される。
【００８２】
次に、主制御部８では、調整部若しくは修正部として、ステップＳ２５で得た初期補正量に基づいてマスクパターンの補正量を算出して初期補正量に対応するマスクパターンを得る（ステップＳ２７）。この初期補正量は、可変パターン生成部ＶＰＧの予備領域ＤＡ１を点灯する個数に相当し、照明光源装置２の照度分布を補償し、可変パターン生成部ＶＰＧに生じた欠陥やゴミの影響を解消し、投影レンズ６等の特性を補償するものとなっている。これにより、最終的にプレートＰＬに形成される転写パターンを高精度で目的の形状及び寸法とすることができる。
【００８３】
次に、主制御部８からの指示に基づいて露光装置１０による走査露光処理が開始される（ステップＳ２９）。すなわち、ステージ７１上にプレートＰＬをアライメントしつつ保持し、照明光学系２１からの照明光ＩＬによって可変パターン生成部ＶＰＧを照明する。その際、主制御部８とともに調整部を構成するマスク制御系４３を介してステップＳ２７で得たマスクパターンを可変パターン生成部ＶＰＧに表示させることによって、プレートＰＬ上に可変パターン生成部ＶＰＧに表示されたパターンの像を投影する。そして、投影レンズ６に対してプレートＰＬをＹ軸方向に走査を開始しつつ、これに同期して可変パターン生成部ＶＰＧに形成したパターンを逆方向にスクロールする。
【００８４】
次に、露光が完了したか否かが判断される（ステップＳ３１）。つまり、ステージ７１上のプレートＰＬ全面に露光が行われ、プレートＰＬの全面にステップＳ１１で取り込んだ転写パターンに対応するパターンが形成されたか否かが判断される。
【００８５】
当初は露光が完了しておらず、ステップＳ３３に進んで照明光源装置２の照度変動が許容値であるか否かが判断される。具体的には、照明光検出装置９１から得た光量分布に基づいて照明光源装置２から射出される照明光ＩＬの照度分布を計測して、この値が当初の値から変動した量を計測する。このような照度分布の変動量は、可変パターン生成部ＶＰＧの走査方向に積算した値として、これに垂直なＸ軸方向の各画素位置に対応して算出され。このようにして得た照度変動は、Ｘ軸方向の画素位置ごとに許容値と比較される。
【００８６】
ステップＳ３３で、照度変動が許容値を越えたと判断された場合、ステップＳ２５で得た初期補正量を変更し、このような変更に対応するマスクパターンを得る（ステップＳ３５）。これにより、照明光学系２１の輝度変動や露光レンズ６１の特性変動等をリアルタイムで補償することができるマスク装置４を提供することができる。
【００８７】
ステップＳ３３で照度変動が許容値内であると判断された場合や、ステップＳ３５でマスクパターンによる補正量を変更した後は、可変パターン生成部ＶＰＧ等において新たな画像の欠陥等が生じたか否かが判断される（ステップＳ３７）。
【００８８】
ステップＳ３７で、新たな画像の欠陥等が生じたと判断された場合、ステップＳ２５で得た初期補正量若しくはステップＳ５で得た補正量を変更し、このような変更に対応するマスクパターンを得る（ステップＳ３９）。これにより、可変パターン生成部ＶＰＧに生じた欠陥やゴミの影響をリアルタイムで解消することができるマスク装置４を提供することができる。
【００８９】
ステップＳ３７で画像欠陥等が存在しないと判断された場合や、ステップＳ３９でマスクパターンによる補正量を変更した後は、ステップＳ３１に戻ってステップＳ３９までの処理を繰返しつつ、露光処理を継続する。一方、ステップＳ３１で露光完了と判断された場合、一連の露光処理を完了して処理を終了する。このようにして最終的にプレートＰＬに形成される転写パターン（潜像やその後の現像によって生成されるパターン）は、目的の形状や寸法となっており、高精度の露光が達成されている。
【００９０】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る投影露光方法について説明する。この投影露光方法は、第１実施形態の露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法である。この場合、ウェハ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半導体デバイスを得る。
【００９１】
図１７は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図１７のステップＳ４０において、ウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、ウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布され、ウェハである感光性基板が準備される。その後、ステップＳ４４において、上記第１実施形態に係る露光装置及び方法を用いることによって、マスク（レチクル）として機能する可変パターン生成部ＶＰＧ上でスクロールされるパターンの像が、走査によって移動するウェハ（図１のプレートＰＬに対応）上に投影レンズ６を介して投影される。これにより、所望の形状を有する露光パターンがウェハに精密に転写される。
【００９２】
その後、ステップＳ４６において、ウェハ上のフォトレジスト層の現像が行われてレジストパターンが形成された後、ステップＳ４８において、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、可変パターン生成部ＶＰＧ上に生成される露光パターンに対応する回路パターンが形成されたウェハが準備される。その後、更にウェハを加工した基板上に上側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、極めて微細で精密な線幅、間隔等を有する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。
【００９３】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る投影露光方法について説明する。図１８は、第１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製造する方法を説明するためのフローチャートである。この場合、ガラス基板上に所定の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液晶表示素子を得る。
【００９４】
図１８のパターン形成工程（ステップＳ５０）では、第１実施形態の露光装置を用いて、第２実施形態の場合と同様に、可変パターン生成部ＶＰＧ上でスクロールされるパターンをプレートＰＬである感光性基板（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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、プレートＰＬ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、加工後のプレートＰＬ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、所定のパターンが形成された基板として、次のカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）へ移行する。
【００９５】
次のカラーフィルタ形成工程Ｓ５２では、Ｒ、Ｇ、Ｂ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、或いはＲ、Ｇ、Ｂの３本からなるストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。 そして、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）の後に、セル組み立て工程（ステップＳ５４）が実行される。このセル組み立て工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネルすなわち液晶セルを組み立てる。
【００９６】
セル組み立て工程（ステップＳ５４）では、例えば、パターン形成工程（ステップＳ５０）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形成工程（ステップＳ５２）にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネルを製造する。その後、モジュール組立工程（ステップＳ５６）にて、組み立てられた液晶パネ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、精密な線幅、間隔等を有する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。
【００９７】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、可変パターン生成部ＶＰＧとしてデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いたが、これに代えて、反射型液晶表示素子（ＬＣＤ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等の他の空間光変調器を用いることができる。また、可変パターン生成部ＶＰＧに代えて、ＣＲＴ、ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等の自発光型画像表示素子を用いることもできる。この場合、図１に示す照明光源装置２は不要となる。なお、可変パターン生成部ＶＰＧとしてＤＭＤ等の反射型空間光変調器を用いた場合、可変パターン生成部ＶＰＧの画素欠陥やゴミ等を反射光によって直接検出することができるが、透過型空間光変調器や自発光型画像表示素子を用いた場合、画素欠陥やゴミ等を検出するために露光光の光路上に検出器を挿入したり、可変パターン生成部ＶＰＧの近傍であって露光光の光路外からこの可変パターン生成部ＶＰＧの状態を画像的に検出する手段を設けたりすることになる。
【００９８】
また、上記実施形態では、可変パターン生成部ＶＰＧに基本領域ＤＡ０と予備領域ＤＡ１とを設けて、画素欠陥等による減光や照明光ＩＬの照度分布を相殺するように動作さているが、予備領域ＤＡ１を特に設けず、基本領域ＤＡ０のみで画素欠陥等による減光や照明光ＩＬの照度分布を相殺する補正を行うこともできる。
【００９９】
また、上記実施形態では、可変パターン生成部ＶＰＧを構成する各画素の表示領域を増減させることによって露光量を調整しているが、各画素の点灯時間又は表示時間（点灯時間又は表示時間のオンとオフとのデューティ比）を調整することによってプレートＰＬ上の各点における露光量を調整することもできる。さらに、可変パターン生成部ＶＰＧの各画素の透過光量を調整することによっても、プレートＰＬ上の各点における露光量を調整することができる。
【０１００】
また、上記実施形態では、格子状の画素が形成されている可変パターン生成部ＶＰＧを用いているが、このような規則性を持たない可変パターン生成部ＶＰＧを用いることもできる。
【０１０１】
また、上記実施形態では、投影レンズ６に対してプレートＰＬをＹ軸方向に走査しつつ可変パターン生成部ＶＰＧのパターンをスクロールしているが、Ｙ軸方向に走査終了後にプレートＰＬを投影レンズ６に対してＸ軸方向にステップ移動させた後に、プレートＰＬを再度Ｙ軸方向に走査しつつ可変パターン生成部ＶＰＧのパターンをスクロールすることもでき、この場合、広域の露光が可能になる。
【０１０２】
また、上記実施形態では、露光装置が基本的に屈折光学系で構成される場合について説明したが、投影レンズ６等は、すべて等価若しくは類似の機能を有する反射光学系又は反射屈折光学系に置き換えることができる。
【０１０３】
また、上記実施形態では、可変パターン生成部ＶＰＧに設けた予備領域ＤＡ１の画素数が不足して補正限度を超えた場合、転写パターンの形状等に応じて露光量を最適化できない場合や、照度等を均一化することができない場合が生じ得る。このような場合、補正限度を超えたため露光の均一性を規格内に維持できない、或いはパターン形状に応じた露光の適正化が達成されないものとして、主制御部８からオペレータに対する警告が発せられるものとすることができる。なお、全体の光量を抑えても目的の露光量補正をかけたい場合、基本領域ＤＡ０を部分的に露光量補正用の予備領域ＤＡ１に切替える。一方、全体の光量を抑えたくない場合は、露光装置１０の修正を行う。このような露光装置１０の修正とは、空間変調素子である可変パターン生成部ＶＰＧの交換や清掃、照明光源装置２の調整等を意味する。
【０１０４】
また、上記実施形態の説明では、露光部分と非露光部分といった２値的な露光によってプレートＰＬに転写像を形成しているが、通常の露光量の半分程度の露光が必要なハーフドーズと呼ばれる露光が必要な場合もある。この場合、通常の露光領域では、可変パターン生成部ＶＰＧに設けた基本領域ＤＡ０や予備領域ＤＡ１を活用して所望の露光量でパターンの露光を行い、ハーフドーズの領域では、基本領域ＤＡ０の走査方向の画素の点灯数を適宜間引いたり、各画素の反射率や透過率を低減させたり、各画素の点灯時間の比率をを短くしたりすることによって所望の露光量とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】可変パターン生成マスクに形成されるパターンと、プレート上の投影像との関係を説明する斜視図である。
【図３】可変パターン生成部の画素構造を概念的に説明する図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、可変パターン生成部に欠陥画素が存在する場合の対応を例示する図である。
【図５】（ａ）〜（ｈ）は、図４に示す画素欠陥が存在する場合において、可変パターン生成部によるパターンのスクロールを説明する図である。
【図６】可変パターン生成部における予備領域の役割を説明するグラフである。
【図７】（ａ）〜（ｈ）は、可変パターン生成部によるパターンのスクロールの変形例を説明する図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、可変パターン生成部にゴミ等の粒子が付着して表示が不完全となる場合の対応を例示する図である。
【図９】可変パターン生成部における予備領域の役割を説明するグラフである。
【図１０】照度むらや露光むらが生じる場合の対応を例示する図である。
【図１１】孤立ラインの場合の線幅と露光量との関係を説明するグラフである。
【図１２】孤立スペースの場合の線幅と露光量との関係を説明するグラフである。
【図１３】ライン＆スペースの場合の線幅と露光量との関係を説明するグラフである。
【図１４】線幅を変更した場合の最適露光量の変化をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図１５】（ａ）〜（ｌ）は、転写パターンの形状を考慮して露光量を最適化する方法を説明する図である。
【図１６】露光装置による露光動作の一部を詳細に説明するフローチャートである。
【図１７】第２実施形態に係るマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図１８】第３実施形態に係るマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
２…照明光源装置、 ４…マスク装置、 ６…投影レンズ、 ７…ステージ装置、 １０…露光装置、 ２１…照明光学系、 ２３…光源制御系、 ４１…マスクホルダ、 ４３…マスク制御系、 ６１…露光レンズ、 ７１…ステージ、 ７３…ステージ駆動系、 ９１…照明光検出装置、 ９１ｃ…光量センサユニット、 ９１ｄ…センサインタフェース部、 ９３…反射光検出装置、 ９３ｃ…光量センサユニット、 ９３ｄ…センサインタフェース部、 ９５…露光光検出装置、 ９５ｃ…光量センサユニット、 ９５ｄ…センサインタフェース部、 ＡＸ…基準光軸、 ＢＬ…分岐照明光、 ＤＡ…表示領域、 ＤＡ０…基本領域、 ＤＡ１…予備領域、 ＤＥ…欠陥画素、 ＩＬ…照明光、 ＩＭ…像光、 ＭＭ…マイクロミラー、 ＰＡ…パターン、 ＰＩ…投影像、 ＰＬ…プレート、 ＥＡ…投影領域、 ＰＳ…影、 ＶＰＧ…可変パターン生成部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus, an exposure method, and a microdevice manufacturing method used in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, an imaging device, a thin-film magnetic head, and other microdevices.
[0002]
[Prior art]
As an exposure apparatus, an apparatus that changes a circuit pattern displayed on a liquid crystal display in synchronization with movement of a wafer while relatively moving a liquid crystal display for displaying a circuit pattern and a wafer has been proposed (Patent Document 1). reference).
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-9-17718
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described exposure apparatus, the pattern is simply transferred by scanning. In addition, when the display liquid crystal display has pixel defects, particles attached, and the like, these defective images are transferred. In addition, when there is uneven illuminance in the illumination light, uneven exposure may occur due to these effects.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide an exposure apparatus, an exposure method, and a microdevice manufacturing method capable of performing appropriate exposure according to the shape of a pattern to be transferred, the size of the pattern, exposure conditions, and the like. I do.
[0005]
Further, the present invention provides an exposure apparatus capable of preventing a defective image from being transferred even when there is a pixel defect or the like in an electrically controlled pattern forming portion or a foreign matter attached to the pattern forming portion. , An exposure method, and a method for manufacturing a micro device.
[0006]
Another object of the present invention is to provide an exposure apparatus, an exposure method, and a method for manufacturing a micro device, which can prevent the occurrence of uneven exposure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an exposure apparatus according to a first aspect of the present invention includes: (a) a pattern forming section including a plurality of display elements and forming a desired exposure pattern by a display operation of the plurality of display elements; A) control means for controlling the display operation of the plurality of display elements in the pattern forming section; and (c) a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming section. Then, the control means controls the display operation of the display element that contributes to the formation of the exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate in order to adjust the exposure amount of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate or correct the exposure unevenness. It is characterized by including an adjusting unit for adjusting. Here, the “pattern forming unit” is a concept including both a self-luminous image display element and a non-luminous image display element. The former self-luminous image display elements include a CRT (cathode ray tube), an inorganic EL (electro luminescence) display, an organic EL display, an LED display, an OLED (organic light emitting diode) display, an LD display, and a field emission display (FED). : Field emission display, plasma display panel (PDP) and the like. The latter non-emission type image display element is also called a spatial light modulator, and is an element that spatially modulates the amplitude, phase, or polarization state of light, and is a transmission type spatial light modulator. And a reflective spatial light modulator. The transmissive spatial light modulator includes a transmissive liquid crystal display (LCD), an electrochromic display (ECD), and the like. In addition, the reflection type spatial light modulator includes a DMD (Digital Mirror Device, or Digital Micro-Mirror Device), a reflection mirror array, a reflection type liquid crystal display element, an electrophoretic display (EPD), an electronic paper (or electronic paper). Ink), a light diffraction light valve, and the like. Further, the “exposure pattern” means a pattern to be exposed or an exposed pattern, and in the case of an exposure pattern formed by the pattern forming section, corresponds to a display image thereof, and is an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate. Corresponds to the exposure image. Further, "adjustment of display operation" means to change the brightness gradation of reflected light, transmitted light, or emitted light from a display element, and to correct a pattern.
[0008]
In the above-described exposure apparatus, the adjustment unit included in the control unit adjusts the exposure amount of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate or corrects exposure unevenness to form an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate. Since the display operation of the contributing display element is adjusted, the pattern forming part that generates the pattern shape to be finally transferred to the photosensitive substrate, that is, the pattern corresponding to the exposure pattern shape, is used as it is to expand and simplify the function. The exposure amount of the exposure pattern can be quickly adjusted, or the exposure unevenness can be corrected.
[0009]
The exposure apparatus according to a second aspect is the apparatus according to the first aspect, wherein the adjustment unit adjusts an exposure amount of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate or corrects the exposure unevenness. It is characterized by including a correction unit for correcting the exposure pattern displayed by the forming unit. In this case, adjustment of the exposure amount and correction of exposure unevenness can be efficiently achieved by correcting the exposure pattern.
[0010]
An exposure apparatus according to a third aspect of the present invention includes: (a) a pattern forming section including a plurality of display elements and forming a desired exposure pattern by a display operation of the plurality of display elements; Control means for controlling display operations of the plurality of display elements, and (c) a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming section. The control means adjusts the display operation of the display element that contributes to the formation of the exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to the shape of the exposure pattern exposed to the photosensitive substrate and / or the size of the exposure pattern. It is characterized by including an adjusting unit that performs the adjustment.
[0011]
In the above exposure apparatus, the adjustment unit included in the control unit contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to an exposure pattern shape and / or a size of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate. Since the display operation of the display element to be adjusted is adjusted, the pattern forming unit that directly generates the pattern shape to be finally transferred to the photosensitive substrate, that is, the pattern corresponding to the exposure pattern shape, is used in an expanded and simple manner by utilizing the original function. The exposure state can be quickly controlled, and appropriate exposure can be performed according to the shape of the exposure pattern and / or the size of the exposure pattern.
[0012]
An exposure apparatus according to a fourth invention is the exposure apparatus according to the third invention, wherein the adjustment unit adjusts the pattern according to the shape of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate and / or the size of the exposure pattern. It is characterized by including a correction unit for correcting the exposure pattern displayed by the forming unit. In this case, by correcting the exposure pattern, it is possible to efficiently achieve appropriate exposure according to the shape of the exposure pattern and / or the size of the exposure pattern, that is, the shape factor of the pattern.
[0013]
The exposure apparatus according to a fifth aspect is the apparatus according to the first to fourth aspects, wherein the stage moves the photosensitive substrate relative to the pattern forming section during the exposure, and the pattern forming section The exposure pattern is displayed so as to move in synchronization with the movement of the photosensitive substrate. In this case, high-precision exposure can be performed over a wide area by scanning exposure.
[0014]
The exposure apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the exposure apparatus according to the first to fifth aspects, further comprising a projection unit for projecting the exposure pattern displayed by the pattern forming unit onto the photosensitive substrate. I do. In this case, a projection exposure apparatus can be used, and the exposure pattern can be exposed on the substrate at a desired enlargement ratio, equal magnification, or reduction ratio. Particularly, in the case of reduction, a fine pattern with a high degree of integration can be formed. Can be.
[0015]
The exposure apparatus according to a seventh aspect is the apparatus according to the first or second aspect, wherein the adjustment unit exposes the photosensitive substrate according to the number of display elements that perform a display operation in the pattern forming unit. The method is characterized in that the exposure amount of the exposure pattern is adjusted or exposure unevenness is corrected. In this case, the exposure amount and the exposure unevenness can be easily corrected by adjusting the display number.
[0016]
An exposure apparatus according to an eighth aspect is the apparatus according to the second or fourth aspect, wherein the correction unit changes (adjusts, corrects, corrects, etc.) the exposure pattern displayed by the pattern forming unit. In addition, the display operation area of the plurality of display elements is changed. In this case, the number of display elements that contribute to exposure by changing the display area can be easily adjusted.
[0017]
An exposure apparatus according to a ninth aspect is the exposure apparatus according to the second, fourth, or eighth aspect, wherein the stage relatively moves the photosensitive substrate with respect to the pattern forming portion along the scanning direction during exposure. While moving, the pattern forming unit displays so that the exposure pattern moves in synchronization with the movement of the photosensitive substrate, and the correcting unit corrects the exposure pattern displayed by the pattern forming unit in the scanning direction. It is characterized in that the number of operations of the display elements in the pattern forming section is adjusted. In this case, the amount of exposure light at each point on the photosensitive substrate can be easily controlled by adjusting the number of operating elements in the scanning direction in the scanning type exposure.
[0018]
An exposure apparatus according to a tenth aspect is the apparatus according to the first to ninth aspects, wherein the pattern forming unit has a first display area having a plurality of display elements for displaying an exposure pattern, and a display element. And a second display area having a plurality of display elements for adjusting the display operation of the second display area, wherein the adjusting section adjusts the number of display operations of the display elements by using the second display area. In this case, appropriate exposure can be achieved while suppressing a decrease in the amount of exposure light by using the spare second display area.
[0019]
The exposure apparatus according to an eleventh aspect is the apparatus according to the first to tenth aspects, further including a detection unit configured to detect a state of the exposure pattern displayed by the pattern forming unit, And adjusting the display operation of the display element based on the detection information from the detection means. In this case, based on the detection information of the detection means, it is possible to monitor the defect of the pattern forming portion, the adhesion of dust, the change in the characteristics of the display element itself, and the like, and the correction for canceling such an error factor becomes possible.
[0020]
An exposure apparatus according to a twelfth aspect is the exposure apparatus according to the first to eleventh aspects, wherein an exposure contribution on a display element related to an exposure pattern displayed by the pattern forming unit is adjusted. It is characterized by the following. Here, “adjustment of the degree of contribution” is a concept including adjustment of the lighting or transmission time of the display element, adjustment of the amount of reflection or transmission of the display element, and the like. In this case, adjustment of the exposure amount, correction of exposure unevenness, appropriate exposure according to the exposure pattern shape, and the like can be performed by adjusting the degree of contribution of the display elements forming the exposure pattern.
[0021]
An exposure apparatus according to a thirteenth aspect is the exposure apparatus according to the first to eleventh aspects, wherein an exposure contribution of each of the display elements involved in the exposure pattern displayed by the pattern forming unit is adjusted. It is characterized. In this case, adjustment of the exposure amount, correction of exposure unevenness, appropriate exposure according to the exposure pattern shape, and the like can be performed by adjusting the contribution of the individual display elements constituting the exposure pattern.
[0022]
An exposure apparatus according to a fourteenth invention is the exposure apparatus according to the first to eleventh inventions, wherein the intensity of light traveling from each of the display elements involved in the exposure pattern displayed by the pattern forming section toward the photosensitive substrate. Alternatively, the display operation time of each display element is adjusted.
[0023]
The exposure apparatus according to a fifteenth invention is the exposure apparatus according to the first to fourteenth inventions, further comprising an illumination device for illuminating the pattern forming unit, wherein the adjustment unit illuminates the pattern forming unit with illumination unevenness or light. The display operation of the display element is adjusted so as to correct the exposure unevenness of the exposure pattern formed on the conductive substrate. In this case, it is also possible to correct unevenness in illumination by the illumination device, and it is possible to uniformly illuminate the pattern forming section and, consequently, to perform pattern transfer in which the exposure amount is highly controlled.
[0024]
An exposure apparatus according to a sixteenth aspect is the apparatus according to the fifteenth aspect, further comprising a measuring unit that measures illumination unevenness for illuminating the pattern forming unit or exposure unevenness of the exposure pattern formed on the photosensitive substrate. The adjusting unit adjusts the display operation of the display element based on the information from the measuring unit. In this case, it is possible to correct illumination unevenness and exposure unevenness in real time by feeding back information from the measuring means.
[0025]
The exposure apparatus according to a seventeenth aspect is the apparatus according to any one of the first to fifteenth aspects, further including a photoelectric detection device that photoelectrically detects an exposure amount or exposure unevenness of a pattern exposed on the photosensitive substrate. It is characterized by the following.
[0026]
An exposure apparatus according to an eighteenth aspect of the present invention provides: (a) a pattern forming section including a plurality of display elements, and forming a desired exposure pattern by a display operation of the plurality of display elements; Control means for controlling the display operation of the plurality of display elements; and (c) a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming section, wherein the control means comprises: And an adjusting unit that adjusts a display operation of a display element that contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to exposure conditions of a pattern to be exposed on the photosensitive substrate.
[0027]
In the above-described exposure apparatus, the adjustment unit included in the control unit performs a display operation of a display element that contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to an exposure condition of a pattern to be exposed on the photosensitive substrate. Since the adjustment is performed, the exposure state is easily and quickly controlled by extensively using the original function of the pattern forming unit that directly generates the pattern corresponding to the pattern shape to be finally transferred to the photosensitive substrate, that is, the pattern corresponding to the exposure pattern shape. This makes it possible to perform exposure that is optimized in response to various conditions including processes before and after.
[0028]
An exposure apparatus according to a nineteenth aspect is the apparatus according to the eighteenth aspect, wherein the adjusting unit is configured to control an exposure displayed by the pattern forming unit in accordance with an exposure condition of an exposure pattern exposed on the photosensitive substrate. Includes a correction unit that corrects the pattern. In this case, the exposure pattern can be simply and efficiently corrected so as to conform to individual exposure conditions.
[0029]
An exposure apparatus according to a twentieth aspect of the present invention provides: (a) a pattern forming unit that includes a plurality of micromirrors and forms a desired exposure pattern along an exposure optical path by adjusting the attitude of the plurality of micromirrors; A) control means for controlling the attitude of the plurality of micromirrors in the pattern forming unit, (c) a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit, and (d) a pattern. Detecting means for detecting a non-exposure pattern formed along the non-exposure optical path by adjusting the attitude of the plurality of micromirrors in the forming section.
[0030]
In the above exposure apparatus, since the detecting means detects the non-exposure pattern formed along the non-exposure optical path by adjusting the attitudes of the plurality of micro mirrors in the pattern formation section, the detection section detects the non-exposure pattern outside the optical path from the pattern formation section including the micro mirror. Using the reflected light guided to the (exposure path), it is possible to monitor the state of the pattern forming portion and the illumination light illuminance distribution.
[0031]
An exposure method according to a twenty-first invention is directed to the exposure method using the exposure apparatus according to any one of the first to twentieth inventions, wherein (a) the exposure surface or an optically conjugate position with the exposure surface is provided. And (b) transferring the exposed pattern displayed by the pattern forming unit to a photosensitive substrate disposed on the surface to be exposed. Features.
[0032]
In the above-described exposure method, the exposure pattern displayed by the pattern forming unit is transferred to the photosensitive substrate using the exposure apparatus according to any of the first to twentieth aspects of the present invention. This makes it possible to adjust the amount of exposure, correct uneven exposure, and perform appropriate exposure according to the exposure pattern shape and the like.
[0033]
An exposure method according to a twenty-second aspect of the present invention includes: (a) an exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming section including a plurality of display elements; and (2) exposure to a photosensitive substrate. An adjusting step of adjusting a display operation of a display element contributing to formation of an exposure pattern to be exposed on a photosensitive substrate in order to adjust an exposure amount of a pattern or correct exposure unevenness; Transferring the displayed exposure pattern to a photosensitive substrate.
[0034]
In the above-mentioned exposure method, in the adjusting step, in order to adjust the exposure amount of the pattern exposed on the photosensitive substrate or to correct exposure unevenness, display of a display element contributing to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate. Since the operation is adjusted, it is possible to easily and quickly adjust the exposure amount of the exposure pattern by using the original function of the pattern forming unit that directly generates the pattern corresponding to the exposure pattern shape, or to reduce the exposure unevenness. Can be corrected.
[0035]
An exposure method according to a twenty-third aspect of the present invention includes: (a) an exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming section including a plurality of display elements; and (b) exposure to a photosensitive substrate. An adjusting step of adjusting a display operation of a display element contributing to formation of an exposure pattern to be exposed on a photosensitive substrate according to an exposure pattern shape and / or a size of the exposure pattern; Transferring the displayed exposure pattern to a photosensitive substrate.
[0036]
In the above exposure method, in the adjusting step, display of a display element contributing to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to an exposure pattern shape and / or a size of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate. Since the operation is adjusted, it is possible to easily and quickly control the exposure state by using the original function of the pattern forming unit that directly generates the pattern corresponding to the photosensitive exposure pattern shape, and to easily control the exposure state. In addition, appropriate exposure according to the size of the exposure pattern can be performed.
[0037]
An exposure method according to a twenty-fourth aspect of the present invention includes: (a) an exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming section including a plurality of display elements; and (b) exposure to a photosensitive substrate. An adjusting step of adjusting a display operation of a display element contributing to formation of an exposure pattern to be exposed on a photosensitive substrate according to an exposure condition of the pattern; and (c) exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit to light. And a transfer step of transferring to a conductive substrate.
[0038]
In the above exposure method, in the adjusting step, the display operation of the display element that contributes to the formation of the exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate is adjusted according to the exposure condition of the pattern exposed on the photosensitive substrate. Exposure state can be controlled easily and quickly by using the original function of the pattern forming section that generates the pattern corresponding to the pattern shape as it is, and it can appropriately respond to various conditions including processes before and after. Optimized exposure becomes possible.
[0039]
An exposure method according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the exposure method according to the twenty-second to twenty-fourth aspects, wherein the adjusting step includes a correcting step of correcting an exposure pattern formed by the pattern forming section. In this case, the adjustment of the exposure amount, the correction of the unevenness of the exposure, the adjustment of the exposure amount according to the shape factor of the exposure pattern, the adjustment according to the individual exposure conditions, and the like can be easily and efficiently achieved by correcting the exposure pattern. .
[0040]
A method of manufacturing a micro device according to a twenty-sixth aspect is characterized in that the micro device is manufactured using the exposure method of the twenty-first to twenty-fourth aspects. In the method of manufacturing a micro device, since the above-described exposure method is used, adjustment of an exposure amount, correction of exposure unevenness, and appropriate exposure according to an exposure pattern shape and the like can be performed. It can be manufactured at a yield.
[0041]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the exposure apparatus according to the first embodiment. The exposure device 10 includes an illumination light source device 2, a mask device 4, a projection lens 6, a stage device 7, and a main control unit 8, and is provided on a plate (photosensitive substrate) PL mounted on the stage device 7. Then, an exposure process is performed by projecting a reflection pattern image of the variable pattern generation unit VPG provided in the mask device 4.
[0042]
Here, the illumination light source device 2 uniformly illuminates a substantially parallel light beam to the variable pattern generation unit VPG provided in the mask device 4, and performs uniform illumination. An illumination optical system 21 including a lens and the like, and a light source control system 23 that controls an operation state of the illumination optical system 21 are provided. The operation of the illumination optical system 21 is controlled by the main control unit 8, and the illumination light IL obtained by equalizing the light source light of a specific wavelength emitted from the light source is changed into a substantially parallel and uniform light flux. The variable pattern generation unit VPG can be uniformly illuminated by being incident on the pattern generation unit VPG.
[0043]
The illumination optical system 21 may be a wavefront division type Koehler illumination. In this case, the illumination optical system 21 includes a light source, a collimator lens, an optical integrator (a fly-eye lens, a rod-type integrator, a diffractive element), a condenser lens, a field stop, a relay lens, and the like. The optical design is performed in consideration of the fact that the surface of the pattern generation unit VPG is inclined with respect to the illumination optical axis. In such an illumination optical system 21, for example, illumination light IL emitted from a secondary light source image formed on a rear focal plane of each lens element of a fly-eye lens as an optical integrator is superimposed as a parallel light flux. To make the light incident on the variable pattern generator VPG. Further, by arranging an aperture stop at or near the position of the secondary light source formed by the fly-eye lens and adjusting the aperture diameter, the σ value (an important factor for determining the illumination condition) The ratio of the aperture of the secondary light source image on the pupil plane to the diameter of the aperture EP on the pupil plane can be set to a desired value. Furthermore, by introducing a zoom optical system, the σ value as an illumination condition can be continuously varied with high efficiency.
[0044]
The mask device 4 is an electronic mask system that generates a variable exposure pattern that is illuminated by the illumination light source device 2 and is to be projected on the plate PL mounted on the stage device 7, and is a variable pattern generation unit that is an optical image forming unit. It includes a VPG, a mask holder 41 that supports the variable pattern generation unit VPG, and a mask control system 43 that controls the operation state of the variable pattern generation unit VPG.
[0045]
Here, the variable pattern generation unit VPG is, for example, a non-emission type image display element, which is a digital mirror device (DMD) called a spatial light modulator, and reflects and reflects incident light in two-dimensionally arrayed element units. By deflecting the light and guiding it to a specific direction of the projection lens 6, the intensity of the light incident on the projection lens 6 can be spatially modulated. The mask holder 41 holds the variable pattern generation unit VPG in a fixed manner with respect to the projection lens 6. At this time, the attitude of the variable pattern generation unit VPG with respect to the projection lens 6 can be adjusted by alignment. That is, the variable pattern generation unit VPG can be appropriately moved two-dimensionally in a plane perpendicular to the reference optical axis AX by the mask holder 41, and rotated by a desired rotation angle around the reference optical axis AX. Or tilted with respect to the reference optical axis AX. At this time, the position of the variable pattern generation unit VPG is measured by a laser interferometer or the like (not shown) provided on the mask holder 41 and output to the mask control system 43. The mask control system 43 adjusts the position of the variable pattern generator VPG based on the measurement data. Further, the mask control system 43 constitutes a control unit together with the control unit 8, and can cause the variable pattern generation unit VPG to perform a display operation based on commands and data output from the main control unit 8. Specifically, based on an image or pattern information to be generated in the variable pattern generation unit VPG, the attitude of each micromirror arranged in a two-dimensional matrix on a pixel unit on the surface of the variable pattern generation unit VPG is individually determined. Is electronically controlled via a drive unit provided on the micromirror. Thus, each micromirror is in an ON state in which the illumination light IL is guided in the direction of the reference optical axis AX of the projection lens 6, and an OFF state in which the illumination light IL is guided to a non-exposure light path deviated from the reference optical axis AX of the projection lens 6. And a desired reflection pattern, that is, an exposure pattern is generated as the entire variable pattern generation unit VPG. The mask control system 43 can change the display pattern to be generated in the variable pattern generation unit VPG based on the pattern information sequentially output from the main control unit 8. Thereby, the exposure pattern formed on the variable pattern generation unit VPG can be changed appropriately in synchronization with the movement of the plate PL placed on the stage device 7.
[0046]
The projection lens (projection optical system) 6 is a projection unit composed of, for example, an equal-magnification telecentric optical system composed of an optical element lens system such as a refraction lens, and is provided with a variable pattern generation unit VPG illuminated by the illumination light IL. The image light IM is projected at an appropriate magnification onto a plate PL arranged on the surface to be exposed. Note that the projection optical system 6 is not limited to a refractive optical system, but may be configured by a catadioptric optical system or a reflective optical system.
[0047]
The stage device 7 is for moving the plate PL at a predetermined speed with respect to the projection lens 6 in a state where the plate PL is aligned and supported. The stage device 7 includes a stage 71 and a stage driving system 73 for controlling the operation state of the stage 71. Prepare. The stage 71 is driven by a stage drive system 73 to move three-dimensionally in a plane perpendicular to the reference optical axis AX and along the reference optical axis AX, or to project by appropriately tilting with respect to the reference optical axis AX. It can be aligned with the lens 6. Further, the stage 71 is driven by the stage drive system 73 and can be moved at a desired speed in a predetermined direction perpendicular to the reference optical axis AX (for example, in a horizontal direction along the plane of the paper), and is generated by the variable pattern generation unit VPG. Scanning type exposure in which the plate PL is moved in synchronization with the change in the displayed image. The position of the stage 71 is measured by a laser interferometer, a focus sensor, or the like (not shown) provided in the stage drive system 73, and is output to the main control unit 8. The main control unit 8 can move the plate PL to a target position at a desired speed by driving a motor or the like provided in the stage drive system 73 based on the position information.
[0048]
The main control unit 8 operates the illumination light source device 2, the mask device 4, the stage device 7, and the like at an appropriate timing to project an image of the variable pattern generation unit VPG at an appropriate position on the plate PL. At this time, the main control unit 8 moves the plate PL at an appropriate speed, and in synchronization with this, scrolls the exposure pattern formed on the variable pattern generation unit VPG via the mask control system 43, thereby providing a scanning type. Exposure. The main controller 8 has a built-in storage device such as a hard disk, in which an exposure data file is stored. The exposure data file stores the processing contents and the processing order required for performing the exposure of the plate PL. For each of these processings, (1) so-called recipe data should be transferred onto the plate PL. Pattern, transfer data such as the exposure amount to the plate PL, (2) information on the resist applied on the plate PL (for example, spectral characteristics of the resist), (3) required resolution, (4) illumination light source device 2 (5) setting values such as correction amounts (illumination optical characteristic information) relating to various characteristics of the projection lens 6, (6) setting values such as correction amounts relating to various characteristics of the projection lens 6 (projection optical characteristic information), and (6) flatness of the plate PL. Various information such as information is included. The above (2) to (6) constitute exposure conditions described below, and the main controller 8 operates the illumination light source device 2, the mask device 4, the stage device 7, etc. based on these exposure conditions. Optimize.
[0049]
Here, when the scanning speed of the plate stage 71 holding the plate PL is V1 and the projection magnification of the projection means, that is, the projection optical system 6, is β, the scanning direction in the projection pattern scanning direction displayed by the variable pattern generation unit VPG is assumed. The display speed V2 is
V2 = V1 / β
It becomes. Therefore, when the magnification of the projection unit 6 has an enlargement magnification, the display speed V2 in the scanning direction of the variable pattern generation unit VPG is lower than the speed V1 of the stage 71, and conversely, the magnification of the projection unit 6 is reduced. In this case, the display speed V2 in the scanning direction of the variable pattern generation unit VPG is higher than the speed V1 of the stage 71.
[0050]
The exposure device 10 includes, as other elements, an illumination light detection device 91 that is a measuring unit for detecting the intensity of the illumination light IL generated from the illumination light source device 2 and a branch guided from the mask device 4 to a non-exposure optical path. A reflected light detecting device 93 which is a detecting means for detecting the state of the illumination light BL; and a photoelectric detecting means or a measuring means for detecting the illuminance of the exposure light EL projected onto the plate PL via the projection lens 6. And an exposure light detection device 95.
[0051]
The first illumination light detection device 91 receives a transmissive mirror 91a that branches a part of the illumination light IL emitted from the illumination light source device 2, an imaging lens 91b, and the illumination light IL that has passed through the lens 91b. And a sensor interface unit 91d. The light amount sensor unit 91c includes a one-dimensional sensor array or the like, and the light amount distribution and total light amount integrated in the scanning direction of the variable pattern generation unit VPG in the direction perpendicular to the optical axis of the illumination light IL emitted from the illumination light source device 2. Is measured over time. The light amount detected by the light amount sensor unit 91c is obtained by integrating the light amount in the scanning direction (Y-axis direction) of the variable pattern generation unit VPG. It is measured according to the position. The sensor interface unit 91d intervenes between the light amount sensor unit 91c and the main control unit 8 to perform signal processing, and is measured by the light amount sensor unit 91c according to a command signal from the main control unit 8. The light amount distribution and the total light amount of the illumination light IL are sequentially transmitted to the main control unit 8.
[0052]
The next reflected light detection device 93 includes a light amount sensor unit 93c into which the branched illumination light BL reflected by the micromirror in the OFF state constituting the variable pattern generation unit VPG and emitted outside the optical path (non-exposure optical path) enters, A sensor interface unit 93d. The light quantity sensor unit 93c is formed of a one-dimensional sensor array or a two-dimensional sensor array, and detects a non-exposure pattern formed by the branched illumination light BL, and corresponds to the density of each micromirror constituting the variable pattern generation unit VPG. Has resolution. This makes it possible to individually measure the reflection intensity distribution and the like from each micromirror, so that it is possible to detect a pixel defect or an operation failure of the variable pattern generation unit VPG, and to detect the fine particles attached to each micromirror. It can measure the shadow of garbage. Further, it is also possible to measure variations in the reflectance from each micromirror. The sensor interface unit 93d intervenes between the light amount sensor unit 93c and the main control unit 8 to perform signal processing, and is measured by the light amount sensor unit 93c according to a command signal from the main control unit 8. The two-dimensional intensity distribution of the branch illumination light BL is sequentially transmitted to the main control unit 8. Note that the measurement by the light amount sensor unit 93c is performed in principle between the operations of the mask device 4, that is, at the timing when the illumination light IL is all emitted outside the optical path as the branch illumination light BL by the variable pattern generation unit VPG.
[0053]
The last exposure light detection device 95 includes a light amount sensor unit 95c fixed on the stage 71 and detecting the exposure light EL projected by the projection lens 6, and a sensor interface unit 95d. The light amount sensor unit 95c is composed of a single sensor or a one-dimensional sensor array, and moves through a projection lens 6 by moving in a plane perpendicular to the reference optical axis AX in cooperation with the stage 71 and the stage driving system 73. The illuminance of the exposure light EL can be measured as a two-dimensional map measurement value. This makes it possible to measure the two-dimensional illuminance distribution of the exposure light EL projected by the projection lens 6 and the change over time of the total light amount. The sensor interface unit 95d intervenes between the light amount sensor unit 95c and the main control unit 8 to perform signal processing, and is measured by the light amount sensor unit 95c according to a command signal from the main control unit 8. The intensity of the exposure light EL is sequentially transmitted to the main control unit 8. The measurement by the light quantity sensor unit 95c is performed, for example, in a state before the exposure in which the plate PL is placed on the stage 71, by setting the mask device 4 to the entire display state, that is, by turning on all the pixels of the variable pattern generation unit VPG, Are performed in a state in which they are all guided to the projection lens 6.
[0054]
FIG. 2 is a perspective view conceptually illustrating the relationship between the pattern PA generated in the variable pattern generation unit VPG provided in the mask device 4 and the projection image PI formed in the projection area EA appropriately set on the plate PL. FIG. The pattern PA generated by the variable pattern generation unit VPG is projected on the projection area EA as a projection image PI in an inverted state. The projection area EA moves at a constant speed in the Y-axis direction together with the plate PL. Accordingly, the projection image PI gradually moves on the projection area EA, and the pattern PA moves at a constant speed in the −Y-axis direction. Scrolls in sync with. In the illustrated case, the line pattern LP 'is projected into the projection area EA corresponding to the line pattern portion LP in the pattern PA. In this case, the line PA does not change even by scrolling and extends in the Y-axis direction. Exposure pattern EP is formed.
[0055]
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating a pixel structure of the variable pattern generation unit VPG. The variable pattern generation unit VPG has a rectangular display area DA, and includes a large number of micromirrors MM arranged in a matrix in the display area DA. Behind each micromirror MM, a drive circuit is formed, and the attitude of each micromirror MM is individually controlled to set an OFF state parallel to the plane of the display area DA and a predetermined state with respect to the plane of the display area DA. For example, a binary switch operation is performed with the ON state having the inclination angle of. FIG. 3 shows a state in which the variable pattern generation unit VPG is observed from below, and the exposure pattern formed on the variable pattern generation unit VPG is scrolled in the −Y-axis direction if it corresponds to FIG. .
[0056]
Here, the display area DA includes a basic area DA0 (an area corresponding to a necessary minimum exposure amount of all patterns), which is a basic first display area used for pattern formation, and a preliminary area not used for normal pattern formation. And a spare area DA1 as a second display area. The latter preliminary area DA1 is used for compensating the exposure amount to achieve the target exposure amount when the exposure amount is insufficient only by the exposure using the basic area DA0. Therefore, the spare area DA1 is a range necessary for correcting the exposure amount, has a width of several pixels to several tens of pixels in the Y-axis direction which is the scanning direction, and has a width in the X-axis direction orthogonal to the scanning direction. It has the same number of pixels as the width of the basic area DA0. This spare area DA1 is located rearward with respect to the scroll of the pattern. That is, the preliminary area DA1 is lit at a position corresponding to the target point on the plate PL after the pattern image of the basic area DA0 moves on the plate PL, and the exposure amount of the target point on the plate PL It can be adjusted on a pixel-by-pixel basis. The adjustment range of the exposure amount is a light amount corresponding to the width of the preliminary area DA1 in the Y-axis direction (three pixels in the example illustrated in FIG. 3).
[0057]
FIG. 4 illustrates a case where a defective pixel exists in the variable pattern generation unit VPG. In the case shown in FIG. 4A, three defective pixels DE indicated by hatching exist in the basic area DA0, and a light quantity shortage of at most two pixels occurs in the Y-axis direction which is the scanning direction. Therefore, as shown in FIG. 4B, at each X coordinate position where the defective pixel DE exists, additional lighting of two pixels or one pixel corresponding to the total number of defective pixels in the Y-axis direction is provided at the top of the drawing. This is performed using the spare area DA1.
[0058]
FIG. 5 corresponds to FIG. 4B and illustrates the scrolling of the pattern by the variable pattern generation unit VPG. FIGS. 5A to 5H show the scroll progression following the figure number, and a maximum of two pixels advance in the spare area DA1 with the movement of the pattern edge ED (downward in the drawing). Lighting is started, and then, from the upper pixel row adjacent to the spare area DA1 in the basic area DA0, lighting is gradually started to complete the lighting of the basic area DA0.
[0059]
FIG. 6 is a graph illustrating the role of the spare area DA1. In this graph, the horizontal axis indicates the pixel position Px in the X-axis direction, and the vertical axis indicates the illuminance at each pixel position Px, that is, the exposure amount expected at each pixel position Px. If the spare area DA1 is not used as shown in FIG. 4A, the exposure amount is insufficient at the pixel position corresponding to the defective pixel DE as shown in FIG. 6A. On the other hand, if the preliminary area DA1 is utilized as shown in FIG. 4B, the shortage of the exposure amount can be resolved and a uniform exposure amount can be achieved as shown in FIG. 6B. In addition, it is understood that it is desirable to secure the width of the spare area DA1 in the scanning direction to be equal to or more than the integrated number of pixel defects existing in the scanning direction. However, when the width of the spare area DA1 is smaller than the integrated number of pixel defects, By switching the pixel rows in the direction orthogonal to the scanning direction of the basic area DA0 by the required number of rows to the spare area DA1, exposure unevenness due to pixel defects can be avoided. In this case, it may be necessary to reduce the entire exposure amount.
[0060]
FIGS. 7A to 7H are diagrams illustrating a modification of scrolling a pattern by the variable pattern generation unit VPG. In this case, unlike the scroll shown in FIGS. 5A to 5H, the spare area DA1 is located forward in the scroll direction. Therefore, as the pattern edge ED moves (increases in the drawing), the light gradually turns off from the lower pixel column in the basic area DA0, but lastly, up to two pixels remain in the spare area DA1 to maintain lighting.
[0061]
FIG. 8 illustrates a case where particles such as dust adhere to the variable pattern generation unit VPG and its periphery and display is incomplete. In the case shown in FIG. 8A, a circular shadow PS indicated by hatching, that is, shading (vignetting) exists in the basic area DA0. The shadow P is formed by arranging and attaching particles such as dust as a light shield before and after the optical path of the variable pattern generation unit VPG, and the light amount of up to three pixels in the Y-axis direction which is the scanning direction. Shortage occurs. Therefore, as shown in FIG. 8B, at each X coordinate position where the shadow PS exists, additional lighting of 1 to 3 pixels corresponding to the total number of defective pixels in the Y-axis direction is performed using the spare area DA1. carry out. That is, the preliminary area DA1 is additionally turned on in the scanning direction where the shadow PS exists, thereby compensating for the insufficient light amount.
[0062]
Further, particles such as dust adhering to the projection lens become a blurred image and reduce the exposure amount, but the insufficient light amount can be corrected by the same concept as described above.
[0063]
FIG. 9 is a diagram illustrating the role of the spare area DA1. If the spare area DA1 is not used as shown in FIG. 8A, the exposure amount will be insufficient at the pixel position corresponding to the shadow PS as shown in FIG. 9A. On the other hand, if the spare area DA1 is appropriately utilized as shown in FIG. 8B, the shortage of the exposure amount can be resolved and a relatively uniform exposure amount can be achieved as shown in FIG. 9B. When the exposure amount is non-uniform due to the shadow PS of the light-shielding body, it is difficult to accurately equalize the exposure amount as in the case of a pixel defect, but serious exposure unevenness occurs due to extreme dimming. This can be prevented simply and reliably. In addition, since the image of the variable pattern generation unit VPG is not projected on the plate PL as it is, and the image is inevitably blurred due to the diffraction of light, the edge-shaped step as shown by the curve in FIG. Does not occur.
[0064]
FIG. 10 illustrates a case where unevenness of illuminance and exposure unevenness occur due to unevenness of the luminance distribution of the illumination light IL incident on the mask device 4 and the non-uniformity of the reflectance of the variable pattern generation unit VPG. FIG. 10A corresponds to a measurement result obtained by the illumination light detection device 91. The scanning light amount obtained by integrating the illumination light amount in the Y-axis direction at each pixel position in the X-axis direction perpendicular to the scanning direction is shown in FIG. For example. In this case, the scanning light amount decreases at the center side. FIG. 10B is a diagram for explaining an effect when the spare area DA1 is used in the variable pattern generation unit VPG shown in FIG. 3 and the like, and FIG. It is understood that by eliminating the non-uniformity of the exposure amount shown in ()), a relatively uniform illuminance distribution can be realized over the entire plate PL.
[0065]
FIG. 10 illustrates that a uniform illuminance distribution can be achieved by compensating for the unevenness of the luminance distribution of the illumination light IL and the reflected output of the variable pattern generation unit VPG. As a result, illuminance non-uniformity may occur on the plate PL. In such a case as well, the preliminary area DA1 is turned on using the measurement result by the exposure light detection device 95 so as to cancel the uneven illuminance on the plate PL, as in the case of FIG. A relatively uniform illuminance distribution over the entire plate PL and uniform exposure can be achieved.
[0066]
In the description of FIG. 10, it is described that uniformity of the illuminance of the illumination light IL and the exposure light EL is achieved by the spare area DA1 provided in the variable pattern generation unit VPG. By using the absolute value of the illuminance obtained by the light detection device 95, it is possible to cope with the case where the illuminance of the illumination light IL or the exposure light EL fluctuates with time. That is, the variable pattern generation unit VPG can be operated so as to cancel the temporal variation of the output of the illumination light source device 2 and the like, and the exposure accuracy and the product yield can be improved.
[0067]
FIGS. 11 to 13 are diagrams illustrating the relationship between the line width and the exposure amount. 11 shows a case where an isolated line is formed, FIG. 12 shows a case where an isolated space is formed, and FIG. 13 shows a case where a line and space pattern is formed. In each graph, the horizontal axis represents the distance (μm) on the plate PL, and the vertical axis represents the result of the wave optical simulation of the exposure amount at the time of the best focus of a line or space having a line width of 2 to 3 μm. The line width and interval (W: μm unit) are shown on the right side of the graph. As is clear from these graphs, when forming fine lines or lines and spaces, the amount of exposure tends to be less than when forming thick lines or the like, and the amount of illumination is increased to compensate for this. Need to be done.
[0068]
FIG. 14 is a graph showing a result of simulating a change in the optimal exposure amount when the line width of the line & space pattern is changed. The horizontal axis indicates the pattern width of the line & space pattern, and the vertical axis indicates the optimum exposure amount for achieving such a pattern width (the optimum road light quantity for a pattern width of 10 μm is normalized as 1). As is clear from the graph, when the pattern width becomes 5 μm or less, the optimum exposure amount gradually increases, and when the pattern width is 1 μm, the exposure amount is about 1.5 times as large as that when the pattern width is 5 μm. Need to secure.
[0069]
Under the circumstances described above, in the present embodiment, the exposure amount is optimized by fine adjustment for increasing or decreasing the exposure amount of each part according to the line width and shape of the pattern to be finally exposed on the plate PL. Specifically, it is possible to calculate the optimal exposure amount for each point on the plate PL by performing a wave optical simulation from the exposure pattern, and to optimize the exposure amount for any pattern to be exposed on the plate PL. it can. Such an optimal exposure amount generally increases in a portion having a small line width, and generally decreases in a portion having a large line width. In addition, the optimum exposure generally increases in an area having a small size, and generally decreases in an area having a large size. The exposure amount calculated for each point on the plate PL is converted into a display pattern of the variable pattern generation unit VPG and its scroll and stored in a table provided in a storage device of the main control unit 8. It is not necessary to calculate the optimal exposure amount by performing a wave optical simulation for each transfer pattern, but to set a correction amount of the exposure amount based on a shape factor such as a line width and store the correction amount in a table or the like in advance. For example, an approximate optimum exposure amount can be easily calculated based on the geometrical characteristics of each part of the transfer pattern. In other words, by adjusting the lighting of the spare area DA1 provided in the variable pattern generation unit VPG while considering the line width, shape and size of the target pattern portion, the type and interval of the adjacent pattern, and the like, it is possible to perform various operations. The exposure amount of the pattern portion can be set to an appropriate value.
[0070]
FIG. 15 is a diagram illustrating a method of optimizing the exposure amount in consideration of the shape of the transfer pattern. Here, FIGS. 15A to 15D in the upper part are diagrams illustrating an initial stage of pattern scrolling by the variable pattern generation unit VPG. In this case, as in the case of FIG. 7, the spare area DA1 is located forward in the scroll direction. Further, in this case, the black hatched portions are the line portions to which the illumination light is applied, and have four widths of 1 to 4 pixels. FIGS. 15E to 15H in the middle are diagrams illustrating an intermediate stage of pattern scrolling by the variable pattern generation unit VPG. Each of the four width patterns moves in the -Y-axis direction in units of one pixel. FIGS. 15 (i) to 15 (l) in the lower part are diagrams illustrating the final stage of pattern scrolling by the variable pattern generation unit VPG. In the state of FIG. 15 (j), the pattern having a width of one pixel and two pixels out of the four types of patterns is lit in the spare area DA1 obtained by extending the basic area DA0 by one pixel. In the state of FIG. 15K, the two-pixel width pattern is lit in the spare area DA1 obtained by expanding the basic area DA0 by two pixels, and in the state of FIG. , In a spare area DA1 obtained by extending the basic area DA0 by three pixels. That is, with reference to a pattern having a width of four pixels, a pattern having a width of two pixels has a larger exposure amount for one pixel, and a pattern having a width of one pixel has a larger exposure amount for two pixels. As described above, by adjusting the number of pixels in the scanning direction to be lit in the preliminary area DA1 according to the line width, the exposure amount of each transfer pattern can be optimized, and the accuracy of pattern transfer can be improved. .
[0071]
Hereinafter, the overall operation of the exposure apparatus 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 and the like will be described. The variable pattern generation unit VPG on which the pattern is formed is uniformly illuminated by the illumination light IL from the illumination optical system 21. The light beam reflected by the pattern of the variable pattern generation unit VPG forms an image of a mask pattern on a plate PL serving as a photosensitive substrate via a projection lens 6. Then, while scanning the plate PL in the Y-axis direction in a plane orthogonal to the optical axis of the projection lens 6, that is, the reference optical axis AX, the pattern formed in the variable pattern generation unit VPG is scrolled in synchronization with the scanning. A desired pattern is gradually exposed on the entire surface of the plate PL. At this time, the main controller 8 sets the spare area DA1 of the variable pattern generator VPG according to the shape of the pattern to be finally transferred to the plate PL, etc., via the mask control system 41 which also constitutes the adjusting unit. It is turned on, and the exposure amount of each part is adjusted to optimize the exposure amount. Further, based on the detection results of the illumination light detection device 91, the reflected light detection device 93, and the exposure light detection device 95, the spare area DA1 of the variable pattern generation unit VPG is set so as to cancel the illuminance non-uniformity on the plate PL. Light. Thereby, it is possible to achieve a relatively uniform illuminance distribution over the entire plate PL.
[0072]
FIG. 16 is a flowchart illustrating a part of the exposure operation by the exposure apparatus 10 in detail.
[0073]
First, the main controller 8 reads CAD data of a transfer pattern from data necessary for transfer (step S11). This transfer pattern corresponds to the pattern finally exposed on the plate PL.
[0074]
Next, the main controller 8 reads the exposure conditions of the current process and determines the basic operation of the exposure apparatus 10 (Step S13). That is, based on resist information, required resolution, illumination optical characteristic information, projection optical characteristic information, and the like, the basic conditions such as the output of the light source and the standard exposure required for pattern formation are determined, and the variable pattern generation unit is determined. The scanning exposure parameters such as the scroll speed (display speed) of the pattern generated in the VPG and the moving speed of the plate PL are determined.
[0075]
Next, the main controller 8 calculates a mask pattern, which is a basic pattern to be formed in the variable pattern generator VPG, based on the CAD data of the transfer pattern (step S15). This mask pattern is intended to be scrolled at the time of scanning exposure, and is display data as temporal frame advance. At this time, the optimal exposure amount is calculated according to the line width of the transfer pattern, the shape and size of each area, and the number of lightings and the lighting timing of the spare area DA1 are calculated accordingly, and based on such data. The mask pattern is adjusted.
[0076]
Next, the main control unit 8 calculates a correction amount of the mask pattern based on the exposure condition obtained in step S13 as an adjustment unit or a correction unit to obtain a mask pattern that meets the exposure condition (step S17). Specifically, the mask pattern is corrected so that the exposure time is adjusted in pixel units according to the σ value of the illumination light IL formed by the illumination light source device 2 (specifically, the number of lighting of the preliminary area DA1 is increased). ). Further, even when the illumination light source device 2 performs a modified illumination (for example, multi-pole illumination such as annular illumination or quadrupole illumination) that appropriately corrects the luminance in the illumination area or the illumination area, the exposure time is set in accordance with the condition. Modify the mask pattern to adjust in units.
[0077]
Next, the main controller 8 measures the illuminance distribution of the illumination light IL emitted from the illumination light source device 2 based on the light amount distribution obtained from the illumination light detection device 91 (step S19). In this case, the light amount distribution integrated in the scanning direction of the variable pattern generation unit VPG is measured corresponding to each position in the X-axis direction perpendicular thereto.
[0078]
Next, the main controller 8 checks the mask image based on the output of the reflected light detection device 93 (step S21). Specifically, based on the two-dimensional intensity distribution of the branched illumination light BL obtained from the reflected light detection device 93 with all of the variable pattern generation units VPG in the OFF state, pixel defects, dust adhesion, etc. of the variable pattern generation unit VPG are determined. Is checked, and the pixel position is specified.
[0079]
Next, the main controller 8 measures the illuminance of the exposure light EL that has passed through the projection lens 6 as a two-dimensional map-like measurement value based on the output of the exposure light detection device 95 (step S23). At this time, in order to eliminate the influence of the illumination light detection device 91 and the variable pattern generation unit VPG, a difference from the illuminance distribution of the exposure light EL to the illuminance distribution obtained by the light amount sensor unit 93c of the reflected light detection device 93 is calculated. Thereby, only the illuminance distribution caused by the projection system such as the projection lens 6 can be extracted.
[0080]
Next, the main controller 8 calculates an initial correction amount based on the integrated light amount distribution, defect position, illuminance distribution, and the like obtained in steps S15, S17, and S19 (step S25). This initial correction amount is a conventionally inevitable error factor due to the characteristics, defects, and the like of the illumination light source device 2, the variable pattern generation unit VPG, the projection lens 6, and the like. However, in the exposure apparatus 10 of the present embodiment, As described, such error factors are avoided by correcting the mask pattern.
[0081]
Here, the portion of the initial correction amount based on the integrated light amount distribution is defined as a correction amount common to the pixels arranged in the scanning direction (Y-axis direction) in the variable pattern generation unit VPG in the scanning direction (X-axis direction). It is registered for each vertically arranged pixel position, and is converted into the number of lighting the spare area DA1 of the variable pattern generation unit VPG (see FIG. 10). The portion of the initial correction amount based on the defect position is also registered as a correction amount common to the pixel row in the scanning direction in which a defect or the like is projected in the variable pattern generation unit VPG, and the preliminary area DA1 of the variable pattern generation unit VPG is turned on. (See FIGS. 4 to 9). On the other hand, the portion of the initial correction amount based on the illuminance distribution can be set at each point of the transfer pattern based on the measurement result by the exposure light detection device 95, and is determined by scrolling the pattern formed in the variable pattern generation unit VPG. It is set at each timing of movement in pixel units. Therefore, the portion of the initial correction amount based on the illuminance distribution is converted into the number and position of lighting each pixel constituting the spare area DA1 provided in the variable pattern generation unit VPG at each timing of scrolling.
[0082]
Next, the main control unit 8 calculates a correction amount of the mask pattern based on the initial correction amount obtained in step S25 as an adjustment unit or a correction unit, and obtains a mask pattern corresponding to the initial correction amount (step S27). . This initial correction amount corresponds to the number of lighting the spare area DA1 of the variable pattern generation unit VPG, compensates the illuminance distribution of the illumination light source device 2, and eliminates the influence of defects and dust generated in the variable pattern generation unit VPG. , And the characteristics of the projection lens 6 and the like. Thereby, the transfer pattern finally formed on the plate PL can be made to have a desired shape and dimensions with high accuracy.
[0083]
Next, a scanning exposure process by the exposure device 10 is started based on an instruction from the main control unit 8 (step S29). That is, the plate PL is held on the stage 71 while being aligned, and the illumination light IL from the illumination optical system 21 illuminates the variable pattern generation unit VPG. At this time, the mask pattern obtained in step S27 is displayed on the variable pattern generation unit VPG via the mask control system 43 constituting the adjustment unit together with the main control unit 8, so that the variable pattern generation unit VPG is displayed on the plate PL. The projected image of the pattern is projected. Then, while scanning the plate PL in the Y-axis direction with respect to the projection lens 6, the pattern formed on the variable pattern generation unit VPG is scrolled in the reverse direction in synchronization with the scanning.
[0084]
Next, it is determined whether the exposure has been completed (step S31). That is, exposure is performed on the entire surface of the plate PL on the stage 71, and it is determined whether a pattern corresponding to the transfer pattern captured in step S11 is formed on the entire surface of the plate PL.
[0085]
Initially, the exposure has not been completed, and the process proceeds to step S33 to determine whether the illuminance variation of the illumination light source device 2 is an allowable value. Specifically, the illuminance distribution of the illumination light IL emitted from the illumination light source device 2 is measured based on the light amount distribution obtained from the illumination light detection device 91, and the amount of this variation from the initial value is measured. . Such a variation amount of the illuminance distribution is calculated as a value integrated in the scanning direction of the variable pattern generation unit VPG, corresponding to each pixel position in the X-axis direction perpendicular to the value. The illuminance fluctuation thus obtained is compared with an allowable value for each pixel position in the X-axis direction.
[0086]
If it is determined in step S33 that the illuminance change exceeds the allowable value, the initial correction amount obtained in step S25 is changed, and a mask pattern corresponding to such change is obtained (step S35). Accordingly, it is possible to provide the mask device 4 that can compensate in real time for variations in luminance of the illumination optical system 21 and variations in characteristics of the exposure lens 61.
[0087]
When it is determined in step S33 that the illuminance variation is within the allowable value, or after the correction amount by the mask pattern is changed in step S35, whether or not a new image defect or the like has occurred in the variable pattern generation unit VPG or the like. Is determined (step S37).
[0088]
If it is determined in step S37 that a new image defect or the like has occurred, the initial correction amount obtained in step S25 or the correction amount obtained in step S5 is changed to obtain a mask pattern corresponding to such a change ( Step S39). Accordingly, it is possible to provide the mask device 4 that can eliminate the effects of defects and dust generated in the variable pattern generation unit VPG in real time.
[0089]
If it is determined in step S37 that there is no image defect or the like, or if the correction amount by the mask pattern is changed in step S39, the process returns to step S31 and repeats the processing up to step S39, and continues the exposure processing. On the other hand, if it is determined in step S31 that the exposure has been completed, a series of exposure processing is completed and the processing ends. The transfer pattern (a latent image and a pattern generated by subsequent development) finally formed on the plate PL in this way has a desired shape and dimensions, and high-precision exposure is achieved.
[0090]
[Second embodiment]
Hereinafter, a projection exposure method according to the second embodiment of the present invention will be described. This projection exposure method is a method for manufacturing a micro device using the exposure apparatus of the first embodiment in a lithography process. In this case, a semiconductor device as a micro device is obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on the wafer.
[0091]
FIG. 17 is a flowchart illustrating a method for manufacturing a semiconductor device as a micro device. First, in step S40 of FIG. 17, a metal film is deposited on the wafer. In the next step S42, a photoresist is applied on the metal film on the wafer, and a photosensitive substrate as a wafer is prepared. After that, in step S44, by using the exposure apparatus and method according to the first embodiment, the image of the pattern scrolled on the variable pattern generation unit VPG functioning as a mask (reticle) moves by scanning ( (Corresponding to the plate PL in FIG. 1) via the projection lens 6. Thereby, the exposure pattern having a desired shape is precisely transferred to the wafer.
[0092]
Thereafter, in step S46, the photoresist layer on the wafer is developed to form a resist pattern, and in step S48, the resist pattern is used as a mask to perform etching on the variable pattern generation unit VPG. A wafer on which a circuit pattern corresponding to the exposure pattern generated in step (1) is formed is prepared. After that, a device such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer on the substrate on which the wafer is further processed. According to the above-described semiconductor device manufacturing method, a semiconductor device having a circuit pattern having extremely fine and precise line widths and intervals can be obtained with high throughput.
[0093]
[Third embodiment]
Hereinafter, a projection exposure method according to the third embodiment of the present invention will be described. FIG. 18 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device using the exposure apparatus of the first embodiment. In this case, a liquid crystal display element as a micro device is obtained by forming a predetermined pattern on a glass substrate.
[0094]
In the pattern forming step (step S50) in FIG. 18, the pattern scrolled on the variable pattern generation unit VPG using the exposure apparatus of the first embodiment as the plate PL is used as in the case of the second embodiment. A so-called photolithography process is performed in which transfer exposure is performed on a conductive substrate (such as a glass substrate coated with a resist). By this photolithography step, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the plate PL. After that, the processed plate PL goes through the respective steps such as a development step, an etching step, and a resist stripping step, and is transferred to the next color filter forming step (step S52) as a substrate on which a predetermined pattern is formed. .
[0095]
In the next color filter forming step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R, G, and B are arranged in a matrix, or a plurality of sets of striped filters of three colors of R, G, and B are horizontally scanned. The color filters arranged in the line direction are formed. Then, after the color filter forming step (Step S52), a cell assembling step (Step S54) is performed. In this cell assembling step, a liquid crystal panel, that is, a liquid crystal cell is formed using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step (Step S50) and the color filter obtained in the color filter forming step (Step S52). assemble.
[0096]
In the cell assembling step (step S54), for example, a liquid crystal is interposed between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step (step S50) and the color filter obtained in the color filter forming step (step S52). Inject to manufacture a liquid crystal panel. Thereafter, in a module assembling step (step S56), various components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, a liquid crystal display element having a circuit pattern having a precise line width, interval, and the like can be obtained with high throughput.
[0097]
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above-described embodiment, a digital mirror device (DMD) is used as the variable pattern generation unit VPG, but other spatial light such as a reflective liquid crystal display (LCD) and an electrochromic display (ECD) is used instead. A modulator can be used. Further, a self-luminous image display device such as a CRT, an EL display, and an LED display can be used instead of the variable pattern generation unit VPG. In this case, the illumination light source device 2 shown in FIG. 1 becomes unnecessary. When a reflective spatial light modulator such as a DMD is used as the variable pattern generator VPG, pixel defects, dust, and the like of the variable pattern generator VPG can be directly detected by reflected light. When a detector or a self-luminous image display element is used, a detector may be inserted on the optical path of the exposure light to detect pixel defects or dust, or the optical path of the exposure light near the variable pattern generation unit VPG. Means for detecting the state of the variable pattern generation unit VPG from the outside may be provided.
[0098]
In the above-described embodiment, the basic area DA0 and the spare area DA1 are provided in the variable pattern generation unit VPG to operate so as to offset the dimming due to pixel defects or the like and the illuminance distribution of the illumination light IL. Without providing the DA1 in particular, it is also possible to perform the light reduction due to the pixel defect or the like and the correction to offset the illuminance distribution of the illumination light IL only in the basic area DA0.
[0099]
In the above embodiment, the exposure amount is adjusted by increasing or decreasing the display area of each pixel constituting the variable pattern generation unit VPG. However, the lighting time or the display time of each pixel (the lighting time or the ON time of the display time) is adjusted. By adjusting the duty ratio between (OFF) and (OFF), the exposure amount at each point on the plate PL can also be adjusted. Further, by adjusting the amount of transmitted light of each pixel of the variable pattern generation unit VPG, the amount of exposure at each point on the plate PL can be adjusted.
[0100]
Further, in the above-described embodiment, the variable pattern generation unit VPG having grid-like pixels is used, but the variable pattern generation unit VPG having no such regularity may be used.
[0101]
In the above embodiment, the pattern of the variable pattern generation unit VPG is scrolled while scanning the plate PL with respect to the projection lens 6 in the Y-axis direction. , The pattern of the variable pattern generation unit VPG can be scrolled while scanning the plate PL again in the Y-axis direction, and in this case, exposure in a wide area can be performed.
[0102]
In the above embodiment, the case where the exposure apparatus is basically constituted by a refractive optical system has been described. However, the projection lens 6 and the like are all replaced by a reflective optical system or a catadioptric optical system having equivalent or similar functions. be able to.
[0103]
Further, in the above embodiment, when the number of pixels in the spare area DA1 provided in the variable pattern generation unit VPG is insufficient to exceed the correction limit, when the exposure amount cannot be optimized according to the shape of the transfer pattern, etc. May not be uniform. In such a case, the main control unit 8 issues a warning to the operator on the assumption that the uniformity of exposure cannot be maintained within the standard because the correction limit has been exceeded, or that the exposure cannot be optimized in accordance with the pattern shape. can do. If it is desired to perform the desired exposure correction even when the entire light amount is suppressed, the basic area DA0 is partially switched to the preliminary area DA1 for exposure correction. On the other hand, when it is not desired to suppress the entire light amount, the exposure apparatus 10 is corrected. Such correction of the exposure apparatus 10 means replacement and cleaning of the variable pattern generation unit VPG which is a spatial modulation element, adjustment of the illumination light source device 2, and the like.
[0104]
In the description of the above embodiment, a transfer image is formed on the plate PL by binary exposure such as an exposed portion and a non-exposed portion. However, an exposure called a half dose which requires exposure of about half of a normal exposure amount is performed. May be required. In this case, in a normal exposure area, the pattern is exposed at a desired exposure amount by utilizing the basic area DA0 and the spare area DA1 provided in the variable pattern generation unit VPG, and in the half dose area, the scanning direction of the basic area DA0 is A desired exposure amount is obtained by appropriately thinning out the lighting number of the pixel, reducing the reflectance and transmittance of each pixel, and shortening the ratio of the lighting time of each pixel.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a perspective view illustrating a relationship between a pattern formed on a variable pattern generation mask and a projected image on a plate.
FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating a pixel structure of a variable pattern generation unit.
FIGS. 4A and 4B are diagrams exemplifying a case where a defective pixel exists in a variable pattern generation unit; FIGS.
5A to 5H are diagrams illustrating scrolling of a pattern by a variable pattern generation unit when the pixel defect shown in FIG. 4 exists.
FIG. 6 is a graph illustrating a role of a spare area in a variable pattern generation unit.
FIGS. 7A to 7H are diagrams illustrating a modification of pattern scrolling by the variable pattern generation unit.
FIGS. 8A and 8B are diagrams exemplifying a case where particles such as dust adhere to the variable pattern generation unit and display is incomplete.
FIG. 9 is a graph illustrating the role of a spare area in the variable pattern generation unit.
FIG. 10 is a diagram exemplifying how to deal with uneven illuminance and uneven exposure.
FIG. 11 is a graph illustrating a relationship between a line width and an exposure amount in the case of an isolated line.
FIG. 12 is a graph illustrating a relationship between a line width and an exposure amount in an isolated space.
FIG. 13 is a graph illustrating a relationship between a line width and an exposure amount in the case of line & space.
FIG. 14 is a graph showing a result of simulating a change in an optimum exposure amount when a line width is changed.
FIGS. 15A to 15L are diagrams illustrating a method of optimizing an exposure amount in consideration of a shape of a transfer pattern.
FIG. 16 is a flowchart illustrating in detail a part of the exposure operation by the exposure apparatus.
FIG. 17 is a flowchart of a method for manufacturing a semiconductor device as a micro device according to the second embodiment.
FIG. 18 is a flowchart of a method for manufacturing a liquid crystal display element as a micro device according to the third embodiment.
[Explanation of symbols]
Reference numeral 2 denotes an illumination light source device, 4 denotes a mask device, 6 denotes a projection lens, 7 denotes a stage device, 10 denotes an exposure device, 21 denotes an illumination optical system, 23 denotes a light source control system, 41 denotes a mask holder, and 43 denotes a mask control system. ... Exposure lens, 71 ... Stage, 73 ... Stage drive system, 91 ... Illumination light detection device, 91c ... Light amount sensor unit, 91d ... Sensor interface unit, 93 ... Reflection light detection device, 93c ... Light amount sensor unit, 93d ... Sensor interface 95, exposure light detection device, 95c, light amount sensor unit, 95d, sensor interface, AX, reference optical axis, BL, branch illumination light, DA, display area, DA0, basic area, DA1, spare area, DE, Defective pixel, IL: illumination light, IM: image light, MM: micromirror, PA: pattern, PI: projection image, P ... plate, EA ... projection region, PS ... shadows, VPG ... variable pattern generator

Claims (26)

複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、
前記パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有し、
前記制御手段は、前記感光性基板に露光される前記露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする露光装置。Including a plurality of display elements, a pattern forming unit that forms a desired exposure pattern by the display operation of the plurality of display elements,
Control means for controlling a display operation of a plurality of display elements in the pattern forming section,
Having a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit,
The control unit adjusts the exposure amount of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate or corrects exposure unevenness, in order to contribute to the formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate. An exposure apparatus comprising an adjusting unit for adjusting a display operation. 前記調整部は、前記感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、前記パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含むことを特徴とする請求項１に記載の露光装置。The adjustment unit includes a correction unit that corrects an exposure pattern displayed by the pattern forming unit in order to adjust an exposure amount of an exposure pattern exposed to the photosensitive substrate or correct exposure unevenness. The exposure apparatus according to claim 1. 複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、
前記パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有し、
前記制御手段は、前記感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする露光装置。Including a plurality of display elements, a pattern forming unit that forms a desired exposure pattern by the display operation of the plurality of display elements,
Control means for controlling a display operation of a plurality of display elements in the pattern forming section,
Having a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit,
The control means controls a display operation of the display element which contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to an exposure pattern shape and / or a size of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate. An exposure apparatus, comprising: an adjustment unit that adjusts the distance. 前記調整部は、前記感光性基板に露光される露光パターンの形状または／および露光パターンの大きさに応じて、前記パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含むことを特徴とする請求項３に記載の露光装置。The adjustment unit includes a correction unit that corrects an exposure pattern displayed by the pattern forming unit according to a shape of an exposure pattern exposed on the photosensitive substrate and / or a size of the exposure pattern. The exposure apparatus according to claim 3, wherein 前記ステージは、露光に際して、感光性基板を前記パターン形成部に対して相対的に移動させ、前記パターン形成部は、前記感光性基板の移動に同期して前記露光パターンが移動するように表示することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の露光装置。The stage moves a photosensitive substrate relative to the pattern forming unit during exposure, and the pattern forming unit displays so that the exposure pattern moves in synchronization with movement of the photosensitive substrate. The exposure apparatus according to claim 1, wherein: 前記パターン形成部にて表示された露光パターンを前記感光性基板に投影する投影手段をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 1, further comprising a projection unit configured to project an exposure pattern displayed by the pattern forming unit onto the photosensitive substrate. 前記調整部は、前記パターン形成部にて表示動作する表示素子の数に応じて前記感光性基板に露光される露光パターンの露光量を調整または露光むらを補正することを特徴とする請求項１または２項に記載の露光装置。The apparatus according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts an exposure amount of an exposure pattern exposed on the photosensitive substrate or corrects exposure unevenness according to the number of display elements that perform a display operation in the pattern forming unit. Or the exposure apparatus according to item 2. 前記修正部は、前記パターン形成部にて表示される露光パターンを変更するために、前記複数の表示素子の表示動作の領域を変更することを特徴とする請求項２または４に記載の露光装置。The exposure apparatus according to claim 2, wherein the correction unit changes a display operation area of the plurality of display elements in order to change an exposure pattern displayed by the pattern forming unit. . 前記ステージは、露光に際して、前記パターン形成部に対して感光性基板を走査方向に沿って相対的に移動させるとともに、前記パターン形成部は、前記感光性基板の移動に同期して前記露光パターンが移動するように表示し、
前記修正部は、前記パターン形成部により表示される露光パターンを修正するために、前記走査方向における前記パターン形成部の表示素子の動作数を調整することを特徴とする請求項２、請求項４、または請求項８の何れか１項に記載の露光装置。The stage moves the photosensitive substrate relative to the pattern forming unit along the scanning direction during exposure, and the pattern forming unit adjusts the exposure pattern in synchronization with the movement of the photosensitive substrate. Show as moving,
5. The correction unit according to claim 2, wherein the correction unit adjusts the number of operations of the display elements of the pattern forming unit in the scanning direction in order to correct the exposure pattern displayed by the pattern forming unit. An exposure apparatus according to claim 8. 前記パターン形成部は、露光パターンを表示するために複数の表示素子を有する第１表示領域、及び前記表示素子の表示動作を調整するために複数の表示素子を有する第２表示領域を含み、
前記調整部は、前記第２表示領域を用いることにより、表示素子の表示動作数を調整することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の露光装置。The pattern forming unit includes a first display area having a plurality of display elements for displaying an exposure pattern, and a second display area having a plurality of display elements for adjusting a display operation of the display element.
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts the number of display operations of a display element by using the second display area. 前記パターン形成部にて表示される露光パターンの状態を検出する検出する検出手段を更に含み、
前記調整部は、前記検出手段からの検出情報に基づいて、前記表示素子の表示動作を調整することを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の露光装置。Further including a detecting means for detecting the state of the exposure pattern displayed in the pattern forming unit,
The exposure apparatus according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts a display operation of the display element based on detection information from the detection unit. 前記パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子における露光の寄与度を調整することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 11, wherein an exposure contribution of a display element related to an exposure pattern displayed by the pattern forming unit is adjusted. 前記パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子の各々における露光の寄与度を調整することを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の露光装置。The exposure according to claim 1, wherein an exposure contribution of each of the display elements involved in the exposure pattern displayed by the pattern forming unit is adjusted. apparatus. 前記パターン形成部にて表示される露光パターンに関与する表示素子の各々から前記感光性基板へ向う光の強度または表示素子各々の表示動作の時間を調整することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の露光装置。12. The display device according to claim 1, wherein the intensity of light directed from each of the display elements involved in the exposure pattern displayed by the pattern forming section toward the photosensitive substrate or the display operation time of each of the display elements is adjusted. The exposure apparatus according to claim 1. 前記パターン形成部を照明する照明装置をさらに含み、前記調整部は、前記パターン形成部を照明する照明むらまたは前記感光性基板に形成される露光パターンの露光むらを補正するように、前記表示素子の表示動作を調整することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項に記載の露光装置。The display device further includes an illumination device that illuminates the pattern forming unit, wherein the adjustment unit corrects illumination unevenness that illuminates the pattern forming unit or exposure unevenness of an exposure pattern formed on the photosensitive substrate. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the display operation is adjusted. 前記パターン形成部を照明する照明むらまたは前記感光性基板に形成される露光パターンの露光むらを計測する計測手段をさらに含み、前記計測手段からの情報に基づいて、前記調整部は、前記表示素子の表示動作を調整することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。The image forming apparatus further includes a measurement unit configured to measure illumination unevenness that illuminates the pattern forming unit or exposure unevenness of an exposure pattern formed on the photosensitive substrate.Based on information from the measurement unit, the adjustment unit includes the display element. The exposure apparatus according to claim 15, wherein the display operation is adjusted. 前記感光性基板に露光されるパターンの露光量または露光むらを光電的に検出する光電検出装置をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１５の何れか１項に記載の露光装置。The exposure apparatus according to any one of claims 1 to 15, further comprising a photoelectric detection device that photoelectrically detects an exposure amount or exposure unevenness of a pattern exposed on the photosensitive substrate. 複数の表示素子を含み、該複数の表示素子の表示動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターン形成部における複数の表示素子の表示動作を制御する制御手段と、
前記パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージとを有し、
前記制御手段は、前記感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整部を含むことを特徴とする露光装置。Including a plurality of display elements, a pattern forming unit that forms a desired exposure pattern by the display operation of the plurality of display elements,
Control means for controlling a display operation of a plurality of display elements in the pattern forming section,
Having a stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit,
The control unit includes an adjustment unit that adjusts a display operation of the display element that contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate according to an exposure condition of a pattern to be exposed on the photosensitive substrate. Exposure apparatus characterized by the above-mentioned. 前記調整部は、前記感光性基板に露光される露光パターンの露光条件に応じて、前記パターン形成部により表示される露光パターンを修正する修正部を含むことを特徴とする請求項１８に記載の露光装置。19. The method according to claim 18, wherein the adjusting unit includes a correcting unit that corrects an exposure pattern displayed by the pattern forming unit according to an exposure condition of an exposure pattern exposed on the photosensitive substrate. Exposure equipment. 複数のマイクロミラーを含み、該複数のマイクロミラーの姿勢調整によって露光光路に沿って所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
前記パターン形成部における複数のマイクロミラーの姿勢を制御する制御手段と、
前記パターン形成部により形成された露光パターンを露光するための感光性基板を保持するためのステージと、
前記パターン形成部における前記複数のマイクロミラーの姿勢調整によって非露光光路に沿って形成される非露光パターンを検出する検出手段とを含むことを特徴とする露光装置。Including a plurality of micro mirrors, a pattern forming unit that forms a desired exposure pattern along the exposure optical path by adjusting the attitude of the plurality of micro mirrors,
Control means for controlling the attitude of the plurality of micro mirrors in the pattern forming unit,
A stage for holding a photosensitive substrate for exposing the exposure pattern formed by the pattern forming unit,
An exposure apparatus for detecting a non-exposure pattern formed along a non-exposure optical path by adjusting a posture of the plurality of micromirrors in the pattern forming unit. 請求項１乃至請求項２０の何れか１項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
被露光面または被露光面と光学的に共役な位置に配置された前記パターン形成部に露光パターンを表示させる露光パターン表示工程と、
前記パターン形成部にて表示された露光パターンを前記被露光面に配置された感光性基板に転写する転写工程を含むことを特徴とする露光方法。An exposure method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 20,
An exposure pattern display step of displaying an exposure pattern on the pattern formation unit disposed at a position to be exposed or optically conjugate to the surface to be exposed,
An exposure method, comprising: a transfer step of transferring an exposure pattern displayed by the pattern forming unit to a photosensitive substrate disposed on the surface to be exposed. 複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、
感光性基板に露光されるパターンの露光量を調整または露光むらを補正するために、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整工程と、
前記パターン形成部にて表示された露光パターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする露光方法。An exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming unit including a plurality of display elements,
Adjusting the exposure amount of the pattern exposed on the photosensitive substrate or correcting exposure unevenness, an adjustment step of adjusting the display operation of the display element that contributes to the formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate; ,
A transferring step of transferring an exposure pattern displayed by the pattern forming unit to the photosensitive substrate. 複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、
感光性基板に露光される露光パターン形状または／および露光パターンの大きさに応じて、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整工程と、
前記パターン形成部にて表示された露光パターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする露光方法。An exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming unit including a plurality of display elements,
An adjusting step of adjusting a display operation of the display element, which contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate, according to an exposure pattern shape and / or a size of the exposure pattern exposed on the photosensitive substrate; ,
A transferring step of transferring an exposure pattern displayed by the pattern forming unit to the photosensitive substrate. 複数の表示素子を含むパターン形成部を用いて所望の露光パターンを形成する露光パターン形成工程と、
感光性基板に露光されるパターンの露光条件に応じて、前記感光性基板に露光されるべき露光パターンの形成に寄与する前記表示素子の表示動作を調整する調整工程と、
前記パターン形成部にて形成された露光パターンを前記感光性基板に転写する転写工程とを含むことを特徴とする露光方法。An exposure pattern forming step of forming a desired exposure pattern using a pattern forming unit including a plurality of display elements,
An adjusting step of adjusting a display operation of the display element, which contributes to formation of an exposure pattern to be exposed on the photosensitive substrate, according to an exposure condition of a pattern exposed on the photosensitive substrate,
A transfer step of transferring the exposure pattern formed by the pattern forming section to the photosensitive substrate. 前記調整工程は、前記パターン形成部により形成される露光パターンを修正する修正工程を含むことを特徴とする請求項２２乃至２４の何れか１項に記載の露光方法。25. The exposure method according to claim 22, wherein the adjusting step includes a correcting step of correcting an exposure pattern formed by the pattern forming unit. 請求項２１乃至２５の何れか１項に記載の露光方法を用いてマイクロデバイスを製造することを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。A method for manufacturing a micro device, comprising manufacturing the micro device by using the exposure method according to any one of claims 21 to 25.
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