JP2004319899A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】走査型の露光装置においても、転写パターンの精度を維持すること。
【解決手段】プレートＰＴを走査しつつ、これに同期して各可変パターン生成部４１ａ〜４１に形成したパターンをスクロールすることによって、プレートＰＴの所望領域に所望のパターンが徐々に露光される。この際、主制御装置８は、ステージ装置７のステージ移動誤差、投影光学系６の投影収差、プレートＰＴに後発的に形成されたプレート変位等を、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像の修正によって補正し、或いは各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置の修正によって補正し、或いは、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の調節によって補正する。これにより、プレートＰＴ全体に亘って高精度の露光が可能になり、回路等の集積度を高めることができ、回路等の製造の歩留りを高めることができる。
【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、撮像素子、薄膜磁気ヘッド、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露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パターンの消去や書込みが可能なマスクを用い、マスクに基準格子を形成することによって光学系を介して投影されるパターンに基づいて光学系の収差を検出し、レチクルに露光用パターンを形成する際に、収差検出結果に基づいて収差を相殺するように露光用パターンデータを補正する露光装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１１１２３９号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の露光装置は、静的なパターンの転写に適用されるものであり、例えばマスクに対してステージ上のウェハを相対的に移動させつつ、マスクに表示された露光用パターンをウェハの移動に同期して変化させる走査型の露光装置では、ウェハの移動速度や移動状態も転写パターンの形状に影響するため、転写パターンの形状を所望の精度に維持することができない。
【０００４】
また、上記の露光装置は、単に光学系の収差を補正するだけであるので、ウェハ自体やウェハ上に既に形成されている既存のパターンが変形している場合には、このようなウェハの変形等に対して露光パターンのマッチングをとることができない。
【０００５】
また、上記の露光装置は、単独の投影光学系の投影歪を補正するものであり、複数の投影光学系を用いて全体として１つの転写パターンを形成する場合には対応していない。
【０００６】
そこで、本発明は、走査型の露光装置においても、転写パターンの精度を維持することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、ウェハの変形等に対処して高精度の露光が可能な露光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、複数の投影光学系を用いて全体として１つの転写パターンを形成する場合にも、全体として一体性がある転写パターンを高精度で露光することができる露光装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、第１の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）感光性基板を移動可能に保持する保持手段と、（ｃ）パターン形成部によって形成された露光パターンを保持手段に保持された感光性基板上に投影像として投影する投影手段と、（ｄ）投影手段と保持手段との相対移動により生じる保持手段の移動状態を計測する計測手段と、（ｅ）パターン形成部における複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、計測手段による計測結果に基づいて、パターン形成部によって形成される露光パターンを補正する制御手段とを備える。
【００１０】
上記露光装置では、制御手段が、投影手段と保持手段との相対移動により生じる保持手段の移動状態を計測する計測手段の計測結果に基づいて、パターン形成部によって形成される露光パターンを補正するので、保持手段によって感光性基板を移動させて露光パターンの転写を行う際に、保持手段の移動誤差を補償した精密な露光すなわち転写が可能になる。よって、露光装置が例えば走査型の露光を行う装置の場合であっても、転写パターンを高精度なものとすることができる。
【００１１】
第２の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）感光性基板を保持する保持手段と、（ｃ）パターン形成部によって形成された露光パターンを感光性基板上に投影像として投影する投影手段と、（ｄ）感光性基板上に形成される被露光領域と投影像との相対変位に関する情報を計測する計測手段と、（ｅ）パターン形成部における複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、計測手段による計測結果に基づいて、被露光領域に対応するようにパターン形成部によって形成される露光パターンを補正する制御手段とを備える。
【００１２】
上記露光装置では、制御手段が、感光性基板上に形成される被露光領域と投影像との相対変位に関する情報を計測する計測手段の計測結果に基づいて、被露光領域に対応するようにパターン形成部によって形成される露光パターンを補正するので、感光性基板上に形成される被露光領域に適合するように投影像を形成することができる。よって、感光性基板全体が変形した場合や感光性基板に形成された既存のパターンが変形している場合にも、このような変形を計測することにより転写パターンを高い適応性で転写することができる。
【００１３】
第３の発明に係る露光装置は、（ａ）複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、（ｂ）感光性基板を保持する保持手段と、（ｃ）パターン形成部によって形成された露光パターンを感光性基板上に投影像として投影する複数の投影手段と、（ｄ）複数の投影手段毎に投影像を計測する計測手段と、（ｅ）パターン形成部における複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、計測手段による計測結果に基づいて、各複数の投影手段に対応する露光パターン毎にパターン形成部によって形成される露光パターンを補正する制御手段とを備える。
【００１４】
上記露光装置では、制御手段が、複数の投影手段毎に投影像を計測する計測手段の計測結果に基づいて、各複数の投影手段に対応する露光パターン毎にパターン形成部によって形成される露光パターンを補正するので、感光性基板上に形成される投影像を投影手段毎に補正することができるとともに、全体としても統一性がある転写パターンを高精度で露光することができる。また、光学的な収差補正機構によって生じるおそれがあった副作用を小さくすることもできる。
【００１５】
第４の発明に係る露光装置は、第１の発明による装置であって、移動状態が、投影手段に対する感光性基板の移動における速度リップル、ヨーイング、及び走り誤差の少なくとも１つを含むことを特徴とする。この場合、感光性基板を保持する保持手段の移動に際しての速度リップル、ヨーイング、及び走り誤差を補償して露光精度を高める露光が可能になる。
【００１６】
第５の発明に係る露光装置は、第３の発明による装置であって、制御手段での補正が、感光性基板上に投影される露光パターンの投影倍率、ディストーション、変位及び回転、並びに、パターン形成部の変形の少なくとも１つを含むことを特徴とする。この場合、投影手段の収差やパターン形成部の変形を補償して高精度の露光像を形成することができる。
【００１７】
第６の発明に係る露光装置は、第１〜５の発明による装置であって、計測手段による計測結果に基づいて、パターン形成部の空間的配置と、ステージの空間的配置と、投影手段の全体又は要素の空間的配置とを調整することによって、感光性基板上に投影される投影像の位置及び状態を調整する補正機構をさらに備えることを特徴とする。この場合、機械的機構或いは光学的調整によって、補助的に投影像の形成位置や形状を補正することができ、露光精度の向上を図ることができる。具体的には、感光性基板を移動させて露光パターンの転写を行う際の移動誤差を補償した精密な露光が可能になり、感光性基板上に形成される露光領域の形状等に適合する投影像を形成することができ、投影手段毎に投影像を補正して全体として統一性がある転写パターンを高精度で露光することができる。なお、このような補正機構は、パターン形成部を構成する複数の素子の画素単位以下の誤差の補正を可能にするが、パターン形成部を構成する複数の素子の画素単位以上の誤差の補正も可能である。画素単位以上の誤差の補正を行う場合、パターン形成部によって形成される露光パターンを補正際の演算の負担を軽減できる。
【００１８】
第７の発明に係る露光装置は、第６の発明による装置であって、補正機構が、露光パターンの投影倍率、シフト、回転、及び、ディストーションの少なくとも１つを含む状態を補正することを特徴とする。この場合、投影手段の収差を補償して高精度の投影像を形成することができる。
【００１９】
第８の発明に係る露光装置は、第６の発明による装置であって、補正機構が、パターン形成部、投影手段、及びステージの相対的位置関係を補正することを特徴とする。この場合、感光性基板上の適正な位置に投影像を形成することができ、高精度の露光が可能になる。
【００２０】
第９の発明に係る露光装置は、第６〜８の発明による装置であって、補正機構が、投影手段が複数の投影手段から構成される場合に各投影手段によって感光性基板上に投影される複数の投影像の相対的な位置及び状態を補正することを特徴とする。この場合、投影手段毎に投影像を補正して全体として統一性がある転写パターンを高精度で露光することができる。
【００２１】
第１０の発明に係る露光装置は、第６〜９の発明による装置であって、補正機構が、パターン形成部に設けた素子による単位素子以下の微小な誤差を修正することを特徴とする。この場合、より精度の高い露光が可能になる。
【００２２】
第１１の発明に係る露光装置は、第１〜１０の発明による装置であって、計測手段が、感光性基板上に投影される露光パターンの像、或いは当該感光性基板上と共役な位置へ投影される像を計測する投影像計測部を含むことを特徴とする。この場合、露光パターンの投影像を直接的に計測してパターン形成部やこれに形成する露光パターンのアライメントを行うことができ、高精度で転写パターンを形成する露光が可能になる。
【００２３】
第１２の発明に係る露光装置は、第１１の発明による装置であって、制御手段が、投影像計測部の計測結果に基づいて、パターン形成部によって形成される露光パターンの結像状態を補正することを特徴とする。この場合、投影手段の収差等の補正が可能になる。
【００２４】
第１３の発明に係る露光装置は、第１〜１２の発明による装置であって、計測手段が、保持手段の位置を計測するステージ計測部を含むことを特徴とする。この場合、保持手段の位置計測を利用したアライメントが可能になり、保持手段とともに移動する感光性基板に精密な露光を行うことができる。
【００２５】
第１４の発明に係る露光装置は、第１３の発明による装置であって、パターン補正部が、ステージ計測部の計測結果に基づいて、パターン形成部及び投影手段に対するステージの相対的な位置及び移動の少なくとも一方を補正することを特徴とする。この場合、保持手段と感光性基板とを投影手段等に対して精密に移動させることができる。
【００２６】
第１５の発明に係る露光装置は、第１〜１４の発明による装置であって、計測手段は、感光性基板上のアライメント用マークを計測するマーク計測部をさらに含むことを特徴とする。この場合、感光性基板の変形等を計測することができ、感光性基板に精密な露光を行うことができる。
【００２７】
第１６の発明に係る露光装置は、第１５の発明による装置であって、パターン補正部が、マーク計測部の計測結果に基づいて、外因的要素による露光状態の不整合を修正することを特徴とする。ここで、「外因的要素」とは、露光装置に本質的に内在しない原因によるものを意味し、感光性基板の変形、露光装置間の偏差等を含む。この場合、処理工程に伴う感光性基板の変形、露光装置間の偏差、露光装置自体の変形等を含む変動を補償して高精度の露光が可能になる。
【００２８】
第１７の発明に係る露光装置は、第１〜１６の発明による装置であって、計測手段による計測結果に基づいて露光の空間的誤差に関連するパラメータの少なくとも一部に関連づけて作成された補正データを記憶する記憶手段をさらに備え、パターン補正部は、記憶手段に保持された補正データに基づいて、パターン形成部によって表示される露光パターンを補正することを特徴とする。この場合、計測結果の蓄積によって形成した補正データに基づく露光が可能になり、信頼性の高い安定した露光が可能になる。
【００２９】
第１８の発明に係る露光装置は、第１〜１７の発明による装置であって、ステージが、露光に際して、感光性基板をパターン形成部に対して相対的に移動させ、パターン形成部が、感光性基板の移動に同期して露光パターンが移動するように表示することを特徴とする。この場合、走査型の露光によって広域に亘って高精度の露光が可能になる。
【００３０】
第１９の発明に係る露光方法は、請求項１乃至請求項１８の何れか１項に記載の露光装置を用いた露光方法において、（ａ）被露光面または被露光面と光学的に共役な位置に配置されたパターン形成部に露光パターンを表示させる露光パターン表示工程と、（ｂ）パターン形成部にて表示された露光パターンを被露光面に配置された感光性基板に転写する転写工程とを含む。
【００３１】
上記露光方法では、上記第１〜第２０の発明に係る露光装置を用いてパターン形成部に露光パターンを表示し、この露光パターンを感光性基板に転写するので、投影像の感光性基板上における形成位置や形状を補正することができ、露光精度の向上を図ることができる。すなわち、感光性基板を移動させて露光パターンの転写を行う際の移動誤差を補償した精密な露光が可能になり、感光性基板上に形成される露光領域の形状等に適合する投影像を形成することができ、投影手段毎に投影像を補正して全体として統一性がある転写パターンを高精度で露光することができる。
【００３２】
第２０の発明に係る露光方法は、（ａ）形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、（ｂ）パターン形成部と所望の露光パターンが転写される感光性基板との相対的な移動状態を計測する計測工程と、（ｃ）該計測工程の計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正しつつ、パターン形成工程で形成されたパターンを、感光性基板を移動させて該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。
【００３３】
上記露光装置では、パターン形成部と感光性基板との相対的な移動状態の計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正するので、感光性基板を移動させて露光パターンの転写を行う際に、感光性基板の移動誤差を補償した精密な露光すなわち転写が可能になる。よって、露光方法が例えば走査型の露光を行う場合であっても、転写パターンを高精度なものとすることができる。
【００３４】
第２１の発明に係る露光方法は、（ａ）形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、（ｂ）所望の露光パターンが転写される感光性基板上に形成される被露光領域と露光パターンの転写像との相対変位に関する情報を計測する計測工程と、（ｃ）該計測工程の計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正しつつ、パターン形成工程で形成されたパターンを該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。
【００３５】
上記露光方法では、感光性基板上に形成される被露光領域と露光パターンの転写像との相対変位に関する情報の計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正するので、感光性基板上に形成される被露光領域の形状または感光性基板上に形成される被露光領域に適合する投影像を形成することができる。よって、感光性基板全体が変形した場合や既存のパターンが変形している場合にも、このような変形に対応してアライメントを行った転写パターンを高い適応性で転写することができる。
【００３６】
第２２の発明に係る露光方法は、露光装置を用い感光性基板にパターンを露光する露光方法において、（ａ）形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、（ｂ）感光性基板の変形及び線幅の変動、露光装置における変形、並びに、他の露光装置を含む複数の露光装置間の偏差の少なくとも１つを計測する計測工程と、（ｃ）該計測工程の計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正しつつ、パターン形成工程で形成されたパターンを該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。
【００３７】
上記露光方法では、感光性基板の変形及び線幅の変動、露光装置における変形、並びに、他の露光装置を含む複数の露光装置間の偏差の少なくとも１つに関する計測結果に基づいて、パターン形成部で形成される露光パターンを補正するので、感光性基板の変形、露光装置における変形、他の露光装置を含む複数の露光装置間の偏差等に起因する露光位置の誤差を補正して、高精度の露光を可能にする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態に係る露光装置の外観的構成を示す斜視図であり、図２は、第１実施形態に係る露光装置の概略構成を説明するブロック図である。
【００３９】
この露光装置１０は、照明光源装置２と、マスク装置４と、投影光学系６と、ステージ装置７、主制御装置８とを備え、ステージ装置７に載置したプレート（感光性基板）ＰＴ上に、マスク装置４に設けた各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの透過パターン像を投影することによって露光処理を行う。
【００４０】
照明光源装置２は、図１に示すように、以下に詳述するマスク装置４を構成する複数の可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅを個別に照明するためのものであり、所定波長の光源光を発生する光源装置２１と、光源装置２１からの光源光を均一な照明光として各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに入射させる複数組の光学系２３ａ〜２３ｅとを備える。なお、光源装置２１は、例えば超高圧水銀ランプ、波長選択フィルタ、コリメートレンズ、フライアイレンズ等のインテグレータ、コンデンサレンズ等からなる。また、光源装置２１は、主制御装置８によって動作が制御されており、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに対する照明光量を適宜調整することができる。ここでは、照明光源装置２を各照明視野に対して１つの光源を持つ方式として説明するが、単一又は多数の光源をランダム性の良い光ファイバー等のライトガイドにより各照明視野に分割する方式をとることもできる。
【００４１】
マスク装置４は、パターン形成部であり、Ｙ軸方向に沿って２列に配列された複数（図１では合計で５つ）の可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅと、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅを電子的に駆動して所望のパターンを表示させるパターン駆動回路４３と、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅを空間的に個別に変位させてこれらの姿勢を調節するマスク駆動装置４５とを備える。各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅは、照明光源装置２に設けた各光学系２３ａ〜２３ｅにそれぞれ対向して下方に配置されている。これらの可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅは、透過と非透過のスイッチングによって画像の表示を行う非発光型画像表示素子である透過型液晶表示素子からなる。これらの可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅは、回路パターン等の設計データに基づいて例えばＴＦＴ駆動されオン、オフを繰り返す構造となっている。各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅには、パターン駆動回路４３からの制御信号に基づいて、プレートＰＴの走査に同期して対応する露光領域に投影される転写パターンが順次生成される。なお、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅには、後述する部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの各視野領域に対応した台形状の有効エリアが設けられている。また、パターン駆動回路４３は、主制御装置８から出力される画像信号に基づいて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに画素単位の精度で透過パターンの表示を行わせ、このよう透過パターンをプレートＰＴの移動方向（−Ｘ軸方向）と同じ−Ｘ軸方向に移動させる表示のスクロールを行う。さらに、マスク駆動装置４５は、圧電素子等その駆動回路等からなり、次各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのＸ−Ｙ面内での位置やＺ軸の回りの回転位置を微調整することができる。
【００４２】
投影光学系６は、投影手段であり、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに対応してＹ軸方向に沿って２列に配列された複数（図１では合計で５つ）の部分投影光学系６１ａ〜６１ｅと、部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの結像状態を個別に調整する投影レンズ駆動装置すなわち像調整装置６３とを備える。ここで、各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅは、互いに同一構造を有するが、第１群の部分投影光学系６１ａ〜６１ｃと、第２群の部分投影光学系６１ｄ，６１ｅとは、ＹＺ平面に平行な面を挟んで互いに対称的に配置されている。各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅからの光は、投影光学系６を構成する部分投影光学系６１ａ〜６１ｅに入射する。これらの部分投影光学系６１ａ〜６１ｅを経た光は、後述するプレートステージ７１上においてＸＹ平面に平行に支持されたプレートＰＴ上に転写すべきパターンに対応する複数の像すなわち投影像を形成する。
【００４３】
図３は、１つの部分投影光学系６１ａの構造を説明する図である。この部分投影光学系６１ａは、可変パターン生成部４１ａからの光に基づいてプレートＰＴ上に露光パターンの像を形成するためのもので、可変パターン生成部４１ａから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸方向に反射するようにマスク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有する直角プリズム９１を備えている。また、部分投影光学系６１ａは、直角プリズム９１側から順に、正の屈折力を有するレンズ群９２ａと、負の屈折力を有するレンズ群９２ｂと、第１直角プリズム９１ａ側に凹面を向けた凹面反射鏡９２ｃとを備えている。レンズ群９２ａ、レンズ群９２ｂ、及び凹面反射鏡９２ｃは、Ｘ軸方向に沿って配置され、全体として反射屈折光学系９２を構成している。反射屈折光学系９２から＋Ｘ軸方向に沿って直角プリズム９１に入射した光は、可変パターン生成部４１ａのパターン面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ軸方向に反射される。
【００４４】
また、可変パターン生成部４１ａと直角プリズム９１の第１反射面との間の光路中には、フォーカス補正光学系９４と、像シフターとしての平行平面板９５，９６とが付設されている。さらに、直角プリズム９１の第２反射面とプレートＰＴとの間の光路中には、倍率補正光学系９７が付設されている。
【００４５】
フォーカス補正光学系９４は、ＺＸ平面内においてクサビ断面形状を有している一対のクサビ型光学部材からなり、各クサビ型光学部材は、像調整装置６３の一部である第１駆動部６３ａに駆動されてＸ軸方向に沿って相対的に移動させることができるようになっている。これにより、可変パターン生成部４１ａのパターン面と直角プリズム９１との間の光路長を変化させることができ、この部分投影光学系６１ａの光軸方向（Ｚ軸方向）の結像位置を変更することが可能である。
【００４６】
像シフターとしての平行平面板９５，９６は、ともに基準状態においてその平行面が光軸（Ｚ軸方向）に垂直に設定されているが、像調整装置６３の一部である第２駆動部６３ｂに駆動されて、一方の平行平面板９５は、Ｘ軸のまわりに微小量だけ適宜回転し、他方の平行平面板９６は、Ｙ軸のまわりに微小量だけ適宜回転する。このように、一方の平行平面板９５をＸ軸のまわりに微小量だけ回転させると、プレートＰＴ上に形成される像がＸＹ平面においてＹ方向に微動（像シフト）し、他方の平行平面板９５をＹ軸のまわりに微小量だけ回転させると、プレートＰＴ上に形成される像がＸＹ平面においてＸ方向に微動（像シフト）する。
【００４７】
倍率補正光学系９７は、光軸方向（Ｚ軸方向）に沿って配列された凹凸凹の３つのレンズ要素からなり、各レンズ要素は、、像調整装置６３の一部である第３駆動部６３ｃに駆動されて光軸方向に沿って相対的に移動させることができるようになっている。これにより、プレートＰＴ上に形成される可変パターン生成部４１ａの像の倍率を微調整することができる。
【００４８】
直角プリズム９１は、像ローテータとして機能するように構成されている。すなわち、直角プリズム９１は、基準状態において第１反射面と第２反射面との交差線（稜線）がＹ軸方向に沿って延びるように設定され、光軸（Ｚ軸）のまわりに微小量だけ回転可能に構成されている。直角プリズム９１を像調整装置６３の一部である第４駆動部６３ｄによって駆動して、光軸（Ｚ軸）のまわりに微小量だけ回転させると、プレートＰＴ上に形成される像がＸＹ平面において光軸（Ｚ軸）のまわりに微小回転（像回転）する。
【００４９】
図１及び図２に戻って、ステージ装置７は、保持手段であり、プレートＰＴを保持してプレートＰＴとともに移動するプレートステージ７１と、プレートステージ７１の姿勢を３次元的に調節するとともにＹ軸方向に沿って移動させるステージ駆動装置７３と、プレートステージ７１上に固定された干渉計測用の移動鏡７５，７６と、プレートステージ７１上に固定されるとともに基準マークを有するアライメント部材７７と、プレートステージ７１内部に組み込まれてアライメント部材７７の基準マークを計測する空間像計測センサ７８とを備える。ここで、ステージ駆動装置７３は、プレートステージ７１を走査方向である−Ｘ軸方向に沿って移動させるとともに走査直交方向であるＹ軸方向にステップ移動させることができる走査用駆動系と、プレートステージ７１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ともにＺ軸やＸ，Ｙ軸の回りに微小量だけ回転させるためのアライメント用駆動系とからなる。
【００５０】
プレートステージ７１の位置座標や移動速度は、これに設けた移動鏡７５，７６による反射を利用して位置計測を行うレーザ干渉計８１，８２によって計測される。干渉計計測処理部８５では、一方の移動鏡７５に対向する複数のレーザ干渉計８１の検出結果を適宜処理することによって、−Ｘ軸方向すなわち走査方向の位置を検出することができ、他方の移動鏡７６に対向する複数のレーザ干渉計８２の検出結果に基づいてＹ軸方向すなわち走査直交方向の位置を検出することができる。プレートステージ７１のＺ軸の回りの回転量は、レーザ干渉計８１或いはレーザ干渉計８２を構成する各干渉計部分による位置検出量の差に基づいて決定することができる。ここで、レーザ干渉計８１，８２や干渉計計測処理部８５は計測手段すなわちステージ計測部を構成する。なお、プレートステージ７１の微動量を計測するためには、変位計を用いることもできる。
【００５１】
アライメント部材７７には複数の透過型のアライメントマークＡＭＳが形成されている。各アライメントマークＡＭＳの像は、イメージセンサ計測処理部８３に駆動されている空間像計測センサ７８を介して観察され、この空間像計測センサ７８による検出結果はイメージセンサ計測処理部８３から主制御装置８に出力される。このアライメント部材７７には、プレートステージ７１の位置調節によって、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されたパターンが投影され、アライメント部材７７と各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅとのスルー・ザ・レンズ（ＴＴＬ）方式のアライメントが可能になる。ここで、空間像計測センサ７８やイメージセンサ計測処理部８３は計測手段を構成し、さらに、空間像計測センサ７８は投影像計測部を構成する。
【００５２】
なお、空間像計測センサ７８は、図３に示すように、レンズ７８ａ、センサ７８ｂ等からなる。
【００５３】
図４は、アライメント部材７７を用いたアライメントを説明する図である。図４（ａ）は可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの像ＭＩが投影されたアライメント部材７７の平面図を示し、図４（ｂ）はマークのアライメントを概念的に説明する図である。図４（ａ）から明らかなように、プレートステージ７１を基準位置に移動させることによって、アライメント部材７７には、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの像ＭＩが投影される。
【００５４】
この際、図１のマスク駆動装置４５を適宜動作させることによって各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの並進位置や回転位置を個別に調節して、図４（ｂ）に示すように、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの像ＡＭＭをアライメント部材７７のアライメントマークＡＭＳと一致させる。これにより、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンの位置合わせが可能になり、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ全体としても歪がなく継ぎ目部分で滑らかな高精度の画像をプレートＰＴ上に転写することができる。
【００５５】
また、パターン駆動回路４３を適宜動作させることによって各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンをシフトさせたり、回転させたり、拡大したり、ディストーションを元に戻す変形を行ったりして、上記と同様に可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの像ＡＭＭをアライメント部材７７のアライメントマークＡＭＳと一致させることもできる。この場合において、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに生成されるパターンの変化量は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンの位置合わせのための補正量（現状の露光装置１０に固有の固定的な値）に対応し、この補正量を主制御装置８等に適宜記憶して可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅにパターンを形成してスクロールする際のオフセット量とすることにより、歪みなく滑らかに継ぎ合わされた高精度の画像をプレートＰＴ上に転写することができる。
【００５６】
図１及び図２に戻って、第１群の部分投影光学系６１ａ〜６１ｃと、第２群の部分投影光学系６１ｄ，６１ｅとの間に配置されたセンサユニット３は、各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅのフォーカス状態を独立して検出することができるＡＦセンサ３１と、プレートＰＴ上のアライメントマークの位置を検出する顕微鏡型位置センサ３３とを備える。
【００５７】
ここで、ＡＦセンサ３１は、計測手段であり、ＡＦセンサ計測処理部３５に駆動されて動作し、検査光をプレートＰＴ表面に斜めに入射させてその反射光を検出する。ＡＦセンサ計測処理部３５は、ＡＦセンサ３１その検出結果を利用することによって各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅからプレートＰＴまでの距離が目標値になっているか否かを計測するものであり、予めキャリブレーションを行うことによって、各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅが結像状態にあるか否かや、内側と外側のいずれに結像状態が外れているかを検出することができ、その出力は、主制御装置８で常時監視され、ステージ駆動装置７３によるプレートステージ７１の移動等に際して必要なデータとして常時参照される。
【００５８】
なお、ＡＦセンサ３１は、図３に示すように、レンズ３１ａ、センサ３１ｂ、光源３１ｃ等からなる。
【００５９】
後者の顕微鏡型位置センサ３３は、計測手段すなわちマーク計測部であり、プレートアライメントセンサ計測処理部３７に駆動されて動作し、プレートＰＴ上のアライメントマークの画像を取り込むことによって、オフアクシス型のアライメントを可能にする。プレートアライメントセンサ計測処理部３７は、ステージ駆動装置７３と連動してプレートステージ７１とともにプレートＰＴをＸ−Ｙ面内で移動させながらプレートＰＴ上のマーク画像を取り込んで画像処理を行うことによって、アライメント部材７７上のアライメントマークＡＭＳを基準としたプレートＰＴ上のマーク位置を計測する。これによって、プレートステージ７１上におけるプレートＰＴの位置を考慮したアライメントを可能にするベースライン計測（露光パターンの投影位置とアライメント系の検出中心との相対位置関係の計測）が達成される。なお、このようなベースライン計測に際しては、レーザ干渉計８１，８２や干渉計計測処理部８５を動作させてセンサユニット３すなわち投影光学系６に対するプレートステージ７１すなわちプレートＰＴの移動量が監視・計測される。
【００６０】
なお、顕微鏡型位置センサ３３は、図３に示すように、レンズ３３ａ、撮像素子３３ｂ等からなる。
【００６１】
なお、上記の顕微鏡型位置センサ３３やプレートアライメントセンサ計測処理部３７に代えて、マスク装置４とプレートＰＴとの相対位置合わせを行うようにマスク装置４上方にアライメント系を配置し、投影光学系６を介して位置合わせを行うこともできる。
【００６２】
図５は、プレートステージ７１の理想的な動きと現実との差を概念的に説明する図である。プレートステージ７１を−Ｘ軸方向に移動させると、固定された投影光学系６によって投影される点はプレートＰＴ上のＸ軸方向に移動する。この際、露光の中心点は、理想的には下側の直線Ｌ０のように移動するはずであるが、プレートステージ７１の特性等によって、実際には上側の曲線Ｌ１のように移動する。つまり、「●」示す定期的な移動点は、プレートステージ７１の移動に際しての速度リップルによってＸ軸方向の前後に不規則に変位する。また、矢印で示すプレートステージ７１の向きは、プレートステージ７１の移動に伴うヨーイングによってＸ軸方向に対して微小角だけ不規則に傾く。さらに、プレートステージ７１の位置については、移動鏡７６の平面度誤差や傾きにより、実際の位置と干渉計による計測値との間に乖離が生じ、例えばＹ軸方向に（移動鏡７６の平面度にならって）不規則にシフトする。また、干渉計を載置している架台の変形によっても干渉計の計測誤差が生じるため同様の現象が生じる。さらに、移動鏡７６のＸ軸に対する微小な傾きは、プレートステージ７１の移動に一定の偏りを生じさせ、プレートステージ７１が各軸に沿って移動しなくなるが、この程度は、プレートステージ７１の直交度と呼ばれる。以上のようなＹ軸方向の不規則なシフトや直交度は、プレートステージ７１の走り誤差と呼ばれる。
【００６３】
以上のような、プレートステージ７１の移動におけるステージ移動誤差、すなわち▲１▼速度リップル、▲２▼ヨーイング、▲３▼走り誤差は、プレートステージ７１の動作に際して制御の遅延によって回避できない。このため、このようなステージ移動誤差をレーザ干渉計８１，８２等によって検出した場合には、パターン駆動回路４３を適宜動作させることによって各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンを変更し、ステージ移動誤差を相殺するような補正をかける。これにより、ステージ移動誤差の有無に拘わらず、安定して高精度の露光が可能になる。なお、上記のようなステージ移動誤差は、ＸＹ面内における目標位置からの並進的位置ズレと、Ｚ軸に平行なある中心軸のまわりの微小回転とに分けて考えることができ、このようなステージ移動誤差を部分投影光学系６１ａ〜６１ｅによって逆投影すれば、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上におけるパターンの修正に換算することができる。つまり、制御手段である主制御装置８は、このような演算すなわち画像変換を高速度で実施して、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像をリアルタイムで修正することができる。ただし、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正する場合、画素単位でパターンを修正することになるので、画素寸法以下の精度でステージ移動誤差を修正することができない。
【００６４】
なお、主制御装置８からの指令に基づいてマスク駆動装置４５を適宜動作させて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの並進位置や回転位置を個別に調節することによっても、ステージ移動誤差を相殺するような補正をかけることができる。さらに、図３に示すようなフォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の補正機構を、第１〜第４駆動部６３ａ〜６３ｄを用いて適宜動作させることによっても、ステージ移動誤差を相殺するような補正をかけることができる。以上の場合、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正する場合に比較して修正の自由度が限定されるが、画素寸法以下の精度でステージ移動誤差を修正することができる。例えば、パターン補正量δが、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの単位画素長をａとしたとき、
δ＝ａ×ｍ＋ｂ（ｍは整数、ｂ＜ａ）
で与えられる場合、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅをｂだけ移動させ、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上のパターンを画素ｍ個分シフトさせる。つまり、画素長ａ単位での補正は、マスクである各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅで行うことになり、単位画素長程度のストロークの補正は、例えば投影光学系６内で行うことになる。
【００６５】
図６〜８は、投影光学系６を構成する各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの収差を補正する方法を説明したものである。各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの精度や調整が十分でない場合は、継ぎ目部分が滑らで歪のない高精度の画像をプレートＰＴ上に転写することができない。
【００６６】
図６（ａ）は、転写したい原画像ＯＩＭと、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅによって確保される投影領域ＰＡとの関係を示す。また、図６（ａ）は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの有効エリアに分割された画像領域ＩＡ１〜ＩＡ５を示す。また、図７（ａ）は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの有効エリアＥＡ１〜ＥＡ５及びこれらに形成されるパターンを示し、図７（ｂ）は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅによって投影領域ＰＡに対応する露光領域ＥＸＡ上に投影される転写エリアＴＰ１〜ＴＰ５を示す。図からも明らかなように、転写エリアＴＰ１〜ＴＰ５によって形成されるパターンすなわち転写像は、もとの原画像ＯＩＭに比較してシフト、回転、拡大、ディストーションによって歪んでおり、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのつなぎ目で不連続になっている。
【００６７】
図８は、パターン駆動回路４３を適宜動作させることによって各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンを変更し、各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの投影収差を補正した場合を示す。図８（ａ）は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの有効エリアＥＡ１〜ＥＡ５及びこれらに形成される補正後のパターンを示し、図８（ｂ）は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅによって露光領域ＥＸＡ上に投影される転写像ＴＰＡを示す。図８（ａ）に示す各有効エリアＥＡ１〜ＥＡ５に表示した補正後のパターンは、図７（ａ）に示す各有効エリアＥＡ１〜ＥＡ５に対して逆方向のシフト、回転、縮小、ディストーションをそれぞれ施したものである。この場合、図６（ａ）に示す原画像ＯＩＭが中実に投射されており、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのつなぎ目が滑らかになっている。
【００６８】
各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの投影収差は、例えばプレートＰＴに試し焼きを行うことによって検出することができる。また、各部分投影光学系６１ａ〜６１ｅの収差（例えば投影像の回転、シフト、拡大若しくは縮小、台形歪み等）は、空間像計測センサ７８を利用して各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの適所に形成したアライメントマークをアライメント部材７７を介して観測することによっても計測することができる。このような投影収差を部分投影光学系６１ａ〜６１ｅによって逆投影すれば、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上におけるパターンの修正に換算することができる。つまり、制御手段である主制御装置８は、このような演算すなわち画像変換をオフセットとして予め演算し或いは露光中にリアルタイムで実行して、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正することができる。
【００６９】
なお、主制御装置８からの指令に基づいてマスク駆動装置４５を適宜動作させて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの並進位置や回転位置を個別に調節することによっても、上記の投影収差を相殺するような補正をかけることができる。さらに、図３に示すようなフォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の補正機構を、第１〜第４駆動部６３ａ〜６３ｄを用いて適宜動作させることによっても、投影収差を相殺するような補正をかけることができる。以上の場合、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正する場合に比較して補正の自由度が限定されるが、画素寸法以下の精度で投影収差を補正することができる。
【００７０】
図９は、プレートステージ７１上におけるプレートＰＴの理想的な配置及び形状と現実との差を概念的に説明する図である。プレートＰＴのアライメントマークＰＡＭは、理想的には格子状の仮想的基準線ＳＬ上に配置されるべきである。しかしながら、プレートＰＴに熱処理が施されてプレートＰＴが部分的に変形したり、プレートステージ７１上での載置状態に起因してプレートＰＴが歪んだりして、実際にはアライメントマークＰＡＭが仮想的基準線ＳＬ上からずれた位置に配置される。
【００７１】
以上のような、プレートＰＴの位置誤差は、図２に示す顕微鏡型位置センサ３３を利用して精密に計測することができる。つまり、プレートステージ７１とともにプレートＰＴをＸＹ面内で移動させながらプレートＰＴ上のアライメントマークＰＡＭの画像を取り込むことによって、アライメント部材７７上のアライメントマークＡＭＳすなわち仮想的基準線ＳＬを基準としたプレートＰＴ上の各点の変位を計測することができる。このような変位は、補間によってプレートＰＴ上の各点における変位若しくは歪みのマップ、すなわち被露光領域と投影像との相対変位に関するマップとして主制御装置８に保管される。
【００７２】
主制御装置８は、実際の露光に際して、パターン駆動回路４３を適宜動作させることによって各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されるパターンを変更し、プレートＰＴの変位若しくは歪み（以下、「プレート変位」）を相殺するような補正をかける。これにより、プレート変位の有無に拘わらず、安定して高精度の露光が可能になる。なお、上記のようなプレート変位は、ＸＹ面内における目標位置からの並進的位置ズレと、Ｚ軸に平行なある中心軸のまわりの微小回転と、投影倍率の変化とに分けて考えることができ、このようなプレート変位を部分投影光学系６１ａ〜６１ｅによって逆投影すれば、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上におけるパターンの修正に換算することができる。つまり、制御手段である主制御装置８は、このような演算すなわち画像変換をオフセットとして予め演算し或いは露光中にリアルタイムで実行して、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正することができる。この場合、プレートステージ７１での補正を最小限に抑えることができる。プレートＰＴが大型の場合、プレートステージ７１のみでの補正は、ステージ計測用の干渉計、プレートステージ稼動系に大きな負担となるので、プレートステージ７１での補正を最小限に抑えることによって、干渉計、プレートステージ稼動系の負担を低減して露光精度を高めることができる。
【００７３】
なお、主制御装置８からの指令に基づいてマスク駆動装置４５を適宜動作させて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの並進位置や回転位置を個別に調節することによっても、上記のプレート変位を相殺するような補正をかけることができる。さらに、図３に示すようなフォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の補正機構を、第１〜第４駆動部６３ａ〜６３ｄを用いて適宜動作させることによっても、プレート変位を相殺するような補正をかけることができる。以上の場合、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させスクロールする画像を修正する場合に比較して補正の自由度が限定されるが、画素寸法以下の精度でプレート変位を補正することができる。
【００７４】
以上は、プレートＰＴの変形等の全体的な誤差要因の補正について説明したが、プレートＰＴ上に形成されたパターンの寸法や間隔が前工程の影響でプレートＰＴ内で変化している場合にも、プレート変位の場合と同様に補正することができる。つまり、このような変化を、プレートＰＴ上に形成されたパターンの寸法に対応する被露光領域と投影像との相対的位置関係として事前に計測してこれを相殺するように補正することができる。この場合、プレートＰＴ上の各パターンの詳細な寸法状態をチェックすることによって、複数工程間でアライメントを行った露光処理が可能になる。
【００７５】
さらに、プレートＰＴ上に形成されたパターンの寸法や間隔が前工程の影響で変形していない場合であっても、前工程の露光装置と本実施形態の露光装置との間の差によってパターンの転写ズレ（後側の露光装置における被露光領域の相対的な変位として把握することができる）が発生する可能性があるが、プレートＰＴ上のアライメントマークや各パターンの詳細な寸法状態をチェックすることによって複数工程間でアライメントを行った露光処理が可能になり、良好な重ね精度を得ることができる。この場合、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像を露光装置間の誤差に対応して修正し、或いはマスク駆動装置４５を適宜動作させて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置を修正する。さらに、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１を、第１〜第４駆動部６３ａ〜６３ｄを用いて適宜動作させることによっても、複数工程間でアライメントを行った露光処理が可能になる。
【００７６】
以下、図１等に示す露光装置１０の全体的な動作について説明する。それぞれパターンが形成された可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅは、照明光源装置２からの照明光によって均一に照明される。各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのパターンを透過した光束は、投影光学系６を介して、感光性基板であるプレートＰＴ上にマスクパターンの像を形成する。そして、ＸＹ平面内においてプレートＰＴを−Ｘ軸方向に走査しつつ、これに同期して各可変パターン生成部４１ａ〜４１に形成したパターンをスクロールすることによって、プレートＰＴの所望領域に所望のパターンが徐々に露光される。この際、主制御装置８は、ステージ装置７のステージ移動誤差、投影光学系６の投影収差、プレートＰＴに後発的に形成されたプレート変位等を、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像の修正によって補正し、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置の修正によって補正し、或いは、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の調節によって補正する。これにより、プレートＰＴ全体に亘って高精度の露光が可能になり、回路等の集積度を高めることができ、回路等の製造の歩留りを高めることができる。
【００７７】
図１０は、本実施形態による露光装置１０を用いた露光処理の一例を説明するフローチャートである。まず、プレートステージ７１の走り誤差を計測するべく、試し焼きを行う（ステップＳ１）。試し焼きされたプレートＰＴについては、検査されプレートステージ７１の走り誤差が見積もられる。このような走り誤差の見積り量は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像の修正量として主制御装置８に記憶され、或いは各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置の修正に利用される。さらに、このような走り誤差の見積り量は、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等による補正量乃至これらの動作量に換算され、投影像の補正に利用される。
【００７８】
次に、空間像計測センサ７８及びイメージセンサ計測処理部８３を利用して、アライメント部材７７に設けたアライメントマークＡＭＳと可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されたパターンとの位置関係が計測され、その計測結果に基づいて、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成する露光パターンのアライメントを行う（ステップＳ３）。つまり、アライメント部材７７に設けたアライメントマークＡＭＳと可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されたパターンとの位置ズレを相殺するように可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのパターンを修正し、この際の修正量を主制御装置８に記憶する。或いは、可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに形成されたパターンの位置ズレを補償するように、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置の修正を行う。さらに、このような位置ズレは、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等の駆動によって補正することができる。これにより、マスク装置４のドリフト等の経時変化の影響や、各投影光学系の経時変化等の影響を解消することができる。
【００７９】
次に、露光の対象であるプレートＰＴをプレートステージ７１上にセットした後、顕微鏡型位置センサ３３及びプレートアライメントセンサ計測処理部３７を利用して、ベースライン計測を行う（ステップＳ５）。これにより、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのパターン内の位置と、プレートＰＴ上の各点の位置関係が把握される。このようなベースライン計測値は、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像の修正量として主制御装置８に記憶され、或いは各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅの姿勢や配置の修正に利用される。さらに、ベースライン計測値は、フォーカス補正光学系９４、像シフターとしての平行平面板９５，９６、倍率補正光学系９７、直角プリズム９１等による補正量乃至これらの動作量に換算され、プレートＰＴの変形に適合する投影像の修正に利用される。
【００８０】
最後に、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅをステップＳ１〜Ｓ３で得た修正量に基づいて駆動し、露光パターンのスクロールを行なわせる。これと並行してプレートステージ７１とともにプレートＰＴを移動させる（ステップＳ６）。これにより、プレートＰＴ上に所望のパターンを高精度で転写することができる。この際、レーザ干渉計８１，８２や干渉計計測処理部８５からの位置情報に基づいて各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに表示させる画像をリアルタイムで修正する。これにより、プレートステージ７１の速度リップルやヨーイングを修正したパターン転写が可能になる。なお、プレートステージ７１の移動誤差を予め測定して補正データを作成しておき、露光と同時にプレートステージ７１等を干渉計８１，８２により計測を行いマスクデータにフィードバックする処理も勿論可能である。
【００８１】
以下、図１等に示す露光装置１０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。この場合、ウェハ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半導体デバイスを得る。
【００８２】
図１１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１１のステップＳ４０において、ウェハ上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、ウェハ上の金属膜上にフォトレジストが塗布され、ウェハである感光性基板が準備される。その後、ステップＳ４４において、図１等に示す露光装置及び方法を用いることによって、マスク（レチクル）として機能するマスク装置４の各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上でスクロールされるパターンの像が、走査によって移動するウェハ（図１のプレートＰＴに対応）上に投影光学系６を介して投影される。これにより、所望の形状を有する露光パターンがウェハに精密に転写される。
【００８３】
その後、ステップＳ４６において、ウェハ上のフォトレジスト層の現像が行われてレジストパターンが形成された後、ステップＳ４８において、ウェハ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、マスク装置４の各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに生成される露光パターンに対応する回路パターンが形成されたウェハが準備される。その後、更にウェハを加工した基板上に上側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、極めて微細で精密な線幅、間隔等を有する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。
【００８４】
以下、図１等に示す露光装置１０を用いて、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。
【００８５】
図１２は、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。この場合、ガラス基板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得る。
【００８６】
図１２のパターン形成工程（ステップＳ５０）では、図１等に示す露光装置を用いて、図１１で説明した半導体デバイスの場合と同様に、マスク装置４の各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅ上でスクロールされるパターンをプレートＰＴである感光性基板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、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、プレートＰＴ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、加工後のプレートＰＴ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、所定のパターンが形成された基板として、次のカラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）へ移行する。
【００８７】
次のカラーフィルタ形成工程Ｓ５２では、Ｒ、Ｇ、Ｂ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、或いはＲ、Ｇ、Ｂの３本からなる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（ステップＳ５２）の後に、セル組み立て工程（ステップＳ５４）が実行される。このセル組み立て工程では、パターン形成工程（ステップ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（ステップＳ５２）にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネルすなわち液晶セルを組み立てる。
【００８８】
セル組み立て工程（ステップＳ５４）では、例えば、パターン形成工程（ステップ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（ステップ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、液晶パネルを製造する。その後、モジュール組立工程（ステップＳ５６）にて、組み立てられた液晶パネ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、精密な線幅、間隔等を有する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。
【００８９】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅとして透過型液晶表示素子（ＬＣＤ）を用いたが、これに代えて、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、反射型液晶表示素子（ＬＣＤ）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等の他の空間光変調器を用いることができる。また、各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅに代えて、ＣＲＴ、ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ等の自発光型画像表示素子を用いることもできる。この場合、図１に示す照明光源装置２は不要となる。
【００９０】
また、上記実施形態では、投影光学系６に対してプレートＰＴをＸ軸方向に走査しつつ各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのパターンをスクロールしているが、Ｘ軸方向に走査終了後にプレートＰＴを投影光学系６に対してＹ軸方向にステップ移動させた後に、プレートＰＴを再度Ｘ軸方向に走査しつつ各可変パターン生成部４１ａ〜４１ｅのパターンをスクロールすることもできる。さらに、単一の可変パターン生成部のみからなるマスク装置によってステッパータイプの露光を行う場合にも、上記と同様の補正によって精密な露光が可能になる。
【００９１】
また、上記実施形態では、露光装置が基本的に反射屈折光学系で構成される場合について説明したが、投影光学系６等は、すべて等価若しくは類似の機能を有する反射光学系又は屈折光学系に置き換えることができる。
【００９２】
また、上記実施形態の説明では、露光部分と非露光部分といった２値的な露光によってプレートＰＴに転写像を形成しているが、通常の露光量の半分程度の露光が必要なハーフドーズと呼ばれる露光を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る露光装置の外観斜視図である。
【図２】実施形態に係る露光装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】１つの部分投影光学系の構造を説明する側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、アライメント部材を用いたアライメントを説明する図である。
【図５】プレートステージの理想的な動きと現実との差を概念的に説明する図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、投影光学系を構成する各部分投影光学系の収差を補正する方法を説明したものである。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、各部分投影光学系の収差を補正する方法を説明したものである。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、各部分投影光学系の収差を補正する方法を説明したものである。
【図９】プレートステージ７１上におけるプレートＰＴの理想的な配置及び形状と現実との差を概念的に説明する図である。
【図１０】本実施形態による露光装置を用いた露光処理の一例を説明するフローチャートである。
【図１１】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。
【図１２】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。
【符号の説明】
２…照明光源装置、 ３…センサユニット、 ４…マスク装置、 ６…投影光学系、 ７…ステージ装置、 ８…主制御装置、 １０…露光装置、 ２１…光源装置、 ＡＦセンサ…３１、 ３３…顕微鏡型位置センサ、 ３５…センサ計測処理部、 ３７…プレートアライメントセンサ計測処理部、 ４３…パターン駆動回路、 ４５…マスク駆動装置、 ６１ａ〜６１ｅ…部分投影光学系、 ６３…像調整装置、 ７１…プレートステージ、 ７３…ステージ駆動装置、 ７５，７６…移動鏡、 ７７…アライメント部材、 ７８…空間像計測センサ、 ８１，８２…レーザ干渉計、 ８３…イメージセンサ計測処理部、 ８５…干渉計計測処理部、 ９４…フォーカス補正光学系、 ９５，９６…平行平面板、 ９７…倍率補正光学系

Claims (22)

1. 複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
   感光性基板を移動可能に保持する保持手段と、
   前記パターン形成部によって形成された前記露光パターンを前記保持手段に保持された前記感光性基板上に投影像として投影する投影手段と、
   前記投影手段と前記保持手段との相対移動により生じる前記保持手段の移動状態を計測する計測手段と、
   前記パターン形成部における前記複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、前記計測手段による計測結果に基づいて、前記パターン形成部によって形成される前記露光パターンを補正する制御手段と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
2. 複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
   感光性基板を保持する保持手段と、
   前記パターン形成部によって形成された前記露光パターンを前記感光性基板上に投影像として投影する投影手段と、
   前記感光性基板上に形成される被露光領域と前記投影像との相対変位に関する情報を計測する計測手段と、
   前記パターン形成部における前記複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、前記計測手段による計測結果に基づいて、前記被露光領域に対応するように前記パターン形成部によって形成される前記露光パターンを補正する制御手段と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
3. 複数の素子を備え、該複数の素子のスイッチング動作によって所望の露光パターンを形成するパターン形成部と、
   感光性基板を保持する保持手段と、
   前記パターン形成部によって形成された前記露光パターンを前記感光性基板上に投影像として投影する複数の投影手段と、
   前記複数の投影手段毎に前記投影像を計測する計測手段と、
   前記パターン形成部における前記複数の素子のスイッチング動作を制御するとともに、前記計測手段による計測結果に基づいて、各前記複数の投影手段に対応する前記露光パターン毎に前記パターン形成部によって形成される前記露光パターンを補正する制御手段と、
   を備えることを特徴とする露光装置。
4. 前記移動状態は、前記投影手段に対する前記感光性基板の移動における速度リップル、ヨーイング、及び走り誤差の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の露光装置。
5. 前記制御手段での補正は、前記感光性基板上に投影される前記露光パターンの投影倍率、ディストーション、変位及び回転、並びに、前記パターン形成部の変形の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項３記載の露光装置。
6. 前記計測手段による計測結果に基づいて、前記パターン形成部の空間的配置と、前記ステージの空間的配置と、前記投影手段の全体又は要素の空間的配置とを調整することによって、前記感光性基板上に投影される前記投影像の位置及び状態を調整する補正機構をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の露光装置。
7. 前記補正機構は、前記露光パターンの投影倍率、シフト、回転、及び、ディストーションの少なくとも１つを含む状態を補正することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
8. 前記補正機構は、前記パターン形成部、前記投影手段、及び前記ステージの相対的位置関係を補正することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
9. 前記補正機構は、前記投影手段が複数の投影手段から構成される場合に各投影手段によって前記感光性基板上に投影される複数の投影像の相対的な位置及び状態を補正することを特徴とする請求項６乃至請求項８の何れか一項記載の露光装置。
10. 前記補正機構は、前記パターン形成部に設けた素子による単位素子以下の微小な誤差を修正することを特徴とする請求項６乃至請求項９の何れか一項記載の露光装置。
11. 前記計測手段は、前記感光性基板上に投影される前記露光パターンの像、或いは当該感光性基板上と共役な位置へ投影される像を計測する投影像計測部を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項記載の露光装置。
12. 前記制御手段は、前記投影像計測部の計測結果に基づいて、前記パターン形成部によって形成される前記露光パターンの前記結像状態を補正することを特徴とする請求項１１記載の露光装置。
13. 前記計測手段は、前記保持手段の位置を計測するステージ計測部を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光装置。
14. 前記パターン補正部は、前記ステージ計測部の計測結果に基づいて、前記パターン形成部及び前記投影手段に対する前記ステージの相対的な位置及び移動の少なくとも一方を補正することを特徴とする請求項１３記載の露光装置。
15. 前記計測手段は、前記感光性基板上のアライメント用マークを計測するマーク計測部をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の露光装置。
16. 前記パターン補正部は、前記マーク計測部の計測結果に基づいて、外因的要素による露光状態の不整合を修正することを特徴とする請求項１５記載の露光装置。
17. 前記計測手段による計測結果に基づいて露光の空間的誤差に関連するパラメータの少なくとも一部に関連づけて作成された補正データを記憶する記憶手段をさらに備え、前記パターン補正部は、前記記憶手段に保持された前記補正データに基づいて、前記パターン形成部によって表示される前記露光パターンを補正することを特徴とする請求項１乃至請求項１６の何れか一項に記載の露光装置。
18. 前記ステージは、露光に際して、前記感光性基板を前記パターン形成部に対して相対的に移動させ、前記パターン形成部は、前記感光性基板の移動に同期して前記露光パターンが移動するように表示することを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の露光装置。
19. 請求項１乃至請求項１８の何れか１項に記載の露光装置を用いた露光方法において、
    被露光面または被露光面と光学的に共役な位置に配置された前記パターン形成部に露光パターンを表示させる露光パターン表示工程と、
    前記パターン形成部にて表示された露光パターンを前記被露光面に配置された感光性基板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。
20. 形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、
    前記パターン形成部と前記所望の露光パターンが転写される前記感光性基板との相対的な移動状態を計測する計測工程と、
    該計測工程の計測結果に基づいて、前記パターン形成部で形成される前記露光パターンを補正しつつ、前記パターン形成工程で形成されたパターンを、前記感光性基板を移動させて該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。
21. 形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、
    前記所望の露光パターンが転写される前記感光性基板上に形成される被露光領域と前記露光パターンの転写像との相対変位に関する情報を計測する計測工程と、
    該計測工程の計測結果に基づいて、前記パターン形成部で形成される前記露光パターンを補正しつつ、前記パターン形成工程で形成されたパターンを該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。
22. 露光装置を用い感光性基板にパターンを露光する露光方法において、
    形成するパターンを可変可能なパターン形成部に所望の露光パターンを形成するパターン形成工程と、
    前記感光性基板の変形及び線幅の変動、前記露光装置における変形、並びに、他の露光装置を含む複数の露光装置間の偏差の少なくとも１つを計測する計測工程と、
    該計測工程の計測結果に基づいて、前記パターン形成部で形成される前記露光パターンを補正しつつ、前記パターン形成工程で形成されたパターンを該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。

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