JP2006330441A - 投影露光装置及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 照度ロス及び照明ムラが生じることなく反射率モニタ等の反射光検出手段により反射光を高精度に検出することができる投影露光装置を提供する。
【解決手段】 光源から射出される照明光をマスクに導く照明光学系と、前記照明光学系を介した前記照明光により照明された前記マスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源から射出した前記照明光が入射する入射端２０ａと、前記照明光が前記マスク側へ射出する射出端２０ｂ，２０ｃとを結ぶ第１のライトガイドＦ１，Ｆ２と、前記マスクまたは前記感光性基板を照射した前記照明光の反射光を検出する反射光検出手段２と、前記射出端２０ｂ，２０ｃと近接して設けられた一方の端部と、前記マスクまたは前記感光性基板からの前記反射光を前記反射光検出手段２に導く他方の端部とを備えた第２のライトガイドＦ３，Ｆ４とを備える。
【選択図】 図３

Description

この発明は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフィ工程で製造するための投影露光装置及び該投影露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。

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。

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一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が多用されていた。

近年、液晶表示素子の大面積化が要求されてきており、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回避するために、投影光学系の物体面（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、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一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。

近年、液晶表示素子の大面積化に伴い、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の露光領域の拡大が望まれている。そこで、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、複数の小型の投影光学ユニットを用いる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。

ここで、上述の投影露光装置においては、レンズが大エネルギの照射を受けるうちに熱膨張や屈折率等が変化することによってフォーカスずれやディストーション変動等の悪影響の発生による照射変動が生じる。したがって、プレート等の被照射面により反射される反射光を測定する反射率モニタを搭載し、この反射率モニタによる測定結果に基づいてレンズが受けている照射エネルギを算出している（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−３３７４６３号公報

ところで、従来においては反射率モニタによる測定を行うために、照明光の光路中に配置したハーフミラーにより反射光を分岐させ、この分岐された反射光を反射率モニタにより計測していた。しかしながら、近年の投影露光装置においては、照明光学系も大型化しており、反射光を分岐させるためのハーフミラーも大型のものを設置しなければならない。また、ハーフミラーを設置することによる照度ロス及び照明ムラが生じていた。

この発明の課題は、照度ロス及び照明ムラが生じることなく反射率モニタ等の反射光検出手段により反射光を高精度に検出することができる投影露光装置及び該投影露光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法を提供することである。

この発明の投影露光装置は、光源から射出される照明光をマスクに導く照明光学系と、前記照明光学系を介した前記照明光により照明された前記マスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、前記照明光学系は、前記光源から射出した前記照明光が入射する入射端と、前記照明光が前記マスク側へ射出する射出端とを結ぶ第１のライトガイドと、前記マスクまたは前記感光性基板を照射した前記照明光の反射光を検出する反射光検出手段と、前記射出端と近接して設けられた一方の端部と、前記マスクまたは前記感光性基板からの前記反射光を前記反射光検出手段に導く他方の端部とを備えた第２のライトガイドとを備えることを特徴とする。

この発明の投影露光装置によれば、マスクまたは感光性基板からの反射光を反射光検出手段に導く端部を備えた第２のライトガイドを備え、反射光検出手段が該端部からの反射光を検出する。したがって、マスクまたは感光性基板からの反射光を反射光検出手段に導くためのハーフミラー等の光学部材を設置する必要がないため、ハーフミラー等を設置することにより生じる照度ロスや照明ムラを防止することができる。

また、従来の投影露光装置においては、近年の基板の大型化等に伴い照明光学系も大型化しており、ハーフミラー等も大型のものを設置しなければならず、高コスト化の問題あるいは要求されるサイズのハーフミラーを作製することが不可能な場合もあったが、この発明の投影露光装置においては、ハーフミラー等の光学部材を設置することなく、かつ新たな機構を備える必要もないため、低コスト化を実現することができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の投影露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。

この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。

この発明の投影露光装置によれば、マスクまたは感光性基板からの反射光を反射光検出手段に導く端部を備えた第２のライトガイドを備え、反射光検出手段が該端部からの反射光を検出する。したがって、マスクまたは感光性基板からの反射光を反射光検出手段に導くためのハーフミラー等の光学部材を設置する必要がないため、ハーフミラー等を設置することにより生じる照度ロスや照明ムラを防止することができる。

また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の投影露光装置を用いて露光を行うため、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができ、良好なマイクロデバイスを得ることができる。

このように、従来においては、近年の基板の大型化等に伴い照明光学系も大型化しており、ハーフミラー等も大型のものを設置しなければならず、高コスト化の問題あるいは要求されるサイズのハーフミラーを作製することが不可能な場合もあったが、この発明においては、ハーフミラー等の光学部材を設置する必要がないため、低コスト化を実現でき、外径が５００ｍｍよりも大きい大型の感光性基板に対して露光を行う投影露光装置、該投影露光装置を用いてマイクロデバイスの製造を行う方法に対して特に有効である。

以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。図１は、この第１の実施の形態にかかる投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。この第１の実施の形態においては、図１に示すように、マスクＭ２のパターンの一部を外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板としてのプレートＰ２上に部分的に投影する複数（この実施の形態においては５つ）の投影光学ユニットＰＭ６，ＰＭ８，ＰＭ９，ＰＭ１０及び図示しない投影光学ユニット（以下、投影光学ユニットＰＭ７という。）からなる投影光学系ＰＬ２を備え、この投影光学系ＰＬ２に対してマスクＭ２とプレートＰ２とを走査方向に同期移動させてマスクＭ２に形成されたパターンの像をプレートＰ２上に走査露光するステップアンドスキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。なお、プレートＰ２の外径が５００ｍｍよりも大きいとは、プレートＰ２の一辺若しくは対角線が５００ｍｍよりも大きいことをいう。

また、以下の説明においては、図１中に示す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Ｐ２に対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰ２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Ｐ２を移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。

図１に示すように、この投影露光装置は、光源１４から射出される照明光をマスクＭ２に導く照明光学系ＩＬを備えている。図２は、図１に示す投影露光装置の光源１４からマスクＭ２までの概略構成を示す図である。この投影露光装置は、図１及び図２に示すように、楕円鏡１２の第１焦点位置に配置されている超高圧水銀ランプからなる光源１４を備えており、光源１４から射出した照明光は、楕円鏡１２により反射され、楕円鏡の第２焦点位置に集光する。楕円鏡１２の第２焦点位置またはその近傍にはシャッタ１６が配置されており、シャッタ１６を通過した照明光は、リレー光学系１８を介して、光ファイババンドル２０の入射端２０ａに入射する。

光ファイババンドル２０は、例えば多数の光ファイバをランダムに束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであって、入射端２０ａと５つの射出端２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを備えている。光ファイババンドル２０の入射端２０ａに入射した光束は、光ファイババンドル２０の内部を伝播することによりミキシングされて複数（この実施の形態においては５つ）に分割されて光ファイババンドル２０の５つの射出端２０ｂ〜２０ｆより射出する。

図３は、光ファイババンドル２０の概略構成を示す図である。光ファイババンドル２０は、光源１４から射出した照明光が入射する入射端２０ａとマスクＭ２側へ射出する射出端２０ｂとを結ぶ光ファイバ（第１のライトガイド）Ｆ１と、入射端２０ａとマスクＭ２側へ射出する射出端２０ｃとを結ぶ光ファイバ（第１のライトガイド）Ｆ２とを備えている。即ち、入射端２０ａに入射し、光ファイバＦ１を通過した照明光は、射出端２０ｂに導かれ、射出端２０ｂから射出し、後述する照明光学ユニットＩＭ６に入射する。また、入射端２０ａに入射し、光ファイバＦ２を通過した照明光は、射出端２０ｃに導かれ、射出端２０ｃから射出し、後述する照明光学ユニットＩＭ７に入射する。

図４は、射出端２０ｂの射出口の概略構成を示す図である。光ファイバＦ１は例えば図３に示す位置に配置され、図４に示すように、入射端２０ａと射出端２０ｂとを結ぶ光ファイバＦ１と同様に入射端２０ａと射出端２０ｂとを結ぶ光ファイバを多数備えている。また、光ファイバＦ２は例えば図３に示す位置に配置され、光ファイババンドル２０は、入射端２０ａと射出端２０ｃとを結ぶ光ファイバＦ２と同様に入射端２０ａと射出端２０ｃとを結ぶ光ファイバを多数備えている。また、図３には示していないが、光ファイババンドル２０は、入射端２０ａと射出端２０ｄ〜２０ｆのそれぞれとを結ぶ光ファイバも多数備えている。

また、光ファイババンドル２０は、図３に示すように、射出端２０ｂに近接して設けられた一方の端部と後述する反射率モニタ（反射光検出手段）２に光を導く他方の端部を有する光ファイバ（第２のライトガイド）Ｆ３と、射出端２０ｃに近接して設けられた一方の端部と反射率モニタ（反射光検出手段）２に光を導く他方の端部を有する光ファイバ（第２のライトガイド）Ｆ４とを備えている。図４に示すように、光ファイバＦ３の射出端２０ｂ側の端部と、入射端２０ａと射出端２０ｂとを結ぶ光ファイバＦ１及び多数の光ファイバの射出端２０ｂ側の端部とは、一体的に構成されている。即ち、光ファイバＦ３の射出端２０ｂ側の端部は、光ファイバＦ１及び入射端２０ａと射出端２０ｂとを結ぶ多数の光ファイバの射出端２０ｂ側の端部の束の中に配置されている。同様に、光ファイバＦ４の射出端２０ｃ側の端部と、入射端２０ａと射出端２０ｃとを結ぶ光ファイバＦ２及び多数の光ファイバの射出端２０ｃ側の端部とは、一体的に構成されている。即ち、光ファイバＦ４の射出端２０ｃ側の端部は、光ファイバＦ２及び入射端２０ａと射出端２０ｃとを結ぶ多数の光ファイバの射出端２０ｃ側の端部の束の中に配置されている。

照明光が照明光学ユニットＩＭ６，ＩＭ７を介してマスクＭ２またはプレートＰ２上を照射し、マスクＭ２またはプレートＰ２により反射された反射光は、再度、照明光学ユニットＩＭ６，ＩＭ７を通過して、射出端２０ｂ，２０ｃに到達し、光ファイバＦ３，Ｆ４により反射率モニタ２に導かれる。反射率モニタ２は、マスクＭ２またはプレートＰ２に到達した照明光がマスクＭ２またはプレートＰ２により反射された反射光を検出する。なお、図３には示していないが、後述する照明光学ユニットＩＭ８〜ＩＭ１０のそれぞれを介してマスクＭ２またはプレートＰ２により反射された反射光を反射率モニタ２に導く光ファイバ（第２のライトガイド）をそれぞれ備えており、反射率モニタ２は、それぞれの光ファイバを通過した反射光をそれぞれ検出する。

また、マスクＭ２またはプレートＰ２により反射された反射光は、射出端２０ｂ，２０ｃのそれぞれに近接して設けられた光ファイバＦ３，Ｆ４の一方の端部をケーラー照明するため、反射率モニタ２は、均質な反射光を検出することができ、高精度な検出を行うことができる。同様に、マスクＭ２またはプレートＰ２により反射された反射光は、射出端２０ｄ〜２０ｆのそれぞれに近接して設けられ、反射率モニタ２に反射光を導く光ファイバ（図示せず）の一方の端部をケーラー照明するため、反射率モニタ２は、均質な反射光を検出することができ、高精度な検出を行うことができる。

また、光ファイババンドル２０は、光源１４からの照明光が入射する入射端２０ａに近接して設けられた一方の端部と後述する入射光量測定モニタ（照明光検出手段）４に照明光を導く他方の端部を有する光ファイバ（第３のライトガイド）Ｆ５，Ｆ６を備えている。光ファイバＦ５，Ｆ６の入射端２０ａ側の端部と、入射端２０ａと射出端２０ｂ〜２０ｆとを結ぶ多数の光ファイバの入射端２０ａ側の端部とは、一体的に構成されている。即ち、光ファイバＦ５，Ｆ６の入射端２０ａ側の端部は、入射端２０ａと射出端２０ｂ〜２０ｆとを結ぶ多数の光ファイバの入射端２０ａ側の端部の束の中に均等に配置されている。

入射端２０ａに入射し、光ファイバＦ５，Ｆ６に入射した照明光は、光ファイバＦ５，Ｆ６により入射光量測定モニタ４に導かれる。入射光量測定モニタ４は、光ファイバＦ５，Ｆ６が多数の光ファイバの束の中に均等に配置されているため、光源１４からの照明光の光量を精度良く検出することができる。このようにして、反射率モニタ２により検出される反射光の光量と、入射光量測定モニタ４により検出される照明光の光量とを検出することにより、マスクＭ２またはプレートＰ２の反射率を計測する。即ち、反射率モニタ２及び入射光量測定モニタ４の検出結果に基づいて、図示しない制御部等によりマスクＭ２またはプレートＰ２の反射率を算出する。

光ファイババンドル２０の５つの射出端２０ｂ〜２０ｆより射出した光束は、複数（この実施の形態においては５つ）の照明光学ユニットＩＭ６，ＩＫ７，ＩＭ８，ＩＭ９，ＩＭ１０にそれぞれ入射する。ここで、照明光学ユニットＩＭ６，ＩＭ８，ＩＭ１０は走査方向と直交する方向（Ｙ方向）に所定間隔をもって第１列として配置されており、照明光学ユニットＩＭ７，ＩＭ９は走査方向と直交する方向（Ｙ方向）に所定間隔をもって第２列として配置されている。また、第１列の照明光学ユニットＩＭ６，ＩＭ８，ＩＭ１０と第２列の照明光学ユニットＩＭ７，ＩＭ９は、Ｘ方向に所定間隔をもって配置されている。

光ファイババンドル２０の射出端２０ｂから射出した光束は、照明光学ユニットＩＭ６を構成するインプットレンズ２２ｂを通過して、フライアイインテグレータ２４ｂ、σ絞り２６ｂを介して、メインコンデンサレンズ２８ｂ，３０ｂを通過する。メインコンデンサレンズ２８ｂ，３０ｂを通過した光束は、マスクＭ２の照明光学ユニットＩＭ６に対応する照明領域をほぼ均一に照明する。マスクＭ２の照明光学ユニットＩＭ６に対応する照明領域からの光は、図１に示すように、光ファイババンドル２０の各射出端２０ｂ〜２０ｆ及び各照明光学ユニットＩＭ６〜ＩＭ１０に対応するように配列されている５つの投影光学ユニットＰＭ６〜ＰＭ１０のうち、投影光学ユニットＰＭ６に入射する。

ここで、投影光学ユニットＰＭ６，ＰＭ８，ＰＭ１０はＸ方向（走査方向）と直交する方向（Ｙ方向）に所定間隔をもって第１列として配置され、投影光学ユニットＰＭ７，ＰＭ９はＹ方向に所定間隔をもって第２列として配置されている。また、第１列の投影光学ユニットＰＭ６，ＰＭ８，ＰＭ１０と第２列の投影光学ユニットＰＭ７，ＰＭ９は、Ｘ方向に所定間隔をもって配置されている。投影光学ユニットＰＭ６は、マスクＭ２の照明光学ユニットＩＭ６に対応する照明領域に形成されているパターンの像をプレートＰ２上に投影する。投影光学ユニットＰＭ６を通過した光は、プレートＰ２上にマスクＭ２のパターンの像を形成する。このときの像は、正立正像である。

なお、光ファイババンドル２０の射出端２０ｃから射出した光束は、図２に示すように、第２列の照明光学ユニットＩＭ７を構成するインプットレンズ２２ｃ、フライアイインテグレータ２４ｃ、σ絞り２６ｃ、メインコンデンサレンズ２８ｃ，３０ｃを介して、マスクＭ２の照明光学ユニットＩＭ７に対応する照明領域をほぼ均一に照明し、照明領域からの光束は、投影光学ユニットＰＭ７に入射し、プレートＰ２上に照明光学ユニットＩＭ７に対応する照明領域に形成されているパターンの像を形成する。このときの像は正立正像である。

同様に、光ファイババンドル２０の他の射出端２０ｄ〜２０ｆから射出したそれぞれの光束は、照明光学ユニットＩＭ８〜ＩＭ１０のそれぞれが備えるインプットレンズ、フライアイインテグレータ、σ絞り、メインコンデンサレンズを介して、マスクＭ２の照明光学ユニットＩＭ８〜ＩＭ１０に対応する照明領域をそれぞれほぼ均一に照明し、各照明領域からの光束は、投影光学ユニットＰＭ８〜ＰＭ１０に入射し、プレートＰ２上に照明光学ユニットＩＭ８〜ＩＭ１０のそれぞれに対応する照明領域に形成されているパターンの像を形成する。このときのそれぞれの像は正立正像である。

また、マスクＭ２はマスクホルダ（図示せず）にて固定されており、マスクステージ（図示せず）に載置されている。また、マスクステージに設けられている移動鏡ＭＩＦ２にはマスクステージレーザ干渉計（図示せず）から射出されるレーザ光が入射し、入射したレーザ光は移動鏡ＭＩＦ２により反射される。移動鏡ＭＩＦ２により反射されたレーザ光の干渉に基づいてマスクステージの位置は計測及び制御されている。また、プレートＰ２はプレートホルダ（図示せず）にて固定されており、プレートステージ（図示せず）に載置されている。また、プレートステージに設けられている移動鏡ＰＩＦ２にはプレートステージレーザ干渉計（図示せず）から射出されるレーザ光が入射し、入射したレーザ光は移動鏡ＰＩＦ２により反射される。移動鏡ＰＩＦ２により反射されたレーザ光の干渉に基づいてプレートステージの位置は計測及び制御されている。

また、プレートステージ上には、プレートステージ上に到達する照明光の照射量を計測する照度計（図示せず）が設けられている。露光前において、投影光学系ＰＬ２を介した照明光を計測することができる位置に照度計を配置するためにプレートステージを移動させ、照度計により投影光学系ＰＬ２を介した照明光の照射量を計測する。照度計の計測結果に基づいて照度計と入射光量測定モニタ４との相関関係を求め、露光時においては、入射光量測定モニタ４の計測結果に基づいて、プレートステージ（プレートＰ２）上を照射する照明光の照射量を計測する。

また、プレートステージ上には、反射率モニタ２の校正に用いられる基準反射板（図示せず）が設けられている。露光前において、投影光学系ＰＬ２（投影光学ユニットＰＭ６〜ＰＭ１０）を介した照明光が基準反射板を照明するようにプレートステージを移動させ、反射率モニタ２により基準反射板により反射される反射光の計測を行う。基準反射板の反射率は予め記憶されており、この記憶されている基準反射板の反射率と、反射率モニタ２により計測された反射光の光量とに基づいて、反射率モニタ２の校正値を求める。露光時においては、反射率モニタ２の校正値を加味して、プレートＰ２の反射率を求める。

この第１の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、マスクまたはプレートからの反射光を反射率モニタに導く端部を備えた光ファイバを備え、反射率モニタがその光ファイバを介した反射光を検出する。したがって、マスクまたはプレートからの反射光を反射率モニタに導くためのハーフミラー等の光学部材を設置する必要がないため、ハーフミラー等を設置することにより生じる照度ロスや照明ムラを防止することができる。

また、従来の投影露光装置においては、近年の基板（プレート）の大型化等に伴い照明光学系も大型化しており、ハーフミラー等も大型のものを設置しなければならず、高コスト化の問題あるいは要求されるサイズのハーフミラーを作製することが不可能な場合もあったが、この実施の形態にかかる投影露光装置においては、ハーフミラー等の光学部材を設置することなく、かつ新たな機構を備える必要もないため、低コスト化を実現することができる。

次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる投影露光装置について説明する。なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の構成は、第１の実施の形態にかかる投影露光装置を構成する光ファイババンドル２０の射出端２０ｂ〜２０ｆの近傍に開閉シャッタ（モジュールシャッタ）を加えたものである。したがって、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置の説明においては、第１の実施の形態にかかる投影露光同一の構成には第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を用いて説明を行う。

図５は、第２の実施の形態にかかる投影露光装置を構成する光源１４からマスクＭ２までの概略構成を示す図である。図５に示すように、光ファイババンドル２０の射出端２０ｂの近傍に開閉シャッタ６ｂが設けられている。同様に、射出端２０ｃの近傍に開閉シャッタ６ｃ、射出端２０ｄ〜２０ｆのそれぞれの近傍に図示しない開閉シャッタが設けられている。

図６は、第２の実施の形態にかかる光ファイババンドル２０と開閉シャッタ６ｂ，６ｃとの概略構成を示す図である。なお、図６においては、光ファイバＦ５，Ｆ６及び入射光量測定モニタ４の図示を省略している。図６に示すように、開閉シャッタ６ｂの開閉により図中矢印Ｂ方向（＋Ｚ方向）に進行する光の光量は異なる。即ち、開閉シャッタ６ｂが開いている場合、射出端２０ｂを射出した照明光は開閉シャッタ６ｂの開口部を通過するため、マスクＭ２またはプレートＰ２により反射された照明光が反射光となって、矢印Ｂ方向（＋Ｚ方向）に進行し、光ファイバＦ３を介して、反射率モニタ２に到達する。一方、開閉シャッタ６ｂが閉まっている場合、射出端２０ｂを射出した照明光は開閉シャッタ６ｂを通過することができないため、開閉シャッタ６ｂにより反射された照明光が反射光となって、矢印Ｂ方向（＋Ｚ方向）に進行し、光ファイバＦ３を介して、反射率モニタ２に到達する。

したがって、予め、開閉シャッタ６ｂが開いている場合と閉まっている場合における反射率モニタ２による検出値をそれぞれ記憶させておき、反射率モニタ２による光ファイバＦ３を介した反射光の検出値に基づいて開閉シャッタ６ｂの開閉の判定を行う判定手段として機能させることができる。同様に、反射率モニタ２による光ファイバＦ４、図示しない射出端２０ｄ〜２０ｆのそれぞれと反射率モニタ２とを結ぶ光ファイバを介した反射光の検出値に基づいて、開閉シャッタ６ｃ、図示しない射出端２０ｄ〜２０ｆのそれぞれの近傍に位置する開閉シャッタの開閉の判定を行うことができる。

この第２の実施の形態にかかる投影露光装置によれば、マスクまたはプレートからの反射光を反射率モニタに導く端部を備えた光ファイバを備え、反射率モニタがその光ファイバを介した反射光を検出する。したがって、マスクまたはプレートからの反射光を反射率モニタに導くためのハーフミラー等の光学部材を設置する必要がないため、ハーフミラー等を設置することにより生じる照度ロスや照明ムラを防止することができる。また、反射率モニタの検出値に基づいて、容易に開閉シャッタ（モジュールシャッタ）の開閉の判定を行うことができる。

なお、この第２の実施の形態にかかる投影露光装置においては、光ファイババンドル２０の各射出端２０ｂ〜２０ｆの近傍に開閉シャッタ６ｂ，６ｃ等を配置しているが、光ファイババンドル２０の各射出端２０ｂ〜２０ｆからマスクＭ２までの間の光路中のいずれかに配置するようにすればよい。

また、上述の各実施の形態においては、ステップアンドスキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明しているが、ステップアンドリピート方式の投影露光装置にも本発明を適用することができる。

また、上述の各実施の形態においては、反射率モニタ２及び入射光量測定モニタ４に導く光ファイバを備えているが、反射率モニタ２に導く光ファイバのみを備えるようにしてもよい。この場合には、入射光量測定モニタ４を備えることなく、プレートステージ上に設けられている照度計により照明光の検出を行うようにしてもよく、または照明光学ユニットＩＭ６〜ＩＭ１０中のフライアイインテグレータ２４ｂ，２４ｃ等とメインコンデンサレンズ２８ｂ，２８ｃ，３０ｂ，３０ｃ等との間に光路分岐部材を備え、光路分岐部材により分岐された照明光を入射光量測定モニタ４により検出するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、各射出端２０ｂ〜２０ｆと反射率モニタ２とを結ぶ光ファイバを１つ備えているが、各射出端２０ｂ〜２０ｆと反射率モニタ２とを結ぶ光ファイバを２つ以上備えるようにしてもよい。この場合には、精度良く反射光の光量を検出するために、反射率モニタ２に導く光ファイバを射出端２０ｂ〜２０ｆの端面内に散りばめるように配置するとよい。

また、上述の実施の形態においては、射出端２０ｂ〜２０ｆと反射率モニタ２とを結ぶ光ファイバが入射端２０ａと射出端２０ｂ〜２０ｆとを結ぶ多数の光ファイバの束の中に配置されているが、図７に示すように、例えば有効照明領域が領域Ａの場合、Ａ領域以外の近傍の領域Ａ´に射出端２０ｂと反射率モニタ２とを結ぶ光ファイバＦ７を配置するようにしてもよい。この場合においては、射出端２０ｂ、即ち領域Ａ及びＡ´はマスクＭ２またはプレートＰ２からの反射光によりケーラー照明されているため、反射率モニタ２は均質な光を精度良く検出することができる。また、照明光の照度ロスを更に防止することができる。

また、上述の実施の形態においては、入射端２０ａと入射光量測定モニタ４とを結ぶ２つの光ファイバＦ５，Ｆ６を備えているが、入射端２０ａと入射光量測定モニタ４とを結ぶ光ファイバを１つまたは３つ以上備えるようにしてもよい。入射端２０ａと入射光量測定モニタ４とを結ぶ光ファイバを複数備える場合には、精度良く照明光の光量を検出するために、入射光量測定モニタ４に導く光ファイバを入射端２０ａの端面内に散りばめるように配置するとよい。

また、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置を用いてプレートＰ２上における照度制御を行うことができる。即ち、反射率モニタ２及び入射光量測定モニタ４により検出された検出結果に基づいてプレートＰ２面の反射率が算出されるが、このプレートＰ２面の反射率に基づいてプレートＰ２面上における照明光の照度制御を行う。具体的には、光源１４の電力制御、または光源１４から光ファイババンドル２０の入射端２０ａまでの光路中に配置される透過率フィルタ（図示せず）等の透過率の変更を行うことにより、プレートＰ２面上における照明光の照度制御を行う。この場合、投影光学ユニット及び照明光学ユニット毎に個別に反射率及び照度を検出することによりより細やかな照度制御を行うことが可能となる。

また、上述の各実施の形態にかかる投影露光装置においては、１つの光源を用いているが、各照明領域に応じてそれぞれ１つまたは複数の光源を有するようにしてもよい。また、複数の光源を有し、その複数の光源からの光束をランダム性の良い光ファイバ等のライトガイドファイバにより各照明領域に分割するようにしてもよい。

上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、照明光学装置によってレチクル（マスク）を照明し（照明工程）、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基板（プレート）に転写する（転写工程）ことにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて感光性基板としてのプレート等に所定の回路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半導体デバイスを得る際の手法の一例につき図８のフローチャートを参照して説明する。
先ず、図８のステップＳ３０１において、１ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ３０２において、そのｌロットの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Ｓ３０３において、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて、マスク上のパターンの像がその投影光学系を介して、その１ロットのプレート上の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップＳ３０４において、その１ロットの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Ｓ３０５において、その１ロットの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、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて露光を行っているため、露光光の照度を適切に制御することができ、微細な回路パターンを有する半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っているが、これらの工程に先立って、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。

また、上述の実施の形態にかかる投影露光装置では、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。以下、図９のフローチャートを参照して、このときの手法の一例につき説明する。図９において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いてマスク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Ｓ４０２へ移行する。

次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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、または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Ｓ４０２の後に、セル組み立て工程Ｓ４０３が実行される。セル組み立て工程Ｓ４０３では、パターン形成工程Ｓ４０１にて得られた所定パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程Ｓ４０２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。セル組み立て工程Ｓ４０３では、例えば、パターン形成工程Ｓ４０１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Ｓ４０２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、モジュール組み立て工程Ｓ４０４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、上述の実施の形態にかかる投影露光装置を用いて露光を行っているため、露光光の照度の制御を適切に行うことができ、微細な回路パターンを有するマイクロデバイスとしての液晶表示素子を得ることができる。

第１の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光源からマスクまでの概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光ファイババンドルの概略構成を示す図である。 第１の実施の形態にかかる光ファイババンドルの射出端の１つの概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる光源からマスクまでの概略構成を示す図である。 第２の実施の形態にかかる光ファイババンドルと開閉シャッタの概略構成を示す図である。 この発明の実施の形態にかかる光ファイババンドルの他の射出端の概略構成を示す図である。 この発明の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の製造方法を示すフローチャートである。 この発明の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の製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

２…反射率モニタ、４…入射光量測定モニタ、６ｂ，６ｃ…開閉シャッタ、１２…楕円鏡、１４…水銀ランプ、１６…シャッタ、１８…リレーレンズ、２０…光ファイババンドル、２０ａ…入射端、２０ｂ〜２０ｆ…射出端、２２ｂ，２２ｃ…インプットレンズ、２４，２４ｃ…フライアイインテグレータ、２６ｂ，２６ｃ…σ絞り、２８ｂ，２８ｃ，３０ｂ，３０ｃ…メインコンデンサレンズ、Ｆ１〜Ｆ７…光ファイバ、ＩＬ…照明光学系、ＩＭ６〜ＩＭ１０…照明光学ユニット、Ｍ２…マスク、Ｐ２…プレート、ＰＬ２…投影光学系、ＰＭ６〜ＰＭ１０…投影光学ユニット、ＭＩＦ２，ＰＩＦ２…移動鏡。

Claims (10)

1. 光源から射出される照明光をマスクに導く照明光学系と、前記照明光学系を介した前記照明光により照明された前記マスクのパターン像を感光性基板上に投影する投影光学系を備える投影露光装置において、
   前記照明光学系は、前記光源から射出した前記照明光が入射する入射端と、前記照明光が前記マスク側へ射出する射出端とを結ぶ第１のライトガイドと、
   前記マスクまたは前記感光性基板を照射した前記照明光の反射光を検出する反射光検出手段と、
   前記射出端と近接して設けられた一方の端部と、前記マスクまたは前記感光性基板からの前記反射光を前記反射光検出手段に導く他方の端部とを備えた第２のライトガイドと、
   を備えることを特徴とする投影露光装置。
2. 前記反射光検出手段は、前記反射光を検出することにより前記マスクまたは前記感光性基板の反射率を計測することを特徴とする請求項１記載の投影露光装置。
3. 前記射出端と近接した前記第２のライトガイドに設けられた前記一方の端部は、前記マスクまたは前記感光性基板からの前記反射光によりケーラー照明されることを特徴とする請求項１または請求項２記載の投影露光装置。
4. 前記反射光検出手段により前記反射光を検出することにより前記射出端と前記マスクとの間の光路中に配置されるシャッタの開閉の判定を行う判定手段を更に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投影露光装置。
5. 前記第１のライトガイドに設けられた前記射出端と、前記第２のライトガイドに設けられた前記一方の端部とは、一体的に構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の投影露光装置。
6. 前記光源からの前記照明光を検出する照明光検出手段と、
   前記光源からの前記照明光を前記照明光検出手段に導く第３のライトガイドと、
   を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投影露光装置。
7. 前記第１のライトガイドに設けられた前記入射端と、前記第３のライトガイドに設けられた前記光源からの前記照明光が入射する端部とは、一体的に構成されていることを特徴とする請求項６記載の投影露光装置。
8. 前記感光性基板は、外径が５００ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項７記載の投影露光装置。
9. 前記投影光学系は、複数の投影光学ユニットからなり、
   前記第１のライトガイドは、前記複数の投影光学ユニットのそれぞれに対応するように複数の射出端を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の投影露光装置。
10. 請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の投影露光装置を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、
    前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。

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