JP2008089941A - マスク、露光方法及び表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 露光装置に搭載される際に変形が生じた場合においても複数のパターン領域のそれぞれに形成される複数のパターンを基板上に良好に露光することができるようにパターンが配置されているマスクを提供する。
【解決手段】 基板に露光する第１のパターンＭ２，Ｍ５と第２のパターンＭ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６とを少なくとも含むマスクＭにおいて、前記第２のパターンＭ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６よりも高い露光精度が要求される前記第１のパターンＭ２，Ｍ５を、前記マスクＭの中央部近傍に配置し、前記第２のパターンＭ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６を前記マスクＭの前記中央部よりも周辺に配置する。
【選択図】 図２

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マスク、該マスクを用いた露光方法、該露光方法を用いた表示素子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半導体素子や液晶表示素子等を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等が塗布された大型基板（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が使用されている。ところで、近年、２ｍ角を超える大型基板が用いられるようになってきており、この大型基板上にマスクのパターンが等倍にて露光されていることからマスクも大型化している。また、半導体素子や液晶表示素子等は複数の露光工程を経て製造され、複数の露光工程のそれぞれにおける露光パターンが形成されるマスクを複数準備する必要があるため、莫大なコストが必要になる。そこで、半導体素子等の複数の露光工程で用いられる複数のパターン領域を有する１つのマスクを用いて、複数の露光工程のそれぞれにおいて露光を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−３１７９７５号公報

ところで、通常、マスクは露光装置を構成するマスクステージ上に載置される。上述の複数のパターン領域を有するマスクをマスクステージに載置した際にマスクに変形（たわみ）が発生した場合、露光装置を構成する照明光学系または投影光学系の光軸方向における位置がパターン領域毎に異なることとなり、各パターン領域に形成されているパターンを基板上に良好に露光することができないという問題があった。

この発明の課題は、露光装置に搭載される際に変形が生じた場合においても複数のパターン領域のそれぞれに形成される複数のパターンを基板上に良好に露光することができるようにパターンが配置されているマスク、該マスクを用いた露光方法及び該露光方法を用いた表示素子の製造方法を提供することである。

この発明のマスクは、基板（Ｐ）に露光する第１のパターン（Ｍ２，Ｍ５）と第２のパターン（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６）とを少なくとも含むマスク（Ｍ）において、前記第２のパターン（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６）よりも高い露光精度が要求される前記第１のパターン（Ｍ２，Ｍ５）を、前記マスク（Ｍ）の中央部近傍に配置し、前記第２のパターン（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６）を前記マスク（Ｍ）の前記中央部よりも周辺に配置することを特徴とする。

また、この発明の露光方法は、基板（Ｐ）上における異なるレイヤに露光される第１のパターン（Ｍ２，Ｍ５）と第２のパターン（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６）とを少なくとも含むマスクを用い、前記第１のパターン（Ｍ２，Ｍ５）及び前記第２のパターン（Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６）のそれぞれの露光は、拡大露光及びパターン合成露光の少なくとも一方を行なうことを特徴とする。

また、この発明の表示素子の製造方法は、この発明の露光方法により、所定のパターンを基板（Ｐ）上に露光する露光工程（Ｓ３０３）と、前記露光工程（Ｓ３０３）により露光された前記基板（Ｐ）を現像する現像工程（Ｓ３０４）とを含むことを特徴とする。

この発明のマスクによれば、この発明のマスクを露光装置に搭載した際にマスクに変形（たわみ）が生じた場合においても、第２のパターンよりも高い露光精度が要求される第１のパターンがマスクの変形の影響を受けにくいマスクの中央部近傍に配置され、第２のパターンがマスクの変形の影響を受けやすいマスクの中央部よりも周辺に配置されている。したがって、高い露光精度が要求される第１のパターン及び第１のパターンに比べれば高い露光精度が要求されない第２のパターンのそれぞれを基板上に良好に露光することができる。

また、この発明の露光方法によれば、第１のパターン及び第２のパターンを有するこの発明のマスクを用いて露光を行なうため、デバイスの製造に際して複数のレイヤに対応する複数のマスクを製造する必要がなく、マスクを製造するコストを抑えることができる。また、マスクを露光装置に搭載した際にマスクに変形（たわみ）が生じた場合においても、第１のパターン及び第２のパターンのそれぞれを基板上に良好に露光することができる。

また、この発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の露光方法を用いて露光を行なうため、マスクを露光装置に搭載した際にマスクに変形（たわみ）が生じた場合においても、第１のパターン及び第２のパターンのそれぞれを基板上に良好に露光することができ、良好なデバイスを製造することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる露光装置について説明する。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の概略構成を示す斜視図である。この実施の形態にかかる露光装置は、パターンが形成されたマスクＭを支持するマスクステージＭＳＴ（図４参照）と、外径が５００ｍｍよりも大きい表示素子を形成するためのプレート（基板）Ｐを支持するプレートステージ（図示せず）と、光源１から射出した照明光をマスクＭ上に導く照明光学系ＩＬと、マスクＭに形成されているパターンをプレートＰ上に投影する投影光学系ＰＬとを備えている。なお、外径が５００ｍｍよりも大きいとは、プレートＰの一辺または対角線が５００ｍｍよりも大きいということである。

また、この実施の形態にかかる露光装置においては、投影光学系ＰＬは複数（７つ）の投影光学ユニットＰＬａ〜ＰＬｇを有している。投影光学ユニットＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇは、Ｙ方向に配置されており、Ｘ方向（走査方向）の前方側に配置されている。また、投影光学ユニットＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆは、Ｙ方向に配置されており、Ｘ方向の後方側に配置されている。また、投影光学ユニットＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと各投影光学ユニットＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとはＸ方向において対向するように千鳥状に配置されている。

即ち、この実施の形態にかかる露光装置は、複数の投影光学ユニットＰＬａ〜ＰＬｇにより構成されている投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレートＰとを同期移動させて走査露光する走査型露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を構成している。以下の説明において、マスクＭ及びプレートＰの同期移動方向をＸ軸方向（走査方向）、水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（非走査方向）、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりのそれぞれの方向をθＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。

図１に示すように、この露光装置は、例えば水銀ランプ又は超高圧水銀ランプからなる光源１を備えている。光源１から射出した照明光は、ダイクロイックミラー３を介して、楕円鏡２の第２焦点位置に集光する。ダイクロイックミラー３により反射された照明光は、リレー光学系４を介して、ライトガイド５の入射端５０に入射して、７つの射出端５ａ〜５ｇから射出する。射出端５ａから射出した照明光は、コンデンサレンズ、オプティカルインテグレータ、コンデンサレンズ等により構成される照明光学ユニット６ａを介して、マスクＭ上の所定の照明領域を照明する。同様に、射出端５ｂ〜５ｇから射出した照明光は、コンデンサレンズ、オプティカルインテグレータ、コンデンサレンズ等により構成される照明光学ユニット６ｂ〜６ｇを介して、マスクＭ上の所定の照明領域を照明する。

図２は、マスクＭの構成を示す図である。図２に示すように、マスクＭは、複数（６つ）のパターン領域Ｍ１〜Ｍ６を有している。パターン領域Ｍ１にはThin Film Transistor基板（以下、ＴＦＴ基板という。）の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばゲート電極）が形成されている。パターン領域Ｍ２にはＴＦＴ基板の第３レイヤに対応する露光パターン（例えばソース・ドレイン電極）が形成されている。パターン領域Ｍ３にはＴＦＴ基板の第２レイヤに対応する露光パターン（例えば半導体層）が形成されている。パターン領域Ｍ４にはＴＦＴ基板の第４レイヤに対応する露光パターン(例えばパッシベーション膜)が形成されている。パターン領域Ｍ５にはＴＦＴ基板の第５レイヤに対応する露光パターン（例えば画素電極）が形成されている。パターン領域Ｍ６にはカラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）が形成されている。

即ち、パターン領域Ｍ６に形成されている露光パターンは、パターン領域Ｍ１〜Ｍ５に形成されている露光パターンが露光されるＴＦＴ基板とは異なるカラーフィルタ基板（第２基板）に露光される。また、ＴＦＴ基板のパターン面とカラーフィルタ基板のパターン面とが互いに対向して組み合わされるようにパターン領域Ｍ６に露光パターンが形成されている。即ち、パターン領域Ｍ６に形成されている露光パターンは、パターン領域Ｍ１〜Ｍ５に形成されている露光パターンに対して反転した位置関係を有する。

ＴＦＴ基板の第３レイヤに対応する露光パターン（例えばソース・ドレイン電極）及びＴＦＴ基板の第５レイヤに対応する露光パターン（例えば画素電極）は、ＴＦＴ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばゲート電極）、ＴＦＴ基板の第２レイヤに対応する露光パターン（例えば半導体層）、ＴＦＴ基板の第４レイヤに対応する露光パターン(例えばパッシベーション膜)及びカラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）よりも高い露光精度が要求されるため、マスクＭの中央部近傍に位置するパターン領域Ｍ２，Ｍ５内に配置される。これに対し、ＴＦＴ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばゲート電極）、ＴＦＴ基板の第２レイヤに対応する露光パターン（例えば半導体層）、ＴＦＴ基板の第４レイヤに対応する露光パターン(例えばパッシベーション膜)及びカラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）は、マスクＭの中央部よりも周辺に位置するパターン領域Ｍ１，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ６内に配置される。

ここで、露光精度には、最小パターン線幅又は露光の際のパターンの位置精度が含まれる。即ち、ＴＦＴ基板の第３レイヤに対応する露光パターン（例えばソース・ドレイン電極）及びＴＦＴ基板の第５レイヤに対応する露光パターン（例えば画素電極）は、ＴＦＴ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばゲート電極）、ＴＦＴ基板の第２レイヤに対応する露光パターン（例えば半導体層）、ＴＦＴ基板の第４レイヤに対応する露光パターン(例えばパッシベーション膜)及びカラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）よりも最小パターン線幅が細く、プレートＰ上に露光される際のプレート上におけるパターンに高い位置精度が要求される。

マスクＭ上の各パターン領域Ｍ１〜Ｍ６に配置されるパターンは、露光する際に後述するマスクステージＭＳＴに載置されたことにより生じる変形量に基づいて決定される。即ち、マスクステージＭＳＴに保持されることによりマスクＭが変形した際に、マスクＭの平面度が高い部分（平面度が所定の許容値を超えていない部分）に高い露光精度が要求されるパターンを配置し、マスクＭの平面度が高くない部分（平面度が所定の許容値を超えた部分）に高い露光精度が要求されないパターンを配置する。例えば、マスクＭが図３に示すように変形した場合、マスクＭの平面度が高い部分（平面度が所定の許容値を超えていない部分）はマスクＭの中央部近傍Ａである。したがって、ＴＦＴ基板の第３レイヤに対応する露光パターン（例えばソース・ドレイン）及びＴＦＴ基板の第５レイヤに対応する露光パターン（例えば画素電極）を、マスクＭの中央部近傍Ａに配置する。

図４は、マスクＭを載置するマスクステージＭＳＴの構成を示す図である。図４に示すように、この露光装置は、非走査方向（Ｙ方向）に長手方向を有する第１減光部材９ａ、及びマスクステージＭＳＴの−Ｙ方向側にＸ方向に延びたガイド部１０ａを備えている。ガイド部１０ａは、照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に配置されＸ方向に移動する第１減光部材９ａを案内するものである。

また、この露光装置は、走査方向（Ｘ方向）に長手方向を有する第２減光部材９ｂ、及びマスクステージＭＳＴの−Ｘ方向側にＹ方向に延びたガイド部１０ｂを備えている。ガイド部１０ｂは、照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に配置されＹ方向に移動する第２減光部材９ｂを案内するものである。

第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂは、マスクＭのパターン面に対して所定距離離れた位置に配置されており、マスクＭ上に形成されているパターン領域の一部に照明光の光量が連続的に減少する減光部を形成する。第１減光部材９ａはマスクＭのパターン上にＹ方向（走査方向と交差する方向）に延びる減光部を形成し、第２減光部材９ｂはマスクＭのパターン上にＸ方向（走査方向）に延びる減光部を形成する。走査露光時には、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂをマスクステージＭＳＴに対して相対的に静止させる。

マスクステージＭＳＴは、走査方向であるＸ方向への長いストロークと、走査方向と直交するＹ方向への微小量のストロークとを有している。マスクステージＭＳＴのＸＹ平面内における位置を計測するための図示しないマスク用レーザ干渉計が設けられており、マスク用レーザ干渉計はマスクステージＭＳＴの位置をリアルタイムに計測及び制御する。

照明光学ユニット６ａを通過した照明光は、マスクＭの所定の照明領域を照明し、投影光学ユニットＰＬａに入射する。同様に、照明光学ユニット６ｂ〜６ｇのそれぞれを通過した照明光は、マスクＭの所定の照明領域を照明し、投影光学ユニットＰＬｂ〜ＰＬｇにそれぞれ入射する。投影光学ユニットＰＬａ〜ＰＬｇは、マスクＭに形成されているパターンの一部をそれぞれ個別の複数の像としてプレートＰ上に投影する。

投影光学ユニットＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれは、マスクＭのパターンの中間像を形成する１組目の反射屈折型光学系、中間像が形成される位置に配置される視野絞り、プレートＰ上にパターン像を形成する２組目の反射屈折型光学系、例えば２枚の平行平面ガラス板等からなるシフト調整機構、例えば直角プリズム等からなるローテーション調整機構、例えば一対のくさび型光学部材等からなる像面調整機構、レンズ等からなるスケーリング調整機構等を備えている。シフト調整機構は、プレートＰ上に形成されるマスクＭのパターン像をＸ方向及びＹ方向の少なくとも一方にシフトさせる。また、ローテーション調整機構は、プレートＰ上に形成されるマスクＭのパターンの像をＺ軸まわりに回転させる。また、像面調整機構は、投影光学ユニットＰＬａ〜ＰＬｇのそれぞれの結像位置及び像面の傾斜を調整する。また、スケーリング調整機構は、プレートＰ上に形成されるマスクＭのパターンの像の倍率（スケーリング）を調整する。

プレートＰは図示しないプレートステージに載置されている。プレートステージは、走査方向であるＸ方向への長いストロークと、走査方向と直交するＹ方向にステップ移動するための長いストロークとを有している。また、プレートステージは、Ｚ方向、θＸ、θＹ、θＺ方向に微小量移動可能に構成されている。投影光学系ＰＬに対するプレートステージのＸＹ平面内における位置を計測するための図示しないプレート用レーザ干渉計が設けられており、プレート用レーザ干渉計はプレートステージの位置をリアルタイムに計測及び制御する。なお、プレート用レーザ干渉計は、プレートステージの−Ｘ側の端縁にＹ方向に延びるＸ移動鏡１２、プレートステージの−Ｙ側の端縁にＸ方向に延びるＹ移動鏡１３を用いて、プレートステージの位置を計測する。

また、投影光学系ＰＬとプレートＰとの間にはマスクＭに形成されているパターンをプレートＰ上に転写する際に不必要な照明光を遮光する２つの遮光部材９ｃが配置されている。２つの遮光部材９ｃはＹ方向に移動可能に構成されており、２つの遮光部材９ｃをＹ方向に移動させることにより投影光学モジュールＰＬａ〜ＰＬｇの少なくとも１つを介した照明光をプレートＰ上に到達させないために遮光する。

また、−Ｘ側の投影光学モジュールＰＬａ、ＰＬｃ、ＰＬｅ、ＰＬｇと、＋Ｘ側の投影光学モジュールＰＬｂ、ＰＬｄ、ＰＬｆとの間には、マスクＭのパターン面及びプレートＰの被露光面のＺ軸方向における位置を検出するオートフォーカス検出系１５が設けられている。

次に、図５に示すフローチャートを参照して、この実施の形態にかかる露光装置を用いた露光方法について説明する。なお、以下においては、マスクＭのパターン領域Ｍ１に形成されているパターンを、プレートＰ上において画面合成する第１領域Ｉ_１（図６参照）、第２領域Ｉ_２（図７参照）、第３領域Ｉ_３（図８参照）及び第４領域Ｉ_４（図９参照）に分割し、プレートＰ上において画面合成される第１領域Ｉ_１〜第４領域Ｉ_４の共通領域（継ぎ部）に減光部材により減光部を形成することにより、第１領域Ｉ_１〜第４領域Ｉ_４を画面合成してプレートＰ上に転写露光する露光方法について説明する。

まず、パターン領域Ｍ１の第１領域Ｉ_１（図６参照）をプレートＰ上に転写露光するための準備を行なう。図６は、マスクＭの第１領域Ｉ_１を示す図である。第１領域Ｉ_１は、後述する第２領域Ｉ_２（図７参照）との共通領域Ｉ_１２、後述する第３領域Ｉ_３（図８参照）との共通領域Ｉ_１３を有している。Ｙ方向に延びた共通領域Ｉ_１２は第１領域Ｉ_１と第２領域Ｉ_２とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_１２と後述する第２領域Ｉ_２の共通領域Ｉ_２１（図７参照）とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。同様に、Ｘ方向に延びた共通領域Ｉ_１３は第１領域Ｉ_１と第３領域Ｉ_３とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_１３と後述する第３領域Ｉ_３の共通領域Ｉ_３１（図８参照）とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。

まず、第１領域Ｉ_１に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、図６に示すように、第１減光部材９ａをＹ方向に延びた共通領域Ｉ_１２の−Ｘ方向側の半分が遮光される位置に配置し、第２減光部材９ｂをＸ方向に延びた共通領域Ｉ_１３の＋Ｙ方向側の半分が遮光される位置に配置する。また、第１領域Ｉ_１、第２領域Ｉ_２及び第３領域Ｉ_３に形成されているパターンが順次走査露光された際に、共通領域Ｉ_１２，Ｉ_１３における積算光量が、共通領域Ｉ_１２，Ｉ_１３以外の領域における光量と略同じになるように、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂを、マスクＭのパターン面に対してデフォーカスさせた位置、即ち所定距離離れた位置に配置する。

更に、第１領域Ｉ_１に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、第１領域Ｉ_１以外の領域を照明する照明光をプレートＰ上に到達させないように遮光する。例えば照明光学ユニット６ａ〜６ｄを通過する照明光及び照明光学ユニット６ｅを通過する一部の照明光により第１領域Ｉ_１を照明している場合、照明光学ユニット６ｆ，６ｇ内の図示しない開閉シャッタを閉じて照明光学ユニット６ｆ，６ｇを通過する照明光を遮光する。また、照明光学ユニット６ｅを通過する照明光のうち第１領域Ｉ_１を照明していない照明光を遮光するために、投影光学ユニットＰＬｅを通過する照明光のうち第１領域Ｉ_１を照明していない照明光を遮光する位置に遮光部材９ｃをＹ方向に移動させて配置する（ステップＳ１０）。

次に、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂをマスクステージＭＳＴに対して相対的に静止させて、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージを照明光学系ＩＬ及び投影光学系ＰＬに対して相対的に走査移動させることにより、第１領域Ｉ_１に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光する（ステップＳ１１）。

次に、パターン領域Ｍ１の第２領域Ｉ_２（図７参照）に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するための準備を行なう。図７は、マスクＭの第２領域Ｉ_２を示す図である。第２領域Ｉ_２は、第１領域Ｉ_１との共通領域Ｉ_２１、第４領域Ｉ_４（図９参照）との共通領域Ｉ_２４を有している。Ｙ方向に延びた共通領域Ｉ_２１は第１領域Ｉ_１と第２領域Ｉ_２とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_２１と第１領域Ｉ_１の共通領域Ｉ_１２とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。同様に、Ｘ方向に延びた共通領域Ｉ_２４は第２領域Ｉ_２と第４領域Ｉ_４とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_２４と後述する第４パターン領域Ｉ_４の共通領域Ｉ_４２（図９参照）とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。

まず、第２領域Ｉ_２に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、図７に示すように、第１減光部材９ａをＹ方向に延びた共通領域Ｉ_２１の＋Ｘ方向側の半分が遮光される位置に配置し、第２減光部材９ｂをＸ方向に延びた共通領域Ｉ_２４の＋Ｙ方向側の半分が遮光される位置に配置する。また、走査露光された際に、共通領域Ｉ_２１，Ｉ_２４における積算光量が、共通領域Ｉ_２１，Ｉ_２４以外の領域における光量と略同じになるように、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂを、マスクＭのパターン面に対してデフォーカスさせた位置、即ち所定距離離れた位置に配置する。

更に、第２領域Ｉ_２に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、第２領域Ｉ_２以外の領域を照明する照明光をプレートＰ上に到達させないように遮光する（ステップＳ１２）。具体的な遮光のための動作は、ステップＳ１０の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

次に、マスクステージＭＳＴを所定の位置、即ち、第２領域Ｉ_２に形成されているパターンをプレートＰ上に走査露光するための走査開始位置に移動させて、第２領域Ｉ_２に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光する（ステップＳ１３）。具体的な転写露光のための動作は、ステップＳ１１の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

次に、パターン領域Ｍ１の第３領域Ｉ_３（図８参照）に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するための準備を行なう。図８は、マスクＭの第３領域Ｉ_３を示す図である。第３領域Ｉ_３は、第１領域Ｉ_１との共通領域Ｉ_３１、第４領域Ｉ_４（図９参照）との共通領域Ｉ_３４を有している。Ｘ方向に延びた共通領域Ｉ_３１は第１領域Ｉ_１と第３領域Ｉ_３とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_３１と第１領域Ｉ_１の共通領域Ｉ_１３とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。同様に、Ｙ方向に延びた共通領域Ｉ_３４は第３領域Ｉ_３と第４領域Ｉ_４とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_３４と後述する第４領域Ｉ_４の共通領域Ｉ_４３（図９参照）とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。

まず、第３領域Ｉ_３に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、図８に示すように、第１減光部材９ａをＹ方向に延びた共通領域Ｉ_３４の−Ｘ方向側の半分が遮光される位置に配置し、第２減光部材９ｂをＸ方向に延びた共通領域Ｉ_３１の−Ｙ方向側の半分が遮光される位置に配置する。また、走査露光された際に、共通領域Ｉ_３１，Ｉ_３４における積算光量が、共通領域Ｉ_３１，Ｉ_３４以外の領域における光量と略同じになるように、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂをマスクＭのパターン面に対してデフォーカスさせた位置、即ち所定距離離れた位置に配置する。

更に、第３領域Ｉ_３に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、第３領域Ｉ_３以外の領域を照明する照明光をプレートＰ上に到達させないように遮光する（ステップＳ１４）。具体的な遮光のための動作は、ステップＳ１０の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

次に、マスクステージＭＳＴ及びプレートステージを所定の位置、即ち、第３領域Ｉ_３に形成されているパターンをプレートＰ上に走査露光するための走査開始位置に移動させて、マスクＭの第３領域Ｉ_３に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光する（ステップＳ１５）。具体的な転写露光のための動作は、ステップＳ１１の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

次に、パターン領域Ｍ１の第４領域Ｉ_４（図９参照）に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するための準備を行なう。図９は、マスクＭの第４領域Ｉ_４を示す図である。第４領域Ｉ_４は、第２領域Ｉ_２との共通領域Ｉ_４２、第３領域Ｉ_３との共通領域Ｉ_４３を有している。Ｘ方向に延びた共通領域Ｉ_４２は第２領域Ｉ_２と第４領域Ｉ_４とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_４２と第２領域Ｉ_２の共通領域Ｉ_２４とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。同様に、Ｙ方向に延びた共通領域Ｉ_４３は第３領域Ｉ_３と第４領域Ｉ_４とに形成されているパターンがプレートＰ上に転写露光される際に継ぎ部となる領域であり、共通領域Ｉ_４３と第３領域Ｉ_３の共通領域Ｉ_３４とに形成されているパターンはプレートＰ上に重ね合わせて転写露光される。

まず、第４領域Ｉ_４に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、図９に示すように、第１減光部材９ａをＹ方向に延びた共通領域Ｉ_４３の＋Ｘ方向側の半分が遮光される位置に配置し、第２減光部材９ｂをＸ方向に延びた共通領域Ｉ_４２の−Ｙ方向側の半分が遮光される位置に配置する。また、走査露光された際に、共通領域Ｉ_４２，Ｉ_４３における積算光量が、共通領域Ｉ_４２，Ｉ_４３以外の領域における光量と略同じになるように、第１減光部材９ａ及び第２減光部材９ｂをマスクＭのパターン面に対してデフォーカスさせた位置、即ち所定距離離れた位置に配置する。

更に、第４領域Ｉ_４に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光するために、第４領域Ｉ_４以外の領域を照明する照明光をプレートＰ上に到達させないように遮光する（ステップＳ１６）。具体的な遮光のための動作は、ステップＳ１０の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

次に、マスクステージＭＳＴを所定の位置、即ち、第４領域Ｉ_４に形成されているパターンをプレートＰ上に走査露光するための走査開始位置に移動させて、第４領域Ｉ_４に形成されているパターンをプレートＰ上に転写露光する（ステップＳ１７）。具体的な転写露光のための動作は、ステップＳ１１の動作と同一であるため、詳細な説明は省略する。

図１０は、ステップＳ１４，Ｓ１７，Ｓ２０，Ｓ２３において第１領域Ｉ_１〜第４領域Ｉ_４に形成されているパターンが走査露光された際のプレートＰの状態を示す図である。露光領域Ｒ_１に第１領域Ｉ_１に形成されているパターンが転写露光され、露光領域Ｒ_２に第２領域Ｉ_２に形成されているパターンが転写露光され、露光領域Ｒ_３に第３領域Ｉ_３に形成されているパターンが転写露光され、露光領域Ｒ_４に第４領域Ｉ_４に形成されているパターンが転写露光されている。このように、画面合成してプレートＰ上に転写露光することができるため、プレートのサイズに対してマスクのサイズを小さくすることができる。また、第１領域Ｉ_１〜第４領域Ｉ_４の大きさを自由に設定することができるため、様々なサイズのプレートに合わせて画面合成（パターン合成）して転写露光を行うことができる。

なお、パターン領域Ｍ１に形成されている第１レイヤに対応するパターンの露光と同様に、パターン領域Ｍ２〜Ｍ５に形成されている第２レイヤ〜第５レイヤに対応するパターン、及びパターン領域Ｍ６に形成されている第１レイヤに対応するパターンの露光が行なわれる。この際、照明光の波長及び強度の少なくとも一方を切り替える切替手段を照明光学系ＩＬ内に配置し、転写前に切替手段を用いてプレートＰ上に転写されるパターンに対応した照明光の波長及び強度の少なくとも一方を切り替えるとよい。この場合には、各パターンに適した波長または強度を有する照明光によりパターンを照明することができ、良好な転写露光を行なうことができる。

この実施の形態にかかるマスクによれば、露光装置に搭載した際にマスクに変形（たわみ）が生じた場合においても、高い露光精度が要求されるパターンがマスクの変形の影響を受けにくいマスクの中央部近傍に配置され、高い露光精度が要求されないパターンがマスクの変形の影響を受けやすいマスクの中央部よりも周辺に配置されている。したがって、高い露光精度が要求されるパターン及び高い露光精度が要求されないパターンのそれぞれをプレート上に良好に露光することができる。

また、この実施の形態にかかる露光方法によれば、各レイヤに対応したパターンを有するこの発明のマスクを用いて露光を行なうため、デバイスの各レイヤ毎にマスクを製造する必要がなく、マスクを製造するコストを抑えることができる。また、マスクを露光装置に搭載した際にマスクに変形（たわみ）が生じた場合においても、各レイヤに対応するパターンのそれぞれをプレート上に良好に露光することができる。

なお、この実施の形態にかかるマスクにおいては、パターン領域Ｍ１〜Ｍ６の大きさが同一である例を示しているが、例えば他のパターンと比較して多くの露光量を必要とするパターンが形成されるパターン領域においては他のパターンが形成されるパターン領域よりも大きいパターン領域を有するようにしてもよい。図１１は、他のマスクＭ´の構成を示す図である。図１１に示すように、マスクＭ´は、４つの同一の大きさのパターン領域Ｍ１１〜Ｍ１４、及びパターン領域Ｍ１１〜Ｍ１４の約２倍の大きさのパターン領域Ｍ１５を有している。パターン領域Ｍ１１にはＴＦＴ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばゲート）が形成されている。パターン領域Ｍ１２にはＴＦＴ基板の第２レイヤに対応する露光パターン（例えばソースドレイン及び半導体）が形成されている。パターン領域Ｍ１３にはＴＦＴ基板の第３レイヤに対応する露光パターン(例えばパッシベーション)が形成されている。パターン領域Ｍ１４にはＴＦＴ基板の第４レイヤに対応する露光パターン（例えば画素電極）が形成されている。パターン領域Ｍ１５にはカラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）が形成されている。

カラーフィルタ基板の第１レイヤに対応する露光パターン（例えばブラックマトリックス）は、他の露光パターンと比較して多くの露光量を必要とするため、他のパターン領域と同一の大きさのパターン領域内に形成した場合、他のパターンの露光処理時間と比較して長い露光処理時間を要する。そこで、パターン領域を他のパターン領域と比較して大きくして露光領域を拡げることにより、実質的な露光処理時間を短縮する。

また、この実施の形態にかかるマスクにおいては、ＴＦＴ基板上に露光する露光パターンとカラーフィルタ基板上に露光する露光パターンとが形成されているが、ＴＦＴ基板上に露光する露光パターンのみを形成してもよく、カラーフィルタ基板上に露光する露光パターン（例えば、ブラックマトリックス、カラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ））のみを形成してもよい。

なお、図１１に示すような実施の形態として、約２倍の大きさのパターン領域に設定するパターンの例として、他の４つの同一の大きさのパターン領域のものに比べて、継ぎ精度が厳しいため１回の露光もしくは継ぎ回数を少なくするパターンの場合においても有効となる。この場合、パターン領域Ｍ１５に対して、他の４つの同一の大きさのパターン領域を複数回の継ぎ合わせする継ぎ合わせ露光を行うことにより、所望の画面サイズのパターンの露光を行うことができる。なおこの際には、約２倍の大きさのパターン領域Ｍ１５をマスクの中央部に配置することが好ましい。また、パターン領域Ｍ１５に比べ、他の４つの同一の大きさのパターン領域Ｍ１１〜Ｍ１４は、領域毎に個別に調整することが可能となるので、別レイヤとの重ね合わせなどの調整を容易に行うことが可能であったり、下層レイヤの部分的な変形に対しても良好な重ね合わせ露光を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態においては、多様なサイズのフラットパネル製造用のマスクとして利用することが可能となり、デバイス製造を精度よく、さらに効率よく行うことが可能となる。

また、この実施の形態においては、照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に第１減光部材９ａを配置しているが、照明光学系ＩＬ内のマスクＭのパターン面と光学的に共役な位置から所定距離離れた位置に第１減光部材９ａを配置するようにしてもよい。

また、この実施の形態においては、照明光学系ＩＬとマスクＭとの間に第２減光部材９ｂを配置しているが、例えば図１２に示すように、投影光学ユニットＰＬａ及びＰＬｇ内の中間像２０ａ及び２０ｇが形成される位置の近傍に２つの第２減光部材９ｂ´を備えるようにしてもよい。なお、図１２に示す２０ｂ〜２０ｆは投影光学ユニットＰＬｂ〜ＰＬｆ内に形成される中間像を示している。

また、この実施の形態においては、第１領域Ｉ_１〜第４領域Ｉ_４に形成されているパターンを順次走査露光しているが、多面取りのプレートに露光する際には、最初にプレート上の各領域に第１領域Ｉ_１に形成されているパターンを繰り返し走査露光し、次に、各面に第２領域Ｉ_２〜第４領域Ｉ_４のそれぞれに形成されているパターンを繰り返し走査露光するようにしてもよい。即ち、高いスループットを得ることができる方法で各パターンの露光を行うのが望ましい。

また、この実施の形態においては、所謂マルチレンズスキャン型露光装置を例に挙げて説明したが、１つの投影光学系により露光を行う走査型露光装置にも本発明を適用することができる。また、この実施の形態においては、スキャン露光を行うステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明したが、一括露光を行うステップ・アンド・リピート方式の露光装置にも本発明を適用することができる。

また、露光装置の用途としては角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを露光する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば、半導体製造用の露光装置や薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。

また、投影光学系ＰＬの倍率は等倍系、縮小系及び拡大系のいずれでもよい。投影光学系ＰＬとしては、エキシマレーザなどの遠紫外線を用いる場合は硝材として石英や蛍石などの遠紫外線を透過する材料を用い、Ｆ_２レーザを用いる場合は反射屈折系または屈折系の光学系にする。

また、拡大系の倍率を有する投影光学系ＰＬを用いて、各パターン領域に形成されているパターンのそれぞれを拡大露光してもよい。この場合においては、プレートＰ上にパターンが拡大して露光されるため、プレートのサイズに対してマスクのサイズを小さくすることができる。また、拡大系の倍率を有する投影光学系ＰＬを用いて、各パターン領域に形成されているパターンを拡大露光しつつ、画面合成露光（パターン合成露光）してもよい。この場合においても、プレートＰ上にパターンを拡大し、かつ画面合成して転写露光することができるため、プレートのサイズに対してマスクのサイズを小さくすることができる。

上述の実施の形態にかかる走査型投影露光装置では、投影光学系を用いてレチクル（マスク）により形成された転写用のパターンを感光性基板（プレート）に露光する（露光工程）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走査型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１３のフローチャートを参照して説明する。

先ず、図１３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、１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露光装置を用いて、マスクのパターンの像が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、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ない、プレートから複数のデバイスに切断され、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露光装置を用いて露光を行なっているため、マスクのコストを抑えつつ各レイヤに対応するパターンを良好に露光することができ、良好な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１４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。まず、図１４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露光装置を用いて露光を行なっているため、各レイヤに対応するパターンを良好に露光することができ、良好な液晶表示素子を得ることができる。

実施の形態にかかる露光装置の構成を示す図である。 実施の形態にかかるマスクの構成を示す図である。 マスクの変形を示す図である。 実施の形態にかかるマスクステージの構成を示す図である。 実施の形態にかかる露光方法を説明するためのフローチャートである。 第１領域を説明するための図である。 第２領域を説明するための図である。 第３領域を説明するための図である。 第４領域を説明するための図である。 第１領域〜第４領域に形成されているパターンが走査露光された際のプレートの状態を示す図である。 他のマスクの構成を示す図である。 他の第２減光部材の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

１…光源、２…楕円鏡、３…ダイクロイックミラー、４…リレー光学系、５…ライトガイド、６ａ〜６ｇ…照明光学ユニット、９ａ…第１減光部材、９ｂ…第２減光部材、９ｃ…遮光部材、１０ａ，１０ｂ…ガイド部、１５…オートフォーカス検出系、ＩＬ…照明光学系、ＰＬ…投影光学系、ＰＬａ〜ＰＬｇ…投影光学ユニット、Ｍ…マスク、ＭＳＴ…マスクステージ、Ｐ…プレート。

Claims (18)

1. 基板に露光する第１のパターンと第２のパターンとを少なくとも含むマスクにおいて、
   前記第２のパターンよりも高い露光精度が要求される前記第１のパターンを、前記マスクの中央部近傍に配置し、
   前記第２のパターンを前記マスクの前記中央部よりも周辺に配置することを特徴とするマスク。
2. 前記第１のパターンは、前記第２のパターンよりも最小パターン線幅が狭いことを特徴とする請求項１記載のマスク。
3. 前記第１のパターンは、前記第２のパターンよりも高いパターン位置精度が要求されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のマスク。
4. 前記第１のパターンと前記第２のパターンとは、前記基板上における異なるレイヤに対応するパターンであ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マスク。
5. 前記基板は、表示素子用の基板であり、
   前記第１のパターンは、前記表示素子の画素パターンを含む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マスク。
6. 前記基板は、表示素子用の基板であり、
   前記第２のパターンは、前記表示素子のカラーフィルタのパターン及びブラックマトリックスのパターンの少なくとも一方であ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マスク。
7. 前記第１のパターンまたは前記第２のパターンを露光する際に、前記マスクを保持することによって生じる前記マスクの変形に基づいて、前記第１のパターン及び前記第２のパターンを配置す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マスク。
8. 基板上における異なるレイヤに露光される第１のパターンと第２のパターンとを少なくとも含むマスクを用い、
   前記第１のパターン及び前記第２のパターンのそれぞれの露光は、拡大露光及びパターン合成露光の少なくとも一方を行なうことを特徴とする露光方法。
9. 前記第２のパターンよりも高い露光精度を要求される前記第１のパターンを前記マスクの中央部近傍に配置し、前記第２のパターンを前記マスクの前記中央部よりも周辺に配置することを特用とする請求項８記載の露光方法。
10. 前記露光精度は、前記第１のパターンのパターン及び前記第２のパターンの最小パターン線幅または露光の際のパターンの位置精度を含むことを特徴とする請求項９記載の露光方法。
11. 前記第１のパターンまたは前記第２のパターンを露光する際に、前記マスクを保持することによって生じる前記マスクの変形に基づいて、前記第１のパターン及び前記第２のパターンを配置することを特徴とする請求項８乃至請求項１０の何れか一項に記載の露光方法。
12. 前記基板は、表示素子を形成するための基板であり、
    前記第１のパターンは、前記表示素子の画素パターンを含むことを特徴とする請求項８乃至請求項１１の何れか一項に記載の露光方法。
13. 前記マスクは、前記基板とは異なる第２基板に露光される第３のパターンを有し、
    前記基板のパターン面と前記第２基板のパターン面とが互いに対向して組み合わされるように前記第３のパターンが形成されることを特徴とする請求項８乃至請求項１２の何れか一項に記載の露光方法。
14. 前記基板は、表示素子を形成するための基板であり、
    前記第２のパターンは、表示素子のカラーフィルタのパターン及びブラックマトリックスのパターンの少なくとも一方であることを特徴とする請求項８乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光方法。
15. 前記基板は、表示素子を形成するための基板であり、
    前記第３のパターンは、表示素子のカラーフィルタのパターン及びブラックマトリックスのパターンの少なくとも一方であることを特徴とする請求項８乃至請求項１３の何れか一項に記載の露光方法。
16. 前記第１のパターン及び前記第２のパターンの少なくとも一方のパターンは、前記基板上に複数の投影光学系を介して投影露光されることを特徴とする請求項８乃至請求項１５の何れか一項に記載の露光方法。
17. 前記基板は、外径が５００ｍｍよりも大きい感光基板であることを特徴とする請求項８乃至請求項１６の何れか一項に記載の露光方法。
18. 請求項８乃至請求項１７の何れか一項に記載の露光方法により、所定のパターンを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基板を現像する現像工程と、
    を含むことを特徴とする表示素子の製造方法。

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