【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示素子、半導体集積回路等のマイクロデバイスをリソグラフィ技術を用いて製造する際に使用される走査型（スキャン型）の露光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、テレビ等の表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようになっている。特に、携帯性が重視されるノート型のワードプロセッサやノート型のパーソナルコンピュータでは表示素子として液晶表示パネルが必須となっている。また、近年においては、２０インチを越える液晶表示パネルが実用化されているが、液晶表示パネルは設置場所をさほど必要としないため、一般家庭用のテレビとして用いる機会も多くなっている。
【０００３】
液晶表示パネルは、ガラス基板（プレート）等の基板上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターンニングして作られる。このリソグラフィのための装置として、マスク上に形成された原画パターンを投影光学系を介してガラス基板上のフォトレジスト層に転写するスキャン方式（走査型）の露光装置が従来から使われている。このスキャン方式の露光装置は、照明光学系から出射されたスリット状の照明光（露光光）を用いてマスクを照明し、マスク上に形成された原画パターンの像をガラス基板上に投影する。そして、走査露光、即ち基板とプレートとを同期的に移動させつつ露光することによってマスク上に形成された原画パターン全体を基板上に転写する。
【０００４】
また、近時においては、液晶表示パネルの大型化が進み、基板の面積は年々大面積化するが、基板の大面積化にマスクの大型化が伴わないのが現状である。このため、基板の一部に対してスキャン露光を行い、順次プレートをステップ移動させつつ、基板の異なる位置にスキャン露光を繰り返し行うようにしたステップ・スキャン方式の露光装置も開発されている。
【０００５】
ところで、上述したようなスキャン方式の露光装置においては、マスクと基板とを同期的に移動させつつ露光するため、照明光源からのスリット状の照明光がマスクのパターン領域（転写すべきパターンが形成された領域）に至る前、及び該パターン領域を通過した後においては、該照明光でプレートを露光しないように遮光する必要があり、このため、通常、マスクのパターン領域の外側には、クロム等を蒸着・形成してなる遮光帯域（遮光領域）が設けられている。
【０００６】
このような遮光帯域を設けないと、基板上において、マスクのパターンの像が転写されるべき部分以外の部分が露光されてしまい、パターニング効率が低下するからである。なお、この部分をスクライブライン、つまり回路等を形成した後に各回路を切断するための部分に利用することも考えられるが、走査速度の高速化等に伴い、スクライブラインの幅も広がってしまい、その分パターニング効率がやはり低下する。
【０００７】
この遮光帯域は、少なくとも照明光の走査方向の幅（走査方向に離間された複数の部分照明光により走査するものにあっては、先行する部分照明光の先端縁と後続する部分照明光の後端縁との間の寸法）よりも広くする必要があり、一般には走査時の最高速度との関係で加速及び減速区間も考慮するので、当該照明光の幅よりも十分大きい幅を確保する必要がある。
【０００８】
しかしながら、マスクは一般的に透明ガラス基板上にクロムを蒸着して作成するが、蒸着面積を広くするとピンホール等の点欠陥が生じることが多く、遮光帯域に点欠陥があると、本来的に露光すべきでない部分が点状に露光されてしまう。上記のように、マスクの遮光帯域を広くした場合には、点欠陥の生じる確率が高くなってしまい、基板の露光を行う上で好ましくない。また、遮光帯域の幅を広くすると、マスクのコストが上昇してしまう。
【０００９】
このような問題を改善するため、スキャン型の露光装置においては、露光開始時点においてマスクの移動に追従してマスクの走査方向に移動する露光開始遮光板と、露光終了時点においてマスクの移動に追従してマスクの走査方向に移動する露光終了遮光板とを、マスクを保持するマスクステージと投影光学系との間に設け、露光開始時点及び露光終了時点において各々を駆動するようにしている。
【００１０】
上記の露光開始遮光板及び露光終了遮光板は、対向する端部が互いに平行となるように、且つ走査方向に対して直交するように設定されており、露光時においては上述のようにマスクに追従するように駆動されるが、その駆動機構はマスクステージの駆動機構とは独立して設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来技術では、露光開始遮光板及び露光終了遮光板をマスクの移動に対して追従移動させるための独立した駆動機構が必要であるため、マスクステージ周辺の構造が複雑となり、コスト上昇の原因の一つとなっている。
【００１２】
また、露光動作中に露光開始遮光板及び露光終了遮光板が駆動されるため、その駆動に伴い生じる振動が光学系やマスクステージ等に伝達され、露光精度やステージの位置決め精度に悪影響を与える場合があるという問題があった。この場合において、遮光板の駆動に伴う反力を相殺するためのアクティブ型又はパッシィブ型の反力相殺機構を採用し、このような振動による悪影響を緩和する方法もあるが、振動を完全に抑制することはできず、また当該機構採用に伴いコストが上昇するという問題がある。
【００１３】
さらに、遮光板をマスクステージの移動に高精度に同期させるためには、正確な位置制御が必要であり、制御系の負担も大きく、やはりコストの上昇を招くという問題もあった。
【００１４】
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、装置構成を簡略にするとともに、露光動作中の振動の発生を少なくし、コストの低減及び露光精度の向上を図ることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以下、この項に示す説明では、本発明を、実施の形態を表す図面に示す部材符号に対応付けて説明するが、本発明の各構成要件は、これら部材符号を付した図面に示す部材に限定されるものではない。
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、マスク（Ｍ）と感光性の基板（Ｐ）とを所定の方向に同期移動しつつ露光光により前記マスクのパターンを投影光学系（ＰＬ）を介して前記基板に転写する露光装置において、前記マスクを保持し、前記マスクを前記所定の方向に沿って移動するマスクステージ（５）と、前記マスクステージに設けられ、前記基板上に照射される前記パターンの像の外形形状の少なくとも一部を規定するとともに、前記所定の方向とは交差する方向に細長くのびた領域を遮光する遮光装置（５０ａ，５０ｂ）とを備えた露光装置が提供される。
【００１７】
本発明の第１の観点に係る露光装置では、遮光装置をマスクステージ上に設けたので、遮光装置をマスクの移動に追従して同期移動方向に沿って移動するための駆動部を備える必要がなくなる。従って、装置構成が簡略化されるとともに、遮光装置の駆動に伴い生じていた振動が発生しなくなるので、露光精度を向上することができ、さらに、遮光装置の駆動のための制御も不要となり、コストを大幅に低減することができる。
【００１８】
本発明の第１の観点に係る露光装置において、前記遮光装置は、前記基板への前記パターンの投影開始位置における前記パターンの像の外形形状を規定する第１遮光板（５０ａ）と、前記基板への前記パターンの投影終了位置における前記パターンの像の外形形状を規定する第２遮光板（５０ｂ）とを含むことができる。
【００１９】
また、前記遮光装置は、前記第１遮光板及び前記第２遮光板の少なくとも一方の前記所定の方向に沿う方向の位置を調整する調整装置（４９，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ）を備えることができる。このような調整装置を備えることにより、マスクステージ上に保持されるマスクの構成（パターンの形成領域や遮光領域の位置や形状等）が変更された場合であっても、柔軟に対応することができるようになる。
【００２０】
この場合において、前記調整装置（４９，６０ａ，６０ｂ，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６２ｂ，６３ａ，６３ｂ，６４ａ，６４ｂ）は、前記第１遮光板及び前記第２遮光板（５０ａ，５０ｂ）を前記マスクステージ（５）上の前記マスク（Ｍ）が保持される領域より外側の退避位置に移動させるようにできる。第１遮光板及び第２遮光板を退避位置に設定することにより、マスクの交換に伴う作業性を向上することができる。
【００２１】
また、前記調整装置は、前記第１遮光板及び前記第２遮光板（５０ａ，５０ｂ）の移動を案内するガイド部（４９，６１ａ，６１ｂ，６４ａ，６４ｂ）と、前記第１遮光板及び前記第２遮光板を駆動するモータ部（４９，６０ａ，６０ｂ）と、前記第１遮光板及び前記第２遮光板の位置を計測する位置計測部（６３ａ，６３ｂ）とを備えることができる。第１遮光板及び第２遮光板をマスクステージ上に保持されるマスクに対して正確に位置決めすることができるようになる。
【００２２】
この場合において、前記調整装置は、前記マスクのパターンを前記基板に転写中は、前記モータ部（６０ａ，６０ｂ）の位置サーボをオフする、即ち、モータ部による第１遮光板及び第２遮光板の駆動を停止するようにできる。調整装置によって第１遮光板及び第２遮光板とマスクとの相対位置の調整を行った後、位置サーボをオフすることにより、これらの相対位置関係が確定し、パターンの転写時にマスクステージが移動された場合においてもこれらの相対位置関係が変化することを防止できる。
【００２３】
また、前記遮光装置の所定の方向の幅は、前記マスクのパターンが逐次露光される幅と前記同期移動の速度により規定される。これにより、遮光装置を小型化でき、重量の増加を少なくすることが可能であるので、マスクステージの制御を円滑に行うことが可能となる。
【００２４】
【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詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明の実施の形態に係る露光装置の概略構成を示す図であり、図２は図１の露光装置が備える照明光学系の概略構成を示す図である。この露光装置は、液晶表示素子を製造するため、投影光学系ＰＬに対してマスクＭと感光剤がその表面に塗布されたプレート（感光性の基板）Ｐとを同期的に移動させつつマスクＭに形成されたパターンの像を逐次的にプレートＰ上に転写するスキャン型の露光装置である。
【００２６】
なお、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。図１に示すＸＹＺ直交座標系は、Ｙ軸及びＺ軸が紙面に対して平行となるよう設定され、Ｘ軸が紙面に対して垂直となる方向に設定されている。ＸＹＺ直交座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施の形態において、走査方向（スキャン方向）はＸ方向に設定されている。
【００２７】
図１及び図２において、１は光源としての超高圧水銀ランプであり、不図示の電源から電力の供給を受けて発光する。超高圧水銀ランプ１から射出された光は楕円鏡２で集束されて楕円鏡２の第２焦点に集光する。各楕円鏡２の第２焦点の位置にはライトガイド３の光入射部３ａが配置されており、第２焦点に集光した光は光入射部３ａからライトガイド３内に入射する。このライトガイド３は、複数の光入射部３ａから入射された光を一旦集合した後に均等に分配して複数の光射出部３ｂから射出させる機能を有し、例えば、複数の光ファイバを束ねる等により構成されている。
【００２８】
ライトガイド３の光射出部３ｂ各々から射出された光は不図示のフライアイインテグレータによって均一な照度分布をもつ光束に変換され、スリット形状の開口を有するブラインド（図示省略）によってスリット状に整形される。このブラインドを通過したスリット状の光束はコンデンサレンズ４に入射する。各コンデンサレンズ４は入射した光束をマスクＭ上に結像することで、長手方向がＹ方向に設定されたスリット状の照明領域でマスクＭを照明する。
【００２９】
なお、ライトガイド３の光射出部３ｂと上述した不図示のフライアイインテグレータとの間の光路上に、それぞれ透過光の照度を調節するための照度調節フィルタ及びモニタ光を分岐させるためのハーフミラー（何れも図示省略）を設け、モニタ光の光量に応じて照度調節フィルタを調整することで、マスクＭに照射される照明光の照度が均一になるよう制御することが好ましい。
【００３０】
上述したライトガイド３の光射出部３ｂ、不図示のフライアイインテグレータ、不図示のブラインド、不図示の照度調節フィルタ、不図示のハーフミラー、及びコンデンサレンズ４は、それぞれｎ（ｎは２以上の整数）個設けられており、これらによりＹ方向に配列的に設けられた複数の部分照明光学系Ｉ１〜Ｉｎが構成されている。また、上述した超高圧水銀ランプ１、楕円鏡２、ライトガイド３、及び部分照明光学系Ｉ１〜Ｉｎから照明光学系ＩＳが構成されている。なお、以下においてはｎ＝５として説明を進める。
【００３１】
マスクＭは不図示のモータによって投影光学系ＰＬの光軸ＡＸの方向に微動可能で、且つその光軸ＡＸに垂直な面内で２次元移動及び微小回転可能なマスクステージ５上に保持される。このマスクステージ５は露光時においてＸ方向に一定速度で移動可能に構成されている。マスクステージ５の端部には不図示のレーザ干渉計からのレーザビームを反射する移動鏡（図示省略）が固定されており、マスクステージ５の２次元的な位置及び回転角はレーザ干渉計によって、所定の分解能で常時検出されている。レーザ干渉計の検出結果はステージ制御部１２に出力され、ステージ制御部１２はレーザ干渉計の検出結果を参照しつつメインコントローラ１０からの制御信号に従ってマスクステージ駆動部１３を駆動してマスクステージ５を制御する。
【００３２】
ここで、マスクステージ５及びその近傍の構成について詳細に説明する。図３は、マスクステージ及びその近傍の構成を示す斜視図である。これらの図に示すように、装置架台４１の略中央部にはスキャン方向としてのＸ方向に長手方向を有する長方形状の窓４２が形成されている。装置架台４１上には、この窓４２を挟んで互いに対向するように、一対のステージガイド４３がＸ方向に沿って延設されているとともに、ステージガイド４３のさらに外側にステージ駆動用アクチュエータとしてのリニアモータの固定子４４がそれぞれＸ方向に沿って延設されている。
【００３３】
一対のステージガイド４３上には、エアベアリング（空気軸受け）を構成する複数のエアパッド４５を介してマスクステージ５が載置されている。ここでは、エアパッド４５はマスクステージ５の４隅部近傍にそれぞれ１個ずつ設置されている。なお、図３では＋Ｘ方向側の２個のみが表示されている。各エアパッド４５は、図示は省略しているが、それぞれ単一又は複数のエア吹出孔及び単一又は複数のエア吸引孔を有している。エアパッド５の浮上量は、エア吹出孔からのエアの吹出圧及びエア吸引孔からのエアの吸引圧を適宜に調整することにより一定に保たれるようになっている。一方側（＋Ｙ方向側）のエアパッド４５は、マスクステージ５のＹ方向への移動を制限するため、対応するステージガイド４３を挟み込むように略コの字状に形成されており、該ステージガイド４３の側面に対応する内面にも複数のエア吹出孔が設けられている。
【００３４】
マスクステージ５のＹ方向の両端部には、それぞれリニアモータの可動子４６が一体的に設けられており、可動子４６は断面が略コの字状の固定子４４の内側に入り込むように配置されている。マスクステージ５の略中央部には、照明光を透過させるための矩形状の窓４７が形成されており、窓４７の近傍には、マスクＭを支持するための複数（図３では３個）の保持部４８が設けられている。
【００３５】
マスクステージ５上には、マスクＭに照射される照明光を遮光するための遮光板５０ａ，５０ｂ（第１遮光板、第２遮光板）がＹ方向の延設されている。遮光板５０ａ，５０ｂは露光開始時点又は露光終了時点においてマスクＭに照射されるスリット状の照明領域のうちの一部を遮光することで、投影光学系ＰＬを介してプレートＰに投影されるパターン像の外形形状の一部を遮光して、ショット領域の端部の精度を確保するためのものである。上述したようにマスクＭに対する照明領域は長手方向がＹ方向に設定されたスリット状であるため、遮光板５０ａ，５０ｂのＸ方向の幅は遮光領域を遮光し得る程度の幅に設定される。
【００３６】
各遮光板５０ａ，５０ｂの両端部は、それぞれ一対の位置調整装置（調整装置）４９により支持されている。位置調整装置４９は、遮光板５０ａ，５０ｂをＸ方向にスライド自在に保持するスライド機構、及びＸ方向移動用のアクチュエータを有する駆動機構を備えて構成されている。本実施の形態では、スライド機構として直動案内装置（いわゆるＬＭガイド）を、駆動機構としてサーボモータ（モータ部）をアクチュエータとするボールねじ機構を用いている。このような位置調整装置４９により、遮光板５０ａ，５０ｂがＸ方向の任意の位置で位置決め可能に平行移動できるようになっている。
【００３７】
遮光板５０ａ，５０ｂは、スキャン動作に先立ち、ボールねじ機構のサーボモータが適宜に制御されることにより、マスクステージ５上に保持されたマスクＭの遮光部との相対位置関係が調整された上で、サーボモータの位置サーボ（制御）が停止されることにより、スキャン動作時には、遮光板５０ａ，５０ｂのマスクＭとの位置関係が変化しないように、サーボモータに設けられたブレーキをかけることによってロックされるようになっている。なお、位置調整装置４９に、遮光板５０ａ，５０ｂを選択的にロックするためのブレーキ機構を設けて積極的にその位置を固定するようにしてもよい。
【００３８】
マスクＭの交換時には、遮光板５０ａを＋Ｘ方向へ移動させるとともに、遮光板５０ｂを−Ｘ方向へ移動させて、それぞれを所定の退避位置に退避させることにより、マスクＭの交換の支障とならないようになっている。
【００３９】
なお、上記の例では、マスクステージ５を支持するエアパッド４５は、マスクステージ５の４隅近傍にそれぞれ１個ずつ合計４個を設けていたが、図４及び図５に示されているように、エアパッド４５を３個とすることが、マスクステージ５の安定的保持の観点から望ましい。この場合において、エアパッド４５のエア吸引孔は、各エアパッド４５についてそれぞれ１個としても勿論よいが、図４及び図５では一方側（＋Ｙ方向側）の単一のエアパッド４５にＸ方向に離間して２個のエア吸引孔５１ａ，５１ｂを、他方側（−Ｙ方向側）の２個のエアパッド４５にそれぞれ１個ずつのエア吸引孔５１ｃ，５１ｄを設けて、合計４個のエア吸引孔を設けている。このように、マスクステージ５を３個のエアパッド４５で支持するとともに、４個のエア吸引孔５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄにより４箇所で吸引することで、エア吹出孔からのエアの吹出圧及びエア吸引孔５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄからのエアの吸引圧を適宜に調整することにより、マスクステージ５のねじれを矯正することができるとともに、その浮上量をより均一化することができる。
【００４０】
また、上記の例では、マスクステージ５上に保持するマスクＭの大きさは一定あるいはそれ程大きさが変化しないことを前提として、３個の保持部４８により、マスクステージ５上にマスクＭを保持するようにしたが、マスクＭの大きさの変化に柔軟に対応するためには、図６に示されているような構成とすることが望ましい。
【００４１】
即ち、マスクＭを保持するための複数（同図では互いに対向するように４個ずつの合計８個）の保持部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ５２ｇ，５２ｈを設け、小さいマスクＭ１を保持する場合には、中央部の４個の保持部５２ｂ，５２ｃ，５２ｆ，５２ｇで保持するようにし、大きいマスクＭ２を保持する場合には全て（８個）の保持部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈで保持するようにすると良い。中間の大きさのマスクの場合には、図示はしないが、６個の保持部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ又は５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈで保持することができる。同図では、保持部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄと保持部５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈはそれぞれ互いに対応する位置に設けられているが、互いに補完するように、即ち段違いに配列してもよい。保持部の個数も８個に限られず、さらに多くても少なくてもよく、また偶数個に限らず、奇数個であってもよい。
【００４２】
なお、各保持部５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆ，５２ｇ，５２ｈにはそれぞれ単一又は複数のエアの吸引孔５３が設けられており、マスクＭ１，Ｍ２を負圧吸着することにより、マスクステージ５の移動等に伴うマスクＭ１，Ｍ２のずれが防止されるようになっている。また、５４はＺ方向に突出するように、バネで付勢された複数（同図では１２個）の流れ止めピンであり、何らかの理由によりマスクＭ１，Ｍ２にずれが発生した場合に、マスクＭ１，Ｍ２の側面が流れ止めピン５４に当接することにより、それ以上のマスクＭ１，Ｍ２のずれの発生を防止するためのものである。なお、流れ止めピン５４は、大きいマスクＭ２の保持に伴いマスクＭ２の下面が当接した場合には、−Ｚ方向に埋没するようになっている。流れ止めピン５４の配置や個数は同図に示したものに限られず、対象とするマスクの大きさのバリエーションに応じて決定される。なお、マスクＭ１，Ｍ２の保持はエア吸引孔５３による負圧吸着以外に静電吸着等によって行うようにしても良い。
【００４３】
また、図３に示した構成では、マスクＭを保持するための保持部４８は、＋Ｚ方向に突出するとともに、遮光板５０ａ，５０ｂは位置調整装置４９に直接的に支持されているように表示されているが、マスクステージ５は、その剛性を保つ等の観点からマスクの厚さに対してかなりの厚さを有しているため、実際には図７に示されているように、マスクＭをマスクステージ５の肉厚内に保持するような構造が採用されることが多い。この場合には、遮光板５０ａ，５０ｂをマスクＭ１，Ｍ２のパターン形成面（通常は下面）のなるべく近くに配置するため、同図に示されているように、遮光板５０ａ，５０ｂを可動部材５５を介して位置調整装置４９に支持するようにするとよい。
【００４４】
ところで、マスクステージ５には、アクチュエータ、センサ等に対する給電及び信号の送受信のための配線、エアの供給やバキューム等のための配管、その他のケーブルが取り付けられる。これらのケーブルは、スキャン方向が常に一定の方向（例えば、＋Ｘ方向のみ）であることを前提として、単一の柔軟性を有するフラットケーブルとされて、マスクステージ５の片側（＋Ｘ方向側又は−Ｘ方向側）に略横Ｕ字状に設けられるのが一般的である。
【００４５】
しかし、スループットの向上を図る観点から、例えば、＋Ｘ方向にスキャンした後に−Ｘ方向にスキャンし、これを交互に繰り返す両方向スキャンを考慮した場合には、片側に当該ケーブルが集中して設けられていると、＋Ｘ方向にスキャンしたときのケーブルによりマスクステージ５に作用する負荷と、−Ｘ方向にスキャンしたときのケーブルによりマスクステージ５に作用する負荷とが異なり、スキャン方向に依存して露光特性に相違を生じたり、プレートＰとの同期移動の制御をスキャン方向に応じて変更する必要が生じる等の問題が生じる。
【００４６】
そこで、本例では、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示されているように、スキャン方向（＋Ｘ方向、−Ｘ方向）に対して、何れの方向に移動した場合にもケーブル５６によりマスクステージ５に作用する力（ケーブルテンション）が等しくなるように、ケーブルを２分割してこれらを互いに対称となるようにマスクステージ５の両側（＋Ｘ方向側及び−Ｘ方向側）に配置している。これにより、ケーブルテンションがスキャン方向によらず一定となり、露光特性のスキャン方向依存性やステージ制御の複雑化を防止することができる。
【００４７】
なお、本例では、Ｙ方向のバランスを考慮して、ケーブル５６はマスクステージのＹ方向の中央部近傍に取り付けることを前提としているが、Ｙ方向の両端部の一方の側（＋Ｙ方向側又は−Ｙ方向側）に互いに対称となるように配置しても良い。あるいは、１本をマスクステージ５の一方の側（＋Ｙ方向側）に、これと対称に配置される他の１本をマスクステージ５の他方の側（−Ｙ方向側）に配置してもよい。但し、これらの場合には、ケーブルテンションによりマスクステージ５に回転モーメントが生じることになるため、これを防止する必要がある場合には、ケーブル５６を４分割して、互いに対称に配置された一対のケーブル５６を、それぞれマスクステージ５の一方の側（＋Ｙ方向側）と他方の側（−Ｙ方向側）に配置すれば、そのような回転モーメントによる悪影響を防止することができる。
【００４８】
上記の例では、遮光板５０ａ，５０ｂとして、その幅（Ｘ方向の寸法）が比較的に小さいものを例示したが、迷光等の影響を排除したい場合には図９に示す幅広の遮光板５７ａ，５７ｂを用いても良い。図９は、遮光板の変形例を示す図である。図９においては、マスクＭの照明領域以外の部分を全て覆うように遮光板５７ａ，５７ｂのＸ方向の幅が設定された例が示されている。
【００４９】
次に、遮光板５０ａ，５０ｂを駆動する駆動装置の変形例について、図１０を参照して説明する。図１０はマスクステージ５の構成を示す上面図である。図１０に示すように、マスクステージ５の上面であってＹ方向における両端部には回転軸の軸方向がＸ方向に設定されたサーボモータ等の駆動装置（モータ部）６０ａ，６０ｂと、駆動装置６０ａ，６０ｂの回転軸に結合されて駆動装置６０ａ，６０ｂの駆動によって軸周りに回転する駆動軸６１ａ，６１ｂとが設けられている。この駆動軸６１ａ，６１ｂにはボールネジの原理により駆動軸６１ａ，６１ｂが回転すると軸方向（Ｘ方向）に沿って移動する可動部材６２ａ，６２ｂがそれぞれ取り付けられており、可動部材６２ａ，６２ｂにはマスクＭに照射される照明光を遮光するための遮光板５０ａ，５０ｂがそれぞれ取り付けられている。駆動軸６１ａ，６１ｂの駆動装置６０ａ，６０ｂと反対側の端部には、それぞれ遮光板５０ａ，５０ｂの移動量を計測するためのロータリエンコーダ等の位置計測装置（位置計測部）６３ａ，６３ｂが設けられている。
【００５０】
これにより、サーボモータの位置サーボをオフした場合においても、ロータリーエンコーダ等でモータ軸位置を監視しているので、初期化動作をともなうことなく、位置サーボをオンにした際にも、円滑に制御を行うことが可能となる。
【００５１】
また、駆動軸６１ａ，６１ｂに近接する位置であって、それぞれに対してほぼ平行にガイド（ガイド部）６４ｂ，６４ａが取り付けられている。ガイド６４ａ，６４ｂは遮光板６３ａ，６３ｂの一端を下方向からそれぞれ支持しており、Ｘ方向への可動部材６２ａ，６２ｂの移動に伴って遮光板５０ａ，５０ｂがガイド６４ａ，６４ｂ上を摺動することで、遮光板５０ａ，５０ｂがＸ方向に平行移動することができるように構成されている。なお、遮光板５０ａを＋Ｘ方向へ移動させるとともに遮光板５０ｂを−Ｘ方向へ移動させて退避させるとマスクＭの交換が可能となるのは、図３に示したものと同じである。
【００５２】
これにより、本体制御部１１は、位置計測装置６３ａ，６３ｂからの計測結果に基づいて、駆動装置６０ａ，６０ｂをフィードバック制御することにより、遮光板５０ａ，５０ｂはＹ方向に長手方向が設定された状態で、マスクＭの全領域に渡ってＸ方向に平行移動できるようになっている。なお、位置計測装置６３ａ，６３ｂは、ロータリーエンコーダに限られず、レーザ干渉計や光学読み取り式のリニアスケール等を用いることができる。
【００５３】
図１に戻り、マスクＭのパターン像は、照明光学系Ｉ１〜Ｉ５各々に対応してＹ方向に配列的に設けられた部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬを介してプレートＰ上に投影される。本実施の形態では部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５としては、正立実像系の光学系を用いている。プレートＰ上に投影される露光光は部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５中に配置された視野絞りの開口によって整形され、外形形状が略台形状となる。
【００５４】
ここで、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の構成について説明する。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は同様の構成であるため、以下の説明においては部分投影光学系ＰＬ１のみについて説明し、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ４については説明を省略する。図１１は、部分投影光学系ＰＬ１の構成を示す側面図である。
【００５５】
部分投影光学系ＰＬ１は、２組のダイソン型光学系を組み合わせた構成を有し、第１の部分光学系３０ａ、視野絞りＡＳ、及び第２の部分光学系３０ｂから構成されている。第１の部分光学系３０ａは、マスクＭに面して４５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プリズム３１と、マスクＭの面内方向に沿った光軸を有し、凸面を直角プリズム３１に対して反対側に向けた平凸レンズ成分３２と、全体としてメニスカス形状であって凹面を平凸レンズ成分３２側に向けた反射面を有するレンズ成分３３と、直角プリズム３１の反射面と直交しかつマスクＭ面に対して４５°の傾斜で配置された反射面を持つ直角プリズム３４とを有する。
【００５６】
マスクＭを介した照明光学系からの露光光は、直角プリズム３１によって光路が９０°偏向され、直角プリズム３１に接合された平凸レンズ成分３２に入射する。このレンズ成分３２には、平凸レンズ成分３２とは異なる硝材にて構成されたレンズ成分３３が接合されており、直角プリズム３１からの光はレンズ成分３２，３３の接合面３２ａにて屈折し、反射膜が蒸着された反射面３３ａに達する。反射面３３ａで反射された光は、接合面３２ａで屈折され、レンズ成分３２に接合された直角プリズム３４に達する。レンズ成分３２からの光は、直角プリズム３４により光路が９０°偏向されて、この直角プリズム３４の射出面側にマスクＭの１次像を形成する。ここで、第１の部分光学系３０ａが形成するマスクＭの１次像は、Ｘ方向の横倍率が負であり、かつＹ方向の横倍率が正である等倍像である。
【００５７】
１次像からの光は、第２の部分光学系３０ｂを介して、マスクＭの２次像をプレートＰの表面上に形成する。この第２の部分光学系３０ｂの構成は第１の部分光学系３０ａと同一であるため詳細な説明を省略する。第２の部分光学系３０ｂは、第１の部分光学系３０ａと同じく、Ｘ方向が負かつＹ方向が正となる等倍像を形成する。したがって、プレートＰの表面に形成される２次像は、マスクＭの等倍の正立像（上下左右方向の横倍率が正の像）となる。部分投影光学系ＰＬ１（第１の部分光学系３０ａ及び第２の部分光学系３０ｂ）は、両側テレセントリック光学系である。第１の部分光学系３０ａが形成する１次像の位置には、視野絞りＡＳが配置されている。
【００５８】
視野絞りＡＳは台形状の開口部を有し、この視野絞りＡＳによりプレートＰ上の露光領域が台形状に規定される。すなわち、図１１に示されるように、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、内部に設けられた視野絞りＡＳによって規定される視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５を有している。これらの視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５の像は、プレートＰ上の露光領域上に等倍の正立像として形成される。ここで、部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５は、視野領域ＥＡ１，ＥＡ３，ＥＡ５が図中Ｙ方向に沿って配列されるように設けられている。また、部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４は、図中Ｘ方向で視野領域ＥＡ１，ＥＡ３，ＥＡ５とは異なる位置に、視野領域ＥＡ２，ＥＡ４がＹ方向に沿って配列されるように設けられている。部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５と、部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４とは、それぞれの直角プリズム同士が極近傍に位置するように配置される。
【００５９】
プレートＰ上には、部分投影光学系ＰＬ１，ＰＬ３，ＰＬ５によって、Ｙ方向に沿って配列された第１の露光領域が形成され、部分投影光学系ＰＬ２，ＰＬ４によって、第１の露光領域とは異なる位置にＹ方向に沿って配列された第２の露光領域が形成される。これらの第１及び第２の露光領域は、視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５の等倍の正立像である。
【００６０】
図１２は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５による視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５とマスクＭとの平面的な位置関係を示す図である。マスクＭ上には、パターンＰＡが形成されており、このパターンＰＡの領域を囲むようにして遮光部ＬＳＡが設けられている。照明光学系Ｉ１〜Ｉ５は、図中破線で囲まれる照明領域ＩＡ１〜ＩＡ５をそれぞれ均一に照明する。照明領域ＩＡ１〜ＩＡ５内には、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５内の視野絞りＡＳによる前述の台形状の視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５が配列されることになる。視野領域ＥＡ１，ＥＡ３，ＥＡ５の上辺（一対の平行な辺のうちの短辺）と視野領域ＥＡ２，ＥＡ４の上辺とが対向するように配置される。このときＸ方向、すなわち走査方向に沿った視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５の幅の総和が、どのＹ方向の位置においても常に一定となるように台形状の視野領域ＥＡ１〜ＥＡ５が配置されている。これは、プレートＰを移動させつつ露光を行う際に、プレートＰ上の露光領域の全面にわたって均一な露光量分布を得るためである。
【００６１】
プレートＰ上の第１の露光領域と第２の露光領域とはＸ方向に離れて設定されているため、Ｙ方向に伸びるパターンは、まず空間的に分離した飛び飛びの第１の露光領域によって露光された後、ある時間をおいてその間を埋める第２の露光領域で露光されるというように時間的及び空間的に分割されて露光されることになる。
【００６２】
再度、図１を参照する。プレートＰは基板ステージとしてのプレートステージ６上に保持されている。プレートステージ６は、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに垂直な面内でプレートＰを２次元的に位置決めするとともに露光時においてＸ方向に一定速度で移動するＸＹステージ、投影光学系ＰＬの光軸ＡＸに平行な方向（Ｚ方向）にプレートＰを位置決めするＺステージ、プレートＰを微小回転させるステージ、及びＺ軸に対する角度を変化させてＸＹ平面に対するプレートＰの傾きを調整するステージ等より構成されている。
【００６３】
プレートステージ６の上面の一端にはＬ字型の移動鏡（図示省略）が取り付けられており、移動鏡の鏡面に対向した位置にレーザ干渉計（図示省略）が配置されている。不図示の移動鏡はＸ軸に垂直な反射面を有する平面鏡及びＹ軸に垂直な反射面を有する平面鏡より構成されている。また、不図示のレーザ干渉計は、Ｘ軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射する２個のＸ軸用のレーザ干渉計及びＹ軸に沿って移動鏡にレーザビームを照射するＹ軸用のレーザ干渉計より構成され、Ｘ軸用の１個のレーザ干渉計及びＹ軸用の１個のレーザ干渉計により、プレートステージ６のＸ座標及びＹ座標が計測される。また、Ｘ軸用の２個のレーザ干渉計の計測値の差により、プレートステージ６のＸＹ平面内における回転角が計測される。
【００６４】
プレートステージ６の２次元的な座標は、レーザ干渉計によって所定の分解能で常時検出されており、レーザ干渉計により計測されたＸ座標、Ｙ座標、及び回転角を示す位置計測信号はステージ制御部１２に出力され、ステージ制御部１２はレーザ干渉計の検出結果を参照しつつメインコントローラ１０からの制御信号に従ってプレートステージ駆動部１４を駆動してプレートステージ６を制御する。
【００６５】
また、プレートステージ６にはプレートＰに照射される光の照度を測定するための照度測定部としての照度センサ７が設けられている。なお、図１においては図示を簡略化しているが、照度センサ７はプレートステージ６を移動させて照度センサ７を投影光学系ＰＬの直下に配置したときに、部分投影光学系ＰＬ１の視野領域ＥＡ１内と部分投影光学系ＰＬ５の視野領域ＥＡ５内に配置される２つの照度センサからなる。
【００６６】
さらに、プレートステージ６の上面の一端には複数種類の指標が形成された指標板８が取り付けられており、指標板８の下方には空間像計測部としての空間像センサ９が設けられている。空間像センサ９は例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）を備えており、指標板８に指標の１つとして形成された開口部を介した空間像を撮像して、その画像信号を画像処理部１５へ出力する。
【００６７】
画像処理部１５は、空間像センサ９から出力された空間像に対してコントラスト調整、エッジ抽出、パターン認識等の画像処理を行って、マスクＭに形成された位置計測用マークの位置を算出するとともに、投影光学系ＰＬの生じている収差を補正するためのキャリブレーション値を算出し、算出値を本体制御部１１に出力する。本体制御部１１は、画像処理部１５から出力される算出値に基づいて、マスクステージ５上に配置されたマスクＭの位置及びマスクＭの回転ずれを求めて、マスクＭの回転ずれを補正するための制御信号及びマスクステージ５とプレートステージ６との相対的な位置合わせ等を行うための制御信号をステージ制御部１２へ出力する。
【００６８】
次に、本発明の実施の形態に係る露光装置の露光動作について詳細に説明する。
【００６９】
露光動作が開始すると、まずメインコントローラ１０が露光動作に必要な各種の情報（レシピ）を読み込み、読み込んだレシピに従って所定のマスクＭをライブラリ（図示省略）からロードさせてマスクステージ５上に保持させるとともに、最初に露光処理が行われるプレートＰをロードさせてプレートステージ６上に保持させる。このとき、遮光板５０ａ，５０ｂは、マスクＭのマスクステージ５上へのローディングに支障とならないように、上述した所定の退避位置に設定されている。
【００７０】
次いで、本体制御部１１は位置調整装置４９に指令信号を送り、遮光板５０ａ，５０ｂを載置されたマスクＭの遮光領域との位置関係において適宜な位置に設定し、即ち、当該遮光領域に対応する位置に遮光板５０ａ，５０ｂが位置するように設定し、その後、位置調整装置４９の駆動装置としてのサーボモータの位置サーボ（制御）を停止させ、サーボモータのブレーキをかけることによって、遮光板５０ａ，５０ｂを固定する。
【００７１】
次いで、マスクステージ５を移動させてマスクＭを露光開始前の位置に配置するとともに、プレートステージ６を移動させて露光すべきショット領域を露光領域の近傍に配置する。マスクＭ及びプレートＰの配置が完了すると、マスクステージ５及びプレートステージ６の加速を開始させ、これらが所定の速度に達した後に照明光でマスクＭを照明する。このとき、遮光板５０ａ，５０ｂはマスクステージ５の移動により、マスクＭとの相対位置関係を保ったまま一体的に移動されることになる。従って、露光開始位置において、遮光板５０ａによりマスクＭ上に照射される照明光の一部が遮光されることで投影光学系ＰＬを介して露光すべきショット領域上に照射されるマスクパターンの外形形状の一部が規定される。
【００７２】
その後、マスクＭとプレートＰとを一定速度で走査し、ショット領域にマスクパターンを逐次露光していき露光終了位置が近づくと、遮光板５０ｂによりマスクＭ上に照射される照明光の一部が遮光されることで投影光学系ＰＬを介して露光すべきショット領域上に照射されるマスクパターンの外形形状の一部が規定される。
【００７３】
なお、以上説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００７４】
例えば、上述した実施の形態では、図１３（Ａ）にも示されているように、マスクステージに設けられた遮光板５０ａ，５０ｂの互いに対向する内側のエッジで挟まれた領域を露光領域とした例を説明したが、図１３（Ｂ）に示されているように、遮光板５０ａ，５０ｂの一方の外側エッジとマスクＭの端部に設けられた遮光帯７１との間で形成される領域を露光領域と設定することも可能である。この場合、各遮光板５０ａ，５０ｂのストロークがマスクＭの中心を越えてオーバーラップするように駆動できなくとも、自由に露光領域を設定することが可能となる。
【００７５】
また、上述した実施の形態では、遮光板５０ａ，５０ｂを２枚一組として示したが、遮光板５０ａ，５０ｂの一方又は双方を２枚又はそれ以上に分割して、収納する際には互いを重ねるように位置させて狭く収納し、遮光する際には互いに少し重複させるようにして幅広く遮光することも可能である。また、重複部を無くし少し間隔を空けるようにすることで微小領域を露光領域と設定することも可能となる。
【００７６】
このようにマスクＭの走査方向（Ｘ方向）と交差する方向（Ｙ方向）に細長く伸びた領域を遮光するように細長い遮光板の構造とすることにより、遮光板を軽量化できる。また、マスクＭのパターンが逐次露光されるパターン領域の幅と不図示のメインシャッタが遮光する間に進む距離が定められる走査速度に応じて、遮光板の走査方向の幅が設定されているので、遮光板の前後どちらにも露光領域を設定することが可能である。
【００７７】
加えて、上述した実施の形態では、図３、図４に示されるような構造のマスクステージについて説明したが、図１４及び図１５に示されているようなマスクステージについても本発明を適用することができる。なお、図１４及び図１５では、図３に示したものと実質的に同一の構成部分については、同一の番号を付し、その説明は省略する。
【００７８】
図１４及び図１５では、マスクステージ５とは別にマスクステージ５の移動に追従するサブステージ７２が設けられている。装置架台４１上には、サブステージ７２を駆動するアクチュエータとしてのリニアモータ（固定子７３、可動子７４）と、サブステージ７２のＸ方向への移動を案内するサブステージ用のステージガイド７５が設けられている。サブステージ７２は、サブステージ用のステージガイド７５を挟み込むように略コの字状に形成されたエアバッドを介して支持されている。マスクステージ５とサブステージ７２間の距離を計測するセンサが設けられており、そのセンサの計測値に基づいてマスクステージ５に追従するようにサブステージ７２の移動が制御される。なお、図１４において、７６はレーザ干渉計であり、７７はステージ５に取り付けられた移動鏡である。レーザ干渉計７６は照射したレーザ光の移動鏡７７からの反射光を受光することにより、ステージ５のＸ方向及びＹ方向の位置並びにＺ軸回りの回転量を計測する。
【００７９】
マスクステージ５に取り付けられた連結アーム７８とサブステージ７２との接続部には、非接触式のアクチュエータ７９が設けられており、マスクステージ用のステージガイド４３が伸びた方向（スキャン方向、Ｘ方向）とは交差する方向（非スキャン方向、Ｙ方向）にマスクステージ５を駆動させる駆動力を発生させる。このアクチュエータ７９によりスキャン方向とは交差する方向にマスクステージ５を移動させることが可能となる。なお、図３では、一方側（＋Ｙ方向側）のエアパッド４５はマスクステージ５のＹ方向への移動を制限するため、ステージガイド４３を挟み込むように略コの字状であると説明したが、図１４及び図１５では、マスクステージ５をＹ方向に微動できるようにするため、当該一方側（＋Ｙ方向側）のエアパッド４５は、他方側（−Ｙ方向側）のエアパッド４５と同様に構成されている。
【００８０】
マスクステージ５とサブステージ７２との間には、サブステージ７２からマスクステージ５に、空圧、信号、電源、冷却用などの配線・配管８０（図１５参照）が接続されており、この配線・配管８０による引張りなどのテンションがマスクステージ５の移動制御に影響しないように、配線・配管８０は柔らかいスパイラル状に形成したものを用いている。さらに、サブステージ７２に接続される配線・配管は、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）に示したような構造としても良く、このようにすることにより、マスクステージ５に配線・配管を通して伝わる外乱の影響を非常に小さくすることが可能となる。
【００８１】
なお、サブステージ用のステージガイド７５とマスクステージ用のステージガイド４３を兼用するような配置・構成とするようにしても良く、また、サブステージ７２のスキャン方向用のアクチュエータとしてのリニアモータの固定子７３と、マスクステージ５のスキャン方向用のリニアモータの固定子４４とを兼用させる構成としても良い。
【００８２】
また、マスクステージ５を駆動する２個のアクチュエータとしてのリニアモータ４４，４６の駆動量に差を持たせるように差動駆動することにより、マスクステージ５をＺ軸を中心に微小回転駆動することも可能である。
【００８３】
さらに、マスクステージ５の構造については、一体構造のものとして説明したが、複数の部品をボルト又は接着などにより組み立てることにより作成しても良い。具体的には、上述した実施の形態のようにマスクステージ５が矩形である場合、矩形の１辺１辺をそれぞれ個別の部品とし、それらを互いに締結もしくは接着することにより矩形のマスクステージ５を構成するようにしても良い。
【００８４】
加えて、上記実施の形態においては、マスクステージ５上に遮光板５０ａ，５０ｂを配置した構成を例に挙げて説明したが、マスクステージ５の下側に遮光板５０ａ，５０ｂを配置した構成であってもよい。
【００８５】
上述した実施の形態では光源として超高圧水銀ランプを用いていたが、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、Ｆ２レーザ光（波長１５７ｎｍ）、又はＡｒ２レーザ光（波長１２６ｎｍ）などを用いることができる。エキシマレーザの代わりに、例えば波長２４８ｎｍ、１９３ｎｍ、１５７ｎｍのいずれかに発振スペクトルを持つＹＡＧレーザなどの固体レーザの高調波を用いるようにしてもよい。
【００８６】
また、ＤＦＢ半導体レーザ又はファイバーレーザから発振される赤外域、又は可視域の単一波長レーザを、例えばエルビウム（又はエルビウムとイットリビウムの両方）がドープされたファイバーアンプで増幅し、非線形光学結晶を用いて紫外光に波長変換した高調波を用いてもよい。さらに、レーザプラズマ光源、又はＳＯＲから発生する軟Ｘ線領域、例えば波長１３．４ｎｍ、又は１１．５ｎｍのＥＵＶ（Ｅｘｔｒｅｍｅ Ｕｌｔｒａ Ｖｉｏｌｅｔ）光を用いるようにしてもよい。さらに、電子線又はイオンビームなどの荷電粒子線を用いてもよい。
【００８７】
また、液晶表示素子などを含むディスプレイの製造に用いられる露光装置だけでなく、半導体素子の製造又はマスクやレチクルの製造に用いられる露光装置、薄膜磁気ヘッドの製造に用いられる露光装置、デバイスパターンをセラミックウエハ上に転写する露光装置、撮像素子（ＣＣＤなど）、マイクロマシン、及びＤＮＡチップなどの製造に用いられる露光装置等にも本発明を適用することができる。
【００８８】
複数のレンズから構成される照明光学系、投影光学系を露光装置本体に組み込み光学調整をするとともに、遮光板やその駆動機構等を含む多数の部品からなるマスクステージや基板ステージを露光装置本体に取り付けて配線や配管を接続し、さらに総合調整（電気調整、動作確認等）をすることにより本実施の形態の露光装置を製造することができる。なお、露光装置の製造は温度及びクリーン度等が管理されたクリーンルーム内で行うことが望ましい。
【００８９】
半導体集積回路は、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいて、レチクルを製造するステップ、シリコン材料からウエハを製造するステップ、上述した実施の形態の露光装置等によりレチクルのパターンをウエハに露光転写するステップ、デバイス組み立てステップ（ダイシング工程、ボンディング工程、パッケージ工程を含む）、検査ステップ等を経て製造される。
【００９０】
【発明の効果】
本発明によると、基板上に照射されるパターンの像の外形形状の少なくとも一部を規定する遮光装置（遮光板）をマスクステージに設けたので、スキャン動作に伴い該遮光装置を移動させる機構を別途設ける必要がなくなり、装置構成を簡略にすることができるとともに、露光動作中の振動の発生も少なくなり、コストの低減及び露光精度の向上を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による露光装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態による露光装置が備える照明光学系の概略構成を示す図である。
【図３】マスクステージの構成を示す斜視図である。
【図４】マスクステージの他の構成を示す平面図である。
【図５】マスクステージの他の構成を示す側面図である。
【図６】マスクステージのマスク保持部を改良した構成を示す平面図である。
【図７】マスクステージのさらに他の構成を示す断面図である。
【図８】マスクステージに接続されるケーブルの配置及び動作を示す側面図である。
【図９】遮光板の他の構成を示す平面図である。
【図１０】遮光板の駆動装置の他の構成を示す平面図である。
【図１１】部分投影光学系の構成を示す断面図である。
【図１２】部分投影光学系による視野領域とマスクとの平面的な位置関係を示す図である。
【図１３】遮光板による露光領域の設定例を示す図であり、（Ａ）は一対の遮光板の内側を用いる場合を、（Ｂ）は一方の遮光板の外側とマスクの遮光帯を用いる場合を示している。
【図１４】サブステージを有するマスクステージの構成を示す斜視図である。
【図１５】サブステージを有するマスクステージの構成を示す側面図である。
【符号の説明】
５…マスクステージ
６…プレートステージ（基板ステージ）
１１…本体制御部
４９…位置調整装置（調整装置）
５０ａ，５０ｂ…遮光板（遮光装置）
６０ａ，６０ｂ…駆動装置（モータ部）
６３ａ，６３ｂ…位置計測装置（位置計測部）
６４ａ，６４ｂ…ガイド（ガイド部）
Ｍ…マスク
Ｐ…プレート（基板）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning (scanning) exposure apparatus used when manufacturing micro devices such as liquid crystal display elements and semiconductor integrated circuits using lithography technology.
[0002]
[Prior art]
In recent years, liquid crystal display panels have been frequently used as display elements for word processors, personal computers, televisions, and the like. In particular, a liquid crystal display panel is indispensable as a display element in a notebook type word processor or a notebook type personal computer where portability is important. In recent years, liquid crystal display panels exceeding 20 inches have been put to practical use. However, since liquid crystal display panels do not require much installation space, they are frequently used as televisions for general home use.
[0003]
A liquid crystal display panel is manufactured by patterning a transparent thin-film electrode into a desired shape on a substrate such as a glass substrate (plate) by a photolithography technique. As an apparatus for this lithography, a scan type (scanning type) exposure apparatus for transferring an original pattern formed on a mask to a photoresist layer on a glass substrate via a projection optical system has been conventionally used. The scanning type exposure apparatus illuminates a mask using slit-like illumination light (exposure light) emitted from an illumination optical system, and projects an image of an original pattern formed on the mask onto a glass substrate. Then, the entire original pattern formed on the mask is transferred onto the substrate by scanning exposure, that is, exposure is performed while moving the substrate and the plate synchronously.
[0004]
Recently, the size of the liquid crystal display panel has been increasing, and the area of the substrate has been increasing year by year. However, at present, the enlargement of the substrate does not accompany the enlargement of the mask. For this reason, a step-scan type exposure apparatus has been developed in which scan exposure is performed on a part of a substrate, and the plate is sequentially moved stepwise while repeatedly performing scan exposure at different positions on the substrate.
[0005]
In the above-described scanning type exposure apparatus, since exposure is performed while moving the mask and the substrate synchronously, slit-shaped illumination light from an illumination light source is irradiated with a slit-shaped illumination light from a pattern area of the mask (where a pattern to be transferred is formed). Before reaching the pattern area, and after passing through the pattern area, it is necessary to shield the plate so as not to expose the plate with the illumination light. A light-shielding band (light-shielding region) is formed by vapor-depositing and forming the like.
[0006]
If such a light-shielding band is not provided, a portion other than the portion where the image of the mask pattern is to be transferred on the substrate is exposed, and the patterning efficiency is reduced. In addition, it is conceivable to use this part as a scribe line, that is, a part for cutting each circuit after forming a circuit or the like, but with an increase in scanning speed, the width of the scribe line also increases, The patterning efficiency also decreases accordingly.
[0007]
This light-shielding band has at least the width of the illumination light in the scanning direction (in the case of scanning by a plurality of partial illumination lights separated in the scanning direction, the leading edge of the preceding partial illumination light and the trailing edge of the subsequent partial illumination light). It is necessary to secure a width sufficiently larger than the width of the illumination light because the acceleration and deceleration sections are generally considered in relation to the maximum speed during scanning. There is.
[0008]
However, masks are generally made by evaporating chromium on a transparent glass substrate. However, if the evaporation area is increased, point defects such as pinholes often occur. A portion that should not be exposed is exposed in a dot shape. As described above, when the light-shielding band of the mask is widened, the probability of occurrence of a point defect increases, which is not preferable for exposing the substrate. In addition, if the width of the light-shielding band is widened, the cost of the mask increases.
[0009]
In order to solve such a problem, in a scanning type exposure apparatus, an exposure start light shielding plate that moves in the mask scanning direction following the movement of the mask at the start of exposure, and follows the movement of the mask at the end of exposure A light-exposing light-shielding plate that moves in the scanning direction of the mask is provided between the mask stage that holds the mask and the projection optical system, and is driven at the start and end of exposure.
[0010]
The exposure start light-shielding plate and the exposure end light-shielding plate are set so that their opposing ends are parallel to each other and orthogonal to the scanning direction. It is driven so as to follow, and the drive mechanism is provided independently of the drive mechanism of the mask stage.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, an independent drive mechanism for moving the exposure start light-shielding plate and the exposure end light-shielding plate to follow the movement of the mask is required, so that the structure around the mask stage becomes complicated, It is one of the causes of the cost increase.
[0012]
In addition, when the exposure start light shielding plate and the exposure end light shielding plate are driven during the exposure operation, vibrations generated by the driving are transmitted to the optical system, the mask stage, and the like, and adversely affect the exposure accuracy and the stage positioning accuracy. There was a problem that there is. In this case, an active or passive type reaction force canceling mechanism for canceling the reaction force due to the driving of the light shielding plate may be adopted to alleviate the adverse effect of such vibration, but the vibration is completely suppressed. However, there is a problem that the cost increases with the adoption of the mechanism.
[0013]
Further, in order to synchronize the light shielding plate with the movement of the mask stage with high accuracy, accurate position control is required, and the load on the control system is large, which also causes a problem that the cost is increased.
[0014]
The present invention has been made in view of such problems of the related art, and simplifies the apparatus configuration, reduces the occurrence of vibration during the exposure operation, and reduces the cost and improves the exposure accuracy. The purpose is to:
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, in the description shown in this section, the present invention will be described in association with member numbers shown in the drawings showing the embodiments, but each constituent requirement of the present invention will be described with reference to the members shown in the drawings with these member numbers. It is not limited.
[0016]
In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a mask (M) and a photosensitive substrate (P) are synchronously moved in a predetermined direction while projecting a pattern of the mask by exposure light. An exposure apparatus for transferring onto the substrate via a system (PL), a mask stage (5) for holding the mask and moving the mask along the predetermined direction; An exposure apparatus comprising: a light-shielding device (50a, 50b) for defining at least a part of an outer shape of an image of the pattern to be irradiated thereon, and for shielding an elongated region extending in a direction intersecting with the predetermined direction. Is provided.
[0017]
In the exposure apparatus according to the first aspect of the present invention, since the light-shielding device is provided on the mask stage, it is necessary to provide a drive unit for moving the light-shielding device along the synchronous movement direction following the movement of the mask. Disappears. Therefore, the apparatus configuration is simplified, and the vibration caused by the driving of the light shielding device is not generated, so that the exposure accuracy can be improved, and further, the control for driving the light shielding device becomes unnecessary, The cost can be significantly reduced.
[0018]
In the exposure apparatus according to a first aspect of the present invention, the light-shielding device includes a first light-shielding plate (50a) for defining an outer shape of an image of the pattern at a projection start position of the pattern on the substrate; A second light-shielding plate (50b) for defining the external shape of the image of the pattern at the position where the projection of the pattern onto the pattern ends.
[0019]
Further, the light shielding device is an adjusting device (49, 60a, 60b, 61a, 61b, 62a, 62b) for adjusting a position of at least one of the first light shielding plate and the second light shielding plate in a direction along the predetermined direction. , 63a, 63b, 64a, 64b). By providing such an adjusting device, it is possible to flexibly cope with a case where the configuration of the mask held on the mask stage (the position or the shape of the pattern formation region or the light shielding region) is changed. become able to.
[0020]
In this case, the adjustment device (49, 60a, 60b, 61a, 61b, 62a, 62b, 63a, 63b, 64a, 64b) adjusts the first light shielding plate and the second light shielding plate (50a, 50b) to The mask stage (5) can be moved to a retracted position outside a region where the mask (M) is held on the mask stage (5). By setting the first light-shielding plate and the second light-shielding plate at the retracted positions, it is possible to improve the workability associated with the replacement of the mask.
[0021]
The adjusting device may further include a guide portion (49, 61a, 61b, 64a, 64b) for guiding the movement of the first light shielding plate and the second light shielding plate (50a, 50b); A motor unit (49, 60a, 60b) for driving the second light shielding plate and a position measuring unit (63a, 63b) for measuring the positions of the first light shielding plate and the second light shielding plate can be provided. The first light shielding plate and the second light shielding plate can be accurately positioned with respect to the mask held on the mask stage.
[0022]
In this case, the adjusting device turns off the position servo of the motor unit (60a, 60b) during the transfer of the mask pattern to the substrate, that is, the first light shielding plate and the second light shielding plate by the motor unit. Can be stopped. After adjusting the relative positions of the first light shielding plate and the second light shielding plate and the mask by the adjusting device, the relative positional relationship between them is determined by turning off the position servo, and the mask stage moves during the pattern transfer. In this case, the relative positional relationship can be prevented from changing.
[0023]
The width of the light-shielding device in a predetermined direction is defined by the width of the pattern of the mask sequentially exposed and the speed of the synchronous movement. This makes it possible to reduce the size of the light shielding device and to reduce the increase in weight, so that the control of the mask stage can be performed smoothly.
[0024]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0025]
FIG. 1 is a view showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of an illumination optical system provided in the exposure apparatus of FIG. In order to manufacture a liquid crystal display element, the exposure apparatus synchronously moves a mask M and a plate (photosensitive substrate) P coated with a photosensitive agent on the surface thereof with respect to a projection optical system PL, so that the mask M Is a scanning type exposure apparatus for sequentially transferring the image of the pattern formed on the plate P.
[0026]
In the following description, an XYZ rectangular coordinate system is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to the XYZ rectangular coordinate system. In the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1, the Y axis and the Z axis are set so as to be parallel to the paper surface, and the X axis is set so as to be perpendicular to the paper surface. In the XYZ rectangular coordinate system, the XY plane is actually set as a plane parallel to the horizontal plane, and the Z axis is set vertically upward. In the present embodiment, the scanning direction (scanning direction) is set in the X direction.
[0027]
1 and 2, reference numeral 1 denotes an ultra-high pressure mercury lamp as a light source, which emits light when supplied with power from a power source (not shown). Light emitted from the ultra-high pressure mercury lamp 1 is focused by the elliptical mirror 2 and condensed at the second focal point of the elliptical mirror 2. A light incident portion 3a of the light guide 3 is disposed at the position of the second focal point of each elliptical mirror 2, and the light condensed at the second focal point enters the light guide 3 from the light incident portion 3a. The light guide 3 has a function of once gathering light incident from a plurality of light incident portions 3a and then uniformly distributing the light to emit the light from a plurality of light emitting portions 3b. For example, the light guide 3 bundles a plurality of optical fibers. It consists of.
[0028]
Light emitted from each of the light emitting portions 3b of the light guide 3 is converted into a light beam having a uniform illuminance distribution by a fly-eye integrator (not shown), and shaped into a slit shape by a blind (not shown) having a slit-shaped opening. You. The slit-shaped light beam having passed through the blind enters the condenser lens 4. Each condenser lens 4 illuminates the mask M with a slit-shaped illumination area whose longitudinal direction is set in the Y direction by forming an incident light beam on the mask M.
[0029]
An illuminance adjustment filter for adjusting the illuminance of the transmitted light and a half mirror for splitting the monitor light are provided on the optical path between the light emitting portion 3b of the light guide 3 and the above-described fly-eye integrator (not shown). It is preferable to control the illumination intensity of the illumination light applied to the mask M to be uniform by providing an illumination control filter in accordance with the amount of the monitor light.
[0030]
The light emitting portion 3b of the light guide 3, the fly-eye integrator (not shown), the blind (not shown), the illuminance adjustment filter (not shown), the half mirror (not shown), and the condenser lens 4 each have n (n is 2 or more). (Integer), and these constitute a plurality of partial illumination optical systems I1 to In provided in an array in the Y direction. Further, an illumination optical system IS is configured by the above-described ultra-high pressure mercury lamp 1, elliptical mirror 2, light guide 3, and partial illumination optical systems I1 to In. In the following, description will be made on the assumption that n = 5.
[0031]
The mask M can be finely moved in the direction of the optical axis AX of the projection optical system PL by a motor (not shown), and is held on a mask stage 5 that can be two-dimensionally moved and minutely rotated in a plane perpendicular to the optical axis AX. . The mask stage 5 is configured to be movable at a constant speed in the X direction during exposure. A moving mirror (not shown) that reflects a laser beam from a laser interferometer (not shown) is fixed to an end of the mask stage 5, and the two-dimensional position and rotation angle of the mask stage 5 are determined by the laser interferometer. , Are always detected at a predetermined resolution. The detection result of the laser interferometer is output to the stage control unit 12. The stage control unit 12 drives the mask stage driving unit 13 according to a control signal from the main controller 10 while referring to the detection result of the laser interferometer, and Control.
[0032]
Here, the configuration of the mask stage 5 and its vicinity will be described in detail. FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the mask stage and its vicinity. As shown in these drawings, a rectangular window 42 having a longitudinal direction in the X direction as a scanning direction is formed at a substantially central portion of the apparatus mount 41. A pair of stage guides 43 extend along the X direction on the device mount 41 so as to face each other with the window 42 interposed therebetween. The stators 44 of the linear motors extend in the X direction, respectively.
[0033]
The mask stage 5 is mounted on the pair of stage guides 43 via a plurality of air pads 45 constituting an air bearing (air bearing). Here, one air pad 45 is provided near each of the four corners of the mask stage 5. Note that FIG. 3 shows only two pieces on the + X direction side. Although not shown, each air pad 45 has a single or a plurality of air blowing holes and a single or a plurality of air suction holes. The floating amount of the air pad 5 is kept constant by appropriately adjusting the pressure of the air blown out of the air blowout hole and the pressure of the air sucked out of the air suction hole. The air pad 45 on one side (+ Y direction side) is formed in a substantially U-shape so as to sandwich the corresponding stage guide 43 in order to limit the movement of the mask stage 5 in the Y direction. A plurality of air outlets are also provided on the inner surface corresponding to the side surface of the air conditioner.
[0034]
At both ends of the mask stage 5 in the Y direction, movers 46 of a linear motor are integrally provided, and the movers 46 are arranged so as to enter inside the stator 44 having a substantially U-shaped cross section. Have been. A rectangular window 47 for transmitting illumination light is formed at a substantially central portion of the mask stage 5, and a plurality of (three in FIG. 3) for supporting the mask M is provided near the window 47. Is provided.
[0035]
On the mask stage 5, light-shielding plates 50a and 50b (first light-shielding plate, second light-shielding plate) for shielding the illumination light applied to the mask M extend in the Y direction. The light-shielding plates 50a and 50b shield a part of the slit-shaped illumination area irradiated on the mask M at the time of starting or ending the exposure, so that the pattern projected onto the plate P via the projection optical system PL. This is for shielding a part of the outer shape of the image from light to secure the accuracy of the end of the shot area. As described above, since the illumination area with respect to the mask M has a slit shape whose longitudinal direction is set in the Y direction, the width of the light shielding plates 50a and 50b in the X direction is set to a width that can shield the light shielding area.
[0036]
Both ends of each of the light shielding plates 50a and 50b are supported by a pair of position adjustment devices (adjustment devices) 49, respectively. The position adjusting device 49 includes a slide mechanism for holding the light shielding plates 50a and 50b slidably in the X direction, and a drive mechanism having an actuator for moving in the X direction. In the present embodiment, a linear motion guide device (so-called LM guide) is used as a slide mechanism, and a ball screw mechanism using a servomotor (motor unit) as an actuator as a drive mechanism. With such a position adjusting device 49, the light shielding plates 50a and 50b can be moved in parallel so as to be positioned at an arbitrary position in the X direction.
[0037]
Prior to the scanning operation, the relative positions of the light shielding plates 50a and 50b with respect to the light shielding portions of the mask M held on the mask stage 5 are adjusted by appropriately controlling the servomotor of the ball screw mechanism. By stopping the position servo (control) of the servomotor, a brake provided on the servomotor is applied so that the positional relationship between the light shielding plates 50a and 50b and the mask M does not change during the scanning operation. It is locked. The position adjusting device 49 may be provided with a brake mechanism for selectively locking the light shielding plates 50a and 50b to positively fix the positions.
[0038]
When exchanging the mask M, the light shielding plate 50a is moved in the + X direction and the light shielding plate 50b is moved in the -X direction, and each is retracted to a predetermined retreat position, so that the replacement of the mask M is not hindered. It has become.
[0039]
In the above example, four air pads 45 for supporting the mask stage 5 are provided, one each in the vicinity of the four corners of the mask stage 5, as shown in FIGS. 4 and 5. It is desirable to use three air pads 45 from the viewpoint of stable holding of the mask stage 5. In this case, the number of air suction holes of the air pad 45 may be one for each air pad 45. However, in FIGS. 4 and 5, a single air pad 45 on one side (+ Y direction side) is separated in the X direction. By providing two air suction holes 51a and 51b and one air suction hole 51c and 51d on the other two air pads 45 on the other side (−Y direction side), a total of four air suction holes are provided. Provided. As described above, the mask stage 5 is supported by the three air pads 45 and is sucked at four locations by the four air suction holes 51a, 51b, 51c, and 51d, so that the air blowing pressure from the air blowing holes and By appropriately adjusting the suction pressure of the air from the air suction holes 51a, 51b, 51c, and 51d, the twist of the mask stage 5 can be corrected and the floating amount can be made more uniform.
[0040]
In the above example, the mask M is held on the mask stage 5 by the three holding units 48 on the assumption that the size of the mask M held on the mask stage 5 is constant or does not change so much. However, in order to flexibly cope with a change in the size of the mask M, it is desirable to adopt a configuration as shown in FIG.
[0041]
That is, a plurality of (in the figure, four, four in total, eight in total, holding parts) holding the masks M, a total of eight holding parts 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f52g, 52h are provided, and the small mask M1 is provided. In the case of holding, the four holding portions 52b, 52c, 52f, and 52g at the center are used for holding, and when holding the large mask M2, all (eight) holding portions 52a, 52b, 52c, It is good to hold at 52d, 52e, 52f, 52g, 52h. In the case of a mask of an intermediate size, although not shown, it can be held by six holding parts 52a, 52b, 52c, 52e, 52f, 52g or 52b, 52c, 52d, 52f, 52g, 52h. . In the figure, the holding portions 52a, 52b, 52c, 52d and the holding portions 52e, 52f, 52g, 52h are provided at positions corresponding to each other, but may be arranged so as to complement each other, that is, to be arranged in a stepped manner. . The number of holding portions is not limited to eight, and may be more or less. The number is not limited to even and may be odd.
[0042]
Each of the holding portions 52a, 52b, 52c, 52d, 52e, 52f, 52g, and 52h is provided with a single or a plurality of air suction holes 53, and the masks M1 and M2 are suctioned by negative pressure. The displacement of the masks M1 and M2 due to the movement of the mask stage 5 and the like is prevented. Numeral 54 denotes a plurality of (12 in the figure) flow stop pins urged by a spring so as to protrude in the Z direction, and when the masks M1 and M2 are displaced for some reason, the mask M1 is moved. , M2 are to prevent the masks M1, M2 from being further displaced by the contact of the side surfaces of the flow stop pins 54. When the lower surface of the mask M2 comes into contact with the holding of the large mask M2, the flow stop pin 54 is buried in the −Z direction. The arrangement and the number of the flow stop pins 54 are not limited to those shown in the figure, but are determined according to variations in the size of the target mask. The holding of the masks M1 and M2 may be performed by electrostatic suction or the like in addition to negative pressure suction by the air suction holes 53.
[0043]
In addition, in the configuration shown in FIG. 3, the holding portion 48 for holding the mask M projects in the + Z direction, and the light shielding plates 50a and 50b are displayed so as to be directly supported by the position adjustment device 49. However, since the mask stage 5 has a considerable thickness with respect to the thickness of the mask from the viewpoint of maintaining its rigidity, the mask stage 5 is actually provided with a mask as shown in FIG. In many cases, a structure for holding M within the thickness of the mask stage 5 is employed. In this case, since the light shielding plates 50a and 50b are arranged as close as possible to the pattern forming surfaces (usually lower surfaces) of the masks M1 and M2, as shown in FIG. It is preferable to support the position adjusting device 49 via 55.
[0044]
By the way, wiring for supplying power to actuators and sensors and transmitting and receiving signals, piping for supplying air and vacuuming, and other cables are attached to the mask stage 5. Assuming that the scanning direction is always a fixed direction (for example, only the + X direction), these cables are single flexible flat cables, and are connected to one side (+ X direction side or-side) of the mask stage 5. It is generally provided in a substantially horizontal U-shape on the (X-direction side).
[0045]
However, from the viewpoint of improving the throughput, for example, in consideration of bidirectional scanning in which scanning is performed in the −X direction after scanning in the + X direction and the scanning is alternately repeated, the cables are concentrated on one side. In this case, the load acting on the mask stage 5 by the cable when scanning in the + X direction is different from the load acting on the mask stage 5 by the cable when scanning in the −X direction, and the exposure characteristic depends on the scanning direction. And the control of the synchronous movement with the plate P needs to be changed according to the scanning direction.
[0046]
Therefore, in this example, as shown in FIGS. 8A to 8C, the cable 56 is moved in any direction with respect to the scanning direction (+ X direction, -X direction). The cables are divided into two parts so that the forces (cable tension) acting on the mask stage 5 are equal to each other, and these are arranged on both sides (+ X direction side and -X direction side) of the mask stage 5 so as to be symmetrical to each other. ing. As a result, the cable tension becomes constant irrespective of the scanning direction, and it is possible to prevent the dependence of the exposure characteristics on the scanning direction and the complexity of the stage control.
[0047]
In this example, it is assumed that the cable 56 is attached near the center of the mask stage in the Y direction in consideration of the balance in the Y direction. (−Y direction side) so as to be symmetrical to each other. Alternatively, one may be arranged on one side (+ Y direction side) of the mask stage 5 and the other one symmetrically arranged on the other side (−Y direction side) of the mask stage 5. . However, in these cases, since a rotational moment is generated on the mask stage 5 by the cable tension, if it is necessary to prevent this, the cable 56 is divided into four parts, and a pair of symmetrically arranged By arranging the cables 56 on one side (+ Y direction side) and the other side (−Y direction side) of the mask stage 5, it is possible to prevent such an adverse effect due to such a rotational moment.
[0048]
In the above example, the light shielding plates 50a and 50b whose widths (dimensions in the X direction) are relatively small are illustrated. However, if it is desired to eliminate the influence of stray light or the like, the wide light shielding plates 57a shown in FIG. , 57b may be used. FIG. 9 is a diagram showing a modification of the light shielding plate. FIG. 9 shows an example in which the width of the light shielding plates 57a and 57b in the X direction is set so as to cover all parts of the mask M other than the illumination area.
[0049]
Next, a modified example of the driving device for driving the light shielding plates 50a and 50b will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a top view showing the configuration of the mask stage 5. As shown in FIG. 10, driving devices (motor units) 60 a and 60 b such as servomotors whose rotation axes are set in the X direction are provided at both ends in the Y direction on the upper surface of the mask stage 5. Drive shafts 61a and 61b are provided which are connected to the rotation shafts of the devices 60a and 60b and rotate around the axes by driving the drive devices 60a and 60b. Movable members 62a and 62b which move in the axial direction (X direction) when the drive shafts 61a and 61b rotate are attached to the drive shafts 61a and 61b based on the principle of a ball screw, respectively. Light shielding plates 50a and 50b for shielding the illumination light applied to the mask M are attached. Position measuring devices (position measuring units) 63a, 63b such as rotary encoders for measuring the movement amounts of the light shielding plates 50a, 50b are provided at the ends of the drive shafts 61a, 61b on the side opposite to the driving devices 60a, 60b, respectively. Is provided.
[0050]
As a result, even when the position servo of the servomotor is turned off, the motor shaft position is monitored by a rotary encoder or the like, so that even when the position servo is turned on without the initialization operation, the control is smoothly performed. Can be performed.
[0051]
Further, guides (guide portions) 64b, 64a are mounted at positions close to the drive shafts 61a, 61b and substantially parallel to the respective drive shafts. The guides 64a and 64b support one ends of the light shielding plates 63a and 63b from below, and the light shielding plates 50a and 50b slide on the guides 64a and 64b as the movable members 62a and 62b move in the X direction. By doing so, the light shielding plates 50a and 50b are configured to be able to move in parallel in the X direction. When the light shielding plate 50a is moved in the + X direction and the light shielding plate 50b is moved in the -X direction and retracted, the mask M can be replaced, as in the case shown in FIG.
[0052]
Accordingly, the main body control unit 11 performs feedback control of the driving devices 60a and 60b based on the measurement results from the position measuring devices 63a and 63b, so that the light shielding plates 50a and 50b have their longitudinal directions set in the Y direction. In this state, the mask M can be translated in the X direction over the entire area. The position measuring devices 63a and 63b are not limited to rotary encoders, but may be laser interferometers, optical reading linear scales, or the like.
[0053]
Returning to FIG. 1, the pattern image of the mask M is applied to the plate P via a projection optical system PL including partial projection optical systems PL1 to PL5 arranged in the Y direction corresponding to the illumination optical systems I1 to I5. Projected above. In the present embodiment, as the partial projection optical systems PL1 to PL5, erect real image system optical systems are used. Exposure light projected onto the plate P is shaped by an aperture of a field stop arranged in the partial projection optical systems PL1 to PL5, and has an approximately trapezoidal outer shape.
[0054]
Here, the configuration of the partial projection optical systems PL1 to PL5 will be described. Since the partial projection optical systems PL1 to PL5 have the same configuration, in the following description, only the partial projection optical system PL1 will be described, and description of the partial projection optical systems PL2 to PL4 will be omitted. FIG. 11 is a side view showing the configuration of the partial projection optical system PL1.
[0055]
The partial projection optical system PL1 has a configuration in which two sets of Dyson type optical systems are combined, and includes a first partial optical system 30a, a field stop AS, and a second partial optical system 30b. The first partial optical system 30a has a right-angle prism 31 having a reflection surface arranged at an inclination of 45 ° facing the mask M, an optical axis along the in-plane direction of the mask M, and forming a convex surface at a right angle. A plano-convex lens component 32 facing the opposite side to the prism 31; a lens component 33 having a meniscus shape as a whole and having a concave surface facing the plano-convex lens component 32 side; And a right-angle prism 34 having a reflection surface disposed at an angle of 45 ° with respect to the mask M surface.
[0056]
Exposure light from the illumination optical system via the mask M is deflected by 90 ° in the optical path by the right-angle prism 31 and enters the plano-convex lens component 32 joined to the right-angle prism 31. A lens component 33 made of a glass material different from the plano-convex lens component 32 is joined to the lens component 32, and light from the right-angle prism 31 is refracted at a joining surface 32 a of the lens components 32, 33. The light reaches the reflection surface 33a on which the reflection film is deposited. The light reflected by the reflection surface 33a is refracted by the joint surface 32a and reaches the right-angle prism 34 joined to the lens component 32. The optical path of the light from the lens component 32 is deflected by 90 ° by the right-angle prism 34 to form a primary image of the mask M on the exit surface side of the right-angle prism 34. Here, the primary image of the mask M formed by the first partial optical system 30a is an equal-magnification image having a negative lateral magnification in the X direction and a positive lateral magnification in the Y direction.
[0057]
The light from the primary image forms a secondary image of the mask M on the surface of the plate P via the second partial optical system 30b. Since the configuration of the second partial optical system 30b is the same as that of the first partial optical system 30a, detailed description will be omitted. The second partial optical system 30b, like the first partial optical system 30a, forms a 1 × image having a negative X direction and a positive Y direction. Therefore, the secondary image formed on the surface of the plate P is an equal-sized erect image of the mask M (image having a positive horizontal magnification in the vertical and horizontal directions). The partial projection optical system PL1 (the first partial optical system 30a and the second partial optical system 30b) is a double-sided telecentric optical system. A field stop AS is arranged at the position of the primary image formed by the first partial optical system 30a.
[0058]
The field stop AS has a trapezoidal opening, and the exposure area on the plate P is defined in a trapezoidal shape by the field stop AS. That is, as shown in FIG. 11, the partial projection optical systems PL1 to PL5 have visual field regions EA1 to EA5 defined by a field stop AS provided therein. The images of these visual field regions EA1 to EA5 are formed on the exposure region on the plate P as erect images of the same magnification. Here, the partial projection optical systems PL1, PL3, and PL5 are provided such that the viewing areas EA1, EA3, and EA5 are arranged along the Y direction in the drawing. The partial projection optical systems PL2 and PL4 are provided at positions different from the viewing areas EA1, EA3, and EA5 in the X direction in the figure so that the viewing areas EA2 and EA4 are arranged along the Y direction. The partial projection optical systems PL1, PL3, and PL5 and the partial projection optical systems PL2 and PL4 are arranged such that their right-angle prisms are located very close to each other.
[0059]
On the plate P, a first exposure region arranged along the Y direction is formed by the partial projection optical systems PL1, PL3, and PL5, and the first exposure region is defined by the partial projection optical systems PL2 and PL4. Second exposure regions are formed at different positions along the Y direction. These first and second exposure regions are erect images of the same size as the viewing regions EA1 to EA5.
[0060]
FIG. 12 is a diagram showing a planar positional relationship between the field of view EA1 to EA5 and the mask M by the partial projection optical systems PL1 to PL5. A pattern PA is formed on the mask M, and a light-shielding portion LSA is provided so as to surround a region of the pattern PA. The illumination optical systems I1 to I5 uniformly illuminate the illumination areas IA1 to IA5 surrounded by broken lines in the figure. In the illumination areas IA1 to IA5, the trapezoidal viewing areas EA1 to EA5 described above are arranged by the field stop AS in the partial projection optical systems PL1 to PL5. The upper sides of the viewing areas EA1, EA3, and EA5 (short sides of the pair of parallel sides) and the upper sides of the viewing areas EA2 and EA4 face each other. At this time, the trapezoidal viewing regions EA1 to EA5 are arranged such that the sum of the widths of the viewing regions EA1 to EA5 along the X direction, that is, the scanning direction, is always constant at any position in the Y direction. This is to obtain a uniform exposure distribution over the entire exposure area on the plate P when performing exposure while moving the plate P.
[0061]
Since the first exposure area and the second exposure area on the plate P are set apart from each other in the X direction, the pattern extending in the Y direction is first exposed by the spatially separated discrete first exposure areas. After that, the exposure is performed in a temporally and spatially divided manner such that the exposure is performed in a second exposure area filling the interval at a certain time.
[0062]
FIG. 1 is referred to again. The plate P is held on a plate stage 6 as a substrate stage. The plate stage 6 is an XY stage that positions the plate P two-dimensionally in a plane perpendicular to the optical axis AX of the projection optical system PL and moves at a constant speed in the X direction during exposure, and the optical axis of the projection optical system PL. It is composed of a Z stage for positioning the plate P in a direction parallel to AX (Z direction), a stage for slightly rotating the plate P, a stage for changing the angle with respect to the Z axis to adjust the inclination of the plate P with respect to the XY plane, and the like. ing.
[0063]
An L-shaped movable mirror (not shown) is attached to one end of the upper surface of the plate stage 6, and a laser interferometer (not shown) is arranged at a position facing the mirror surface of the movable mirror. The moving mirror (not shown) includes a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the X axis and a plane mirror having a reflection surface perpendicular to the Y axis. Also, a laser interferometer (not shown) includes two laser interferometers for X-axis that irradiate a movable mirror with a laser beam along the X-axis and a laser interferometer for irradiating a movable mirror with a laser beam along the Y-axis. The X coordinate and the Y coordinate of the plate stage 6 are measured by one laser interferometer for the X axis and one laser interferometer for the Y axis. The rotation angle of the plate stage 6 in the XY plane is measured based on the difference between the measurement values of the two laser interferometers for the X axis.
[0064]
The two-dimensional coordinates of the plate stage 6 are constantly detected at a predetermined resolution by a laser interferometer, and a position measurement signal indicating the X coordinate, the Y coordinate, and the rotation angle measured by the laser interferometer is transmitted to a stage control unit. The stage control unit 12 controls the plate stage 6 by driving the plate stage driving unit 14 according to a control signal from the main controller 10 while referring to the detection result of the laser interferometer.
[0065]
Further, the plate stage 6 is provided with an illuminance sensor 7 as an illuminance measuring unit for measuring the illuminance of light applied to the plate P. Although the illustration is simplified in FIG. 1, the illuminance sensor 7 moves the plate stage 6 to dispose the illuminance sensor 7 directly below the projection optical system PL, and the field of view EA1 of the partial projection optical system PL1. It consists of two illuminance sensors arranged inside and inside the visual field area EA5 of the partial projection optical system PL5.
[0066]
Further, an index plate 8 on which a plurality of types of indices are formed is attached to one end of the upper surface of the plate stage 6, and a space image sensor 9 as a space image measurement unit is provided below the index plate 8. . The aerial image sensor 9 includes, for example, a CCD (Charge Coupled Device), captures an aerial image through an opening formed as one of the indices on the index plate 8, and sends the image signal to the image processing unit 15. Output.
[0067]
The image processing unit 15 performs image processing such as contrast adjustment, edge extraction, and pattern recognition on the aerial image output from the aerial image sensor 9 to calculate the position of the position measurement mark formed on the mask M. At the same time, it calculates a calibration value for correcting the aberration occurring in the projection optical system PL, and outputs the calculated value to the main body control unit 11. The main body control unit 11 obtains the position of the mask M arranged on the mask stage 5 and the rotational deviation of the mask M based on the calculated value output from the image processing unit 15, and corrects the rotational deviation of the mask M. To the stage controller 12 and a control signal for performing relative positioning of the mask stage 5 and the plate stage 6 and the like.
[0068]
Next, the exposure operation of the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention will be described in detail.
[0069]
When the exposure operation starts, first, the main controller 10 reads various information (recipe) necessary for the exposure operation, loads a predetermined mask M from a library (not shown) according to the read recipe, and holds the mask M on the mask stage 5. At the same time, the plate P on which the exposure processing is first performed is loaded and held on the plate stage 6. At this time, the light shielding plates 50a and 50b are set at the above-mentioned predetermined retreat positions so as not to hinder the loading of the mask M onto the mask stage 5.
[0070]
Next, the main body control unit 11 sends a command signal to the position adjusting device 49, and sets the light shielding plates 50a and 50b to an appropriate position in the positional relationship with the light shielding region of the mask M on which it is mounted. The light-shielding plates 50a and 50b are set so as to be located at the corresponding positions. Thereafter, the position servo (control) of a servomotor as a driving device of the position adjusting device 49 is stopped, and the servomotor brake is applied, thereby shielding the light. The plates 50a and 50b are fixed.
[0071]
Next, the mask stage 5 is moved to dispose the mask M at a position before the start of exposure, and the plate stage 6 is moved to dispose a shot region to be exposed near the exposure region. When the arrangement of the mask M and the plate P is completed, the acceleration of the mask stage 5 and the plate stage 6 is started, and after these reach a predetermined speed, the mask M is illuminated with illumination light. At this time, the light shielding plates 50a and 50b are integrally moved by the movement of the mask stage 5 while maintaining the relative positional relationship with the mask M. Therefore, at the exposure start position, a part of the illumination light irradiated onto the mask M by the light shielding plate 50a is shielded, so that the outer shape of the mask pattern irradiated onto the shot area to be exposed via the projection optical system PL Part of the shape is defined.
[0072]
Thereafter, the mask M and the plate P are scanned at a constant speed, and the mask pattern is sequentially exposed to the shot area. When the exposure end position approaches, a part of the illumination light irradiated onto the mask M by the light shielding plate 50b is reduced. A part of the outer shape of the mask pattern irradiated onto the shot area to be exposed through the projection optical system PL by being shielded from light is defined.
[0073]
The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
[0074]
For example, in the above-described embodiment, as shown in FIG. 13A, a region sandwiched between opposing inner edges of light shielding plates 50a and 50b provided on a mask stage is defined as an exposure region. The example described above has been described. However, as shown in FIG. 13 (B), the light shielding plate is formed between one outer edge of the light shielding plates 50a and 50b and the light shielding band 71 provided at the end of the mask M. It is also possible to set an area as an exposure area. In this case, even if the strokes of the respective light shielding plates 50a and 50b cannot be driven to overlap beyond the center of the mask M, the exposure region can be set freely.
[0075]
Further, in the above-described embodiment, the light shielding plates 50a and 50b are shown as a pair, but one or both of the light shielding plates 50a and 50b are divided into two or more and stored when they are stored. It is also possible to store light narrowly by positioning them so as to overlap each other, and to light-shield widely by slightly overlapping each other when shielding light. Also, by eliminating the overlapping portion and leaving a small interval, it is possible to set a minute region as an exposure region.
[0076]
As described above, the light shielding plate can be reduced in weight by adopting the structure of the elongated light shielding plate so as to shield the region elongated in the direction (Y direction) intersecting the scanning direction (X direction) of the mask M. Further, the width of the light shielding plate in the scanning direction is set according to the width of the pattern area where the pattern of the mask M is sequentially exposed and the scanning speed that determines the distance that the main shutter (not shown) advances while the light is shielded. It is possible to set the exposure area both before and after the light shielding plate.
[0077]
In addition, in the above-described embodiment, the mask stage having the structure as shown in FIGS. 3 and 4 has been described, but the present invention is also applied to the mask stage as shown in FIGS. be able to. 14 and 15, the same reference numerals are given to the same components as those shown in FIG. 3, and the description thereof will be omitted.
[0078]
14 and 15, a sub-stage 72 that follows the movement of the mask stage 5 is provided separately from the mask stage 5. A linear motor (stator 73, mover 74) as an actuator for driving the sub-stage 72 and a stage guide 75 for the sub-stage for guiding the movement of the sub-stage 72 in the X direction are provided on the device mount 41. Has been. The substage 72 is supported via an air pad formed in a substantially U-shape so as to sandwich the substage stage guide 75. A sensor for measuring the distance between the mask stage 5 and the substage 72 is provided, and the movement of the substage 72 is controlled so as to follow the mask stage 5 based on the measurement value of the sensor. In FIG. 14, reference numeral 76 denotes a laser interferometer, and 77 denotes a movable mirror attached to the stage 5. The laser interferometer 76 measures the position of the stage 5 in the X and Y directions and the amount of rotation about the Z axis by receiving the reflected light of the emitted laser light from the movable mirror 77.
[0079]
A non-contact actuator 79 is provided at the connection between the connection arm 78 attached to the mask stage 5 and the sub-stage 72, and the direction in which the stage guide 43 for the mask stage extends (scan direction, X direction) ) Is generated in a direction intersecting (non-scanning direction, Y direction). This actuator 79 makes it possible to move the mask stage 5 in a direction crossing the scanning direction. In FIG. 3, the air pad 45 on one side (+ Y direction side) has been described as being substantially U-shaped so as to sandwich the stage guide 43 in order to limit the movement of the mask stage 5 in the Y direction. In FIGS. 14 and 15, the air pad 45 on one side (+ Y direction side) is configured similarly to the air pad 45 on the other side (−Y direction side) so that the mask stage 5 can be finely moved in the Y direction. ing.
[0080]
Between the mask stage 5 and the substage 72, wiring / piping 80 (see FIG. 15) for pneumatics, signals, power, cooling, etc. is connected from the substage 72 to the mask stage 5. The wiring and the pipe 80 are formed in a soft spiral so that the tension such as the tension by the pipe 80 does not affect the movement control of the mask stage 5. Further, the wiring and piping connected to the sub-stage 72 may have a structure as shown in FIGS. 8A to 8C. In this way, the wiring and piping can be passed through the mask stage 5 through the wiring and piping. The effect of the transmitted disturbance can be made very small.
[0081]
The arrangement and the configuration may be such that the stage guide 75 for the sub-stage and the stage guide 43 for the mask stage are also used, and the linear motor as the actuator for the scan direction of the sub-stage 72 is fixed. The configuration may be such that the child 73 and the stator 44 of the linear motor for the scanning direction of the mask stage 5 are also used.
[0082]
In addition, by performing differential driving so that the driving amounts of the linear motors 44 and 46 as the two actuators for driving the mask stage 5 have a difference, the mask stage 5 can be minutely rotated around the Z axis. Is also possible.
[0083]
Furthermore, although the structure of the mask stage 5 has been described as being of an integral structure, the mask stage 5 may be formed by assembling a plurality of parts with bolts or bonding. Specifically, when the mask stage 5 is rectangular as in the above-described embodiment, each side of the rectangle is made as a separate component, and the rectangular mask stage 5 is formed by fastening or bonding them together. It may be configured.
[0084]
In addition, in the above embodiment, the configuration in which the light shielding plates 50a and 50b are disposed on the mask stage 5 has been described as an example, but the configuration in which the light shielding plates 50a and 50b are disposed below the mask stage 5 is described. There may be.
[0085]
In the above-described embodiment, an ultra-high pressure mercury lamp is used as a light source, but a KrF excimer laser beam (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser beam (wavelength 193 nm), 2 Laser light (wavelength 157 nm) or Ar 2 Laser light (wavelength 126 nm) or the like can be used. Instead of the excimer laser, a harmonic of a solid-state laser such as a YAG laser having an oscillation spectrum at any of the wavelengths 248 nm, 193 nm, and 157 nm may be used.
[0086]
In addition, a single-wavelength laser in the infrared or visible range oscillated from a DFB semiconductor laser or a fiber laser is amplified by, for example, a fiber amplifier doped with erbium (or both erbium and yttrium), and a nonlinear optical crystal is used. Alternatively, a harmonic converted to ultraviolet light may be used. Further, a soft X-ray region generated from a laser plasma light source or SOR, for example, EUV (Extreme Ultra Violet) light having a wavelength of 13.4 nm or 11.5 nm may be used. Further, a charged particle beam such as an electron beam or an ion beam may be used.
[0087]
In addition, not only an exposure apparatus used for manufacturing a display including a liquid crystal display element, but also an exposure apparatus used for manufacturing a semiconductor element or a mask or a reticle, an exposure apparatus used for manufacturing a thin-film magnetic head, and a device pattern. The present invention can also be applied to an exposure apparatus for transferring onto a ceramic wafer, an imaging device (such as a CCD), a micromachine, and an exposure apparatus used for manufacturing a DNA chip and the like.
[0088]
An illumination optical system and a projection optical system composed of a plurality of lenses are incorporated in the main body of the exposure apparatus to perform optical adjustment, and a mask stage and a substrate stage composed of a number of parts including a light-shielding plate and a driving mechanism thereof are mounted in the main body of the exposure apparatus. The exposure apparatus of the present embodiment can be manufactured by attaching and connecting wirings and pipes, and performing overall adjustment (electrical adjustment, operation confirmation, and the like). It is desirable that the manufacture of the exposure apparatus be performed in a clean room in which the temperature, cleanliness, and the like are controlled.
[0089]
The semiconductor integrated circuit includes a step of designing the function and performance of the device, a step of manufacturing a reticle based on this design step, a step of manufacturing a wafer from a silicon material, and a pattern of the reticle by the exposure apparatus of the above-described embodiment. Is manufactured through a step of exposing and transferring the wafer to a wafer, a step of assembling a device (including a dicing step, a bonding step, and a package step), an inspection step, and the like.
[0090]
【The invention's effect】
According to the present invention, since a light-shielding device (light-shielding plate) that defines at least a part of the outer shape of the image of the pattern irradiated on the substrate is provided on the mask stage, a mechanism for moving the light-shielding device with the scanning operation is provided. There is no need to provide a separate device, which simplifies the apparatus configuration, reduces the occurrence of vibration during the exposure operation, and has the effects of reducing costs and improving exposure accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an illumination optical system provided in the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a mask stage.
FIG. 4 is a plan view showing another configuration of the mask stage.
FIG. 5 is a side view showing another configuration of the mask stage.
FIG. 6 is a plan view showing a configuration in which a mask holding section of a mask stage is improved.
FIG. 7 is a sectional view showing still another configuration of the mask stage.
FIG. 8 is a side view showing the arrangement and operation of cables connected to the mask stage.
FIG. 9 is a plan view showing another configuration of the light shielding plate.
FIG. 10 is a plan view showing another configuration of the driving device of the light shielding plate.
FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a partial projection optical system.
FIG. 12 is a diagram showing a planar positional relationship between a field of view and a mask by a partial projection optical system.
13A and 13B are diagrams illustrating an example of setting an exposure region using a light shielding plate, wherein FIG. 13A illustrates a case where the inside of a pair of light shielding plates is used, and FIG. 13B illustrates a case where the outside of one light shielding plate and a light shielding band of a mask are used. Shows the case.
FIG. 14 is a perspective view showing a configuration of a mask stage having a sub-stage.
FIG. 15 is a side view showing a configuration of a mask stage having a sub-stage.
[Explanation of symbols]
5 ... Mask stage
6 ... Plate stage (substrate stage)
11 Body control unit
49 Position adjustment device (adjustment device)
50a, 50b: light shielding plate (light shielding device)
60a, 60b: drive unit (motor unit)
63a, 63b: Position measuring device (position measuring unit)
64a, 64b: Guide (guide portion)
M… Mask
P ... plate (substrate)
