CN103299243B - 接近式曝光装置以及接近式曝光方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种照明光学系统（70），其具有：光源部（73）；复眼透镜（74），其由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自光源部（73）的光的强度进行均衡化处理；和遮光部件（78），其能够移动，设置在复眼透镜（74）的入射面侧，可变地设定为预定的准直半角的方式，对入射到多个透镜单元的任一单元中的光进行遮光。由此，能够可变设定准直半角，得到具有期望线宽的高分辨率图案。

Description

接近式曝光装置以及接近式曝光方法

技术领域

本发明涉及一种接近式曝光装置以及接近式曝光方法，更具体而言，涉及一种适于液晶显示装置的TFT阵列基板和彩色滤光基板的曝光转印的接近式曝光装置以及接近式曝光方法。

背景技术

近年，在平板显示装置中，为了提高像素的开口率，即使是彩色滤光片等也被要求高分辨率。尽管，作为获得高分辨率的曝光装置有镜面投影曝光装置和透镜投影曝光装置等，但存在设备昂贵、对大型面板的生产率低的问题。

另一方面，在使掩模和基板靠近对置的接近式曝光装置中，尽管该设备本身价格较低廉，但其曝光面上的光强度分布通常会如图11所示，受到干涉和衍射的影响而变为平滑的曲线。因此，优选在接近式曝光装置中，使该光强度分布接近于图11所示的理想的光强度分布，从而实现高分辨率。另外，作为实现高分辨率的方法，有各种设想（例如，参照专利文献1～5）。

在专利文献1所述的彩色滤光片的制造方法中，公开了使准直半角为1～2°的方案。另外，在专利文献2所述的接近式曝光方法中，公开了准直半角由复眼透镜（integratorlens）的大小和从复眼透镜至准直镜的距离的关系来确定，并记载着操作该透镜的大小和该距离，将准直半角调节至1.3～1.7°的方案。在专利文献3所述的接近式曝光装置中，公开了即使是曝光间隙发生改变也能抑制分辨率降低、部分隐藏了透镜元件、并将复眼透镜的形状设定为圆形。

在专利文献4所述的接近式曝光装置中，公开了从准分子激光器发射的脉冲状激光入射到光束整形透镜，并且被转换成平行的激光，入射到直径为1/10的蝇眼透镜，作为均匀的激光射出，通过准直镜面将准直半角设定为0.5°以下的方案。另外，在专利文献5所述的曝光照明装置中，公开了在光源和蝇眼透镜之间，利用由棒状透镜构成的均衡装置使照明光的强度分布均匀，利用蝇眼透镜使照射到光掩模的照明光的强度分布均匀化，利用准直装置将从光源发射的紫外线照明光转化为平行光照射到光掩模的方案。

另外，在从作为光源部使用的水银灯或超高压水银灯射出的照明光中，包括g线（435nm）光、h线（404nm）光，i线（365nm）光、以及j线（313nm）光，以往使用g线光、h线光、i线光进行曝光，但是为了实现高分辨率，已知j线波长范围内的光的使用是有效的（例如，参见专利文献5）。在专利文献6所记载的投影曝光装置中，考虑到j线波长范围内的光的功率与g线、h线、i线的波长范围内的光功率相比，其功率较小，因此公开了使用j线波长范围内的光，并通过波长选择滤波器切换使用其它波长范围内的光，能够施行在色像差已校正的状态下强调高分辨率的曝光和强调高生产率的曝光这两种曝光的方案。

另外，在专利文献7所述的接近式曝光装置中，公开了包括一个具有至少两种以上不同内压的灯的灯具单元，选择性点亮各种灯的方案。

此外，在专利文献8所述的利用激光直接描绘的曝光装置中，公开了一种快门（Shutter）部，其利用曝光用光与用于提高曝光效率的加热用光的混合光进行曝光，用于对各光进行单独遮光。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2007-240714号公报

专利文献2:日本特开2007-94310号公报

专利文献3:日本特开2008-158282号公报

专利文献4:日本特开2005-265985号公报

专利文献5:日本特开2009-182191号公报

专利文献6:日本特开2006-184709号公报

专利文献7:日本特开2008-191252号公报

专利文献8:日本特开2008-242365号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在设定准直半角时，专利文献2所述的改变复眼透镜至准直镜的距离的方案会导致照明光学系统的规模意外变大，而不切实际。另外，尽管专利文献3记载有通过复眼透镜的大小和形状来确定准直半角的方案，但在设定准直半角之际，存在与专利文献2同样的问题。

此外，尽管期望曝光转印到基板上的图案有较高分辨率，但每个图案有不同的期望线宽，为使每个图案均具有期望线宽，就要求准直半角可变。在这些专利文献1～5中，是为了实现高分辨率而确定的较小的准直半角，而不是准直半角能够轻易改变的结构。特别是在专利文献5中，存在光源被限定为准分子激光器，而不能使用其它光源的问题。

另外，专利文献6所述的曝光装置是有关投影曝光装置的，此外，关于通过切换使用多种类型的灯的内容并未公开。此外，即使是专利文献7所述的接近式曝光装置中，也是通过有选择地使多种灯发光，而进行灯的切换，存在难以进行切换时的控制的问题。另外，在专利文献8所述的曝光装置中，仅关于多个快门进行了记述，而未涉及接近式曝光。

本发明是鉴于上述课题而作出，其目的在于提供一种接近式曝光装置以及接近式曝光方法，其能够可变设定准直半角，得到具有期望线宽的高分辨率图案。此外，本发明的另一个目的在于提供一种接近式曝光装置以及接近式曝光方法，其能够利用照射短波长的光的光源部，得到高分辨率图案，并能够利用照射其它波长的光的光源部，提高生产率，进而能够在适当时机进行各光源部的切换。

解决课题的手段

本发明的上述目的通过下述构成来实现。

（1）一种接近式曝光装置，其特征在于，具有：

基板保持部，其用于把持基板；

掩模保持部，其与上述基板对置并把持掩模；和

照明光学系统，其用于向上述掩模照射图案曝光用光，

在使上述基板和上述掩模接近为具有预定间隙的状态下，借助上述掩模向上述基板照射来自上述照明光学系统的光，将上述掩模的图案转印到上述基板，其中，

上述照明光学系统具有准直半角调节机构，其用于将准直半角调节为与转印到上述基板的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角。

（2）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述照明光学系统还具有光源部和复眼透镜，该复眼透镜由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自该光源部的光的强度进行均衡化处理，

上述准直半角调节机构设置于上述复眼透镜的入射面侧或射出面侧，是用于对入射到上述多个透镜单元中的任一单元的光或者从上述多个透镜单元的任一单元中射出的光进行遮光或减光的光强度降低部件。

（3）根据（2）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述光强度降低部件具有多个能够分别单独移动的减光片。

（4）根据（3）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述多个减光片由多种减光片构成，能够在上述减光片的种类数目以上的多个减光率下实现遮光。

（5）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述照明光学系统还具有光源部和复眼透镜，该复眼透镜由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自该光源部的光的强度进行均衡化处理，

上述准直半角调节机构为设置在上述光源部和上述复眼透镜之间、用于改变入射到上述复眼透镜的入射光直径或入射角的透镜。

（6）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述照明光学系统还具有光源部和复眼透镜，该复眼透镜由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自该光源部的光的强度进行均衡化处理，

上述准直半角调节机构是能够改变入射到上述复眼透镜的入射光直径、并能够相对于上述复眼透镜的入射面沿垂直方向移动的上述光源部。

（7）根据（2）～（6）中任一项所述的接近式曝光装置，其特征在于，上述照明光学系统还具有设置在上述光源部和上述复眼透镜之间，用于对来自上述光源部的光的强度进行均衡化处理的光均衡化光学部件。

（8）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述掩模的图案具有与转印于上述基板的图案的期望线宽不同的线宽。

（9）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述照明光学系统还具有光源部和复眼透镜，该复眼透镜由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自该光源部的光的强度进行均衡化处理，

上述准直半角调节机构是设置在上述复眼透镜的射出面侧、对从上述多个透镜单元中的任一单元射出的光进行遮光的遮光部件。

（10）根据（9）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

来自上述光源部的光直接入射到上述复眼透镜。

（11）根据（1）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述照明光学系统具有：用于照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光的第一光源部；用于照射光谱特性与该第一光源部不同的光的第二光源部；和能够对来自上述第一光源部和第二光源部的光进行遮光的多个遮光部件，

上述照明光学系统通过控制上述多个遮光部件的开启时机，能够在不同的时刻照射上述第一光源部的光以及第二光源部的光。

（12）根据（11）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述多个遮光部件具有：能够对来自上述第一光源部的光进行遮光的第一遮光部件；和能够对来自上述第二光源部的光进行遮光的第二遮光部件。

（13）根据（12）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述第一光源部以及第二光源部分别具有多个第一光源部和第二光源部，

上述第一遮光部件具有设于上述多个第一光源部的每一个、并能够对来自上述多个第一光源部的光分别进行遮光的多个第一遮光部件，

上述第二遮光部件具有设于上述多个第二光源部的每一个、并能够对来自上述多个第二光源部的光分别进行遮光的多个第二遮光部件。

（14）根据（13）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

还包括支承上述多个第一光源部以及第二光源部，使上述多个第一光源部以及第二光源部的光入射到复眼透镜的入射面的暗盒（cassette），

上述多个第一遮光部件以及第二遮光部件安装于上述暗盒。

（15）根据（11）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述多个遮光部件具有：能够对来自上述第一光源部的光进行遮光的第一遮光部件；和能够对来自上述第一光源部以及第二光源部的全部的光进行遮光的第二遮光部件。

（16）根据（15）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

上述第一光源部以及第二光源部分别具有多个第一光源部和第二光源部，

上述第一遮光部件具有设于上述多个第一光源部的每一个、并能够对来自上述多个第一光源部的光分别进行遮光的多个第一遮光部件。

（17）根据（16）所述的接近式曝光装置，其特征在于，

还包括支承上述多个第一光源部以及第二光源部，使上述多个第一光源部以及第二光源部的光入射到复眼透镜的入射面的暗盒，

上述多个第一遮光部件安装于上述暗盒。

（18）一种接近式曝光装置的接近式曝光方法，其特征在于，上述接近式曝光装置具有：用于把持基板的基板保持部；与上述基板对置并把持掩模的掩模保持部；和用于向上述掩模照射图案曝光用光的照明光学系统，上述照明光学系统具有准直半角调节机构，用于将准直半角调节为与转印到上述基板的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角，上述接近式曝光方法包括：

通过上述准直半角调节机构，将准直半角调节为与转印到基板的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角的准直半角调节工序；和

在使上述基板和上述掩模接近为具有预定间隙的状态下，借助上述掩模向上述基板照射来自上述照明光学系统的光，将上述掩模的图案曝光转印到上述基板的曝光转印工序。

（19）根据（18）上述的接近式曝光方法，其特征在于，

上述照明光学系统具有：用于照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光的第一光源部；用于照射光谱特性与该第一光源部不同的光的第二光源部；和能够对来自上述第一光源部和第二光源部的光进行遮光的多个遮光部件，

在上述曝光转印工序中，在使上述基板和上述掩模接近为具有预定间隙的状态下，通过控制上述多个遮光部件的开启时机，借助上述掩模在不同的时刻向上述基板照射来自上述第一光源部以及第二光源部的光，将上述掩模的图案转印到上述基板。

发明的效果

根据本发明的接近式曝光装置和接近式曝光方法，照明光学系统具有用于将准直半角调节为与转印到基材上的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角的准直半角调节机构，通过准直半角调节机构将准直半角调节为与转印到基材上的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角，在使基板和掩模接近为具有预定间隙的状态下，借助掩模向上述基板照射来自照明光学系统的光，将掩模的图案转印到基板上。因此，能够将准直半角设定为变量，获得具有期望线宽的高分辨率图案。

另外，根据本发明的接近式曝光装置和接近式曝光方法，照明光学系统具有：用于照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光的第一光源部；用于照射光谱特性与该第一光源部不同的光的第二光源部；和能够对来自第一光源部以及第二光源部的光进行遮光的多个遮光部件，照明光学系统通过控制多个遮光部件的开启时机，能够在不同的时刻照射来自第一光源部以及第二光源部的光。由此，能够利用照射短波长的光的第一光源部获得具有高分辨率的图案，同时能够利用第二光源部提高生产率，进而，能够在适当的时机切换各光源部。

附图说明

图1是用于说明本发明第一实施方式的分割逐次接近式曝光装置的局部分解立体图。

图2是图1所示的分割逐次接近式曝光装置的正视图。

图3是掩模台的剖视图。

图4是第一实施方式的照明光学系统的示意图。

图5（a）是图4的V部放大图，图5（b）是复眼透镜细分状态的V部放大图。

图6是第一实施方式的变形例的照明光学系统的示意图。

图7是本发明第二实施方式的照明光学系统的示意图。

图8是第二实施方式变形例的照明光学系统的示意图。

图9是本发明第三实施方式的照明光学系统的示意图。

图10是第三实施方式变形例的照明光学系统的示意图。

图11是本发明第四实施方式的照明光学系统的示意图。

图12是第四实施方式变形例的照明光学系统的示意图。

图13是本发明第五实施方式的照明光学系统的示意图。

图14是具有本实施方式的掩模图案的掩模和被曝光转印的基板图案的示意图。

图15是具有本实施方式的其它掩模图案的掩模和被曝光转印的基板图案的示意图。

图16是具有本实施方式的另一掩模图案的掩模的示意图。

图17是第五实施方式变形例的照明光学系统的示意图。

图18是第六实施方式照明光学系统的示意图。

图19是第六实施方式变形例的照明光学系统的示意图。

图20是本发明第七实施方式的照明光学系统的示意图。

图21（a）是图20的掩模架的正视图，图21（b）是其俯视图，图21（c）是其侧视图。

图22（a）是图20的掩模架的变形例的正视图，图22（b）是其俯视图，图22（c）是其侧视图。

图23是本发明第七实施方式的变形例的照明光学系统的示意图。

图24（a）是图23的掩模架的正视图，图24（b）是其俯视图，图24（c）是其侧视图。

图25是使用具有一般掩模图案的掩模进行曝光时的曝光面的光强度分布与理想的光强度分布的曲线图。

符号说明

12掩模保持框（掩模保持部）

21基板保持部

70，70a～70h照明光学系统

73光源部

73a、73c第一光源部

73b、73d第二光源部

74复眼透镜（蝇眼透镜）

78遮光部件（光强度降低部件）

78a第一减光片

78b第二减光片

79另一复眼透镜（蝇眼透镜）

80透镜

177、183第一遮光部件

178、179、184第二遮光部件

g掩模和基板的对置面之间的间隙

M掩模

PE分割逐次接近式曝光装置（接近式曝光装置）

W玻璃基板（基板）

具体实施方式

以下，参照附图对本发明各实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法进行说明。

（第一实施方式）

如图1和图2所示，一个实施方式的分割逐次接近式曝光装置PE具有用于把持掩模M的掩模台10、用于把持玻璃基板W（以下，简称为“基板W”）的基板载置台20、和照射图案曝光用光的照明光学系统70（参见图4）。

另外，基板W与掩模M对向配置，在其应被曝光转印有该掩模M上所绘制的掩模图案的表面（掩模M的对置面）上，涂敷有抗蚀剂。

掩模台10具有：中央部形成有矩形开口11a的掩模台基座11；设置于掩模台基座11的开口11a，能够沿X轴、Y轴、θ方向移动的作为掩模保持部的掩模保持框12；和设置在掩模台基座11的上表面，使掩模保持框12沿X轴、Y轴、θ方向移动，对掩模M的位置进行调节的掩模驱动机构16。

掩模台基座11配置在基板载置台20的上方，通过竖立在装置基座50之上的立柱51以及设置在立柱51的上端部的Ｚ轴移动装置52被支承着能够沿Ｚ轴方向移动（参见图2）。

如图3所示，在掩模台基座11的开口11a的周缘部的上表面，在多个部位设有平面轴承13，掩模保持框12将设于其上端外周缘的凸缘12a载置在平面轴承13之上。由此，掩模保持框12借助预定的间隙被插入掩模台基座11的开口11a，因此，掩模保持框12能够沿X轴、Y轴和θ方向移动恰好该间隙的大小。

另外，用于把持掩模M的卡盘部14通过衬垫15固定在掩模保持框12的下表面。用于吸附掩模M的未描绘掩模图案的周缘部的多个吸嘴14a开设在该卡盘部14上，掩模M借助吸嘴14a利用未示出的真空吸附装置被可装卸地把持于卡盘部14。另外，卡盘部14能够与掩模保持框12一起相对于掩模台基座11沿X轴、Y轴、θ方向移动。

掩模驱动机构16具有：安装在沿掩模保持框12的X轴方向一边的两台Y轴方向驱动装置16y；和安装在沿掩模保持框12的Ｙ轴方向一边的一台Ｘ轴方向驱动装置16x。

Y轴方向驱动装置16y具有：设置在掩模台基座11之上，具有沿Y轴方向伸缩的杆16b的驱动用致动器（例如，电动致动器等）16a；在杆16b的定端借助销支承机构16c进行连接的滑块16d；和安装在沿掩模保持框12的X轴方向的边部、安装有能够移动的滑块16d的导轨16e。此外，X轴方向驱动装置16x具有与Y轴方向驱动装置16y相同的结构。

并且，在掩模驱动机构16中，通过驱动一台X轴方向驱动装置16x使掩模保持框12沿X轴方向移动，通过同等驱动两台Y轴方向驱动装置16y使掩模保持框12沿Y轴方向移动。另外，通过驱动两台Y轴方向驱动装置16y中的任一台，使掩模保持框12沿θ方向移动（绕Z轴旋转）。

进而，如图1所示，在掩模台基座11的上表面，设置有用于测量掩模M和基板W的对置面间的间隙的间隙传感器17；和用于确认被把持在卡盘部14的掩模M的安装位置的对准照相机18。该间隙传感器17和对准照相机18借助移动机构19被把持为能够沿X轴和Y轴方向移动，并配置在掩模保持框12内。

此外，如图1所示，在掩模保持框12上，在掩模台基座11的开口11a的X轴方向的两端，设置有根据需要对掩模M的两端进行遮蔽的光圈叶片（Apertureblade）38。该光圈叶片38可通过由电机、滚珠丝杠、以及直线导轨等构成的光圈叶片驱动机构39沿X轴方向移动，对掩模M的两端的遮蔽面积进行调节。另外，不仅在开口11a的X轴方向的两端，在开口11a的Y轴方向的两端同样设有光圈叶片38。

如图1以及图2所示，基板载置台20具有：用于把持基板W的基板保持部21；使基板保持部21相对于装置基座50沿X轴、Y轴和Z轴方向移动的基板驱动机构22。基板保持部21通过未图示的真空吸附机构把持基板W使之可装卸。基板驱动机构22在基板保持部21的下方具有Y轴工作台23、Y轴进给机构24、X轴工作台25、X轴进给机构26、以及Z-倾斜角度调节机构27。

如图2所示，Y轴进给机构24具有直线导轨28和进给驱动机构29，安装在Y轴工作台23的背面的滑块30借助滚动体（未图示）跨设在沿装置基座50延伸的两根导轨31上，并且通过电机32和滚珠丝杠装置33沿导轨31驱动Y轴工作台23。

此外，X轴进给机构26具有与Y轴进给机构24相同的结构，相对于Y轴工作台23沿X方向驱动X轴工作台25。此外，Z-倾斜角度调节机构27呈在X方向的一端具有一台、在另一端侧配置有两台由楔形移动体34、35和进给驱动机构36组合而成的可动楔形机构的结构。另外，进给驱动机构29、36既可以由电机和滚珠丝杠装置组合构成，也可以是具有定子和转子的直线电动机。此外，Z-倾斜角度调节机构27的设置数量为任意。

由此，基板驱动机构22以沿X方向以及Y方向进给驱动基板保持部21，并使基板保持部21沿Z轴方向微调并进行倾斜角度调节，以对掩模M和基板W的对置面间的间隙进行微调。

在基板保持部21的X方向侧部和Y方向侧部分别安装有条状镜组61、62，此外，在装置基座50的Y方向端部和X方向端部共计设有三台激光干涉仪63、64、65。因此，从激光干涉仪63、64、65向条状镜组61、62照射激光，接收由条状镜组61、62反射的激光，测量该激光和由条状镜组61、62反射的激光的干涉，检测基板载置台20的位置。

如图4所示，照明光学系统70具有：光源部73，其包括作为发光部的超高压水银灯71、和对从该灯71发出的光赋予指向性的反射镜72；复眼透镜74，其由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，将来自光源部73的光强度均衡化；平面镜75，其用于改变从复眼透镜74的射出面射出的光路的方向；准直镜76；和曝光控制用快门77，其配置在光源部73和复眼透镜74之间，透射或遮挡所照射的光来进行开闭控制。此外，灯71并不限于单一灯，也可以是多个灯的组合。另外，作为光源部73，并不限于灯71，也可以是激光。

另外，本实施方式的照明光学系统70具有：遮光部件78，其作为用于调节为与转印到基板W的图案的期望的线宽相对应的预定准直半角的准直半角调节机构，设置在复眼透镜74的入射面侧，为以设定为预定的准直半角的方式对入射到多个透镜单元中的任一个的光进行遮光的光强度降低部件；和另一复眼透镜79，其设置在光源部73和复眼透镜74之间，作为对来自光源部73的光的强度进行均衡处理的光均衡化光学部件。

准直半角由复眼透镜直径和准直镜76（或准直透镜）确定，遮光部件78以不使来自复眼透镜74的射出光散射，而是使射出光更接近于平行光的方式设置。具体而言，遮光部件78能够移动，对有望提供准直半角内的较大角度的光的透镜单元部分进行遮光，以赋予预定的准直半角。另外，准直半角优选设定在0.1～2.0°之间。如果准直半角小于0.1°，则转印图案会出现失真，而当准直半角大于2.0°时，则转印图案的模糊量增加。然而，由遮光部件78进行遮光时，照度的均匀性变差，因此，在此情况下，通过采用分割数较多的复眼透镜74可改善均匀性。

另外，作为遮光部件78，可以是铁、铝、钨、钽等金属制成，考虑到耐热性，优选为钽，考虑到移动性，则优选较轻的铝。此外，遮光部件78也可以按照使得来自光源部73的光以圆形的形状射入复眼透镜74内，而对透镜单元的外侧部分进行遮光的方式设置，还可以使光以四边形的形状射入，而对透镜单元的外侧部分进行遮光的方式设置。

如图4所示，在该曝光装置PE中，载置在基板载置台20上的基板W和把持在掩模保持框12上的具有掩模图案的掩模M，以使两者对置面间的间隙调节为例如100～300μm左右的间隙的方式接近对向配置。并且，来自光源部73的曝光用光入射到另一复眼透镜79，进而，利用使遮光部件78可动并部分遮光的复眼透镜74进行聚光，以平面镜75和准直镜76进行反射，形成具有预定的准直角度的平面光，并射入掩模M。并且，透过了掩模M的曝光用光，使涂敷于基板W的表面的正型抗蚀剂感光，将掩模M的掩模图案曝光转印到基板W上。

因此，通过遮光部件78的移动使得入射到复眼透镜74的光被部分遮光，能够得到预定的准直半角，所以，能够根据作为需曝光对象的基板W所转印的图案的期望线宽，可变地设定准直半角，能够获得具有期望线宽的高分辨率图案。

另外，由于还具有设置在光源部73和复眼透镜74之间，对来自光源部73的光的强度进行均衡化处理的另一复眼透镜79，所以能够通过减小准直半角来改善恶化的曝光面内的照度分布。

如图5（a）、图5（b）所示，复眼透镜74、79能够通过细分来均衡光的强度。因此，能够在考虑照度分布的情况下，选择分割数不同的复眼透镜74、79。

此外，作为光强度降低部件，也可以不使用遮光部件78，而是使用对入射到多个透镜单元的任一个的光进行减光的减光片。另外，尽管在本实施方式中，遮光部件78或者减光片设置在复眼透镜74的入射面侧，但也可以设置在复眼透镜74的射出面侧，以图案曝光用光的准直半角设定为0.1～2.0°之间，使得光强度在入射角0°附近为最高的方式，对从多个透镜单元的任一个射出的光进行遮光或者减光。

此外，在本实施方式中，由于具有多个光源部的情况下也能够获得平行光，因而作为光均衡化光学部件优选使用另一复眼透镜79，但并不限于另一复眼透镜79，也可以是作为棒状的内面反射型光学元件的棒状复眼透镜或反光镜组成的万花筒、扩散板等。

进而，复眼透镜74或另一复眼透镜79的位置关系为任意的，例如，另一复眼透镜79也可以配置在复眼透镜74的下游侧，此外，也可以是复眼透镜74和另一复眼透镜79中的至少一个配置在曝光用控制快门77的上游侧。

例如，如图6所示，作为根据本实施方式的变形例的接近式曝光装置，也可以采用遮光部件78设置在复眼透镜74的射出面侧，且不设置光均衡化光学部件的结构。

（第二实施方式）

以下，参照图7对本发明第二实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法进行说明。此外，在本实施方式中，在照明光学系统70a中，在作为准直半角调节机构的光强度降低部件使用多片减光片78a、78b这一点上与第一实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法不同。

具体而言，在照明光学系统70a中，作为光强度降低部件，包括：具有第一减光率的能够移动的第一减光片78a；和具有第二减光率的能够移动的第二减光片78b。因此，对于有望提供准直半角内的较大角度的光的复眼透镜74的透镜单元部分，使第一减光片78a和第二减光片78b的至少一个移动来进行减光，以在0.1～2.0°之间，使得光强度在入射角为0°附近为最高的方式可变地进行设定，以能够得到具有期望线宽的高分辨率图案。

另外，当第一减光片78a的第一减光率与第二减光片78b的第二减光率不同时，能够通过单独或共同减光，以三个减光率对入射到透镜单元的光进行减光。此外，第一减光片78a的第一减光率和第二减光片78b的第二减光率的合计值在100%以上的情况下，也可以两个减光片78a、78b均使用来对透镜单元的部分进行遮光。

此外，光强度降低部件，只要是具有美人们很哈皮分别单独移动的多个减光片的结构即可，并不限于本实施方式所述的两个，也可以是三个以上。因此，通过使多个减光片由多种减光片构成，并有选择地使用，能够以减光片种类数量以上的多个减光率进行遮光。

此外，如图8所示，作为本实施方式的变形例的接近式曝光装置，也可以采用第一、第二遮光部件78a、78b设置在复眼透镜74的射出面侧，且未设置光均衡化光学部件的结构。

（第三实施方式）

以下，参照图9对本发明第三实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法进行说明。在本实施方式的照明光学系统70b中，作为准直半角调节机构，不设置如第一、二实施方式所述的光强度降低部件，而是在光源部73和复眼透镜74之间设置能够沿垂直于复眼透镜74的入射面的方向移动的透镜80。通过将本实施方式与第一实施方式以及第二实施方式组合使用，能够实现抑制照度降低的目的。而且，图9中的透镜80为双凸透镜，但通过组合使用凸透镜和凹透镜，能够改变平行光的照射区域。

此外，本实施方式的透镜80能够与第一实施方式的光强度降低部件、或第二实施方式的光强度降低部件组合使用，或者与第一实施方式的光强度降低部件及第二实施方式的光强度降低部件两者组合使用。

因此，在本实施方式中，以使透镜80移动，改变入射到复眼透镜74的入射光直径或者入射角，减弱图案曝光用光的准直半角的外侧光强度，在0.1～2.0°之间，使得光强度在入射角为0°附近为最高的方式，能够获得具有期望线宽的高分辨率图案。

另外，在如图9所示的实施方式中，透镜80配置在光源部73与作为光均衡化光学部件的另一复眼透镜79之间，但也可以如图10所示的本实施方式的变形例的接近式曝光装置所示，不设置光均衡化光学部件，而将透镜80配置在光源部73和复眼透镜74之间。

（第四实施方式）

以下，参照图11对本发明第四实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法进行说明。此外，在本实施方式的照明光学系统70c中，作为准直半角调节机构，不设置上述光强度降低部件或透镜，而是设置能够沿垂直于复眼透镜74的入射面的方向移动的光源部73。

因此，在本实施方式中，以使光源部73移动，改变入射到复眼透镜74的入射光直径，减弱图案曝光用光的准直半角的外侧光强度，在0.1～2.0°之间，使得光强度在入射角为0°附近为最高的方式，能够获得具有期望线宽的高分辨率图案。

另外，如图12所示，本实施方式变形例的接近式曝光装置中也可以采用不设置光均衡化光学部件的结构。

（第五实施方式）

以下，参照图13～图15对本发明第五实施方式的接近式曝光装置和接近式曝光方法进行说明。如图13所示，在本实施方式的照明光学系统70d中，在第一实施方式的照明光学系统70中，还具有滤光片切换机构91，该滤光片切换机构91具有用于分别使互不相同的各波长λ[nm]透过的多个带通滤波器90a、90b。

此外，本实施方式所用的掩模M为透光性基板，如图14所示，包括：具有线状主开口的主图案部（透光部）81；在主图案部81的侧面具有透光性线状辅助图案部（透光部）83，主图案部81和辅助图案部83是由移相膜84分隔开的移相掩模。此外，图14中，辅助图案部83的外侧部分是用于遮光的遮光膜（铬膜）82。

辅助图案部83是显影处理后未被析像的开口，相对于主图案部81的中心O对称配置在两侧的侧面。此外，辅助图案部83也可以相对于主图案部81的中心O在两侧的侧面分别对称配置多个。

此外，移相膜84使通过的光的相位偏移180°，由此能够改善因光干涉而变差的分辨率。此外，当将照射到基板W的光的波长设为λ[nm]、移相膜84的折射率设为n时，移相膜84的厚度d[nm]由d=λ/2（n－1）求得，而被赋予180°的相位差。移相膜84也可根据移相量改变干涉度。进而，即使改变了移相膜84的透过量也可以改变干涉度。

主图案部81的线宽A在15μm以下，设定为比曝光转印到基板W的表面的图案的线宽更宽。此外，移相膜84的宽度B设定为主图案部81的线宽A的2/3以下，辅助图案部83的线宽C设定为移相膜的宽度B的2/3以下。另外，掩模图案P的主图案部81和辅助图案部83的各线宽A、C以及移相膜84的宽度B，通过计算照射到基板W的光的强度来求出，通过模拟由各掩模图案所得到的线宽度方向的强度分布来计算，根据是否获得显影处理后所得到的基板上的图案的线宽或者细线分辨率所需要的对比度来确定。

进而，为了提高相位偏移所导致的分辨率，具有移相膜84的掩模M，基于与膜厚d的关系，在预先确定了透射光的波长λ之后，建立与基板W的感光性能相应的波长的关联。此外，在照明光学系统70d中，从配置为能够切换的多个带通滤波器90a、90b中，选择透过了对应于基板W的感光性能的波长λ的带通滤波器90a、90b。然后，经由掩模M照射透过了带通滤波器90a、90b的波长的光，通过掩模M的掩模图案，在与主图案部81对置的基板W的表面形成线状的图案85。

此外，由于掩模M是通过使其没有形成掩模图案P的周缘部被吸附在卡盘部14而被保持，所以，因掩模M的自重而产生挠曲，掩模M和基板W的对置面间的间隙g出现在掩模M的中心附近较小、在周缘部较大的趋势，由于掩模M的各位置的间隙g发生改变，因而所得强度分布不同。

因此，显影处理后用于形成抗蚀剂图案所需的曝光量（能量），以间隙g不同的曝光区域中的各位置上形成于基板的图案的线宽大致为一定的方式来确定。因此，考虑到涂敷于基板W的抗蚀剂的感度、以及基板W和掩模M的对置面间的间隙g，能量以形成于基板W上的图案的线宽为期望的宽度的方式来确定。

另外，掩模M的掩模图案P不限于上述形状，也可以是主图案部具有隔着移相膜或遮光膜形成互相平行的两个主开口，辅助图案部配置在两个主开口部的外侧和内侧中的至少一侧。例如，如图15所示，主图案部81具有隔着移相膜84互相平行的两个主开口81a、81a，辅助图案部83隔着移相膜84配置在两个主开口81a、81a的外侧。此外，辅助图案部83相对于两个主开口81a、81a间的中心O对称配置。

此外，本实施方式的掩模采用了具有移相膜的结构，但并不限于此。例如，只要是能够获得细线析像对比度，如图16所示，掩模图案P也可以不使用移相膜，而采用具有由遮光膜82分隔的主图案部81和辅助图案部83的结构。

因此，通过如本实施方式地将具有与转印到基板W的图案的期望线宽不同的线宽的图案的掩模，与具有准直半角调节机构的照明光学系统70d共同使用，能够形成具有更高分辨率的图案。

此外，本实施方式的掩模也可适用于第二～第四实施方式的准直半角调节机构。

此外，如图17所示，作为本实施方式的变形例的接近式曝光装置，也可以采用遮光部件78设置在复眼透镜74的射出面侧，不设置光均衡化光学部件的结构。

（第六实施方式）

如图18所示，第六实施方式的照明光学系统70e具备：第一、第二光源部73a、73b，其分别包括作为发光部的超高压水银灯71a、71b和对从这些灯71a、71b发出的光赋予指向性并射出的反射镜72a、72b；复眼透镜74，其由多个透镜单元组成的蝇眼透镜构成，对来自光源部73a、73b的光的强度进行均衡化处理；平面镜75，其用于改变从复眼透镜74的射出面射出的光路的方向；准直镜76；和机械式第一以及第二遮光部件（多个遮光部件）177、178，其分别设置在第一及第二光源部73a、73b的前方，进行开闭控制以使所照射的光透过或将光遮蔽。

第一光源部73a用于照射350nm以下的光，具体而言用于照射j线（313nm）的短波长时具有峰值波长的光，第二光源部73b用于照射350nm以上的光，例如照射i线（365nm）的波长时具有峰值波长的光。此外，作为各光源部73a、73b的发光部71a、71b，并不限于超高压水银灯，也可以是激光。此外，能够对来自第一光源部73a的光进行遮光的第一遮光部件177和能够对来自第二光源部73b的光进行遮光的第二遮光部件178，只要是能够使来自各光源部73a、73b的光透过或将该光遮蔽的机械式机构即可，可根据各光源部73a、73b的波长的种类、照射时间、照射方向，改变开闭角度和/或开闭间隔。此外，各遮光部件177、178的机械式开闭机构也可为任意结构，既可以是旋转式，也可以是滑动式。

在这样的曝光装置PE中，如图18所示，载置于基板载置台20的基板W和把持于掩模保持框12的具有掩模图案的掩模M，以两者的对置面间被调节为预定的间隙，例如100～150μm左右的方式接近对向配置。然后，首先控制第一遮光部件177关闭、控制第二遮光部件178开启，使来自第二光源部73b的光射入复眼透镜74，由平面镜75以及准直镜76进行反射并射入掩模M。此外，经过预定的时间后，通过控制第一遮光部件177开启，将来自第一光源部73a的短波长的光入射到复眼透镜74，由平面镜75以及准直镜76进行反射并射入掩模M。然后，透过掩模M的第一光源部73a以及第二光源部73b的各部分的光使得涂敷在基板W表面的正型抗蚀剂感光，从而将掩模M的掩模图案曝光转印到基板W上。此时，能够转印由来自第一光源部73a的短波长的光进行细线化的图案，同时与基板W接触部分的抗蚀剂也能够通过来自第二光源部73b的光而感光。

如上所述，根据本实施方式的接近式曝光装置及接近式曝光方法，照明光学系统70e具有：第一光源部73a，其用于照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光；第二光源部73b，其用于照射光谱特性与第一光源部73a不同的光；和第一、第二遮光部件177、178，其能够对来自第一以及第二光源部73a、73b的光进行遮光。并且，在使基板W和掩模M接近为具有预定间隙的状态下，通过控制第一以及第二遮光部件177、178的开启时机，将来自第一以及第二光源部73a、73b的光以不同的时刻通过掩模M照射到基板W上，从而将掩模M的图案转印到基板W上。因此，能够获得具有高分辨率的图案，同时能够提高生产率，并能够在适当的时机进行各光源部73a、73b的切换。

图19是根据本实施方式的变形例的照明光学系统的示意图。在该照明光学系统70f中，多个遮光部件具有：能够对来自第一光源部73a的光进行遮光第一遮光部件177；和能够对来自第一以及第二光源部73a、73b的全部的光进行遮光第二遮光部件179。如图19所示，第二遮光部件179可以设置在复眼透镜74的入射面侧，也可以设置在复眼透镜74的射出面侧。在这样的具有两个遮光部件177、179的照明光学系统70f的情况下，也能够与上述实施方式的遮光部件178同样地通过控制遮光部件179达到相同的效果。

此外，这样的第二遮光部件179可以直接使用设置在具有一个光源部的接近式曝光装置中的现有的遮光部件，能够降低装置的成本。

（第七实施方式）

以下，参照图20以及图21对本发明第七实施方式的接近式曝光装置以及接近式曝光方法进行说明。另外，在本实施方式的照明光学系统70g中，在第一以及第二光源部和多个遮光部件的结构方面与第六实施方式的接近式曝光装置以及接近式曝光方法不同。

如图20以及图21所示，在照明光学系统70g中，第一以及第二光源部73c、73d分别具有多个第一以及第二光源部73c、73d，其使用多个暗盒181和框架182，以使全部光源部73c、73d的光入射到复眼透镜74的入射面的方式进行配置。例如，各暗盒181中，10个第一光源部73d沿宽度方向排列并上下分开各安装5个，10个第二光源部73d沿宽度方向排列，在中央部分分成两段各安装5个。此外，在框架182上，沿上下方向安装的多段暗盒181沿左右方向安装有多列暗盒181。

各第一以及第二光源部73c、73d也分别具有作为发光部的超高压水银灯71c、71d和对从这些灯71c、71d发出的光赋予指向性并射出的反射镜72c、72d，第一光源部73c用于照射350nm以下的光，具体而言用于照射在j线（313nm）的短波长时具有峰值波长的光，第二光源部73d用于照射350nm以上的光，例如用于照射i线（365nm）的波长时具有峰值波长的光。即，在本实施方式的照明光学系统70g中，采用了以10kw以下的功率进行发光的与第六实施方式相比实现了小型化的使用了多个第一以及第二光源部73c、73d的结构。

此外，在暗盒181中，在各光源部73c、73d的各开口部181a的前表面，设置有多个遮光部件183、184。即，多个第一遮光部件183设于多个第一光源部73c中的每一个，通过围绕设于各开口部181a的周围的旋转轴183a进行开闭，分别使来自多个第一光源部73c的光透过或将其遮蔽。此外，多个第二遮光部件184设于多个第二光源部73d中的每一个，通过围绕设于各开口部181a的周围的旋转轴184a进行开闭，分别使来自多个第二光源部73d的光透过或将其遮蔽。另外，第一以及第二遮光部件183、184既可以如本实施方式所示安装于暗盒181，也可以安装于框架182。

因此，本实施方式的照明光学系统70h中，控制多个第一遮光部件183关闭，控制多个第二遮光部件184开启，来自多个第二光源部73d的光射入到复眼透镜74，由平面镜75以及准直镜76进行反射，并射入到掩模M。此外，经过了预定的时间后，通过控制多个第一遮光部件183开启，来自多个第一光源部73c的短波长的光入射到复眼透镜74，由平面镜75以及准直镜76进行反射，并射入到掩模M。并且，透过了掩模M的多个第一光源部73c以及多个第二光源部73d的各光，使涂敷在基板W表面上的正型抗蚀剂感光，从而将掩模M的掩模图案曝光转印到基板W。因此，在本实施方式中，能够转印由来自多个第一光源部73c的短波长的光进行细线化的图案，并能够通过来自多个第二光源部73d的光，使得与基板W接触部分的抗蚀剂能够感光。

此外，如本实施方式所述，在小型光源部73c、73d的情况下，灯的玻璃面积较小，所以短波长侧的光的吸收较小，因而能够确保曝光所需的发光量。

另外，在暗盒181内，事先确定了两种光源部73c、73d的配置，在多个各光源部73c、73d相邻配置的情况下，如图22所示的变形例，也可以采用能够将多个各光源部73c、73d集中遮光的第一以及第二遮光部件183、184。

图23以及图24是本实施方式的变形例的照明光学系统的示意图。在该照明光学系统70h中，多个遮光部件179、183具有：能够对来自多个第一光源部73c的光进行遮光的多个第一遮光部件183；和能够对来自第一以及第二光源部73c、73d的全部的光进行遮光的第二遮光部件179。如图23所示，第二遮光部件179可以设置在复眼透镜74的入射面侧，也可以设置在复眼透镜74的射出面侧。因此，在暗盒181中，仅在多个第一光源部73c的前表面安装多个第一遮光部件183。

在具有上述第一以及第二遮光部件183、179的照明光学系统70h中，也能够与上述实施方式的遮光部件184同样地通过控制遮光部件179实现相同的效果。

此外，该第二遮光部件179可直接使用设置在具有一种光源部的接近式曝光装置中的现有的遮光部件，能够降低装置的成本。

另外，第六、第七实施方式的照明光学系统70e～70h可与具有第一～第五实施方式的准直半角调节机构的照明光学系统70～70d组合使用。

此外，本发明并不限于上述实施方式，可进行适当的变形、改进等。

本发明的接近式曝光装置以及接近式曝光方法可适用于TFT阵列基板的制作，还可适用于彩色滤光基板的制作。

此外，掩模图案的开口部的透光率也可以设定为90%以下。

此外，在上述实施方式中对本发明的掩模适用于接近式曝光装置的例子进行了说明，但本发明并不限于此，同样也能够适用于接近式扫描曝光装置，能够实现同样的效果。接近式扫描曝光装置是一边接近掩模M并支承该掩模使其飘浮，一边借助形成了掩模图案的多个掩模M向沿预定方向搬运的大致呈矩形的基板W照射曝光用光，将掩模图案曝光转印到基板W的装置，采用了基板W在相对于多个掩模M相对移动的同时进行曝光转印的扫描曝光方式。

而且，本发明的光源部并不限于第一以及第二光源部的两种光源，也可以具有与第一以及第二光源部不同光谱特性的其它种类的光源部。

上文参照特定实施方式对本发明进行了详细说明，但在不脱离本发明精神和范围的情况下可作出各种变更和修改，这对于本领域技术人员而言是不言而喻的。

本申请基于2010年11月19日提交的日本专利申请2010-258937、2010年12月14日提交的日本专利申请2010-278412，其内容作为参照援引于此。

Claims (8)

1.一种接近式曝光装置，其特征在于，具有：

基板保持部，所述基板保持部用于把持基板；

掩模保持部，所述掩模保持部与所述基板对置并把持掩模；和

照明光学系统，所述照明光学系统用于向所述掩模照射图案曝光用光，

在使所述基板和所述掩模接近为具有预定间隙的状态下，借助所述掩模向所述基板照射来自所述照明光学系统的光，将所述掩模的图案转印到所述基板，其中，

所述照明光学系统具有准直半角调节机构，用于将准直半角调节为与转印到所述基板的图案的期望线宽相对应的预定的准直半角，

所述照明光学系统具有：第一光源部，所述第一光源部照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光；第二光源部，所述第二光源部照射光谱特性与所述第一光源部不同的光；和多个遮光部件，所述多个遮光部件能够对来自所述第一光源部以及所述第二光源部的光进行遮光，

所述照明光学系统通过控制所述多个遮光部件的开启时机，能够在不同的时刻照射所述第一光源部的光以及所述第二光源部的光。

2.根据权利要求1所述的接近式曝光装置，其特征在于，

所述多个遮光部件具有：能够对来自所述第一光源部的光进行遮光的第一遮光部件；和能够对来自所述第二光源部的光进行遮光的第二遮光部件。

3.根据权利要求2所述的接近式曝光装置，其特征在于，

所述第一光源部以及所述第二光源部分别具有多个第一光源部和第二光源部，

所述第一遮光部件具有设于所述多个第一光源部的每一个、并能够对来自所述多个第一光源部的光分别进行遮光的多个第一遮光部件，

所述第二遮光部件具有设于所述多个第二光源部的每一个、并能够对来自所述多个第二光源部的光分别进行遮光的多个第二遮光部件。

4.根据权利要求3所述的接近式曝光装置，其特征在于，

还包括支承所述多个第一光源部以及第二光源部，使所述多个第一以及第二光源部的光入射到复眼透镜的入射面的暗盒，

所述多个第一遮光部件以及第二遮光部件安装于所述暗盒。

5.根据权利要求1所述的接近式曝光装置，其特征在于，

所述多个遮光部件具有：能够对来自所述第一光源部的光进行遮光的第一遮光部件；和能够对来自所述第一光源部以及第二光源部的全部的光进行遮光的第二遮光部件。

6.根据权利要求5所述的接近式曝光装置，其特征在于，

所述第一光源部以及第二光源部分别具有多个第一光源部和第二光源部，

所述第一遮光部件具有设于所述多个第一光源部的每一个、并能够对来自所述多个第一光源部的光分别进行遮光的多个第一遮光部件。

7.根据权利要求6所述的接近式曝光装置，其特征在于，

还包括支承所述多个第一光源部以及第二光源部，使所述多个第一以及第二光源部的光入射到复眼透镜的入射面的暗盒，

所述多个第一遮光部件安装于所述暗盒。

8.一种接近式曝光装置的接近式曝光方法，其特征在于，所述接近式曝光装置具有：用于把持基板的基板保持部；与所述基板对置并把持掩模的掩模保持部；和用于向所述掩模照射图案曝光用光的照明光学系统，所述照明光学系统具有准直半角调节机构，用于将准直半角调整为与转印到所述基板的图案的期望线宽相对应的预定准直半角，所述接近式曝光方法包括：

通过所述准直半角调节机构，将准直半角调节为与转印到基板的图案的期望线宽相对应的预定准直半角的准直半角调节工序；和

在使所述基板和所述掩模接近为具有预定间隙的状态下，借助所述掩模向所述基板照射来自所述照明光学系统的光，将所述掩模的图案曝光转印到所述基板的曝光转印工序，

所述照明光学系统具有：用于照射在350nm以下的短波长时具有峰值波长的光的第一光源部；用于照射光谱特性与所述第一光源部不同的光的第二光源部；和能够对来自所述第一光源部和第二光源部的光进行遮光的多个遮光部件，

在所述曝光转印工序中，在使所述基板和所述掩模接近为具有预定间隙的状态下，通过控制所述多个遮光部件的开启时机，借助所述掩模在不同的时刻向所述基板照射来自所述第一光源部以及第二光源部的光，将所述掩模的图案转印到所述基板。