JP2004302043A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大面積の感光性基板に対して転写パターンの露光を良好に行うことができる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【解決手段】複数の投影光学ユニット２を備えて構成される露光装置において、前記投影光学ユニット２は、転写パターンが形成されたマスクと、前記マスクに形成された前記転写パターンの像を感光性基板Ｐ上に投影する投影光学系と、前記投影光学系による前記転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するフォーカス位置設定手段とをそれぞれ備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）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ニングして、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパー）が多用されていた。
【０００４】
近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる投影露光装置は露光領域の拡大が望まれている。投影露光装置の露光領域を拡大するためには投影光学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計及び製造するにはコスト高となってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避けるために、投影光学系の物体面側（マスク側）における投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された１つのショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【０００５】
また、近年では、更なる露光領域の拡大を図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が配置されている第２の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、露光領域の拡大につれ、マスク及びプレートの大面積化も近年顕著になっている。しかしながら、マスク及びプレートの巨大化はそれだけで莫大なコストアップに直結し、更に大面積化によって引き起こされる、投影レンズの焦点深度を超えたプレートのたわみ、うねりなどが現在深刻な問題となっている。
【０００８】
この発明の課題は、大面積のプレートに対して転写パターンの露光を良好に行うことができる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の露光装置は、複数の投影光学ユニットを備えて構成される露光装置において、前記投影光学ユニットは転写パターンが形成されたマスクと、前記マスクに形成された前記転写パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系と、前記投影光学系による前記転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するフォーカス位置設定手段とをそれぞれ備えることを特徴とする。
【００１０】
この請求項１に記載の露光装置によれば、投影光学系による転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。従って、感光性基板のたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を容易に行なうことができる。また、複数の投影光学ユニットを備えて構成されるため、マスクの大きさが各投影光学ユニットの露光領域分だけで充分となり、更にこの露光領域を小さく設定することができる。従って、マスク面のたわみ、うねりといった問題も解消することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載の露光装置は、前記感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出手段を更に備え、前記投影光学ユニットの前記フォーカス位置設定手段は前記面位置検出手段により検出された前記感光性基板上の複数個所の面位置に基づいて、フォーカス位置を独立に設定することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に記載の露光装置は、前記面位置検出手段が前記投影光学ユニット毎に設けられた露光領域の面位置を検出する第１面位置検出手段を含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２及び請求項３に記載の露光装置によれば、感光性基板の面位置を検出する面位置検出手段を備え、その検出結果に基づいてフォーカス位置を独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に正確に合致させることができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の露光装置は、前記フォーカス位置設定手段が前記投影光学ユニットを前記投影光学系の光軸に沿って移動させる投影光学ユニット駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１５】
この請求項４に記載の露光装置によれば、投影光学ユニット駆動手段により投影光学ユニットを移動させることによりフォーカス位置設定を行なうため、投影光学系の収差バランスを全く崩すことなく、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の露光装置は、前記フォーカス位置設定手段が前記投影光学ユニットの前記マスクを前記投影光学系の光軸に沿って移動させるマスク駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載の露光装置によれば、マスク駆動手段によりマスクを移動させることによりフォーカス位置設定を行なうため、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の露光装置は、前記フォーカス位置設定手段が前記投影光学ユニットの前記投影光学系を構成する光学部材の中の少なくとも１つを前記投影光学系の光軸に沿って移動させる光学部材駆動手段を備えることを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の露光装置によれば、光学部材駆動手段により投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを移動させることによりフォーカス位置設定を行なうため、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。
【００２０】
また、請求項７に記載の露光装置は、前記マスクが可変パターン生成装置を備えることを特徴とする。この請求項７に記載の露光装置によれば、可変パターン生成装置によりマスクのパターンを電気的に制御することができ、抵コストで所望のパターンを容易に生成することができる。
【００２１】
また、請求項８に記載の露光装置は、前記可変パターン生成装置が発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする。この請求項８に記載の露光装置によれば、可変パターン生成装置が自発光型画像表示素子を備えているため、照明光学系を設置する必要がなく、露光装置のコストダウン及びコンパクト化を可能とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の露光装置は、前記可変パターン生成装置が光源と該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする。この請求項９に記載の露光装置によれば、所望のパターンを容易に生成することができる。
【００２３】
また、請求項１０に記載の露光装置は、前記マスクと前記投影光学系とが光軸直交方向に相対移動を行わないことを特徴とする。
【００２４】
また、請求項１１に記載の露光装置は、前記投影光学ユニットと前記感光性基板とを相対的に走査方向に沿って移動させる走査手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、請求項１２に記載の露光装置は、前記面位置検出手段が前記投影光学ユニット毎に設けられて、前記第１面位置検出手段による第１の検出点とは前記走査方向に沿って異なる第２の検出点での面位置を検出する第２面位置を備えることを特徴とする。
【００２６】
この請求項１２に記載の露光装置によれば、予め走査露光する位置の面位置を第２面位置検出手段により検出する。従って、感光性基板の走査を停止又は走査速度を低下させることなく第２面位置検出手段により検出された値に基づいて各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置と感光性基板の面位置を合致させることができる。
【００２７】
また、請求項１３に記載の露光方法は、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、前記投影光学ユニット毎にフォーカス位置を独立設定するフォーカス位置設定工程と、前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００２８】
また、請求項１４に記載の露光方法は、前記フォーカス位置設定工程が前記感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出工程を含むことを特徴とする。
【００２９】
この請求項１３及び請求項１４に記載の露光方法によれば、請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いるため、感光性基板の面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置と感光性基板の面位置との合致が正確に行なわれていることから、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。以下の説明においては、図１中に示した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。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ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、この実施の形態ではプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【００３１】
この実施の形態においては、複数の投影光学ユニット２を備え、複数の投影光学ユニット２に対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【００３２】
図２は、この実施の形態にかかる露光装置に備えられている投影光学ユニット２の概略構成を示す図である。図２に示すように、各投影光学ユニット２は、円筒形状を有する鏡筒４を有し、鏡筒４の上部に転写パターンを形成する可変パターン生成装置６を備えると共に、鏡筒４内に可変パターン生成装置６により形成された転写パターンをプレートステージ（図示せず）上に保持されたプレートＰ上に投影する投影光学系ＰＬを備えている。ここで、この投影光学系ＰＬは縮小倍率を有する。なお、投影光学系ＰＬの倍率は等倍であってもよい。
【００３３】
可変パターン生成装置６は、プレートＰ上に転写する転写パターンに基づいて発光パターンを形成する自発光型画像表示素子により構成されている。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ ： Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ ： Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ ： Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等が挙げられる。
【００３４】
また、各投影光学ユニット２は、投射部ＡＦ１及び検出部ＡＦ２を有する斜入射オートフォーカス系を備えている。斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ１からの投射光がプレートＰの表面で反射される際に、検出部ＡＦ２において受光される光の位置を検出することにより、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出する。更に、各投影光学ユニット２は、投影光学ユニット２を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）に移動させるためのユニット駆動部８を備えている。
【００３５】
図３は、各投影光学ユニット２の配置状態を説明するための図である。投影光学ユニット２は、第１列目（図３における最も手前の列）にＹ方向に等間隔で７個配置されており、第２列目〜第５列目にＹ方向に等間隔で各６個配置されており、第６列目にＹ方向に等間隔で７個配置されている。ここで各投影光学ユニット２は、露光エリア１０がＹ方向に隣り合う他の何れかの投影光学ユニット２の露光エリア１０と重なるように、即ちオーバラップ露光が行えるように配置されている。
【００３６】
各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成された転写パターンは、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬによりプレートＰ上に投影され転写パターンの像が形成される。
【００３７】
また、この露光装置には、プレートステージを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（図４に示すプレートステージ駆動部２４及びプレートステージ制御部２６）、プレートステージを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡１２を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００３８】
図４は、この実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各投影光学ユニット２は、制御装置２０に接続されている。また、制御装置２０には、各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成する転写パターンを記憶するマスクパターン記憶部２２、プレートステージを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部２４を制御するプレートステージ制御部２６が接続されている。
【００３９】
制御装置２０は、プレートステージの走査に同期して、各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成する転写パターンを各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６に対して順次出力する。また、制御装置２０は、各投影光学ユニット２の斜入射オートフォーカス系において検出されたプレートＰ表面の位置に基づいて、各投影光学ユニット２を光軸（Ｚ方向）に沿って移動させるための制御信号を各投影光学ユニット２のユニット駆動部８に対して順次出力する。
【００４０】
この露光装置においては、各投影光学ユニット２に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において液晶表示素子のパターン等の転写パターンを順次生成し、各投影光学ユニット２は、生成された転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に順次転写する。ここで、各投影光学ユニット２は、斜入射オートフォーカス系により検出されたプレートＰの面の位置に基づいて、ユニット駆動部８により投影光学ユニット２の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写する。即ち、図５に示すように、各投影光学ユニット２は、プレートＰのたわみ、うねりに影響されることなく、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。こうして、マスクパターン記憶部２２に記憶されている転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【００４１】
この実施の形態にかかる露光装置によれば、投影光学ユニット２の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写するため、投影光学系ＰＬの収差バランスを全く崩すことなく、各投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。
【００４２】
また、可変パターン生成装置６において転写パターンをプレートＰの走査に同期して順次生成するため、大面積のマスクを用意する場合に比較してコストを大幅に削減することができる。
【００４３】
また、スキャン方向に電気的にパターンを変化させていくことで、マルチレンズ方式においてマスクの大きさが各投影光学ユニット２の露光領域分だけで充分になり、さらにこの露光領域を小さく設定することで、マスクのコストダウンはもとより、マスク面のたわみ、うねりといった問題を解消することができる。さらに各々の投影光学ユニット単位で収差バランスを全く崩さないフォーカス位置の設定が可能であるので、大面積のプレートＰが自重その他の影響によりたわみ、うねり等を生じている場合においても、たわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を容易に行うことが可能になる。
【００４４】
なお、この実施の形態においては、斜入射オートフォーカス系を用いて露光領域におけるプレートＰの表面の位置（第１の検出点）の検出を行なっている。しかしながら、図６に示すように、各投影光学ユニット２に露光領域におけるプレートＰの表面の位置を検出する第１の斜入射オートフォーカス系を備えると共に、投射部ＡＦ１１及び検出部ＡＦ１２を有し、第１の斜入射オートフォーカス系とは走査方向に沿って異なる位置の第２の検出点の面位置を検出する第２の斜入射オートフォーカス系を備えるようにしてもよい。即ち、図６に示すように、プレートＰをＸ軸方向に走査させる時に、投影光学ユニット２の露光領域のプレートＰの露光面の位置を予め検出できるように第２の斜入射オートフォーカス系を第１の斜入射オートフォーカス系の−Ｘ方向に設置する。従って、プレートＰの走査を停止、又はプレートＰの走査速度を低下させることなく、第２の斜入射オートフォーカス系により予め検出された投影光学ユニット２の露光領域のプレートＰの露光面の位置に基づいて、露光時に投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面とを合致させることができる。
【００４５】
また、この実施の形態においては、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させるために各投影光学ユニット２をユニット駆動部８により投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させている。しかしながら、図７に示すように、可変パターン生成装置６に、例えばピエゾ素子等により構成されているマスク駆動部３０を設置し、マスク駆動部３０により可変パターン生成装置６を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させてもよい。この場合においては、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面に合致させることができる。また、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させるために、ユニット駆動部８により各投影光学ユニット２を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより結像位置の粗調整を行ない、マスク駆動部３０により各可変パターン生成装置６を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより結像位置の微調整を行なってもよい。
【００４６】
また、図８に示すように、各投影光学系ＰＬを構成している光学部材の一部分を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させるための光学部材駆動部３２を設置し、各投影光学系ＰＬを構成している光学部材の一部分、例えば、投影光学系ＰＬの前群又は後群を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させてもよい。この場合においては、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面に合致させることができる。
【００４７】
また、この実施の形態においては、各投影光学ユニット２がそれぞれ斜入射オートフォーカス系を備え、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出しているが、図９に示すように、プレートＰの上部にプレートＰのＹ方向の面位置を一度に検出できる面位置検出センサ３４を設置し、プレートＰをＸ軸方向に走査させることにより、プレートＰの面位置全体を検出し、検出された面位置に基づいて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像面（露光面）とプレートＰの表面とが合致するように、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置を設定してもよい。
【００４８】
また、プレートＰの上部にプレートＰのＹ方向の特定の検出点における面位置を検出できる面位置検出センサを設置し、プレートＰをＸ軸方向に走査させることにより、プレートＰのＹ方向の特定の検出点における面位置をＸ軸方向に検出し、検出された特定の検出点における面位置に基づいてプレートＰの他の面位置を演算により補完し、検出点における面位置と演算により求められた面位置とに基づいて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像面（露光面）とプレートＰの表面とが合致するように、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置を設定してもよい。
【００４９】
また、この実施の形態においては、可変パターン生成装置６が自発光型画像表示素子を備える場合について説明を行なったが、可変パターン生成装置６が光源と、この光源からの照明光の光路中に配置される非発光型画像表示素子を備えるようにしてもよい。ここで非発光型画像表示素子とは、空間光変調器（ＳＬＭ ： Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ ： Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、ＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、またはＤｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ ： ＥｌｅｃｔｒｏＰｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）等が例として挙げられる。
【００５０】
また、この実施の形態にかかる露光装置には複数の投影光学ユニット２を備えているが、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの光学部材の製造誤差等に因り各投影光学ユニット２に結像性能の違いが生じる場合がある。従って、各投影光学ユニット２の結像性能を予め計測し、各投影光学ユニット２の結像性能の違いに応じて、各可変パターン生成装置６において生成される転写パターンの修正を行なうようにしてもよい。また、各投影光学ユニット２の結像性能を予め計測し、各投影光学ユニット２の結像性能の違いに応じて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置の調整を行なうようにしてもよい。
【００５１】
また、この実施の形態において、可変パターン生成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成してもよい。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【００５２】
次に、この発明の実施の形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図１０は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図１０のステップＳ４０において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、その１ロットのウエハ（プレート）上の金属膜上にフォトレジストが塗布される。その後、ステップＳ４４において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、各投影光学系の結像位置とウエハ（プレート）の面位置を合致させるために各投影光学ユニットを投影光学系の光軸方向に移動させつつ、可変パターン生成装置のパターン像をその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次露光転写する。
【００５３】
その後、ステップＳ４６において、その１ロットのウエハ（プレート）上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ４８において、その１ロットのウエハ（プレート）上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことによって、マスク上のパターンに対応する回路パターンが、各ウエハ（プレート）上の各ショット領域に形成される。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造される。上述の半導体デバイス製造方法によれば、プレートの面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置との合致が正確に行なわれていることから、プレートのたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５４】
また、この発明の実施の形態にかかる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることもできる。図１１は、この実施の形態の露光装置を用いてプレート上に所定のパターンを形成することによって、マイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
図１１のパターン形成工程Ｓ５０では、この実施の形態の露光装置を用いて各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置を合致させるために各投影光学ユニットを投影光学系の光軸方向に移動させることにより位置調整を行ないつつ、可変パターン生成装置のパターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に順次転写露光する、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、感光性基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング工程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフィルタ形成工程Ｓ５２へ移行する。
【００５６】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応した３つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【００５７】
セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルタ形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。その後、モジュール組立工程Ｓ５６にて、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、プレートの面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置との合致が正確に行なわれていることから、プレートのたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明の露光装置によれば、投影光学系による転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。従って、感光性基板のたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を容易に行うことができる。また、複数の投影光学ユニットを備えて構成されるため、マスクの大きさが各投影光学ユニットの露光領域分だけで充分となり、更にこの露光領域を小さく設定することができる。従って、マスク面のたわみ、うねりといった問題も解消することができる。
【００５９】
また、感光性基板の面位置を検出する面位置検出手段を備え、その検出結果に基づいてフォーカス位置を独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に正確に合致させることができる。また、投影光学ユニット駆動手段により投影光学ユニットを移動させることによりフォーカス位置設定を行なう場合には、投影光学系の収差バランスを全く崩すことなく、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。また、マスク駆動手段によりマスクを移動または光学部材駆動手段により投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを移動させることによりフォーカス位置設定を行なう場合には、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。また、可変パターン生成装置によりマスクのパターンを電気的に制御することができ、抵コストで所望のパターンを容易に生成することができる。
【００６０】
また、この発明の露光方法によれば、この発明の露光装置を用いるため、感光性基板の面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置と感光性基板の面位置との合致が正確に行なわれていることから、感光性基板のたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる露光装置の各投影光学ユニットの配列を示す斜視図である。
【図４】実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態にかかる各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの表面の位置とを合致させた状態を示す図である。
【図６】実施の形態にかかる第２の斜入射オートフォーカス系を備える投影光学ユニットの構成を示す図である。
【図７】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの他の構成を示す図である。
【図８】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの他の構成を示す図である。
【図９】実施の形態にかかる露光装置の他の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図１１】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
２…投影光学ユニット、４…鏡筒、６…可変パターン生成装置、８…ユニット駆動部、１０…露光領域、１２…移動鏡、２０…制御装置、２２…マスクパターン記憶部、２４…プレートステージ駆動部、２６…プレートステージ制御部、３０…マスク駆動部、３２…光学部材駆動部、３４…面位置検出センサ、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系。

Claims (14)

1. 複数の投影光学ユニットを備えて構成される露光装置において、
   前記投影光学ユニットは、
   転写パターンが形成されたマスクと、
   前記マスクに形成された前記転写パターンの像を感光性基板上に投影する投影光学系と、
   前記投影光学系による前記転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するフォーカス位置設定手段と
   をそれぞれ備えることを特徴とする露光装置。
2. 前記感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出手段を更に備え、
   前記投影光学ユニットの前記フォーカス位置設定手段は、前記面位置検出手段により検出された前記感光性基板上の複数個所の面位置に基づいて、フォーカス位置を独立に設定することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
3. 前記面位置検出手段は、前記投影光学ユニット毎に設けられた露光領域の面位置を検出する第１面位置検出手段を含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の露光装置。
4. 前記フォーカス位置設定手段は、前記投影光学ユニットを前記投影光学系の光軸に沿って移動させる投影光学ユニット駆動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
5. 前記フォーカス位置設定手段は、前記投影光学ユニットの前記マスクを前記投影光学系の光軸に沿って移動させるマスク駆動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
6. 前記フォーカス位置設定手段は、前記投影光学ユニットの前記投影光学系を構成する光学部材の中の少なくとも１つを前記投影光学系の光軸に沿って移動させる光学部材駆動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
7. 前記マスクは、可変パターン生成装置を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の露光装置。
8. 前記可変パターン生成装置は、発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
9. 前記可変パターン生成装置は、光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
10. 前記マスクと前記投影光学系とは、光軸直交方向に相対移動を行わないことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の露光装置。
11. 前記投影光学ユニットと前記感光性基板とを相対的に走査方向に沿って移動させる走査手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光装置。
12. 前記面位置検出手段は、前記投影光学ユニット毎に設けられて、前記第１面位置検出手段による第１の検出点とは前記走査方向に沿って異なる第２の検出点での面位置を検出する第２面位置検出手段を備えることを特徴とする請求項３乃至請求項１１の何れか一項に記載の露光装置。
13. 請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
    前記投影光学ユニット毎にフォーカス位置を独立設定するフォーカス位置設定工程と、
    前記マスクのパターンを感光性基板上に転写する転写工程と、
    を含むことを特徴とする露光方法。
14. 前記フォーカス位置設定工程は、前記感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出工程を含むことを特徴とする請求項１３記載の露光方法。

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