CN107430357A - 曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光方法 - Google Patents

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Abstract

透过投影光学系(40)对基板(P)射出来自照明系(20)的光(IL)，并相对基板(P)将照明系(20)及投影光学系(40)驱动于扫描方向进行扫描曝光，以将既定图案形成于基板(P)上的液晶曝光装置(10)，具备取得与用以将照明系(20)及投影光学系(40)驱动于扫描方向的位置相关的资讯的取得部、以及在扫描曝光中根据资讯控制投影光学系(40)以使照明系(20)及投影光学系(40)的位置关系的变化在既定范围内的控制系。

Description

曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光 方法
技术领域
本发明是关于曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法及曝光方法，详言之，是关于借由对物体进行将能量束扫描于既定扫描方向的扫描曝光，将既定图案形成在物体上的曝光装置及方法、以及包含前述曝光装置或方法的平面显示器或元件的制造方法。
背景技术
一直以来，在制造液晶显示元件、半导体元件(集成电路等)等电子元件(微元件)的微影制造过程，是使用曝光装置，此曝光装置使用能量束将形成在光罩或标线片(以下，统称为「光罩」)的图案转印至玻璃板或晶圆(以下，统称为「基板」)上。
作为此种曝光装置，已知有一种在使光罩与基板实质静止的状态下，将曝光用照明光(能量束)扫描于既定扫描方向，据以在基板上形成既定图案的线束扫描式的扫描曝光装置(例如参照专利文献1)。
上述专利文献1记载的曝光装置，为修正基板上的曝光对象区域与光罩的位置误差，是一边使投影光学系往与曝光时的扫描方向相反方向移动、一边通过投影光学系以对准显微镜进行基板上及光罩上的标记的测量(对准测量)，根据该测量结果修正基板与光罩的位置误差。此时，有可能因在对准测量中使投影光学系与对准显微镜移动，使得因相对位置产生变动而导致对准测量经度恶化。
先行技术文献
[专利文献1]日本特开2000－12422号公报
发明内容
用以解决课题的手段
本发明在上述事情下完成，其第1观点的第1曝光装置，是透过投影光学系对物体射出来自照明系的光，并相对该物体将该照明系及该投影光学系驱动于扫描方向进行扫描曝光，以将既定图案形成在该物体上，其具备：取得部，是取得用以将该照明系及该投影光学系往该扫描方向驱动的位置的资讯；以及控制系，在该扫描曝光中，根据该资讯控制该投影光学系以使该照明系及该投影光学系的位置关系的变化在既定范围内。
本发明第2观点的第2曝光装置，是借由相对物体将能量束扫描于扫描方向的扫描曝光动作，将图案形成在该物体上，其具备：第1标记检测系，被设置成能于该扫描方向移动，能检测具有该图案的图案保持体所具有的图案侧标记；第1驱动系，是将该第1标记检测系驱动于该扫描方向；第2标记检测系，被设置成能于该扫描方向移动，能检测设于该物体的物体侧标记；第2驱动系，是将该第2标记检测系驱动于该扫描方向；以及控制装置，是根据该第1及第2标记检测系的输出，进行该图案保持体与该物体的相对的位置对准；构成该第1驱动系的要素与构成该第2驱动系的要素，至少一部分是共通。
本发明第3观点的平面显示器的制造方法，其包含使用本发明的第1或第2曝光装置使该物体曝光的动作，以及使曝光后的该物体显影的动作。
本发明第4观点的元件制造方法，其包含使用本发明的第1或第2曝光装置使该物体曝光的动作，以及使曝光后的该物体显影的动作。
本发明第5观点的第1曝光方法，是透过投影光学系对物体射出来自照明系的光，并相对该物体将该照明系及该投影光学系驱动于扫描方向进行扫描曝光，以将既定图案形成在该物体上，其包含：使用取得部取得与用以将该照明系及该投影光学系往该扫描方向驱动的位置相关的资讯的动作；在该扫描曝光中，以根据该资讯使该照明系及该投影光学系的位置关系的变化在既定范围内的方式控制该投影光学系的动作。
本发明第6观点的第2曝光方法，是借由相对物体将能量束扫描于扫描方向的扫描曝光动作，将图案形成在该物体上，其包含：使用设置成能于该扫描方向移动的第1标记检测系，检测具有该图案的图案保持体所具有的图案侧标记的动作；使用第1驱动系将该第1标记检测系驱动于该扫描方向的动作；使用设置成能于该扫描方向移动的第2标记检测系，检测设于该物体的物体侧标记的动作；使用第2驱动系将该第2标记检测系驱动于该扫描方向的动作；以及根据该第1及第2标记检测系的输出，进行该图案保持体与该物体的相对的位置对准的动作；构成该第1驱动系的要素与构成该第2驱动系的要素，至少一部分是共通。
本发明第7观点的平面显示器的制造方法，其包含使用本发明的第1或第2曝光方法使该物体曝光的动作，以及使曝光后的该物体显影的动作。
本发明第8观点的元件制造方法，其包含使用本发明第1或第2曝光方法使该物体曝光的动作，以及使曝光后的该物体显影的动作。
附图说明
图1是一实施例的液晶曝光装置的概念图。
图2是显示以图1的液晶曝光装置的控制系为中心构成的主控制装置的输出入关系的方框图。
图3(a)～图3(c)是用以说明图1的液晶曝光装置所具有的校准感测器的动作的图。
图4(a)～图4(d)是用以说明液晶曝光装置在曝光动作时的动作的图(其1～其4)。
图5是在照明系与投影光学系的校准(calibration)中生成的图表。
图6是显示在照明系与投影光学系的校准中在投影区域内形成的标记像的图。
图7是显示照明系与投影光学系的校准的其他例的图。
【主要元件符号说明】
10：液晶曝光装置 20：照明系
30：光罩载台装置 40：投影光学系
50：基板载台装置 60：对准系
70：校准感测器 M：光罩
P：基板
具体实施方式
以下，使用图1～图4(d)说明一实施例。
图1中显示了一实施例的液晶曝光装置10的概念图。液晶曝光装置10，是以例如用于液晶显示装置(平面显示器)等的矩形(方型)的玻璃基板P(以下，仅简称基板P)为曝光对象物的步进扫描(step&scan)方式的投影曝光装置，所谓的扫描机。
液晶曝光装置10，具有照射作为曝光用能量束的照明光IL的照明系20、与投影光学系40。以下，将与从照明系20透过投影光学系40照射于基板P的照明光IL的光轴平行的方向称为Z轴方向，并设定在与Z轴正交的平面内彼此正交的X轴及Y轴以进行说明。又，本实施例的坐标系中，Y轴是与重力方向实质平行。因此，XZ平面与水平面实质平行。此外，以绕Z轴的旋转(倾斜)方向为θz方向进行说明。
此处，在本实施例，一片基板P上设定有多个曝光对象区域(适当的称区划区域、或照射(shot)区域来进行说明)，在此等多个照射区域依序转印光罩图案。又，本实施例，虽是针对基板P上设定有4个区划区域的情形(所谓取4面的情形)进行说明，但区划区域的数量不限定于此，可适当变更。
又，在液晶曝光装置10，虽是进行所谓的步进扫描方式的曝光动作，但在扫描曝光动作时，光罩M及基板P实质为静止状态，而照明系20及投影光学系40(照明光IL)相对光罩M及基板P分别在X轴方向(适当的称扫描方向)以长行程移动(参照图1的白箭头)。相对于此，在为了变更曝光对象的区划区域而进行的步进动作时，光罩M在X轴方向以既定行程步进移动，基板P在Y轴方向以既定行程步进移动(分别参照图1的黑箭头)。
图2中显示了统筹控制液晶曝光装置10的构成各部的主控制装置90的输出入关系的方框图。如图2所示，液晶曝光装置10具备照明系20、光罩载台装置30、投影光学系40、基板载台装置50、对准系60、校准感测器70等。
照明系20，具备包含照明光IL(参照图1)的光源(例如，水银灯)等的照明系本体22。在扫描曝光动作时，由主控制装置90控制例如包含线性马达等的驱动系24，据以将照明系本体22在X轴方向以既定长行程扫描驱动。主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系26求出照明系本体22的X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行照明系本体22的位置控制。在本实施例中，作为照明光IL，是使用例如g线、h线、i线等。
光罩载台装置30具备保持光罩M的载台本体32。载台本体32，可借由例如包含线性马达等的驱动系34在X轴方向及Y轴方向适当的步进移动。在X轴方向为变更曝光对象的区划区域的步进动作时，主控制装置90借由控制驱动系34，将载台本体32步进驱动于X轴方向。又，如后所述，在Y轴方向为变更曝光对象的区划区域内进行扫描曝光的区域(位置)的步进动作时，主控制装置90借由控制驱动系34，将载台本体32步进驱动于Y轴方向。驱动系34，能在后述对准动作时将光罩M适当的微幅驱动于XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向。光罩M的位置资讯，例如以包含线性编码器等的测量系36加以求出。
投影光学系40，具备包含以等倍是在基板P(参照图1)上形成光罩图案的正立正像的光学系等的投影系本体42。投影系本体42配置在基板P与光罩M之间形成的空间内(参照图1)。在扫描曝光动作时，主控制装置90借由例如控制包含线性马达等的驱动系44，以和照明系本体22同步的方式，在X轴方向以既定长行程扫描驱动投影系本体42。主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系46求出投影系本体42在X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行投影系本体42的位置控制。
回到图1，在液晶曝光装置10，当以来自照明系20的照明光IL照明光罩M上的照明区域IAM时，以通过光罩M的照明光IL，透过投影光学系40将该照明区域IAM内的光罩图案的投影像(部分正立像)，形成在基板P上与照明区域IAM共轭的照明光IL的照射区域(曝光区域IA)。并相对光罩M及基板P，使照明光IL(照明区域IAM及曝光区域IA)相对移动于扫描方向据以进行扫描曝光动作。亦即，在液晶曝光装置10，是以照明系20及投影光学系40在基板P上生成光罩M的图案，借由照明光IL使基板P上的感应层(抗蚀层)的曝光，在基板P上形成该图案。
此处，在本实施例，以照明系20在光罩M上生成的照明区域IAM，包含于Y轴方向分离的一对矩形区域。一个矩形区域的Y轴方向长度，是设定为光罩M的图案面的Y轴方向长度(亦即设定在基板P上的各区划区域的Y轴方向长度)的例如1/4。又，一对矩形区域间的间隔亦同样的设定为光罩M的图案面的Y轴方向长度的例如1/4。因此，生成在基板P上的曝光区域IA，亦同样的包含于Y轴方向分离的一对矩形区域。本实施例，为将光罩M的图案完全地转印至基板P，虽须针对一区划区域进行二次扫描曝光动作，但具有可使照明系本体22及投影系本体42小型化的优点。关于扫描曝光動作的具体例，留待后叙。
基板载台装置50，具被保持基板P的背面(与曝光面相反的面)的载台本体52。回到图2，在Y轴方向变更曝光对象的区划区域的步进动作时，主控制装置90借由控制例如包含线性马达等的驱动系54，将载台本体52往Y轴方向步进驱动。驱动系54，可在后述的基板对准动作时将基板P微幅驱动于XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向。基板P(载台本体52)的位置资讯，是以例如包含线性编码器等的测量系56加以求出。
回到图1，对准系60具备对准显微镜62。对准显微镜62，被配置在基板P与光罩M之间形成的空间内(在Z轴方向的基板P与光罩M间的位置)，检测形成在基板P的对准标记Mk(以下，仅称标记Mk)、及形成在光罩M的标记(未图示)。本实施例中，标记Mk在各区划区域的四个角落附近分别形成有1个(针对1个区划区域、例如4个)，光罩M的标记，透过投影光学系40形成在与标记Mk对应的位置。又，标记Mk及光罩M的标记的数量、及位置，不限定于此，可适当变更。此外，在各图面中，为便于理解，标记Mk是显示的较实际大。
对准显微镜62配置在投影系本体42的+X侧。对准显微镜62具有在Y轴方向分离的一对检测视野(检测区域)，可同时检测一个区划区域内在Y轴方向分离的例如2个标记Mk。
又，对准显微镜62，可同时(换言之，在不改变对准显微镜62的位置的情形下)检测形成在光罩M的标记、与形成在基板P的标记Mk。主控制装置90，例如在光罩M每次进行X步进动作、或基板P进行Y步进动作时，求出形成在光罩M的标记与形成在基板P的标记Mk的相对位置偏移资讯，并进行基板P与光罩M在沿XY平面的方向的相对的定位，以修正该位置偏移(抵消、或减少)。又，对准显微镜62，是由检测(观察)光罩M的标记的光罩检测部、与检测(观察)基板P的标记Mk的基板检测部借由共通的箱体等一体构成，通过该共通的箱体由驱动系66(参照图2)加以驱动。或者，亦可以是光罩检测部与基板检测部由个别的箱体等构成，此场合，最好是构成为例如光罩检测部与基板检测部可借由实质共通的驱动系66以同等的动作特性来进行移动。
主控制装置90(参照图2)，借由控制例如包含线性马达等的驱动系66(参照图2)，将对准显微镜62在X轴方向以既定长行程加以驱动。又，主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系68求出对准显微镜62的X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行对准显微镜62的位置控制。此外，投影系本体42及对准显微镜62，其Y轴方向的位置几乎相同，彼此的可移动范围部分重复。又，驱动对准显微镜62的驱动系66与驱动投影系本体42的驱动系44，关于在X轴方向的驱动，例如系共用线性马达、线性导件等的一部分，驱动特性、或由主控制装置90进行的控制特性实质上同等。
主控制装置90(参照图2)，使用对准显微镜62检测形成在基板P上的多个标记Mk，根据该检测结果(多个标记Mk的位置资讯)以公知的全晶圆加强型对准(EGA)方式，算出形成有检测对象的标记Mk的区划区域的排列资讯(包含与区划区域的位置(坐标值)、形状等相关的资讯)。
具体而言，在扫描曝光动作中，主控制装置90(参照图2)，在该扫描曝光动作之前，使用配置在投影系本体42的+X侧的对准显微镜62，进行至少形成在曝光对象的区划区域内的例如4个标记Mk的位置检测，以算出该区划区域的排列资讯。主控制装置90，根据所算出的曝光对象的区划区域的排列资讯，一边进行基板P在XY平面内的3自由度方向的精密的定位(基板对准动作)、一边适当控制照明系20及投影光学系40进行对对象区划区域的扫描曝光动作(光罩图案的转印)。
其次，说明用以求出投影光学系40具有的投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)、及用以求出对准系60具有的对准显微镜62的位置资讯的测量系68的具体构成。
如图3(a)所示，液晶曝光装置10具有用以将投影系本体42导向扫描方向的导件80。导件80由与扫描方向平行延伸的构件构成。导件80亦具有引导对准显微镜62往扫描方向的移动的功能。又，图3(a)中，导件80虽是图示在光罩M与基板P之间，但实际上，导件80是在Y轴方向配置在避开照明光IL的光路的位置。
在导件80，固定有至少包含以和扫描方向平行的方向(X轴方向)为周期方向的反射型绕射光栅的标尺82。又，投影系本体42具有与标尺82对向配置的读头84。在本实施例，形成有借由上述标尺82与读头84构成用以求出投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)的编码器系统。此外，对准显微镜62具有与标尺82对向配置的读头86。在本实施例，形成有借由上述标尺82与读头86构成用以求出对准显微镜62的位置资讯的测量系68(参照图2)的编码器系统。此处，读头84、86可分别对标尺82照射编码器测量用光束，并接收透过标尺82的光束(在标尺82的反射光束)，根据该受光结果输出对标尺82的相对位置资讯。
如以上所述，在本实施例，标尺82构成用以求出投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)、亦构成用以求出对准显微镜62的位置资讯的测量系68(参照图2)。亦即，投影系本体42与对准显微镜62是根据以形成在标尺82的绕射光栅所设定的共通的坐标系(测长轴)来进行位置控制。又，用以驱动投影系本体42的驱动系44(参照图2)、及用以驱动对准显微镜62的驱动系66(参照图2)，其要素可一部分共通、亦可以完全独立的要素构成。
又，构成上述测量系46、68(分别参照图2)的编码器系统，可以是测长轴仅为例如X轴方向(扫描方向)的线性(1DOF)编码器系统、亦可具有多数测长轴。例如，可借由将读头84、86在Y轴方向以既定间隔配置多个，据以求出投影系本体42、对准显微镜62的θz方向的旋转量。又，亦可以是在标尺82形成XY2维绕射光栅，在X、Y、θz方向的3自由度方向具有测长轴的3DOF编码器系统。再者，亦可作为读头84、86使用多个除绕射光栅的周期方向外亦能进行与标尺面正交的方向的测长的公知的2维读头，以求出投影系本体42、对准显微镜62的6自由度方向的位置资讯。
回到图1，校准感测器70在在基板载台装置50的－X侧，与该基板载台装置50分开独立配置。校准感测器70的位置是对导件80及标尺82(分别参照图3(a))固定的。校准感测器70具有多个基准指标、观察光学系、及摄影机等(皆未图示)。主控制装置90，如图3(a)所示，通过光罩M及/或投影系本体42就照明系IL、及/或投影系本体42进行公知的校准动作(照度校准、焦点校准等)。
此处，在本实施例，由于投影系本体42及对准显微镜62是被共通的导件80引导，因此在一连串扫描曝光动作(包含对准测量动作)时的移动范围(移动路径)是重复(共通)的。校准感测器70被配置成校准位置设定在投影系本体42及对准显微镜62的移动路径上(为进行扫描曝光的移动路径的延长线上)。亦即，在液晶曝光装置10，可在一连串扫描曝光动作时使投影系本体42及对准显微镜62分别沿移动路径移动的途中，进行使用校准感测器70的校准动作。
此处，主控制装置90，在图3(a)所示的位置，通过光罩M及投影系本体42(透镜)，将形成在光罩M的标记与校准感测器70所具有的基准标记72的位置偏移量，根据校准感测器70的输出加以求出。之后，主控制装置90，如图3(b)所示，不移动光罩M而使投影系本体42与对准显微镜62往－X方向移动，将对准显微镜62配置在光罩M与校准感测器70之间。主控制装置90并使对准显微镜62测量形成在光罩M的标记与基准标记72，根据通过投影系本体42测量的上述位置偏移量与对准显微镜62的输出，进行相对投影系本体42的对准显微镜62的校准。
校准感测器70，如图3(c)所示，具有能检测形成在投影系本体42的标记74的未图示的感测器(例如摄影机)。主控制装置90，在上述校准动作时(参照图3(a))使用该未图示的感测器进行标记74的位置检测。又，在图3(b)所示的状态下，主控制装置90进行对准显微镜62的位置检测。上述基准标记72与校准感测器70所有的感测器的检测视野的中心间的距离为已知。主控制装置90，根据在图3(b)及图3(c)分别所示状态下的读头84、86的输出，进行投影系本体42与对准显微镜62的位置关系(亦即，依据标尺82的各个坐标系的原点)的对应设定。
以下，使用图4(a)～图4(d)说明在扫描曝光动作时的液晶曝光装置10的动作的一例。以下的曝光动作，是在主控制装置90(图4(a)～图4(d)中未图示。参照图2)的管理下进行。
本实施例中，曝光顺序最先的区划区域(以下，称第1照射区域S1)是设定在基板P的－X侧且－Y侧。又，图4(a)～图4(d)中，赋予符号A的矩形区域是表示扫描曝光动作时的投影系本体42的移动范围(移动路径)，符号CP所示的矩形区域表示以校准感测器70(参照图1)进行校准动作的位置(校准位置)。投影系本体42的移动范围A是以例如机械方式及/或电性方式设定。又，赋予在基板P上的区划区域的符号S2～S4，是代表各自的曝光顺序为第2～4个的照射区域。
主控制装置90在一连串扫描曝光动作的开始前，先进行使用校准感测器70的关于照明系IL及/或投影系本体42的校准动作(照度校准、焦点校准等)(参照图3(a))。
又，主控制装置90，与上述校准动作一起，使用校准感测器70求出对准显微镜62及投影系本体42各自的位置资讯(分别参照图3(b)及图3(c))，将两者的位置关系予以对应设定。在以下的一连串扫描曝光动作时的对准显微镜62及投影系本体42的位置，是根据此时求出的对准显微镜62及投影系本体42彼此的位置关系加以控制。
主控制装置90，如图4(a)所示，将对准显微镜62驱动于+X方向，检测形成在第1照射区域S1内及第4照射区域S4(第1照射区域S1的+X侧的区划区域)内的例如8个标记Mk，根据此检测结果求出第1照射区域S1的排列资讯。如此，借由根据8个标记Mk求出第1照射区域S1的排列资讯，与仅根据设在第1照射区域S1的4个标记Mk求出排列资讯相比较，可求出考虑了更广范围的统计上倾向的排列资讯，而提升关于第1照射区域S1的对准精度。又，考虑所需的对准精度，适当的仅使用第1照射区域S1内的4个标记Mk来求出第1照射区域S1的排列资讯亦是可以的。
算出第1照射区域S1的排列资讯后，主控制装置90，如图4(b)所示，将投影系本体42与照明系20的照明系本体22(图4(b)中未图示，参照图1)同步驱动于+X方向，以进行对第1照射区域S1的第1次扫描曝光。
主控制装置90，一边反映上述排列资讯的算出结果进行基板P的微小位置控制、一边控制照明系20透过光罩M(图4(b)中未图示，参照图1)及投影系本体42将照明光IL投射于基板P上，以该照明光IL在基板P上生成的曝光区域IA内形成光罩图案的一部分。如上所述，本实施例中，由于光罩M上生成的照明区域IAM(参照图1)、及基板P上生成的曝光区域IA，是在Y轴方向分离的一对矩形区域，因此以一次扫描曝光动作转印至基板P的光罩M的图案像，是形成在在Y轴方向分离的一对延伸于X轴方向的带状区域(一个区划区域的全面积中的一半面积)内。
接着，主控制装置90，为进行第1照射区域S1的第2次扫描曝光动作，如图4(c)所示，使基板P及光罩M往－Y方向步进移动(参照图4(c)的黑箭头)。此时的基板P的步进移动量是一个区划区域在Y轴方向的长度的例如1/4的长度。此时，在基板P与光罩M往－Y方向的步进移动中，最好是能以基板P与光罩M的相对位置关系不会变化的方式(或、以可修正该相对位置关系的方式)使其步进移动较佳。
以下，如图4(d)所示，主控制装置90将投影系本体42驱动于－X方向以进行第1照射区域S1的第2次(复路)的扫描曝光动作。据此，以第1次扫描曝光动作转印的光罩图案、与以第2次扫描曝光动作转印的光罩图案即在第1照射区域S1内被接合，光罩M的图案全体被转印至第1照射区域S1。又，亦可如图4(c)所示的在使基板P及光罩M往－Y方向步进移动后，至第2次扫描曝光开始前，再次进行基板P与光罩M的对准测量，根据该结果进行彼此的位置对准。如此，能提升第1照射区域S1全体的对准精度、进而提升对第1照射区域S1的光罩M的图案的转印精度。
以下，虽未图示，但主控制装置90为对第2照射区域S2(第1照射区域S1的+Y侧的区划区域)进行扫描曝光动作，使基板P往－Y方向步进移动以使第2照射区域S2与光罩M对向。对第2照射区域S2的扫描曝光动作，因在上述对第1照射区域S1的扫描曝光动作相同，故省略其说明。以下，主控制装置90，一边适当地进行光罩M的X步进动作与基板P的Y步进动作中的至少一方、一边进行对第3及第4照射区域S3、S4的扫描曝光动作。又，亦可在对第2～第4照射区域S2～S4进行扫描曝光动作之前亦使用校准感测器70求出上述对准显微镜62、及投影系本体42的位置关系。此外，亦可在进行对第4照射区域S4的对准时，利用上述第1照射区域S1的对准测量结果(EGA计算的结果)。此场合，在使第4照射区域S4与光罩M对向配置时，仅需根据光罩M的标记与基板P的标记Mk的各2点的标记，测量XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向的位置偏移，可实质缩短第4照射区域S4的对准所需的时间。
此处，如上所述的在扫描曝光动作中，主控制装置90是使照明系本体22与投影系本体42独立且同步于扫描方向以长行程移动，因此在扫描曝光动作的开始前，就照明系本体22与投影系本体42在扫描方向的相对位置进行位置对准(校准)动作。校准动作中，主控制装置90，如图3(c)所示，使用形成在投影系本体42的标记74将投影系本体42定位在既定位置(透过投影系本体42形成的像在校准感测器70上成像的位置)后，一边使照明系本体22往扫描方向移动、一边对既定的校准用标记(未图示)照射照明光IL，使该标记的像透过投影系本体42(投影透镜)成像在校准感测器70上(参照图3(a))。作为校准用的标记，可使用例如狭缝状标记、具有周期性图案的标记等。又，校准用的标记可形成在光罩M、亦可形成在光罩M以外的构件(例如，校准专用的构件)。
作为校准用标记使用狭缝状的标记时，从校准感测器70的输出，例如可获得如图5所示的图表。图5的图表中，纵轴代表照明光IL的光强度、横轴代表照明系本体22的X轴方向的位置。主控制装置90，从图5所示的图表取得对应光强度峰值近旁的X位置的资讯，进行照明系本体22的定位。资讯，是照明系本体22的X位置的资讯、照明系本体22相对投影系本体42的X位置的资讯、照明系本体22与投影系本体42的X位置的差相关的资讯、将照明系本体22的位置对齐与投影系本体42的X位置的位置修正资讯等。在以下的扫描曝光动作时，进行投影系本体42与照明系本体22的位置控制，以大致维持上述定位结束时的投影系本体42与照明系本体22的相对位置关系。又，在本校准动作，投影系本体42与照明系本体22的相对位置关系可以不严谨的再现，只要是峰值时的光强度大致能维持(获得所欲的光强度)的范围内的话，投影系本体42与照明系本体22的相对位置关系的微小的位置偏差是被容许的。
又，与上述校准时的相对定位动作同样的，在扫描曝光动作时，照明系本体22与投影系本体42无须严谨的同步(同速度且同方向)移动，可容许既定的相对位置误差。亦即，假设在扫描曝光动作中照明系本体22与投影系本体42的相对位置产生偏差时，虽然用以在基板P上形成光罩图案的像的投影系本体42(投影透镜)的成像特性会产生变化，但只要不会因此成像特性的变化而产生光罩图案的像崩坏的话，此成像特性的变化不会对图案彼此的重叠精度产生影响而被容许的。图6中，显示了被投影在以投影系本体42形成的投影区域IA(像场、image field)内的校准用标记。如图6所示，即使投影系本体42的成像特性产生变化，而使在该变化前后(参照图6的箭头)形成在像场内的校准用标记的像产生位置偏差，只要实际上不会产将光罩图案转印至基板P时的像崩坏的话，可将该成像特性的变化范围视为容许范围，因此，在扫描曝光动作时的照明系本体22与投影系本体42的微小的相对位置误差是被容许的。
又，主控制装置90，与上述照明系本体22与投影系本体42的校准动作(相对位置对准动作)一起，进行投影系本体42的波形像差修正、也就是进行成像性能的修正。主控制装置90，在照明系本体22与投影系本体42的相对位置对准结束的状态(亦即图5的图表中光强度成峰值的状态)，使用册尼克(Zernike)多项式求出投影系本体42的波形像差。又，波形像差的测量方法并无特别限定，例如可使光罩M所具有的波形像差测量用标记来进行测量，亦可使用谢克哈特曼(Shack-Hartmann)型波面感测器等。主控制装置90，使用投影系本体42(投影透镜)所具有的修正光学系(未图示)修正上述像差。又，在本实施例，虽是测量并修正波形像差，但亦可测量并修正其他像差(例如，赛得(Seidel)像差)。
又，调整(进行位置对准)照明系本体22与投影系本体42的相对位置关系的校准手法，不限于上述，可适当变更。亦即，如上所述，由于照明系本体22与投影系本体42是容许微小的位置偏差，因此，有时两者的定位精度是可比较粗造的。从而，如图7所示，借由使照明系本体22及投影系本体42分别抵接(参照图7的白箭头)于定位用的固定构件机械块(Mechenical block)78，亦能以机械方式进行照明系本体22与投影系本体42的校准(位置对准)。
进行上述校准动作的时机并无特别限定，可以是例如依据基板P的处理片数以既定时机进行，或者亦可以是依据照明系本体22、投影系本体42的总移动距离进行。又，亦可在曝光装置10内设置温度感测器，在有可能产生因温度变化引起的照明系本体22、投影系本体42的位置测量误差时，进行校准。
根据以上说明的一实施例的液晶曝光装置10，由于检测光罩M上的标记的检测系、与检测基板P上的标记Mk的检测系是使用于扫描方向实质上共通的驱动系来移动，因此能提升在如本实施例的液晶曝光装置10般的光束扫描式的扫描曝光装置的对准测量精度。
又，由于投影系本体42与对准显微镜62亦是使用于扫描方向实质上共通的驱动系来移动，因此能提升基于对准显微镜62的对准测量结果的曝光精度。
又，由于校准感测器70的校准位置是设在对准显微镜62及投影系本体42的移动路径上(参照图4(a)～图4(d))，因此能抑制进行、校准动作所产生的时间损失(亦即生产时间的降低)。
又，以上说明的一实施例的构成可适当变更。例如校准感测器70(校准位置)可在基板载台装置50的－X侧亦加以设置。
又，上述实施例中，投影系本体42及对准显微镜62的位置资讯，虽是借由以标尺82定义坐标系的编码器系统加以求出，但测量系的构成不限于此，亦可使用例如光干涉仪系统等的其他测量系统。
又，上述实施例中，虽是在投影系本体42的+X侧配置了具有一对检测视野的一组对准显微镜62，但对准显微镜的数量不限定于此。例如，对准显微镜可以是二组，亦可以是在例如投影系本体42的+X侧及－X侧(扫描方向的一侧及另一侧)分别配置对准显微镜62。此场合，借由在对各区划区域的第2次扫描曝光动作(亦即，使投影系本体42往－X方向移动来进行的扫描曝光动作)之前，使用－X侧的对准显微镜62检测标记Mk，即能在抑制时间上损失的同时提升第1照射区域S1全体的对准精度、进而提升对第1照射区域S1的光罩M的图案的转印精度。
又，上述实施例中，虽在在第1照射区域S1的扫描曝光后，进行设定在该第1照射区域S1的+Y(上)侧的第2照射区域S2的扫描曝光，但不限于此，亦可在第1照射区域S1的扫描曝光的下一个进行第4照射区域S4的扫描曝光。此场合，例如借由与第1照射区域S1对向的光罩、与第4照射区域S4对向的光罩(合计2片光罩)的使用，可连续进行第1及第4照射区域S1、S4的扫描曝光。此外，亦在第1照射区域S1的扫描曝光后使光罩M往+X方向步进移动以进行第4照射区域S4的扫描曝光。
又，上述实施例中，标记Mk虽是形成在各区划区域(第1～第4照射区域S1～S4)内，但不限于此，亦可形成在相邻区划区域间的区域(所谓的刻划线)内。
又，在上述实施例，虽是将在Y轴方向分离的一对照明区域IAM、曝光区域IA分别生成在光罩M、基板P上(参照图1)，但照明区域IAM及曝光区域IA的形状、长度不限于此，可适当变更。例如，照明区域IAM、曝光区域IA的Y轴方向长度，可分别与光罩M的图案面、基板P上的一个区划区域的Y轴方向长度相等。此场合，对各区划区域进行一次扫描曝光动作即结束光罩图案的转印。或者，照明区域IAM、曝光区域IA，可以是Y轴方向长度分别为光罩M的图案面、基板P上一个区划区域的Y轴方向长度的一半的一个区域。此场合，与上述实施例同样的，需对一个区划区域进行二次扫描曝光动作。
又，如上述实施例般，在为了将一个光罩图案形成在区划区域而使投影系本体42往复以进行接合曝光时，可将具有互异的检测视野的往路用及复路用对准显微镜于扫描方向(X方向)配置在投影系本体42的前后。此场合，例如可使用往路用(第1次曝光动作用)的对准显微镜检测区划区域四角的标记Mk，使用复路用(第2次曝光动作用)的对准显微镜检测接合部近旁的标记Mk。此处，所谓接合部，是指以往路的扫描曝光曝光的区域(图案转印的区域)与以复路的扫描曝光曝光的区域(图案转印的区域)的接合部分。作为接合部近旁的标记Mk，可预先在基板P形成标记Mk、亦可将曝光完成的图案作为标记Mk。
又，上述实施例中，虽亦针对用以驱动照明系20的照明系本体22的驱动系24、用以驱动光罩载台装置30的载台本体32的驱动系34、用以驱动投影光学系40的投影系本体42的驱动系44、用以驱动基板载台装置50的载台本体52的驱动系54、及用以驱动对准系60的对准显微镜62的驱动系66(分别参照图2)，分别包含线性马达的情形做了说明，但用以驱动上述照明系本体22、载台本体32、投影系本体42、载台本体52、及对准显微镜62的致动器种类不限于此，可适当变更，例如可适当使用进给螺杆(滚珠螺杆)装置、皮带驱动装置等的各种致动器。
又，上述实施例中，虽是针对用以进行照明系20的照明系本体22的位置测量的测量系26、用以进行光罩载台装置30的载台本体32的位置测量的测量系36、用以进行投影光学系40的投影系本体42的位置测量的测量系46、用以进行基板载台装置50的载台本体52的位置测量的测量系56、及用以进行对准系60的对准显微镜62的位置测量的测量系68(分别参照图2)，分别包含线性编码器的情形做了说明，但用以进行上述照明系本体22、载台本体32、投影系本体42、载台本体52及对准显微镜62的位置测量的测量系统的种类不限于此，可适当变更，例如可适当使用光干涉仪、或并用线性编码器与光干涉仪的测量系等的各种测量系统。
又，上述实施例中，在照明系20使用的光源、及从该光源照射的照明光IL的波长并无特别限定，可以是例如ArF准分子激光(波长193nm)、KrF准分子激光(波长248nm)等的紫外光、或F2激光(波长157nm)等真空紫外光。
又，上述实施例中，虽是包含光源的照明系本体22被驱动于扫描方向，但不限于此，亦可与例如特开2000－12422号公报所揭示的曝光装置同样的，将光源固定，仅使照明光IL扫描于扫描方向。
又，照明区域IAM、曝光区域IA，在上述实施例中是形成为延伸于Y轴方向的带状，但不限于此，可例如美国专利第5,729,331号说明书所揭示，将配置成锯齿状的多个区域加以组合。
又，上述实施例中，光罩M及基板P虽是配置成与水平面正交(所谓的纵列配置)，但不限于此，亦可将光罩M及基板P配置成与水平面平行。此场合，照明光IL的光轴与重力方向大致平行。
又，虽是在扫描曝光动作时根据对准测量的结果进行基板P的XY平面内的微幅定位，但亦可与此并行，在扫描曝光动作前(或与扫描曝光动作并行)求出基板P的面位置资讯，在扫描曝光动作中进行基板P的面位置控制(所谓的自动对焦控制)。
又，曝光装置的用途不限于将液晶显示元件图案转印至方型玻璃板的液晶用曝光装置，亦能广泛地适用于例如有机EL(Electro-Luminescence)面板制造用的曝光装置、半导体制造用的曝光装置、用以制造薄膜磁头、微机器及DNA芯片等的曝光装置。此外，不仅是半导体元件等的微元件，亦能适用于为制造于光曝光装置、EUV曝光装置、X线曝光装置及电子线曝光装置等使用的光罩或标线片，将电路图案转印至玻璃基板或硅晶圆等的曝光装置。
又，曝光对象的物体不限于玻璃板，亦可以是例如晶圆、陶瓷基板、薄膜构件、或光罩母板等其他物体。此外，在曝光对象物是平面显示器用基板的情形时，该基板的厚度并无特别限定，亦包含例如片状物(具可挠性的片状构件)。又，本实施例的曝光装置，在曝光对象物是一边长度、或对角长在500mm以上的基板时尤为有效。此外，在曝光对象的基板为具有可挠性的片状(片材)的情形时，该片材可以是形成为卷筒状。此场合，无需依赖载台装置的步进动作，只要使卷筒旋转(卷绕)即能容易的相对照明区域(照明光)变更(步进移动)曝光对象的区划区域。
液晶显示元件(或半导体元件)等的电子元件，是经由进行元件的功能、性能设计的步骤、根据此设计步骤制作光罩(或标线片)的步骤、制作玻璃基板(或晶圆)的步骤、以上述各实施例的曝光装置及其曝光方法将光罩(标线片)图案转印至玻璃基板的微影步骤、使曝光后的玻璃基板显影的显影步骤、将残存有光阻的部分以外部分的露出构件借蚀刻加以去除的蚀刻步骤、将蚀刻完成后无需的光阻加以除去的光阻除去步骤、元件组装步骤、检査步骤等而被制造。此场合，在微影步骤使用上述实施例的曝光装置实施前述曝光方法，在玻璃基板上形成元件图案，因此能以良好生产性制造高集成度的元件。
产业上的可利用性
如以上的说明，本发明的曝光装置及方法适于对物体进行扫描曝光。又，本发明的平面显示器的制造方法适于平面显示器的生产。此外，本发明的元件制造方法适于微元件的生产。

Claims (40)

1.一种曝光装置，是透过投影光学系对物体射出来自照明系的光，并相对该物体将该照明系及该投影光学系驱动于扫描方向进行扫描曝光，以将既定图案形成在该物体上，其特征在于其具备：
取得部，是取得与用以将该照明系及该投影光学系往该扫描方向驱动的位置相关的资讯；以及
控制系，在该扫描曝光中，根据该资讯控制该投影光学系以使该照明系及该投影光学系的位置关系的变化在既定范围内。
2.根据权利要求1所述的曝光装置，其特征在于其中，该既定范围是根据来自该照明系的光通过该投影光学系内的区域的变化的该投影光学系的成像性能的变化在容许范围内的范围。
3.根据权利要求2所述的曝光装置，其特征在于其中，该既定范围是根据该成像性能变化的形成在该物体上的既定图案的像的变化，在该容许范围内的范围。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的曝光装置，其特征在于：其进一步具备驱动该照明系的第1驱动系、与驱动该投影光学系的第2驱动系；
该控制系，是以在该扫描曝光中，该变化在该既定范围内的方式驱动控制该第1及第2驱动系。
5.根据权利要求4所述的曝光装置，其特征在于：其进一步具备接收通过该投影光学系的光的受光部；
该第1驱动系，将来自该照明系的光对该投影光学系的射入位置从第1位置驱动往第2位置；
该取得部根据该光的射入位置在该第1及第2位置时该受光部的受光结果，取得该资讯。
6.根据权利要求5所述的曝光装置，其特征在于其中，该受光部具有基准标记；
并进一步具备检测该基准标记的标记检测系、与将该标记检测系驱动至该基准标记的检测位置的第3驱动系；
该控制系控制该第2及第3驱动系，以通过该基准标记求出该投影光学系与该标记检测系的相对的第1位置关系。
7.根据权利要求6所述的曝光装置，其特征在于其中，该标记检测系具有检测设在该物体的标记的第1标记检测系、与检测设在具有该既定图案的光罩的标记的第2标记检测系；
该控制系，根据在该第1及第2标记检测系中的一标记检测系检测该基准标记时的该一标记检测系的检测结果与另一标记检测系的检测结果，求出该第1及第2标记检测系的相对的第2位置关系。
8.根据权利要求7所述的曝光装置，其特征在于其中，构成该第1标记检测系的要素与构成该第2标记检测系的要素的至少一部是共通。
9.根据权利要求7或8所述的曝光装置，其特征在于其中，该控制系是求出该基准标记、与以该投影光学系投影至该受光部的既定标记的投影像的相对的第3位置关系。
10.根据权利要求9所述的曝光装置，其特征在于其中，该控制系求出该投影光学系与该基准标记的相对的第4位置关系，并根据该第2、第3、第4位置关系求出该第1位置关系。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的曝光装置，其特征在于其中，该另一标记检测系是在该一标记检测系检测该基准标记时，检测设在该光罩上的标记。
12.根据权利要求11所述的曝光装置，其特征在于其中，该控制系是根据将设在该光罩上的标记以该投影光学系投影的该投影像与该基准标记来求出第3位置关系。
13.根据权利要求6至12中任一项所述的曝光装置，其特征在于其中，该基准标记设在该投影光学系的移动路径上。
14.一种曝光装置，是借由相对物体将能量束扫描于扫描方向的扫描曝光动作，将图案形成在该物体上，其特征在于其具备：
第1标记检测系，被设置成能于该扫描方向移动，能检测具有该图案的图案保持体所具有的图案侧标记；
第1驱动系，是将该第1标记检测系驱动于该扫描方向；
第2标记检测系，被设置成能于该扫描方向移动，能检测设于该物体的物体侧标记；
第2驱动系，是将该第2标记检测系驱动于该扫描方向；以及
控制装置，是根据该第1及第2标记检测系的输出，进行该图案保持体与该物体的相对的位置对准；
构成该第1驱动系的要素与构成该第2驱动系的要素，至少一部分是共通。
15.根据权利要求14所述的曝光装置，其特征在于其中，该第1及该第2标记检测系能同时检测该图案侧标记与该物体侧标记。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的曝光装置，其特征在于其中，该投影光学系的光轴与水平面平行；
该物体，是以被该照明光照射的曝光面相对该水平面成正交的状态配置。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的曝光装置，其特征在于其中，该物体是用于平面显示器装置的基板。
18.根据权利要求17所述的曝光装置，其特征在于其中，该基板至少一边的长度或对角长为500mm以上。
19.一种平面显示器的制造方法，其特征在于其包含：
使用权利要求1至18中任一项所述的曝光装置使该物体曝光的动作；以及
使曝光后的该物体显影的动作。
20.一种元件制造方法，其特征在于其包含：
使用权利要求1至18中任一项所述的曝光装置使该物体曝光的动作；以及
使曝光后的该物体显影的动作。
21.一种曝光方法，是透过投影光学系对物体射出来自照明系的光，并相对该物体将该照明系及该投影光学系驱动于扫描方向进行扫描曝光，以将既定图案形成在该物体上，其特征在于其包含：
使用取得部取得与用以将该照明系及该投影光学系往该扫描方向驱动的位置相关的资讯的动作；以及
在该扫描曝光中，以根据该资讯使该照明系及该投影光学系的位置关系的变化在既定范围内的方式控制该投影光学系的动作。
22.根据权利要求21所述的曝光方法，其特征在于其中，该既定范围是根据来自该照明系的光通过该投影光学系内的区域的变化的该投影光学系的成像性能的变化在容许范围内的范围。
23.根据权利要求22所述的曝光方法，其特征在于其中，该既定范围是根据该成像性能变化的形成在该物体上的既定图案的像的变化，在该容许范围内的范围。
24.根据权利要求21至23中任一项所述的曝光方法，其特征在于其进一步包含：
使用第1驱动系驱动该照明系的动作；以及
使用第2驱动系驱动该投影光学系的动作；
该控制，是以在该扫描曝光中，该变化在该既定范围内的方式驱动控制该第1及第2驱动系。
25.根据权利要求24所述的曝光方法，其特征在于其进一步包含：
使用受光部接收通过该投影光学系的光的动作；
该第1驱动系，将来自该照明系的光对该投影光学系的射入位置从第1位置驱动往第2位置；
该取得部根据该光的射入位置在该第1及第2位置时该受光部的受光结果，取得该资讯。
26.根据权利要求25所述的曝光方法，其特征在于其中，该受光部具有基准标记；
并进一步包含使用标记检测系检测该基准标记的动作；以及
使用第3驱动系将该标记检测系驱动至该基准标记的检测位置的动作；
该控制，是控制该第2及第3驱动系，以通过该基准标记求出该投影光学系与该标记检测系的相对的第1位置关系。
27.根据权利要求26所述的曝光方法，其特征在于其中，该标记检测系具有检测设在该物体的标记的第1标记检测系、与设在具有该既定图案的光罩的标记的第2标记检测系；
在该控制，根据在该第1及第2标记检测系中的一标记检测系检测该基准标记时的该一标记检测系的检测结果与另一标记检测系的检测结果，求出该第1及第2标记检测系的相对的第2位置关系。
28.根据权利要求27所述的曝光方法，其特征在于其中，构成该第1标记检测系的要素与构成该第2标记检测系的要素，至少一部分是共通。
29.根据权利要求27或28所述的曝光方法，其特征在于其中，在该控制，是求出该基准标记、与以该投影光学系投影至该受光部的既定标记的投影像的相对的第3位置关系。
30.根据权利要求29所述的曝光方法，其特征在于其中，在该控制，是求出该投影光学系与该基准标记的相对的第4位置关系，并根据该第2、第3、第4位置关系求出该第1位置关系。
31.根据权利要求27至30中任一项所述的曝光方法，其特征在于其中，该另一标记检测系是在该一标记检测系检测该基准标记时，检测设在该光罩上的标记。
32.根据权利要求31所述的曝光方法，其特征在于其中，在该控制，是根据将设在该光罩上的标记以该投影光学系投影的该投影像与该基准标记来求出第3位置关系。
33.根据权利要求26至32中任一项所述的曝光方法，其特征在于其中，该基准标记是设在该投影光学系的移动路径上。
34.一种曝光方法，是借由相对物体将能量束扫描于扫描方向的扫描曝光动作，将图案形成在该物体上，其特征在于其包含：
使用设置成能于该扫描方向移动的第1标记检测系，检测具有该图案的图案保持体所具有的图案侧标记的动作；
使用第1驱动系将该第1标记检测系驱动于该扫描方向的动作；
使用设置成能于该扫描方向移动的第2标记检测系，检测设于该物体的物体侧标记的动作；
使用第2驱动系将该第2标记检测系驱动于该扫描方向的动作；以及
根据该第1及第2标记检测系的输出，进行该图案保持体与该物体的相对的位置对准的动作；
构成该第1驱动系的要素与构成该第2驱动系的要素，至少一部分是共通。
35.根据权利要求34所述的曝光方法，其特征在于其中，该第1及该第2标记检测系能同时检测该图案侧标记与该物体侧标记。
36.根据权利要求21至35中任一项所述的曝光方法，其特征在于其中，该投影光学系的光轴与水平面平行；
该物体，是以被该照明光照射的曝光面相对该水平面成正交的状态配置。
37.根据权利要求21至36中任一项所述的曝光方法，其特征在于其中，该物体是用于平面显示器装置的基板。
38.根据权利要求37所述的曝光方法，其特征在于其中，该基板的至少一边的长度或对角长为500mm以上。
39.一种平面显示器的制造方法，其特征在于其包含：
使用权利要求21至38中任一项所述的曝光方法使该物体曝光的动作；以及
使曝光后的该物体显影的动作。
40.一种元件制造方法，其特征在于其包含：
使用权利要求21至38中任一项所述的曝光方法使该物体曝光的动作；以及
使曝光后的该物体显影的动作。
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