JP2001209187A

JP2001209187A - 露光装置及び露光方法

Info

Publication number: JP2001209187A
Application number: JP2000016257A
Authority: JP
Inventors: Atsuyuki Aoki; 淳行青木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】継ぎ合わせ露光をスムーズに行うことがで
き、良好な画面合成品質を得ることができる露光装置及
び露光方法を提供する。【解決手段】マスク１０を照明する照明光学系１１０ａ
〜１１０ｅに設置された視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの
端部を、微分可能な関数に従って変化する曲線により構
成し、マスク１０に形成されたパターンを基板上で継ぎ
合わせて露光するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の投影光学系
を持つ露光装置及び露光方法に関し、特に液晶ディスプ
レイパネル用のガラス基板等の大型感光基板へパターン
露光するのに適した走査型露光装置及び露光方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイパネルは、近年その表
示品質が著しく向上し、しかも薄くて軽量であることか
ら画像表示装置としてＣＲＴに代わり広く用いられるよ
うになっている。特にアクティブマトリックス方式の直
視型液晶パネルでは大画面化が進み、その製造に用いら
れるガラス基板も大型化している。

【０００３】このような大型のガラス基板にディスプレ
イパネルの素子パターンを露光するための露光装置とし
て、フォトマスク又はレチクル（以下、マスクという）
に形成された原画パターンの像を、投影光学系を介して
ガラス基板（以下、感光基板という）上に投影し、その
際投影光学系に対してマスクと感光基板とを走査するタ
イプの走査型露光装置がある。上記投影露光装置の一例
として、ガラス基板に対して露光処理を行う走査型露光
装置を図１７及び図１８を用いて説明する。図１７は、
従来の走査型露光装置の概略の構成を示す斜視図、図１
８は、その要部を示す図である。

【０００４】図１７及び図１８において、断面がコ字状
に形成されたキャリッジ１０１の底面部である感光基板
ステージ１０２に感光基板１０３が保持され、感光基板
ステージ１０２に対向する上方のマスクステージ１０４
にマスク１０５が保持される。そして、照明光学系１０
６から照射される露光光によってマスクステージ１０４
に保持されたマスク１０５の一部の領域のパターンが照
明され、マスク１０５を通過した露光光が結像光学系
（投影光学系）１０７を通過することにより、感光基板
１０３上の一部の領域にマスク１０５の一部の領域のパ
ターンが転写される。そして、結像光学系１０７に対し
てマスク１０５を保持するマスクステージ１０４及び感
光基板１０３を保持する感光基板ステージ１０２を相対
的にスキャンさせることにより、マスク１０５上のパタ
ーン領域の全面が感光基板１０３上に転写される。

【０００５】また、結像光学系１０７は、単一の投影光
学系に代えて、複数の投影光学系を配するものであり、
照明光学系１０６から射出した光束がマスク１０５上の
複数の小領域をそれぞれ照明する。これらの複数の小領
域の転写像は複数の投影光学系のそれぞれを介して感光
基板１０３に同時に投影される。

【０００６】図１９は、上記走査型露光装置によるスキ
ャン及びステップの露光イメージを示す図である。結像
光学系（投影光学系）１０７は、図１９に示す露光フィ
ールドを有しており、感光基板１０３に対して方向Ａ
（走査方向）に２回スキャン（ＳＣＡＮ１，ＳＣＡＮ
２）し、ＳＣＡＮ２終了後、方向Ｂにステップし、さら
に方向Ｃ（走査方向）に２回スキャン（ＳＣＡＮ３，Ｓ
ＣＡＮ４）して全面のマスクパターンの転写を終える。

【０００７】ところで、液晶などの表示デバイスは年々
そのサイズが大きくなってきている。殊にＰＣの端末
用、そして直視型のテレビは１４インチ以上が要求され
る。デバイスのサイズが大きくなるに従って、液晶など
の生産を行う露光装置は、その露光可能領域を拡張する
ことが必須となってくる。特に、デバイスのサイズが大
きくなると露光装置が一度に露光できる最大露光領域で
も１デバイスを形成するに至らず、１デバイスを数回に
分けて露光する画面合成が必要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、物理
的に小さな露光可能領域をもった装置で最大露光領域以
上のデバイスサイズの露光を行う場合、露光自体を複数
回に分けて行う必然性がある。

【０００９】このときに問題となるのが継ぎ合わせる部
分の品質である。例えばＦＰＤ（Flat Panel Display）
などのデバイスで露光時の継ぎの著しい不連続生があっ
た場合、その製品は不良となってしまう可能性がある。
そこで隣接した継ぎ合わせ部分を露光する際、端部の露
光量をウエッジ状（くさび状）に増加又は減少するよう
に制御する方法が考案されており効果があることが知ら
れている。ところが、継ぎ合わせの量が多少変化すると
継ぎ合わせ部分で不連続な露光量になることになり、や
はり品質の影響がある場合がある。上記問題点につい
て、図２０〜図２３を参照して詳細に説明する。

【００１０】図２０は、露光装置の露光パターンの画面
合成を示す模式図であり、図２０（ａ）は、露光パター
ンの配置を示す図、図２０（ｂ）は、隣接パターンの光
量をそれぞれ示す図、図２０（ｃ）は、図２０（ａ）の
丸で囲んだ部分において、隣接パターンを継ぎ合わせた
接合部分の光量を示す図である。

【００１１】図２０（ａ）は、ステッパ方式の露光装置
を用い、４枚のレチクル（原画）に１デバイスの１／４
ずつのパターンを配している。４つのパターンの画面継
ぎ合わせの位置精度はデバイスの性能にとって重要であ
り、特に、分割されたパターン同士の継ぎ合わせ箇所の
品質が問題となる。例えば、液晶表示デバイスで主流の
ＴＦＴタイプのパネルは、一つ一つの画素がトランジス
タで構成されており、トランジスタの特性で発色品質が
左右される。トランジスタの特性を決定する要素は様々
であるが、ＰＮ接合面の面積なども一つの要素である。
露光位置の位置誤差が大きい場合、上記ＰＮ接合面の面
積に影響を及ぼし、目視でもバラツキが認められる場合
もある。

【００１２】上記デバイスにおいて、左右に画面合成を
行う際、左側のトランジスタ特性と右側のトランジスタ
特性が著しく異なっていればデバイスを点灯させた場合
に画面合成部分で色あいが異なって見えるようになるの
で好ましくない。したがって、画面合成を行う際にはそ
れぞれの位置関係が正確に配置された状態で露光するこ
とが重要となってくる。例えば、図２０（ｂ）に示すよ
うに、分割された各露光フィールドに照度のバラツキ
（上記トランジスタ特性のバラツキと考えてもよい）が
あるとすれば、これを継ぎ合わせた接合部分において図
２０（ｃ）に示すような不連続な特性が現れることにな
りデバイスの品質上好ましくない。そこでこの画面合成
の際に端部を少量オーバーラップさせ、パターンを照明
する光量を０と１の間で直線的に変化（ウエッジ＝くさ
び状）させることができるようにすることで画面合成の
誤差許容値を大きくする方法が知られている。

【００１３】図２１は、露光装置の露光パターンの画面
合成を示す模式図であり、図２１（ａ）は端部の露光量
をウエッジ状（くさび状）に増加又は減少する露光パタ
ーンの配置を示す図、図２１（ｂ）は、隣接パターンの
光量をそれぞれ示す図、図２１（ｃ）は、図２１（ａ）
の丸で囲んだ部分において、隣接パターンを継ぎ合わせ
た接合部分の光量を示す図である。

【００１４】前記図２０（ａ）のパターンがバットジョ
イント（継ぎ合わせしろのない突き合わせジョイント）
とすれば、図２１（ａ）に示す方法は合成する隣接パタ
ーンがお互いにオーバーラップしろをもつオーバーラッ
プジョイントということができる。この方法では、図２
１（ｃ）に示すようにオーバーラップ部分の照度のバラ
ツキによるトランジスタ特性が徐々に変化するため、多
少の画面構成位置誤差があっても不良となりにくくな
る。

【００１５】図２２は、台形の視野絞りをもつ複数レン
ズによる横方向画面合成を説明する図であり、図２２
（ａ）は、その複数レンズの配置を示す図、図２２
（ｂ）は、台形の視野絞りをもつ第２列のレンズによる
光量を示す図、図２２（ｃ）は、台形の視野絞りをもつ
第１列のレンズによる光量を示す図、図２２（ｄ）は、
露光を合成した場合の光量を示す図である。

【００１６】図２２（ａ）において、２０１ａ〜２０１
ｅは照明系の複数のレンズ、２１１ａ〜２１１ｅはマス
クへの露光光の照射領域を規定する台形状の間口を有す
る複数の視野絞りであり、第１列の視野絞り２１１ｂ，
２１１ｄに対して第２列の視野絞り２１１ａ，２１１
ｃ，２１１ｅが交互に千鳥状に備えられている。この図
に示すように、照明系の視野絞り２１１ａ〜２１１ｅの
端部は、台形状に構成されているため、視野絞り２１１
ａ〜２１１ｅを通過した光の光量は、図２２（ｂ），
（ｃ）に示すように光量をウエッジ（くさび）状に減衰
する。

【００１７】画面合成の際には、視野絞り２１１ａ〜２
１１ｅの端部を少量オーバーラップさせ、パターンを照
明するので、露光後には、図２２（ｄ）に示すように、
第１列の視野絞り２１１ｂ，２１１ｄを通過した光の光
量と第２列の視野絞り２１１ａ，２１１ｃ，２１１ｅを
通過した光の光量とが、視野絞り２１１ａ〜２１１ｅの
端部で適切に重なり合いフラットな光量となる。

【００１８】この方式は、上述したように照明系の視野
絞りの端部の光量をウエッジ（くさび）状に減衰させる
方法で実現されている。すなわち、図２０（ｂ）のよう
に、各露光フィールドに何らかの特性のバラツキがあっ
たとしても接合部分では図２１（ｃ）のようになり、図
２０のバットジョイントに較べはるかに許容値を広くす
ることが可能である。

【００１９】また、この方式の照明光は、画面合成する
パターンに対し図２２（ｂ），（ｃ）のような配光分布
を与えることにより、全体で図２２（ｄ）のような均一
な分布を実現する。ところが、このような方法でも、配
光が微妙にずれることがある。

【００２０】図２３は、ウエッジ状照度分布のオーバー
ラップしろで構成する画面合成の照度分布を示す図であ
り、図２３（ａ），（ｂ）は各露光フィールドでウエッ
ジ状に減衰する光量を示す図、図２３（ｃ）は各露光フ
ィールドに特性のバラツキがない場合の接合部分の配光
分布を示す図、図２３（ｄ）は各露光フィールドに特性
のバラツキがある場合の接合部分の配光分布を示す図で
ある。

【００２１】各露光フィールドに特性のバラツキがない
場合には、図２３（ｃ）に示す均一な配光分布を実現で
きる。ところが、この配光が微妙にずれると、図２３
（ｄ）に示すようにやや不連続といえる配光分布のバラ
ツキを呈する場合があり、製品の品質にとっては好まし
くない。本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、
継ぎ合わせ露光をスムーズに行うことができ、良好な画
面合成品質を得ることができる露光装置及び露光方法を
提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板への投影
領域を設定する投影領域設定装置を有し、第１パターン
の一部と第２パターンの一部とを基板上で継ぎ合わせて
露光する露光装置において、投影領域設定装置は、投影
領域のうち継ぎ合わせ部分に対応する投影領域を微分可
能な関数に基づいて設定することで前記目的を達成す
る。

【００２３】また、第１パターンを照明する照明光学系
を有し、投影領域設定装置は、照明光学系内に配設され
ているものであってもよい。また、微分可能な関数は、
正弦関数であってもよく、継ぎ合わせ部分に対応する投
影領域は、三日月形状であってもよい。

【００２４】また、本発明は、第１パターンの一部と第
２パターンの一部とを基板上で継ぎ合わせて露光する露
光方法において、基板上への投影領域を設定する際に、
継ぎ合わせ部分に対応する投影領域を微分可能な関数に
基づいて設定することで前記目的を達成する。また、第
１パターンと第２パターンとは異なるマスクに形成され
ているものであってもよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態による走査型露光装置の一例の概略的な構成を示す図
である。超高圧水銀ランプ等の光源１から射出した光束
は、楕円鏡２で反射された後にダイクロイックミラー３
に入射する。このダイクロイックミラー３は露光に必要
な波長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過す
る。ダイクロイックミラー３で反射された光束は、光軸
ＡＸ１に対して進退可能に配置されたシャッター４によ
って投影光学系１２ａ側への照射を選択的に制限され
る。シャッター４が開放されることによって、光束は波
長選択フィルター５に入射し、投影光学系１２ａが転写
を行うのに適した波長（通常は、ｇ，ｈ，ｉ線のうち少
なくとも１つの帯域）の光束となる。また、この光束の
強度分布は光軸近傍が最も高く、周辺になると低下する
ガウス分布状になるため、少なくとも投影光学系１２ａ
の投影領域１３ａ内で強度を均一にする必要がある。こ
のため、フライアイレンズ６とコンデンサーレンズ８に
よって光束の強度を均一化する。なお、ミラー７は配列
上の折り曲げミラーである。

【００２６】強度を均一化された光束は、視野絞り９を
介してマスク１０のパターン（例えば、液晶表示素子パ
ターン）面上に照射される。この視野絞り９は、角形の
ガラスプレートである感光基板１４上の投影領域１３ａ
を制限する開口を有する。視野絞り９とマスク１０との
間にレンズ系を設けて視野絞り９とマスク１０のパター
ン面と感光基板１４の投影面とが互いに共役になるよう
にしてもよい。

【００２７】光源１から視野絞り９までの構成を投影光
学系１２ａに対する照明光学系Ｌ１とし、この例では照
明光学系Ｌ１と同様の構成を有する照明光学系Ｌ２〜Ｌ
５を設けて、各照明光学系Ｌ２〜Ｌ５からの光束を投影
光学系１２ｂ〜１２ｅのそれぞれに供給する。複数の照
明光学系Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれから射出された光束は、
マスク１０上の異なる部分領域（照明領域）１１ａ〜１
１ｅをそれぞれ照明する。ここで、投影光学系１２ａ〜
１２ｅの光軸方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直な方向で
マスク１０及び感光基板１４の走査方向をＸ方向とし、
Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。

【００２８】部分領域１１ａ〜１１ｅは、マスク１０へ
の露光光の照射領域を規定する台形状の間口を有する複
数の視野絞りであり、第１列の部分領域１１ｂ，１１ｄ
に対して第２列の部分領域１１ａ，１１ｃ，１１ｅが交
互に千鳥状に備えられている。本実施の形態は、複数の
視野絞りの台形状の間口の形状に特徴があり、該台形の
斜辺の部分がスムーズな曲線により構成されている。す
なわち、照明系の視野絞りの端部の形状が、従来例のよ
うに直線的に変化するウエッジ状ではなく、滑らかな曲
線で形成される。この曲線部分の形成方法については、
図２により後述する。

【００２９】基準位置において、第１列の部分領域１１
ｂ，１１ｄと第２列の部分領域１１ａ，１１ｃ，１１ｅ
とは、双方の視野絞り９のＹ方向端部がＸ方向からみて
所定量重なり合うようにして位置している。部分領域１
１ａ〜１１ｅにおけるＸ方向に所定量重なり合う端部領
域を以下、継ぎ領域と呼ぶことにする。走査露光の際こ
の継ぎ領域を通過するマスク１０のパターン像は、第１
列の部分領域１１ｂ，１１ｄと第２列の部分領域１１
ａ，１１ｃ，１１ｅの双方で露光されて最適な積算露光
量が得られるようになっている。ここで、視野絞りの端
部の形状は、滑らかな曲線で形成されているので、継ぎ
合わせ部分の露光量変化も滑らかな関数で与えられる積
算露光量となる。また、第１列の部分領域１１ｂ，１１
ｄの視野絞りのＸ方向の中心位置と、第２列の部分領域
１１ａ，１１ｃ，１１ｅの視野絞りＸ方向の中心位置と
の距離はｄに設定されている。

【００３０】また、本走査型露光装置には、照明視野絞
り部である部分領域１１ａ〜１１ｅによって規定される
照射領域上のマスク１０のパターンを感光基板１４に転
写するために、各部分領域１１ａ〜１１ｅに対応させて
千鳥状に配列された５個の投影光学系１２ａ〜１２ｅが
備えられている。これら投影光学系１２ａ〜１２ｅは、
Ｙ方向に２列に並べられており、各投影光学系は各部分
領域１１ａ〜１１ｅによって規定されるマスク１０上の
照射領域に対してそれぞれ割り当てられている。

【００３１】マスク１０を透過した複数の光束は、各照
明光学系Ｌ１〜Ｌ５に対応する投影光学系１２ａ〜１２
ｅを介して感光基板１４上の異なる投影領域１３ａ〜１
３ｅにマスク１０の照明領域１１ａ〜１１ｅのパターン
像を結像する。この投影領域１３ａ〜１３ｅは、スムー
ズな曲線により構成された視野絞りの部分領域１１ａ〜
１１ｅの形状と同様の形状である。投影光学系１２ａ〜
１２ｅはいずれも正立等倍実結像（正立正像）光学系で
ある。

【００３２】なお、投影領域１３ａ〜１３ｅの形状は、
図ではスムーズな曲線の継ぎ合わせ部分を有する台形で
あるが、曲線の継ぎ合わせ部分を有する形状であれば六
角形や菱形、平行四辺形などの形状であっても構わな
い。また、複数の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５は、マスク１０
上の照明領域１１ａ〜１１ｅが上記投影領域１３ａ〜１
３ｅと同様の配置となるように配置される。感光基板１
４には、露光領域１４ａの外側にアライメントマーク
（基板マーク）２４ａ〜２４ｊが設けられている。

【００３３】マスク１０の上方には、アライメント系２
０ａ，２０ｂが配置され、このアライメント系２０ａ，
２０ｂによってマスク１０に設けられたマスクマーク２
３ａ〜２３ｊを検出するとともに、投影光学系１２ａ及
び１２ｅを介して感光基板１４上に形成された基板マー
ク２４ａ〜２４ｊを検出する。すなわち、アライメント
系２０ａ，２０ｂから射出された照明光を反射鏡２５
ａ，２５ｂを介してマスク１０上に形成されたマスクマ
ーク２３ａ〜２３ｊに照射するとともに、複数配列した
投影光学系１２ａ〜１２ｅのうちの両端部の光学系１２
ａ，１２ｅを介して感光基板１４上の基板マーク２４ａ
〜２４ｊに照射する。

【００３４】感光基板１４上に形成された基板マーク２
４ａ〜２４ｊからの反射光は投影光学系１２ａ，１２ｅ
及び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、またマスク１０上
に形成されたマスクマーク２３ａ〜２３ｊからの反射光
は反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、それぞれアライメン
ト系２０ａ，２０ｂに入射する。アライメント系２０
ａ，２０ｂは、マスク１０及び感光基板１４からの反射
光に基づいて各アライメントマークの位置を検出する。

【００３５】感光基板１４は基板ステージ１５に載置さ
れており、基板ステージ１５は一次元の走査露光を行う
べく走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方
向駆動装置１６Ｘを有している。さらに、走査方向につ
いては高分解能及び高精度のＸ方向位置測定装置（例え
ばレーザ干渉計）１７Ｘを有する。また、マスク１０は
マスクステージ２０により支持され、このマスクステー
ジ２０も基板ステージ１５と同様に、走査方向（Ｘ方
向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置１８Ｘと
マスクステージ２０の走査方向の位置を検出するＸ方向
位置測定装置１９Ｘとを有する。

【００３６】さらに、基板ステージ１５及びマスクステ
ージ２０は、走査方向であるＸ方向とほぼ直交するＹ方
向に移動する機能を有する。すなわち、基板ステージ１
５には、基板ステージ１５をＹ方向に駆動するＹ方向駆
動装置１６ＹとＹ方向位置測定装置１７Ｙが設けられて
いる。同様に、マスクステージ２０には、マスクステー
ジ２０をＹ方向に駆動するＹ方向駆動装置１８Ｙとマス
クステージ２０のＹ方向の位置を検出するＹ方向位置測
定装置１９Ｙとが設けられている。

【００３７】なお、感光基板１４及びマスク１０を、例
えばコの字型の走査フレーム上に固定し、感光基板１４
とマスク１０とを一体として走査方向（Ｘ方向）に駆動
するように構成することもできる。その場合には、感光
基板１４とマスク１０とを載置した走査フレームをＸ方
向に駆動する駆動装置を備えれば、基板ステージ１５を
Ｘ方向に駆動するＸ方向駆動装置１６Ｘとマスクステー
ジ２０をＸ方向に駆動するＸ方向駆動装置１８Ｘとを個
別に備える必要はない。

【００３８】制御装置５０は、走査型露光装置全体を制
御するものであり、位置測定装置１７Ｘ，１７Ｙ，１９
Ｘ，１９Ｙの測定結果と、アライメント系２０ａ，２０
ｂのアライメント出力とが入力される。記憶装置５１
は、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び電気的に書換可能な不揮発性メ
モリであるＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable prog
rammable ROM）からなり、制御装置５０のプログラム、
走査露光のための制御データなどを記憶する。

【００３９】図２は、スムーズな曲線の端部の視野絞り
をもつ複数レンズによる横方向画面合成を説明する図で
あり、図２（ａ）は、その複数レンズの配置を示す図、
図２（ｂ）は、曲線の端部の視野絞りをもつ第２列のレ
ンズによる光量を示す図、図２（ｃ）は、曲線の端部の
視野絞りをもつ第１列のレンズによる光量を示す図、図
２（ｄ）は、露光を合成した場合の光量を示す図であ
る。

【００４０】図２（ａ）において、１１０ａ〜１１０ｅ
は複数の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５、１１１ａ〜１１１ｅは
マスク１０への露光光の照射領域を規定するスムーズな
曲線の端部を有する複数の視野絞り（投影領域設定装
置）である。なお、視野絞り１１１ｅは、図１では視野
絞り９として代表する一つが示されている。

【００４１】複数の照明光学系１１０ａ〜１１０ｅ（Ｌ
１〜Ｌ５）のそれぞれから射出された光束は、視野絞り
１１１ａ〜１１１ｅにより照射領域が規定されて、マス
ク１０上の異なる部分領域（照明領域）１１ａ〜１１ｅ
をそれぞれ照明する。スムーズな曲線の端部を有する視
野絞り１１１ａ〜１１１ｅにより規定される部分領域１
１ａ〜１１ｅは、マスク１０上でスムーズな曲線をもつ
投影領域となる。また、視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの
端部は、投影領域の継ぎ合わせ部分となる。

【００４２】上記視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの形成方
法について説明する。このようなスムーズなカーブをも
つ配光は、照明光学系１１０ａ〜１１０ｅに設置された
原画と共役な位置に設置される視野絞り１１１ａ〜１１
１ｅに、以下に述べる工夫を施して実現できる。

【００４３】本実施の形態では、視野絞り１１１ａ〜１
１１ｅの端部の透過光量変化が、ウエッジ状ではなく図
２（ｂ），（ｃ）に示すようにスムーズな曲線となるよ
うに形成する。スムーズな曲線で現すことのできる関数
としては、不連続点となる特異点がない、すなわち継ぎ
合わせ部分のいたるところにおいて微分可能である関数
を用いる。

【００４４】微分可能な関数としては、例えば次式
（１）で示す正弦関数：ｆ（ｔ）＝ａｓｉｎ（ｂｔ−ｃ）…（１）但し、−π／２≦（ｂｔ−ｃ）≦π／２の範囲で使用ａ、ｂ、ｃは定数や次式（２）に示す正規分布密度関数：

【００４５】

【数１】を使用することができる。

【００４６】ここで、スムーズな曲線で現すことのでき
る関数として、正弦関数及び正規分布密度関数を一例と
して示したが、微分可能である関数であればどのような
関数でもよい。以上述べたように、マスク１０を照明す
る照明光学系１１０ａ〜１１０ｅに設置された視野絞り
１１１ａ〜１１１ｅの端部を、微分可能な関数に従って
変化する曲線により構成し、マスク１０に形成されたパ
ターンを基板上で継ぎ合わせて露光するようにしたの
で、視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの端部の透過光量が微
分可能な関数に従って変化するようになる。

【００４７】すなわち、図２（ｂ），（ｃ）に示すよう
に、照明系の視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの端部は、微
分可能である関数でスムーズな曲線により構成されてい
るため、視野絞り１１１ａ〜１１１ｅを通過した光の光
量は、滑らかな曲線で減衰する。

【００４８】画面合成の際には、視野絞り１１１ａ〜１
１１ｅの端部を少量オーバーラップさせ、パターンを照
明するので、露光後には、図２（ｄ）に示すように、第
１列の視野絞り１１１ｂ，１１１ｄを通過した光の光量
と第２列の視野絞り１１１ａ，１１１ｃ，１１１ｅを通
過した光の光量とが、視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの端
部で適切に重なり合い、継ぎ合わせ部分の露光量変化も
滑らかな関数で与えられる積算露光量となる。

【００４９】図３は、視野絞りの端部がスムーズな曲線
により構成されたオーバーラップしろで画面合成された
照度分布を示す図であり、図３（ａ），（ｂ）は各露光
フィールドで滑らかな曲線で減衰する光量を示す図、図
３（ｃ）は各露光フィールドに特性のバラツキがない場
合の接合部分の配光分布を示す図、図３（ｄ）は各露光
フィールドに特性のバラツキがある場合の接合部分の配
光分布を示す図である。

【００５０】各露光フィールドに特性のバラツキがない
場合には、図３（ｃ）に示す均一な配光分布を実現でき
る。ところが、画面合成を行う際に例えば左右の画面合
成で左右の露光位置が微妙にずれたような場合、図３
（ｄ）に示すように光量分布はやや急激な変化となる
（図３（ｄ）はオーバーラップが過剰である場合を示
す）。しかし、このように配光が微妙にずれたとして
も、前記図２３（ｄ）の従来例と比較して明らかなよう
に、不連続な段差はなく、配光分布のバラツキによって
視覚的に違和感を生じさせることはない。したがって、
露光位置等に多少の誤差があっても製品の品質にとって
は問題がなく、歩留りを向上させることができる。

【００５１】なお、本実施の形態では、視野絞り１１１
ａ〜１１１ｅの投影領域１１ａ〜１１ｅの形状は、微分
可能な関数により形成された斜辺を有する台形である
が、継ぎ合わせ部分に、上記関数により形成された曲線
を有する形状であれば六角形や菱形、平行四辺形などの
形状であってもよく、同様の効果を得ることができる。
次に、本発明による走査型露光装置の第２の実施の形態
を説明する。

【００５２】図４は、第２の実施の形態に係る走査型露
光装置の概略的な構成を示す図である。本実施の形態の
説明にあたり、図１と同一構成部分には同一符号を付し
て重複部分の説明を省略する。複数の照明光学系Ｌ１〜
Ｌ５のそれぞれから射出された光束は、マスク１０上の
異なる部分領域（照明領域）１１ａ〜１１ｅをそれぞれ
照明する。マスク１０を透過した複数の光束は、各照明
光学系Ｌ１〜Ｌ５に対応する投影光学系１２ａ〜１２ｅ
を介して感光基板６０上の異なる投影領域１３ａ〜１３
ｅにマスク１０の部分領域１１ａ〜１１ｅのパターン像
を結像する。

【００５３】部分領域１１ａ〜１１ｅは、マスク１０へ
の露光光の照射領域を規定する台形状の間口を有する複
数の視野絞りであり、第１列の部分領域１１ｂ，１１ｄ
に対して第２列の部分領域１１ａ，１１ｃ，１１ｅが交
互に千鳥状に備えられている。本実施の形態は、第１の
実施の形態と同様に、照明系の視野絞りの端部の形状
が、スムーズな曲線により構成されている。

【００５４】感光基板６０は基板ステージ１５に載置さ
れており、基板ステージ１５は一次元の走査露光を行う
べく走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方
向駆動装置１６Ｘを有している。さらに、走査方向につ
いては高分解能及び高精度のＸ方向位置測定装置（例え
ばレーザ干渉計）１７Ｘを有する。また、マスク１０は
マスクステージ２０により支持され、このマスクステー
ジ２０も基板ステージ１５と同様に、走査方向（Ｘ方
向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置１８Ｘを
有する。

【００５５】さらに、基板ステージ１５及びマスクステ
ージ２０は、走査方向であるＸ方向とほぼ直交するＹ方
向に移動する機能を有する。すなわち、基板ステージ１
５には、基板ステージ１５をＹ方向に駆動するＹ方向駆
動装置１６ＹとＹ方向位置測定装置１７Ｙが設けられて
いる。また、Ｙ方向駆動装置１６Ｙによる基板ステージ
１５のＹ方向への移動量は、少なくとも照明領域１１ａ
〜１１ｅのＹ方向の長さに相当する距離とされている。

【００５６】図４に示した走査型露光装置は、感光基板
６０側にのみＹ方向駆動装置１６Ｙが設けられ、マスク
側１０にはＹ方向駆動装置１８Ｙが設けられていない点
で、図１に示した走査型露光装置と相違する。この走査
型露光装置は、感光基板６０の寸法に比べ小型で安価な
マスク１０を用いて、マスク１０に描画されたパターン
を感光基板６０に複数回転写することができるようにし
たものである。

【００５７】図５は、基板ステージ１５上に保持された
感光基板６０の上面図である。感光基板６０上の投影領
域１３ａ〜１３ｅは、図５に示すようにＹ方向に隣合う
領域同士（例えば、１３ａと１３ｂ、１３ｂと１３ｃ）
が図のＸ方向に所定量変位するように、かつ隣合う領域
の端部同士が破線で示すようにＹ方向に重複するように
配置される。よって、上記複数の投影光学系１２ａ〜１
２ｅも各投影領域１３ａ〜１３ｅの配置に対応してＸ方
向に所定量変位するとともにＹ方向に重複して配置され
ている。投影領域１３ａ〜１３ｅの形状は、図では台形
であるが、端部にスムーズな曲線を有するものであれば
六角形や菱形、平行四辺形などの形状であっても構わな
い。また、複数の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５は、マスク１０
上の照明領域１１ａ〜１１ｅが上記投影領域１３ａ〜１
３ｅと同様の配置となるように配置される。感光基板６
０には、露光領域６０ａの外側にアライメントマーク
（基板マーク）２４ａ〜２４ｎが設けられている。

【００５８】図６はマスク１０の上面図であり、感光基
板６０に転写すべきパターンが形成されたパターン領域
１０ａが形成されている。マスク１０には、パターン領
域１０ａの外側に、感光基板６０の基板マーク２４ａ〜
２４ｎに対応したアライメントマーク（マスクマーク）
２３ａ〜２３ｊが設けられている。この例の場合、図か
ら明らかなように、マスク１０に形成されたパターン領
域１０ａのＹ方向寸法は、照明領域１１ａ〜１１ｅのＹ
方向寸法より大きい。

【００５９】マスク１０の上方には、図４及び図６に示
すように、アライメント系２０ａ，２０ｂが配置され、
このアライメント系２０ａ，２０ｂによってマスク１０
に設けられたマスクマーク２３ａ〜２３ｊを検出すると
ともに、投影光学系１２ａ及び１２ｅを介して感光基板
６０上に形成された基板マーク２４ａ〜２４ｎを検出す
る。すなわち、アライメント系２０ａ，２０ｂから射出
された照明光を反射鏡２５ａ，２５ｂを介してマスク１
０上に形成されたマスクマーク２３ａ〜２３ｊに照射す
るとともに、複数配列した投影光学系１２ａ〜１２ｅの
うちの両端部の光学系１２ａ，１２ｅを介して感光基板
６０上の基板マーク２４ａ〜２４ｎに照射する。

【００６０】感光基板６０上に形成された基板マーク２
４ａ〜２４ｆからの反射光は投影光学系１２ａ，１２ｅ
及び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、またマスク１０上
に形成されたマスクマーク２３ａ〜２３ｆからの反射光
は反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、それぞれアライメン
ト系２０ａ，２０ｂに入射する。アライメント系２０
ａ，２０ｂは、マスク１０及び感光基板６０からの反射
光に基づいて各アライメントマークの位置を検出する。

【００６１】図７は、アライメント系２０ａ，２０ｂが
検出器としてＣＣＤカメラを備え、画像処理によってマ
ークの位置を求めるタイプのものであるとき、マスクマ
ーク２３を撮像した画像を示す説明図である。２７はア
ライメント系の観察視野を、２８はアライメント系２０
ａ，２０ｂ内に設けられた指標マークを表す。マスクス
テージ２０又は基板ステージ１５をＸ方向に所定距離移
動した上で、基板ステージ１５上の基板マーク２２ａ，
２２ｂとマスク１０上のマスクマーク２３ａ〜２３ｎを
アライメント系２０ａ，２０ｂによって同時に検出する
ことにより、基板ステージ１５の位置座標とマスク１０
の位置座標とを明確に対応づけることが可能となる。必
要であれば、Ｘ方向駆動装置１９Ｘによってマスクステ
ージ２０を微動させることによってマスク１０の位置を
制御する。

【００６２】図８は、マスクマーク２３と基板マーク２
４とをアライメント系２０ａ，２０ｂによって同時に撮
像した画像を示す図である。アライメント検出系２０
ａ，２０ｂは、基板ステージ１５上に設けられた基板マ
ーク２２に対して指標マーク２８の位置を管理すること
によって、基板ステージ１５の位置基準に対してキャリ
ブレーションすることが可能である。また、マスクステ
ージ２０と基板ステージ１５をＸ方向に移動しながら、
感光基板６０上の基板マーク２４ａ〜２４ｎとマスク１
０上のマスクマーク２３ａ〜２３ｊとをアライメント系
２０ａ，２０ｂによって同時に検出することにより、感
光基板６０とマスク１０との相対位置を検出することが
できる。

【００６３】この走査型露光装置は、マスクステージ２
０及び基板ステージ１５を走査方向であるＸ方向とほぼ
直交するＹ方向に、少なくとも照明領域１１ａ〜１１ｅ
のＹ方向の幅分の距離だけ移動させることができる。し
たがって、マスクステージ２０及び基板ステージ１５を
Ｘ方向へ同期して駆動して走査露光を行った後に、マス
クステージ２０及び基板ステージ１５をＹ方向に照明領
域１１ａ〜１１ｅの幅分の距離だけステップ的に移動し
て行うＸ方向への走査露光を１回又は数回繰り返すこと
により、複数の部分パターンをつなぎ合わせて大きなマ
スクパターン１０ａを大きな感光基板６０上に転写する
ことが可能になる。

【００６４】次に、図９のフローチャートを用いて、制
御装置５０による走査露光のシーケンスの一例について
説明する。アクティブマトリックス方式の液晶パネル
は、そのアクティブ素子を形成するために、製造工程で
複数のパターン層を重ね合わせて露光することが必要に
なる。このため、原板となるマスク１０が複数枚用意さ
れ、マスクを交換しながらパターン層の重ね合わせ露光
を行う。

【００６５】図９において、マスクステージ２０に載置
されているマスク１０が図示しないマスクローダにより
交換されたとき、すなわちステップＳ１０の判定が「Ｙ
ＥＳ」の場合には、ステップＳ１１に進み、投影光学系
１２ａ〜１２ｅを保持している保持部材によって保持さ
れたアライメント系２０ａ，２０ｂによって、その新し
いマスク１０を露光装置に対して位置決めする。この位
置決めは、図７で説明したように、アライメント系２０
ａ，２０ｂによってマスクマーク２３ａ，２３ｊを検出
し、指標マーク２８に対するマスクマークの位置が所定
の関係となるように、マスクステージ２０上に載置され
たマスクの位置を図示しない駆動手段によって調整する
ことによって行われる。マスクを交換しなかった場合に
は、このステップＳ１１は省略される。

【００６６】次に、ステップＳ１２に進み、図示しない
基板ローダにより基板ステージ１５に露光すべき感光基
板６０をローディングし、ロードした感光基板６０を露
光装置に対して位置決めする。具体的には、ステップＳ
１１におけるマスク１０のアライメントと同様に、アラ
イメント系２０ａ，２０ｂによって基板マーク２４ａ，
２４ｍを検出し、指標マーク２８に対する基板マーク２
４ａ，２４ｍの位置が所定の関係となるように、基板ス
テージ１５上に設けられた図示しない駆動手段を制御す
ることによって行われる。

【００６７】ステップＳ１３では、マスクステージ２０
のＸ方向駆動装置１８Ｘ及び基板ステージ１５のＸ方向
駆動装置１６Ｘによってマスクステージ２０と基板ステ
ージ１５とを例えば−Ｘ方向に駆動することにより、投
影光学系１２ａ〜１２ｅに対してマスク１０と感光基板
６０を同期して往路走査する。その際、一方のアライメ
ント系２０ａによって、マスクマーク２３ａ〜２３ｅと
基板マーク２４ａ〜２４ｅとの相対位置を検出する。他
方のアライメント系２０ｂは、マスクマーク２３ｍ，２
３ｇと基板マーク２４ｍ，２４ｇとの相対位置を検出す
る。こうして検出されたマスクマーク２３ａ〜２３ｅ，
２３ｆ〜２３ｊと基板マーク２４ａ〜２４ｅ，２４ｇ，
２４ｍとの相対位置は、記憶装置５１に記憶される。

【００６８】マスク１０と感光基板６０の往路走査が終
了すると、マスク１０が照明領域１１ａ〜１１ｅから完
全に外れ、感光基板６０が投影領域１３ａ〜１３ｅから
完全に外れた走査開始位置において、マスク１０と感光
基板６０とのアライメントを行う。ステップ６０のこの
アライメントは、ステップＳ１３において往路走査の間
に検出され記憶装置５１に記憶されているマスクマーク
２３ａ〜２３ｅ，２３ｆ〜２３ｊ及びそれと対をなす基
板マーク２４ａ〜２４ｅ，２４ｇ，２４ｍの相対位置誤
差が最小となるようなマスク１０のＸ方向、Ｙ方向及び
回転方向の移動量を最小自乗法等によって求め、それに
したがってマスクステージ２０上のマスク１０の位置を
図示しない駆動手段によって調整することにより行われ
る。

【００６９】その後、ステップＳ１５に進み、マスク１
０及び感光基板６０を投影光学系１２ａ〜１２ｅに対し
て＋Ｘ方向に同期走査（復路走査）することにより、１
回目の走査露光が行われる。このとき、図６に示すよう
に、照明領域１１ａ〜１１ｅ全体のＹ方向寸法はマスク
１０のパターン領域１０ａのＹ方向寸法より小さいた
め、Ｘ方向への１回目の走査で転写されるのは、マスク
１０に形成されたパターン領域１０ａの一部の領域、す
なわち図６に示したＹ方向に幅ＰＡ１の部分パターン領
域である。この１回目の走査露光で露光される感光基板
６０上の領域は、図５に示したＹ方向の幅ＰＢ１の領域
である。投影光学系１２ａ〜１２ｅは、正立等倍実結像
光学系であるため、マスク１０上の幅ＰＡ１は感光基板
６０上の幅ＰＢ１に等しい。

【００７０】１回目の走査露光が終了すると、ステップ
Ｓ１６に進み、Ｙ方向駆動装置１６Ｙを駆動することに
より、マスク１０及び感光基板６０をＹ方向にステップ
移動する。ステップ移動の距離はＰＡ１（＝ＰＢ１）で
ある。アライメントの動作において、マスク１０と感光
基板６０との全体が位置決めされた状態にあれば、この
Ｙ方向の移動はマスク１０と感光基板６０とを同期させ
て行われる。図９のフローチャートに示した例のよう
に、感光基板６０への露光を行う直前にマスク１０と感
光基板６０とのアライメントを行う場合や、予め計測さ
れた位置に合わせる場合には、マスク１０と感光基板６
０とを同期してＹ方向に移動させる必要はない。

【００７１】続いて、ステップＳ１７において、再びマ
スクステージ２０のＸ方向駆動装置１８Ｘ及び基板ステ
ージ１５のＸ方向駆動装置１６Ｘによってマスク１０と
感光基板６０とを投影光学系１２ａ〜１２ｅに対して−
Ｘ方向に同期して往路走査する。その際、アライメント
系２０ａによって、マスクマーク２３ｆ，２３ｊと基板
マーク２４ｆ，２４ｎとの相対位置を検出する。また、
アライメント系２０ｂにより、マスクマーク２３ｆ〜２
３ｊと基板マーク２４ｈ〜２４ｌとの相対位置を検出す
る。こうして検出されたマスクマーク２３ｆ〜２３ｊと
それに対応する基板マーク２４ｆ，２４ｈ〜２４ｌ，２
４ｎとの相対位置は、記憶装置５１に記憶される。

【００７２】マスク１０と感光基板６０との往路走査が
終了すると、ステップＳ１８において、マスク１０が照
明領域１１ａ〜１１ｅから完全に外れ、感光基板６０が
投影領域１３ａ〜１３ｅから完全に外れた走査開始位置
において、マスク１０と感光基板６０とのアライメント
を行う。このアライメントは、ステップＳ１７で検出さ
れ記憶装置５１に記憶されているマスクマーク２３ｆ〜
２３ｊとそれに対応する基板マーク２４ｆ，２４ｈ〜２
４ｌ，２４ｎとの対の相対位置誤差が最小となるような
マスク１０のＸ方向、Ｙ方向及び回転方向の移動量を最
小自乗法等によって求め、それにしたがってマスクステ
ージ２０上のマスク１０の位置を図示しない駆動手段に
よって調整することにより行われる。

【００７３】その後、ステップＳ１９に進み、投影光学
系１２ａ〜１２ｅに対してマスク１０及び感光基板６０
を＋Ｘ方向に同期走査（復路走査）することにより、２
回目の走査露光が行われる。２回目の走査露光では、図
６に示すマスク１０のパターン領域１０ａのうちＹ方向
の幅ＰＡ２の部分が照明領域１１ａ〜１１ｅで照明され
てＸ方向に走査される。その結果、図５に示すように、
感光基板６０上のＹ方向の幅ＰＢ２の領域が投影領域１
３ａ〜１３ｅでＸ方向に走査されて露光される。投影光
学系１２ａ〜１２ｅは、正立等倍実結像光学系であるた
め、マスク１０上の幅ＰＡ２は感光基板６０上の幅ＰＢ
２に等しい。

【００７４】マスク１０に設定されるＹ方向の幅ＰＡ１
の領域と幅ＰＡ２の領域とは、パターン領域１０ａのＹ
方向ほぼ中央に位置するＹ方向の幅ｄ１の部分が重複し
ている。したがって、マスク１０のパターン領域１０ａ
のうち図６に図示したＹ方向に幅ｄ１のＸ方向に細長い
領域は、図５に図示するように、１回目の走査露光と２
回目の走査露光とで重複して露光される（Ｙ方向に幅ｄ
２の領域）。この領域は、１回目の走査露光の際には投
影領域１３ｅの端の部分で露光され、また２回目の走査
露光の際には投影領域１３ａの端の部分で走査され、２
回の重複露光で適正露光量となる。

【００７５】このように、画面合成の際に端部を少量オ
ーバーラップさせて２回の重複露光で適正露光量とし、
パターンを照明する光量を０と１の間でスムーズな曲線
状に変化させることで、継ぎ合わせ露光をスムーズに行
うことができ、良好な画面合成品質を得ることができ
る。

【００７６】すなわち、前記図２２に示すように、照明
系の視野絞りの端部の光量をウエッジ（くさび）状に減
衰させる従来装置では、前記図２３の画面合成の照度分
布に示すように２回の重複露光をした場合に、配光分布
の微妙なバラツキ等によって適正露光量とならない場合
があった。これに対して本実施の形態では、投影領域１
３ｅの端部と投影領域１３ａの端部とがスムーズな曲線
となっているため、配光が微妙にずれたとしても、図３
（ｄ）に示すように不連続な段差はなく、配光分布のバ
ラツキによって視覚的に違和感を生じさせることはな
い。したがって、露光位置等に多少の誤差があっても製
品の品質にとっては問題がなく、歩留りを向上させるこ
とができる。

【００７７】特に、本実施の形態のように感光基板６０
の寸法に比べ小型なマスク１０を用いて、マスク１０に
描画されたパターンを感光基板６０に複数回転写する場
合や、前記図２０に示すようにステッパ方式の露光装置
を用い、４枚のレチクル（原画）に１デバイスの１／４
ずつのパターンを配した場合では、該パターンの画面継
ぎ合わせ部分における露光量のバラツキの影響が大きい
と考えられるが、本実施の形態ではこのような不具合を
未然に防ぐことが可能になる。

【００７８】また、第１及び第２の実施の形態では、視
野絞り１１１ａ〜１１１ｅの台形状の端部をスムーズな
曲線を有するように構成しているが、重複露光における
投影領域の端部の露光量のバラツキがより大きいことに
着目した場合、上記各実施の形態のように、視野絞り１
１１ａ〜１１１ｅの端部全部をスムーズな曲線で構成す
るのではなく、重複露光で端部が重なり合う部分、すな
わち視野絞り１１１ａの＋Ｘ側の端部と視野絞り１１１
ｅの−Ｘ側の端部のみをスムーズな曲線で構成するよう
にしてもよい。また、六角形や菱形、平行四辺形などの
形状の視野絞りを用いる場合にも、重複露光で端部が重
なり合う部分のみをスムーズな曲線を有する形状に構成
してもよく、同様の効果を得ることができる。

【００７９】なお、上述した走査型露光装置は、走査方
向（Ｘ方向）と直交するＹ方向にのみマスク１０や感光
基板６０をステップ移動する機構を設けたものであっ
た。しかし、Ｙ方向のみならずＸ方向にもステップ移動
する機能を備えることによって、図１０に示すように、
感光基板６０のＹ方向だけでなくＸ方向に対しても並ん
だ複数の領域６０ｃ〜６０ｆにパターン露光を行うこと
ができ、さらに大型の感光基板６０にパターン転写する
ことが可能となる。

【００８０】次に、本発明による走査型露光装置の第３
の実施の形態を説明する。第１及び第２の実施の形態で
は、視野絞りの台形の斜辺の部分をスムーズな曲線と
し、多少の誤差があっても合成部の照度変化がスムーズ
になるようにしているが、第３の実施の形態では、視野
絞りの形状ではなく、露光中の移動制御によって継ぎ合
わせ部分に対応する照明光照射量の分布を均一にするよ
うにする。

【００８１】本実施の形態に係る走査型露光装置のハー
ド的構成は、図１と同じであるためこの部分の説明を省
略する。但し、複数の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５に設置され
る視野絞りには、図２２に示す従来の台形の視野絞り２
１１ａ〜２１１ｅを用いている。

【００８２】図１１は、走査露光のシーケンスを示すフ
ローチャートであり、本フローは制御装置５０により実
行される。図中、Ｓはフローの各ステップを示す。アク
ティブマトリックス方式の液晶パネルは、そのアクティ
ブ素子を形成するために、製造工程で複数のパターン層
を重ね合わせて露光することが必要になる。このため、
原板となるマスク１０が複数枚用意され、マスクを交換
しながらパターン層の重ね合わせ露光を行う。

【００８３】まず、マスクステージ２０に載置されてい
るマスク１０が図示しないマスクローダにより交換され
たとき、すなわちステップＳ２０の判定が「ＹＥＳ」の
場合には、ステップＳ２１に進み、投影光学系１２ａ〜
１２ｅを保持している保持部材によって保持されたアラ
イメント系２０ａ，２０ｂによって、その新しいマスク
１０を露光装置に対して位置決めする。この位置決め
は、図７で説明したように、アライメント系２０ａ，２
０ｂによってマスクマーク２３ａ，２３ｊを検出し、指
標マーク２８に対するマスクマークの位置が所定の関係
となるように、マスクステージ２０上に載置されたマス
クの位置を図示しない駆動手段によって調整することに
よって行われる。マスクを交換しなかった場合には、こ
のステップＳ２１は省略される。

【００８４】次いで、ステップＳ２２に進み、図示しな
い基板ローダにより基板ステージ１５に露光すべき感光
基板１４をローディングし、ロードした感光基板１４を
露光装置に対して位置決めする。具体的には、ステップ
Ｓ２１におけるマスク１０のアライメントと同様に、ア
ライメント系２０ａ，２０ｂによって基板マーク２４
ａ，２４ｊを検出し、指標マーク２８に対する基板マー
ク２４ａ，２４ｊの位置が所定の関係となるように、基
板ステージ１５上に設けられた図示しない駆動手段を制
御することによって行われる。

【００８５】ステップＳ２３では、マスクステージ２０
のＸ方向駆動装置１８Ｘ及び基板ステージ１５のＸ方向
駆動装置１６Ｘによってマスクステージ２０と基板ステ
ージ１５とを例えば−Ｘ方向に駆動することにより、投
影光学系１２ａ〜１２ｅに対してマスク１０と感光基板
１４を同期して往路走査する。その際、一方のアライメ
ント系２０ａによって、マスクマーク２３ａ〜２３ｅと
基板マーク２４ａ〜２４ｅとの相対位置を検出する。他
方のアライメント系２０ｂは、マスクマーク２３ｆ〜２
３ｊと基板マーク２４ｆ〜２４ｊとの相対位置を検出す
る。こうして検出されたマスクマーク２３ａ〜２３ｅ，
２３ｆ〜２３ｊと基板マーク２４ａ〜２４ｅ，２４ｆ〜
２４ｊとの相対位置は、記憶装置５１に記憶される。

【００８６】マスク１０と感光基板１４の往路走査が終
了すると、マスク１０が照明領域１１ａ〜１１ｅから完
全に外れ、感光基板１４が投影領域１３ａ〜１３ｅから
完全に外れた走査開始位置において、マスク１０と感光
基板１４とのアライメントを行う。ステップＳ２４のこ
のアライメントは、ステップＳ２３において往路走査の
間に検出され記憶装置５１に記憶されているマスクマー
ク２３ａ〜２３ｅ，２３ｆ〜２３ｊ及びそれと対をなす
基板マーク２４ａ〜２４ｅ，２４ｆ〜２４ｊの相対位置
誤差が最小となるようなマスク１０のＸ方向、Ｙ方向及
び回転方向の移動量を最小自乗法等によって求め、それ
にしたがってマスクステージ２０上のマスク１０の位置
を図示しない駆動手段によって調整することにより行わ
れる。

【００８７】その後、ステップＳ２５に進み、マスク１
０及び感光基板１４を投影光学系１２ａ〜１２ｅに対し
て＋Ｘ方向に同期走査（復路走査）することにより、走
査露光が行われる。この走査露光中においては、制御装
置５０が、図３（ａ），（ｂ）に示す特性をもつように
移動制御する。このスムーズな関数による移動の制御
は、駆動方法をいわゆるＳ字制御方式にすればよい。す
なわち、記憶装置５１には、例えば式（１）及び式
（２）で現される微分可能な関数、又は該関数によりあ
らかじめ計算された値が格納されており、制御装置５０
は、記憶装置５１から該関数又はその計算値を読み出し
て、スキャン露光中に視野絞り部分を上記関数に従って
移動する。

【００８８】こうすることで、画面合成を行う際に左右
の露光位置が微妙にずれたような場合であっても、露光
後は、図３（ｄ）に示すように合成部の照度変化がスム
ーズなものとなる。その結果、配光分布のバラツキによ
って視覚的に違和感を生じさせることはなく、歩留りを
向上させることができる。また、本実施の形態では、複
数の照明光学系に設置される視野絞りは、従来と同様の
ものがそのまま使用できるので、照明光学系の設計変更
や部材の交換等を行わず直ちに実施できる効果がある。

【００８９】次に、本発明による走査型露光装置の第４
の実施の形態を説明する。上記各実施の形態において、
複数レンズの露光領域を横に合成する方法でスムーズに
画面を合成したとしてもレンズの結像特性が露光領域の
中央部と端部で異なるため微妙なムラを生じる場合があ
る。

【００９０】レンズの収差のうち、コマ収差及び非点収
差はとくに像高（レンズ中心からの立上りをいう）が大
きなレンズ端部での像質を劣化させる性質をもつ。視野
絞りに台形を用いた場合、レンズ中央部の像質は収差の
少ない良好な像質であるのに対し、台形の両端部分は像
高が大きな部分であるので諸収差の影響を受けて像質が
やや劣ることになる可能性がある。

【００９１】図１２及び図１３（ａ），（ｂ）は、台形
の視野絞りをもつ複数レンズによる横方向画面の像質を
示す図、図１３（ｃ）は、図５の複数レンズによる横方
向画面合成の像質を示す図である。図１２及び図１３
（ａ），（ｂ）に示すように、視野絞りに台形を用いた
場合、レンズ中央部の像質は、収差の少ない良好な像質
であるのに対し、レンズ周辺部分は諸収差の影響を受け
て像質がやや劣る。

【００９２】レンズの像高が高くなるにつれ像質が劣化
する性質のレンズを用いて横方向に画面合成した場合、
図１３（ｃ）に示すように、横方向に連続で見ると合成
部分については像質の劣化が重なり合い、像質の不均一
が生じてしまう。この像質の不均一が周期的に発生して
目視でも確認できる場合にはデバイスの不良となる。

【００９３】図１４は、レンズ端部の視野絞りをもつ複
数レンズによる横方向画面合成を説明する図であり、図
１４（ａ）は、その複数レンズの配置を示す図、図１４
（ｂ）は、レンズ端部の視野絞りをもつ第２列のレンズ
による光量を示す図、図１４（ｃ）は、レンズ端部の視
野絞りをもつ第１列のレンズによる光量を示す図、図１
４（ｄ）は、露光を合成した場合の光量を示す図であ
る。図１４（ａ）において、１１０ａ〜１１０ｅは複数
の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５（図１参照）、１２１ａ〜１２
１ｅはマスク１０への露光光の照射領域を規定する三日
月形状の端部を有する複数の視野絞りである。

【００９４】複数の照明光学系１１０ａ〜１１０ｅ（Ｌ
１〜Ｌ５）のそれぞれから射出された光束は、視野絞り
１２１ａ〜１２１ｅにより照射領域が規定されて、マス
ク１０上の異なる部分領域（照明領域）をそれぞれ照明
する。三日月形状の端部を有する視野絞り１２１ａ〜１
２１ｅにより規定される部分領域は、照明光学系１１０
ａ〜１１０ｅのレンズ端部に設置されている。すなわ
ち、第１及び第２の実施の形態では、スムーズな曲線の
端部を有する台形状の視野絞り１１１ａ〜１１１ｅ（図
２参照）をレンズ中央部に設置し、できるだけ収差の少
ない状態で使用するようにしていたが、本実施の形態で
は、三日月形状の端部を有する視野絞り１２１ａ〜１２
１ｅを、あえて照明光学系１１０ａ〜１１０ｅのレンズ
端部に設置するものである。

【００９５】また、視野絞り１２１ａ〜１２１ｅの端部
は、投影領域の継ぎ合わせ部分となり、マスク１０上で
スムーズな曲線をもつ投影領域となる（図１４（ｂ）〜
（ｄ）参照）。図１５及び図１６（ａ），（ｂ）は、三
日月状の視野絞りをもつ複数レンズによる横方向画面の
像質を示す図、図１６（ｃ）は、図１５の複数レンズに
よる横方向画面合成の像質を示す図である。

【００９６】上述したように、視野絞り１２１ａ〜１２
１ｅをレンズ端部に設置し、像高の高い部分のみ（すな
わち、円形の露光領域の端部のみ）を使用するようにし
たので、レンズの像高が高く、視野絞りに台形を用いた
ものに較べ諸収差の影響を受けて像質がやや劣り、図１
５に示すような像質となる。図１２と比較すると、図１
２では、レンズ中央部とレンズ周辺部分とで像質の差異
が存在したが、図１５では、レンズ中央部とレンズ周辺
部分とで像質の差異はない。

【００９７】したがって、三日月状の視野絞りをもつ複
数レンズを用いて横方向に画面合成した場合、図１６
（ｃ）に示すように、レンズ中央部と合成部分について
像質が不均一になることがなく全体として均一である。
像質の不均一が目視で確認できないため、実用上デバイ
スの不良は発生しない。

【００９８】ところで、第１及び第２の実施の形態で
は、視野絞り１１１ａ〜１１１ｅの形状を、台形の斜辺
をスムーズな曲線で置き換えた形状を基本とし、この形
状をレンズの円形の露光領域に接するように移動させ
る。この際、全露光量の均一を保つため、縦方向（非ス
キャン方向すなわちＹ方向）から見た開口の幅が変化し
ないようにする必要性がある。また、視野絞り１１１ａ
〜１１１ｅにより照射され露光されるデバイスについ
て、上記像質の不均一を考えてみる。通常、レジストは
エッチング阻止のために使用されるのでレジスト像のボ
トム部分の形状だけが重要となる。したがって、第１及
び第２の実施の形態のように、レンズの結像特性が露光
領域の中央部と端部で異なる場合であってもレジスト自
体が除去されるため影響を受けない。しかし、レジスト
自体をデバイス構成部材にとるようなプロセスについて
は、レジスト自体の像質の均一性が重要になるため第４
の実施の形態で説明した方法が有効となる。

【００９９】なお、上記各実施の形態では、複数の結像
光学系をもつ走査型露光装置にした適用例であるが、パ
ターンを基板上で継ぎ合わせて露光する露光装置であれ
ば、どのような露光装置（例えば、静止型の露光装置で
あるステップ・アンド・リピート型の露光装置）でもよ
い。また、例えば１枚のマスクに複数のパターンを設け
て継ぎ合わせる場合にも同様に適用することができる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、投影領域設定装置が、
投影領域のうち継ぎ合わせ部分に対応する投影領域を微
分可能な関数に基づいて設定するようにしたため、継ぎ
合わせ露光をスムーズに行うことができ、良好な画面合
成品質を得ることができる露光装置及び露光方法を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による走査型露光装
置の概略的な構成を示す図。

【図２】スムーズな曲線の端部の視野絞りをもつ複数レ
ンズによる横方向画面合成を説明する図。

【図３】視野絞りの端部がスムーズな曲線により構成さ
れたオーバーラップしろで画面合成された照度分布を示
す図。

【図４】本発明の第２の実施の形態による走査型露光装
置の概略的な構成を示す図。

【図５】基板ステージ上に保持された感光基板の上面
図。

【図６】マスクの上面図。

【図７】アライメント系によって撮像されたマスクマー
クの図。

【図８】アライメント系によって撮像されたマスクマー
クと基板マークの図。

【図９】走査露光のシーケンスを示すフローチャート。

【図１０】感光基板上に露光されたパターンの配列の一
例を示す図。

【図１１】本発明の第３の実施の形態による走査型露光
装置の走査露光のシーケンスを示すフローチャート。

【図１２】本発明の第４の実施の形態による走査型露光
装置の台形の視野絞りをもつ複数レンズによる横方向画
面の像質を示す図。

【図１３】図１２の複数レンズによる横方向画面合成の
像質を示す図。

【図１４】レンズ端部の視野絞りをもつ複数レンズによ
る横方向画面合成を説明する図。

【図１５】三日月状の視野絞りをもつ複数レンズによる
横方向画面の像質を示す図。

【図１６】図１５の複数レンズによる横方向画面合成の
像質を示す図。

【図１７】従来の走査型露光装置の概略の構成を示す斜
視図。

【図１８】図１７の要部を示す図。

【図１９】従来の走査型露光装置によるスキャン及びス
テップの露光イメージを示す図。

【図２０】従来の露光装置の露光パターンの画面合成を
示す模式図。

【図２１】従来の露光装置の露光パターンの画面合成を
示す模式図。

【図２２】従来の露光装置の台形の視野絞りをもつ複数
レンズによる横方向画面合成を説明する図。

【図２３】従来の露光装置のウエッジ状照度分布のオー
バーラップしろで構成する画面合成の照度分布を示す
図。

【符号の説明】

Ｌ１〜Ｌ５，１１０ａ〜１１０ｅ…照明光学系、９，１
１１ａ〜１１１ｅ，１２１ａ〜１２１ｅ…視野絞り（投
影領域設定装置）、１０…マスク、１０ａ…パターン領
域、１１ａ〜１１ｅ…照明領域、１２ａ〜１２ｅ…投影
光学系（結像光学系）、１３ａ〜１３ｅ…投影領域、１
４，６０…感光基板、１４ａ，６０…パターン露光領
域、１５…基板ステージ、１６Ｙ…Ｙ方向駆動装置、１
７Ｘ，１７Ｙ…位置測定装置、１８Ｙ…Ｙ方向駆動装
置、１９Ｘ，１９Ｙ…位置測定装置、２０ａ，２０ｂ…
アライメント系、２２ａ，２２ｂ…基板マーク、２３ａ
〜２３ｊ…マスクマーク、２４ａ〜２４ｊ…基板マー
ク、２４ｋ〜２４ｐ…アライメントマーク、２７…観察
視野、２８…指標マーク、５０…制御装置、５１…記憶
装置、１１１ａ〜１１１ｅ…視野絞り（投影領域設定装
置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板への投影領域を設定する投影領域設
定装置を有し、第１パターンの一部と第２パターンの一
部とを前記基板上で継ぎ合わせて露光する露光装置にお
いて、前記投影領域設定装置は、前記投影領域のうち前記継ぎ
合わせ部分に対応する投影領域を微分可能な関数に基づ
いて設定することを特徴とする露光装置。
【請求項２】請求項１記載の露光装置において、前記第１パターンを照明する照明光学系を有し、前記投影領域設定装置は、前記照明光学系内に配設され
ていることを特徴とする露光装置。
【請求項３】請求項１記載の露光装置において、前記微分可能な関数は、正弦関数であることを特徴とす
る露光装置。
【請求項４】請求項１記載の露光装置において、前記継ぎ合わせ部分に対応する投影領域は、三日月形状
であることを特徴とする露光装置。
【請求項５】第１パターンの一部と第２パターンの一
部とを基板上で継ぎ合わせて露光する露光方法におい
て、前記基板上への投影領域を設定する際に、前記継ぎ合わ
せ部分に対応する投影領域を微分可能な関数に基づいて
設定することを特徴とする露光方法。
【請求項６】請求項５記載の露光方法において、前記第１パターンと前記第２パターンとは異なるマスク
に形成されていることを特徴とする露光方法。