JP2008098325A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスク上のパターンを高精度で基板上に投影露光する。
【解決手段】マスク１１に照明光を照射する照明光学系１０と、照明光を基板上に投影する投影光学系１２とを備えた露光装置において、マスクのパターン面に所定の第１曲面を形成させる第１保持体２１ａ，２１ｂと基板の結像面に所定の第２曲面を形成させる第２保持体２２ａ，２２ｂとを有し、第１曲面と第２曲面とを維持しつつ、マスク上のパターンを基板上に投影露光する。また、第２曲面は第１曲面に合わせて形成されるものとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子、液晶表示素子又はプリント基板の回路パターンを転写する場合に使用される投影露光装置に関するものである。

半導体デバイスや液晶表示デバイスなどの電子デバイス又はプリント基板は、マスク上のパターンを基板上に投影する、いわゆるフォトリソグラフィにより製造される。半導体デバイスや液晶表示デバイス等の電子デバイス又はプリント基板の製造には、ガラス基板を用いる技術が知られている（たとえば特許文献１を参照）。

一方で、基板にフィルムのような可撓性基板を用いる技術も知られており（たとえば特許文献２を参照）、そのような技術はフレキシブルプリンティッドサーキット（以下、ＦＰＣという）、液晶表示板などの製造に用いられる。

また、このフォトリソグラフィ工程で使用される露光装置としては、一括型露光装置と、走査型露光装置との２種類が主に知られている。
特許第３３４１７６７号 第２７９３０００号

しかしながら、最近では、ガラス基板及び可撓性基板の大型化が要求されており、それに伴ってマスクにおいても大型化が望まれている。このマスクの大型化に伴って、マスクの自重変形によるパターン面の形状変化によって生じる投影像のデフォーカスが大きくなる問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、マスク及び基板の所定の形状を保持することで、マスク上のパターンを基板上に高精度で投影露光できる露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の露光装置では、マスクに照明光を照射する照明光学系と、その照明光を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、可撓性を有するマスクと、可撓性を有する基板と、マスクを保持しマスクに第１曲面を形成させる第１保持体と、基板を保持し基板に第２曲面を形成させる第２保持体とを備え、第２曲面は、第１保持体により形成される第１曲面に合わせて形成されるものとした。

また、本発明の露光方法では、マスクに照明光を照射する照明光学系と、その照明光を基板上に投影する投影光学系とを介して、マスクのパターンを基板上に投影露光する露光方法において、照明光の光路中に位置するマスクに第１曲面を形成させる第１工程と、照明光の光路中に位置する基板に第２曲面を形成させる第２工程とを含み、第２曲面は、第１工程により形成される第１曲面に合わせて形成されるものとした。

本発明に於いては、マスク及び基板は、所定の形状を保ちつつ保持されるので、マスク上のパターンを基板上に高精度で投影露光を行うことが可能となる。

図１は本発明の実施例にかかる露光装置の構成の概略を示す斜視図である。本実施例では、マスク１１と基板１４とを図１のＸ方向（以下、走査方向Ｘとする）に移動させつつ、マスク１１上のパターンを基板１４上に投影露光する走査型露光装置に本発明を適用している。また、走査方向Ｘに略直交する方向をＹ方向（以下、非走査方向Ｙとする）とし、これらＸ方向及びＹ方向に共に略直交する方向をＺ方向とする。

図２（ａ）、図２（ｂ）は本発明の実施例にかかるマスク１１及び基板１４の形状を示す図である。図２（ａ）は、マスク１１及び基板１４の形状を示す斜視図である。図２（ｂ）は、マスク１１及び基板１４の形状を簡略化した図である。マスク１１及び基板１４の形状は、たとえば図２（ｂ）に示す如く、下方（−Ｚ方向）に凸面を向けた形状であり、所定の曲面を有する形状である。マスク１１のパターン面及び基板１４の結像面にそれぞれ所定の曲面を形成させることによって、容易にフォーカス状態を維持可能となり、マスク１１のパターンの像を基板１４上に正確に結像できる。ここで、マスク１１のパターン面及び基板１４の結像面にそれぞれ形成させた所定の曲面は、各々、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４とする。

マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４の形成は、最初に、マスク保持体２１ａ、２１ｂによって、マスク１１のパターン面にマスク基準曲面２３を形成させて、次に、形成させたマスク基準曲面２３に対応する所定の結像面に合わせて基板基準曲面２４を形成させる。なお、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４の形成は、最初に、基板保持体２２ａ、２２ｂによって、基板１４の結像面に基板基準曲面２４を形成させて、次に、形成させた基板基準曲面２４に対応する所定のパターン面に合わせてマスク基準曲面２３を形成させてもよい。また、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４の形成は、投影光学系の倍率などの結像特性に合わせて、マスク１１のパターン面と基板１４の結像面とにそれぞれマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４を形成させてもよい。

本実施例における投影光学系は、マスク１１上のパターンの像を等倍で基板１４上の表面に結像させる光学系である。なお、本発明に適用される投影光学系は、拡大投影光学系であってもよいし、縮小投影光学系であってもよい。拡大投影光学系は、投影光学系の投影倍率をＭ倍とすると、投影光学系の結像特性により、基板１４上の表面に結像させるマスク１１上のパターンの像のフォーカス位置が、等倍系と比べてＭ²倍デフォーカスする。また、縮小投影光学系は、投影光学系の投影倍率を１／Ｍ倍とすると、投影光学系の結像特性により、基板１４上の表面に結像させるマスク１１上のパターンの像のフォーカス位置が、等倍系と比べて１／Ｍ²倍デフォーカスする。したがって、拡大投影光学系及び縮小投影光学系を本発明に適用する場合、等倍系と比較して、それぞれで生じるデフォーカス量を考慮して、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４を形成させる必要がある。

以下、本実施例について詳細に記載する。図１に示す如く、本実施例に係る走査型露光装置は、照明光学系１０と、マスク１１と、マスク１１を保持するマスク保持体２１ａ、２１ｂと、投影光学系１３と、基板１４と、基板１４を保持する基板保持体２２ａ、２２ｂと、マスク１１のパターン面の曲面及び基板１４の結像面の曲面をそれぞれ計測する計測装置（図示省略）と、マスク保持体２１ａ、２１ｂ及び基板保持体２２ａ、２２ｂの駆動情報をそれぞれ算出する算出装置（図示省略）とを有する。ここで、マスク保持体２１ａ、２１ｂの駆動情報とは、マスク保持体２１ａ、２１ｂの駆動速度及び駆動量を指す。同様に、基板保持体２２ａ、２２ｂの駆動情報とは、基板保持体２２ａ、２２ｂの駆動速度及び駆動量を指す。また、マスク保持体２１ａ、２１ｂの駆動量とは、たとえばローラーのような回転駆動体を有するマスク保持体２１ａ、２１ｂが、ローラーの回転駆動によりマスク１１を巻き取る長さや容積などの量と、ローラーの回転駆動によりマスク１１を送り出す長さや容積などの量とを指す。同様に、基板保持体２２ａ、２２ｂの駆動量とは、たとえばローラーのような回転駆動体を有する基板保持体２２ａ、２２ｂが、ローラーの回転駆動により基板１４を巻き取る長さや容積などの量と、ローラーの回転駆動により基板１４を送り出す長さや容積などの量を指す。

マスク１１及び基板１４は、可撓性を有するマスク１１及び基板１４であることが望ましい。なお、可撓性とは、マスク１１及び基板１４に少なくとも自重程度の所定の力を加えても線断や破断することなく、撓む性質を有することをいう。マスク１１及び基板１４は、特に限定されないが、所定の厚みを有する平板状のマスク１１及び基板１４であってもよく、たとえばフィルムのような厚みの薄い平板状のマスク１１及び基板１４であってもよい。また、マスク１１及び基板１４は、特に限定はされないが、長手方向が走査方向Ｘに沿って配置される。

照明光学系１０は、具体的な構成は特に限定されないが、たとえば図１に示す如く、超高圧水銀ランプからなる光源１と、リレー光学系４と、コリメートレンズ６と、オプティカルインテグレータ７（フライアイレンズ）と、コンデンサーレンズ８とを有し、マスク１１を均一に照射する光学系である。光源１は、楕円鏡２の第１焦点にほぼ一致するように設けられ、光源１から発する光束は、反射鏡３とリレー光学系４とを介して、コリメートレンズ６へ入射される。ここで必要に応じて、所定の露光波長を選択する波長選択フィルター（不図示）を設置することもできる。コリメートレンズ６に入射させた光束は、コリメートレンズ６によりコリメートされ、オプティカルインテグレータ７に入射される。オプティカルインテグレータ７を射出した光束は、コンデンサーレンズ８を透過しマスク１１上の照明領域内をほぼ均一に照明する。

投影光学系１３は、たとえば図２（ｂ）に示す如く、視野領域２０１ａに対応するマスク１１上のパターンの中間像を１つ形成させて、形成させた中間像を基板１４上の露光領域２０１ｂの表面に結像させて投影露光を行う光学系であり、その具体的な構造は特に限定されない。また、投影光学系１３は、たとえば図１に示す如く、照明光学系１０に対応して配置され、投影光学系１３の視野領域に対応するマスク１１上のパターンを基板１４上に形成するために適した構成を有する。

マスク１１及び基板１４は、たとえば図２（ａ）、（ｂ）に示す如く、マスク保持体２１ａ、２１ｂ及び基板保持体２２ａ、２２ｂに保持される。２つのマスク保持体２１ａ、ｂは、それぞれ非走査方向Ｙに沿って配置されている。マスク１１は走査方向Ｘに離れて配置された２つのマスク保持体２１ａ、ｂの間に挟まれるように配置されている。同様に、２つの基板保持体２２ａ、ｂは、それぞれ非走査方向Ｙに沿って配置されている。基板１４は走査方向Ｘに離れて配置された２つの基板保持体２２ａ、ｂの間に挟まれるように配置されている。

マスク保持体２１ａ、ｂは、たとえば図３（a）に示す如く構成される。マスク保持体２１ａは、マスク１１を保持するマスク保持部３１ａとマスク保持部３１ａを駆動させるマスク駆動部３２ａとで構成される。マスク駆動部３２ａは、たとえばモーターなどのアクチエータを有する。マスク保持体２１ａのマスク駆動部３２ａは、マスク基準曲面２３を維持できるように、マスク１１の巻き取り方向とマスク１１の送り出し方向とに回転駆動するよう構成される。図３（a）に図示はしていないが、マスク保持体２１ｂは、マスク保持体２１ａと同様に構成され、マスク保持部３１ｂとマスク駆動部３２ｂとを有する。

同様に、基板保持体２２ａ、ｂは、たとえば図３（b）に示す如く構成される。基板保持体２２ａは、基板１４を保持する基板保持部３３ａと基板保持部３３ａを駆動させる基板駆動部３４ａとで構成される。基板駆動部３４ａは、たとえばモーターなどのアクチエータを有する。基板保持体２２ａの基板駆動部３４ａは、基板基準曲面２４を維持できるように、基板１４の巻き取り方向と基板１４の送り出し方向とに回転駆動するよう構成される。図３（ｂ）に図示はしていないが、基板保持体２２ｂは、基板保持体２２ａと同様に構成され、基板保持部３３ｂとマスク駆動部３４ｂとを有する。

ここで、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂの配置は、非走査方向Ｙに限定されるものではなく、走査方向Ｘであってもよい。なお、マスク駆動部３２ａ、３２ｂと基板駆動部３４ａ、３４ｂとは、マスク保持部３１ａ、３１ｂと基板保持部３３ａ、３３ｂとをそれぞれ駆動させる手段を有していればよく、特に限定されないが、たとえば回転ピストン、回転軸を有する回転部材を水圧や風圧によって回転させる回転駆動体、などでもよい。回転ピストンとは、たとえば、シリンダ内の混合気の燃焼により直線的な運動をするピストンと、ピストンの直線的な運動を回転力に変えるクランクシャフトとを有するものである。

さらに、上記のように構成される露光装置において、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂは、図４に示す如く、マスク１１及び基板１４をマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４に合致するように保持する。ここで、たとえば図６に示す如く、マスク１１のパターン面の曲面及び基板１４の結像面の曲面がそれぞれ変位した場合、マスク１１のパターン面の曲面及び基板１４の結像面の曲面は、それぞれの曲面の変位情報に応じて、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂによってマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４に補正される。なお、マスク１１のパターン面の曲面の変位情報とは、マスク１１のパターン面の曲面の変位でもよいし、その変位にもとづく電気信号であってもよい。また、基板１４の結像面の曲面の変位情報とは、基板１４の結像面の曲面の変位でもよいし、その変位にもとづく電気信号であってもよい。

マスク１１のパターン面の曲面と基板１４の結像面の曲面とのそれぞれの変位情報は、たとえば図４に示す如く、マスク計測装置４１ａ、４１ｂ及び基板計測装置４２ａ、４２ｂにより計測される。マスク１１のパターン面の曲面の変位情報は、図４に示す如く、マスク計測装置４１ａからの測定光をマスク１１上に斜めに入射させ、マスク１１を介した反射光をマスク計測装置４１ｂで受光させることで計測する。マスク計測装置４１ａ、ｂは、特に限定されないが、たとえば斜入射光学式面位置検出装置を用いることができる。

同様に、基板１４の結像面の曲面の変位情報は、図４に示す如く、基板計測装置４２ａからの測定光を基板１４上に斜めに入射させ、基板１４を介した反射光を基板計測装置４２ｂで受光させることで計測する。基板計測装置４２ａ、ｂは、特に限定されないが、たとえば斜入射光学式面位置検出装置を用いることができる。

マスク１１のパターン面の曲面及び基板１４の結像面の曲面の計測は、マスク１１又は基板１４の交換後にすぐに行ってもよく、マスク１１又は基板１４の交換後の最初の基板１４への露光時に行ってもよい。さらに、マスク１１のパターン面の曲面及び基板１４の結像面の曲面の計測は、露光中に行ってもよい。

マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂの動作について、以下に詳細に説明する。図５は、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂによるマスク１１のパターン面と基板１４の結像面とのそれぞれの曲面補正の概念図である。

図５に示す如く、マスク計測装置４１ａ、ｂによって計測されたマスク１１のパターン面の曲面の変位情報は算出装置５１へ伝送される。算出装置５１では、マスク１１のパターン面の曲面をマスク基準曲面２３に補正する必要がある場合には、受信した変位情報と設定されているマスク基準曲面２３とを基に、マスク駆動部３２ａ、ｂを駆動させる駆動情報を算出する。次いで、算出した駆動情報を、マスク保持体のマスク駆動部３２ａ、ｂへ伝送する。ここで、伝送される駆動情報とは、駆動速度と駆動量とでもよいし、駆動速度にもとづく電気信号と駆動量にもとづく電気信号とであってもよい。マスク駆動部３２ａ、ｂは、算出装置５１から受信した駆動情報に基づいてマスク保持部３１ａ、ｂを駆動させる。また、マスク保持部３１ａ、ｂの駆動速度は、たとえばロータリーエンコーダのようなエンコーダ５２によって測定され、測定されたマスク保持部３１ａ、ｂの駆動速度は算出装置５１へ伝送される。ここで、伝送される駆動速度とは、駆動速度でもよいし、駆動速度にもとづく電気信号であってもよい。

同様に、基板計測装置４２ａ、ｂによって計測された基板１４の結像面の曲面の変位情報は算出装置５１へ伝送される。算出装置５１では、基板１４の結像面の曲面を基準曲面に補正する必要がある場合には、受信した変位情報と設定されている基板基準曲面２４とを基に、基板駆動部３４ａ、ｂを駆動させる駆動情報を算出する。次いで、算出した駆動情報を、基板保持体の基板駆動部３４ａ、ｂへ伝送する。ここで、伝送される駆動情報とは、駆動速度と駆動量とでもよいし、駆動速度にもとづく電気信号と駆動量にもとづく電気信号とであってもよい。基板駆動部３４ａ、ｂは、算出装置５１から受信した駆動情報に基づいて基板保持部３３ａ、ｂを駆動させる。また、基板保持部３３ａ、ｂの駆動速度は、たとえばロータリーエンコーダのようなエンコーダ５３によって測定され、測定された基板保持部３３ａ、ｂの駆動速度は算出装置５１へ伝送される。ここで、伝送される駆動速度とは、駆動速度でもよいし、駆動速度にもとづく電気信号であってもよい。

マスク保持体２１ａ、ｂのマスク保持部３１ａ、ｂは、図６に示す如く、たとえばマスク１１のパターン面の曲面がマスク基準曲面２３よりも下方にある場合、一方のマスク保持部３１ａは軸を中心にマスク１１の巻取り方向として時計回りに回転駆動させられ、他方のマスク保持部３１ｂは軸を中心にマスク１１の巻取り方向として反時計周りに回転駆動させられる。このように、２つのマスク保持部３１ａ、ｂがそれぞれマスク１１を巻き取る方向に回転駆動することで、マスク１１のパターン面の曲面はマスク基準曲面２３に補正される。

一方、たとえばマスク１１のパターン面の曲面がマスク基準曲面２３よりも上方にある場合、一方のマスク保持部３１ａは軸を中心にマスク１１の送り出し方向として反時計周りに回転駆動させられ、他方のマスク保持部３１ｂは軸を中心にマスク１１の送り出し方向に時計周りに回転駆動させられる。このように、２つのマスク保持部３１ａ、ｂがそれぞれマスク１１を送り出す方向に回転駆動することで、マスク１１のパターン面の曲面はマスク基準曲面２３に補正される。

特に限定されないが、たとえば露光動作中においては、一方のマスク保持部３１ａと他方のマスク保持部３１ｂとは、両方とも同じ方向へ回転駆動しつつ、互いの回転速度が異なるように制御される。

なお、一方のマスク保持部３１ａと他方のマスク保持部３１ｂとは、互いのマスク保持部の回転駆動によってマスク１１上の照明領域が所定の位置からずれないように駆動される。

また、露光中におけるマスク保持部３１ａ、ｂの動作などにおいて、マスク保持部３１ａ又はマスク保持部３１ｂの形態は、マスク保持部３１ａとマスク保持部３１ｂとが両方とも同じ方向へ回転駆動することで、たとえばマスク１１がマスク保持部３１ａへ巻き取られマスク保持部３１ａの厚さが増えた形態となる場合がある。こうした場合、増えた厚さによって、マスク１１のパターン面の曲面の変位が生じるため、マスク１１と基板１４とを結ぶ方向（Ｚ方向）に対してデフォーカスが生じる。したがって、マスク保持体２１ａ又はマスク保持体２１ｂは、マスク保持部３１ａ又はマスク保持部３１ｂの厚さに応じて、それぞれＺ方向に上下動作が可能なように構成されることが望ましい。

同様に、基板保持体２２ａ、ｂの基板保持部３３ａ、ｂは、たとえば基板１４の結像面の曲面が基板基準曲面２４よりも下方にある場合、一方の基板保持部３３ａは軸を中心に基板１４の巻取り方向として時計周りに回転駆動させられ、他方の基板保持部３３ｂは軸を中心に基板１４の巻取り方向として反時計周りに回転駆動させられる。このように、２つの基板保持部３３ａ、ｂがそれぞれ基板１４を巻き取る方向に回転駆動することで、基板１４の結像面の曲面は基板基準曲面２４に補正される。

一方、たとえば基板１４の結像面の曲面が基板基準曲面２４よりも上方にある場合、一方の基板保持部３３ａは軸を中心に基板１４の送り出し方向として反時計周りに回転駆動させられ、他方の基板保持部３３ｂは軸を中心に基板１４の送り出し方向として時計周りに回転駆動させられる。このように、２つの基板保持部３３ａ、ｂがそれぞれ基板１４を送り出す方向に回転駆動することで、基板１４の結像面の曲面は基板基準曲面２４に補正される。

特に限定されないが、たとえば露光動作中においては、一方の基板保持部３３ａと他方の基板保持部３３ｂとは、両方とも同じ方向へ回転駆動しつつ、互いの回転速度が異なるように制御される。

また、一方の基板保持部３３ａと他方の基板保持部３３ｂとは、互いの基板保持部の回転駆動によって基板１４上の露光領域が所定の位置からずれないように駆動される。

なお、露光中における基板保持部３３ａ、ｂの動作などにおいて、基板保持部３３ａ又は基板保持部３３ｂの形態は、基板保持部３３ａと基板保持部３３ｂとが両方とも同じ方向へ回転駆動することで、たとえば基板１４が基板保持部３３ａへ巻き取られ基板保持部３３ａの厚さが増えた形態となる場合がある。こうした場合、増えた厚さによって、基板１４の結像面の曲面の変位が生じるため、マスク１１と基板１４とを結ぶ方向（Ｚ方向）に対してデフォーカスが生じる。したがって、基板保持体２２ａ又は基板保持体２２ｂは、基板保持部３３ａ又は基板保持部３３ｂの厚さに応じて、それぞれＺ方向に上下動作が可能なように構成されることが望ましい。

本実施例における露光装置は、マスク１１のマスク基準曲面２３と基板１４の基板基準曲面２４とを維持させつつマスク１１と基板１４とを移動させて、マスク１１上のパターンを基板１４上に投影露光する。たとえば、マスク１１のパターン面の曲面の変位を検出した場合、マスク１１の走査のためにマスク１１が移動中であっても、マスク１１はマスク保持体２１ａ、ｂによってマスク基準曲面２３に戻される。同様に、たとえば、基板１４の結像面の曲面の変位を検出した場合、基板１４が移動中であっても、基板１４は基板保持体２２ａ、ｂによって基板基準曲面２４に戻される。

なお、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂの形態は、マスク１１及び基板１４を保持しつつ、マスク１１のパターン面及び基板１４の結像面にマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４をそれぞれ形成させることが可能であればよく、本実施例に限定されるものではない。たとえば、２つのマスク保持体２１ａ、ｂは、走査方向Ｘにマスク１１を挟んで、マスク１１のマスク基準曲面２３に合致するようにマスク１１を保持し、走査方向Ｘに水平移動が可能なように構成してもよい。図６に示す如く、マスク１１のパターン面の曲面がマスク基準曲面２３より下方にある場合、一方のマスク保持体２１ａと他方のマスク保持体２１ｂとが走査方向Ｘの間隔を広げるように水平移動させられる。一方、マスク１１のパターン面の曲面がマスク基準曲面２３より上方にある場合、一方のマスク保持体２１ａと他方のマスク保持体２１ｂとが走査方向Ｘの間隔を狭めるように水平移動させられる。また、一方のマスク保持体２１ａと他方のマスク保持体２１ｂとは、互いのマスク保持体２１ａ、ｂの水平移動によってマスク１１上の照明領域が所定の位置からずれないように移動される。

同様に、２つの基板保持体２２ａ、ｂは、走査方向Ｘに基板１４を挟んで、基板１４の基板基準曲面２４に合致するように基板１４を保持し、走査方向Ｘに水平移動が可能なように構成してもよい。図６に示す如く、基板１４の結像面の曲面が基板基準曲面２４より下方にある場合、一方の基板保持体２２ａと他方の基板保持体２２ｂとが走査方向Ｘの間隔を広げるように水平移動させられる。一方、基板１４の結像面の曲面が基板基準曲面２４より上方にある場合、一方の基板保持体２２ａと他方の基板保持体２２ｂとが走査方向Ｘの間隔を狭めるように水平移動させられる。また、一方の基板保持体２２ａと他方の基板保持体２２ｂとは、互いの基板保持体２２ａ、ｂの水平移動によって基板１４上の露光領域が所定の位置からずれないように移動される。

図７は、マスク１１及び基板１４に対して、マスク支持体７１ａ、７１ｂ及び基板支持体７２ａ、７２ｂをそれぞれ配置した形態の説明図である。マスク支持体７１ａ、７１ｂ及び基板支持体７２ａ、７２ｂは、マスク１１及び基板１４の補助的な張力調整手段の一例として、ローラーのような棒状の回転部材で構成される。図７では、マスク１１及び基板１４は、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂに加えて、マスク支持体７１ａ、ｂ及び基板支持体７２ａ、ｂによって保持される。マスク支持体７１ａ、ｂ及び基板支持体７２ａ、ｂの配置位置は、特に限定はされないが、それぞれ投影光学系１３の近傍であることが望ましい。また、２つのマスク支持体７１ａ、ｂは、投影光学系１３を挟んで対称的に配置されることが望ましい。マスク支持体７１ａ、ｂの配置方向は、走査方向Ｘを横切る非走査方向Ｙに沿って配置される。同様に、２つの基板支持体７２ａ、ｂは、それぞれ投影光学系１３を挟んで対称的に配置されることが望ましい。基板支持体７２ａ、ｂの配置方向は、走査方向Ｘを横切る非走査方向Ｙに沿って配置される。

本発明の実施例においては、マスク支持体７１ａ、ｂ及び基板支持体７２ａ、ｂを非走査方向Ｙに沿って配置することによって、非走査方向Ｙへのマスク１１のパターン面の曲面の変位と基板１４の結像面の曲面の変位とが少なくなり、マスク１１及び基板１４はそれぞれ走査方向Ｘに所定の曲面を形成された状態で保持される。なお、上述したマスク支持体７１ａ、ｂ及び基板支持体７２ａ、ｂの配置方向は、非走査方向Ｙであったが、走査方向Ｘであってもよい。

なお、本発明の実施例では、照明光学系１０と投影光学系１３とは、それぞれ、１つの照明光学モジュール９と１つの投影光学モジュール１２とで構成されているが、複数の照明光学モジュール９と複数の投影光学モジュール１２とで構成されてもよい。

複数の投影光学モジュールを備えた露光装置の構成例を以下に記載する。図８は、複数の投影光学モジュールを備えた露光装置の構成の概略を示す斜視図である。図８に示す如く、ライトガイドファイバー５と、複数の照明光学モジュール９と、複数の投影光学モジュール１２とを有することを特徴としており、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂなど、その他の構成は図１と同様である。

照明光学系１０は、具体的な構成は特に限定されないが、たとえば図８のように、超高圧水銀ランプからなる光源１と複数の照明光学モジュール９（本実施例の場合、７つ）とを有し、マスク１１を均一に照射する光学系である。光源１は、楕円鏡２の第１焦点にほぼ一致するように設けられ、光源１から発する光束は、リレー光学系４を介して、ライトガイドファイバー５へ入射される。ここで必要に応じて、所定の露光波長を選択する波長選択フィルター（不図示）を設置することもできる。ライトガイドファイバー５は、マスク１１の照明領域の数に対応させて射出口を７分岐してあり、リレー光学系４からの光束を各照明光学モジュール９へ入射させる。照明光学モジュール９は、照明領域に対応して７つ有し、コリメートレンズ６、オプティカルインテグレータ７（フライアイレンズ）、及びコンデンサーレンズ８等で構成される。つまり、ライトガイドファイバー５を射出した光束は、コリメートレンズ６によりコリメートされ、オプティカルインテグレータ７に入射される。オプティカルインテグレータ７を射出した光束は、コンデンサーレンズ８を透過しマスク１１上の照明領域内をほぼ均一に照明する。

各照明光学モジュール９は、たとえば図８のように、非走査方向Ｙに沿って２列に互い違いに配置され、複数（本実施例では７つ）の照明領域をマスク１１上に形成するために適した構成を有する。なお、照明光学モジュール９の構成及び個数は、特に限定されるものではなく、適宜設定できるものとする。

投影光学系１３は、照明光学系１０の照明領域の数に対応した数（本実施例では７つ）の投影光学モジュール１２を有する。つまり、投影光学モジュール１２の視野領域に対応した数の投影光学モジュール１２を備える。

また、各投影光学モジュール１２は、たとえば図８のように、照明光学モジュール９に対応して配置され、投影光学モジュール１２の視野領域に対応するマスク１１上のパターンを基板１４上に形成するために適した構成を有する。たとえば各投影光学モジュール１２は、第１の投影光学モジュール群として図８のＸ方向側に配置され、第２の投影光学モジュール群として図８の−Ｘ方向側に配置される。

図９（ａ）、図９（ｂ）は本発明の実施例において、複数の投影光学モジュール１２を配置させた構成例にかかるマスク１１及び基板１４の形状を示す図である。図９（ａ）は、マスク１１及び基板１４の形状を示す斜視図である。図９（ｂ）は、マスク１１及び基板１４の形状を簡略化した図である。

各投影光学モジュール１２は、たとえば図９（ｂ）のように、視野領域９０１ａに対応するマスク１１上のパターンの中間像を１つ形成させて、形成させた中間像を基板１４上の露光領域９０１ｂの表面に結像させて投影露光を行う光学系であり、その具体的な構造は特に限定されない。

次に、複数の投影光学モジュール１２の配置について以下に説明する。図１０（ａ）、図１０（ｂ）は、本実施例における投影光学系１３の各投影光学モジュール１２の配置の概念図である。図１０（ａ）は、非走査方向Ｙからの各投影光学モジュール１２の配置を示す図である。図１０（ｂ）は、走査方向Ｘからの各投影光学モジュール１２の配置を示す簡略図である。図１０（ｂ）に示す如く、各投影光学モジュール１２は、マスク１１と基板１４とを結ぶ方向（Ｚ方向）に対して、マスク１１及び基板１４のマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４に合わせて配置される。

たとえば図１０（ｂ）に示す如く、各投影光学モジュール１２の構成は中心となる投影光学モジュール１２ａに対して、他の投影光学モジュール１２ｂが互いに非走査方向Ｙに所定の間隔で並べられた構成とする。さらに、投影光学モジュール１２の配置は、マスク１１と基板１４とを結ぶ方向（Ｚ方向）に対して、マスク１１及び基板１４のマスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４に合わせて、Ｚ方向の位置を異ならせて配置されることが望ましい。

このように、本発明の実施例においては、複数の投影光学モジュール１２は、マスク１１及び基板１４の基準曲面に合わせてそれぞれ配置されるので、マスク１１のパターン像を基板上に正確に結像することが可能となる。

本発明の実施例における露光方法を以下に記載する。マスク１１及び基板１４は、本発明の実施例における露光装置の所定の位置に配置され、アライメントによって、最初の位置合わせが行われる。なお、アライメントは、露光中にも行ってもよいし、露光前に行ってもよい。アライメント後、マスク１１及び基板１４は、マスク駆動部３２ａ、ｂ及び基板駆動部３４ａ、ｂによって、所定の視野領域及び所定の露光領域まで送り出し及び巻取られる。次いで、マスク１１及び基板１４は、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４に合致するように、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４を形成される。マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４が形成された後、露光が開始される。所定の視野領域に対応するマスク１１上のパターンを所定の露光領域に対応する基板１４上に露光後、マスク１１及び基板１４は、次の露光対象となる所定の視野領域及び所定の露光領域まで送り出し及び巻き取られ、順次、マスク１１上のパターンを基板１４上に露光を行う。この一連の露光工程において、マスク計測装置４１ａ、ｂ及び基板計測装置４２ａ、ｂによってマスク１１及び基板１４の曲面の変位情報が検出された場合、マスク１１及び基板１４は、マスク基準曲面２３及び基板基準曲面２４にそれぞれ補正される。

なお、露光工程によって、マスク１１は、マスク保持部３１ａ、ｂのどちらかに巻き取られ、マスク保持部３１ａ、ｂのどちらかの厚さが増える場合がある。たとえば、マスク保持部３１ａの厚さが増えた場合、マスク保持部３１ａはＺ方向に上下動作させられ、一方で、マスク保持部３１ｂの厚さが増えた場合、マスク保持部３１ｂはＺ方向に上下動作させられる。同様に、露光工程によって、基板１４は、基板保持部３３ａ、ｂのどちらかに巻き取られ、基板保持部３３ａ、ｂのどちらかの厚さが増える場合がある。たとえば、基板保持部３３ａの厚さが増えた場合、基板保持部３３ａはＺ方向に上下動作させられ、一方で、基板保持部３３ｂの厚さが増えた場合、基板保持部３３ｂはＺ方向に上下動作させられる。

また、本発明によれば、長尺形などのような大型のマスク１１であっても高精度に投影露光を行うことが可能であるので、１つのマスク１１に複数のパターンを形成させたマスク１１を利用することができる。図１１は、４種類のパターンを形成させたマスク１１の例である。本発明により、図１１のような複数のパターンを有するマスク１１の各パターンは、順次、基板１４上に投影露光される。このように、本発明において、複数のパターンを有するマスク１１を利用することで、マスク１１の交換回数の減少と、複数レイヤーのパターンを１つのマスク１１に形成させることとが可能となり、コスト面の削減につながる。

尚、本発明における露光装置は、マスク１１及び基板１４の厚さや大きさ等のマスク１１及び基板１４に応じて、マスク駆動部３２ａ、ｂ及び基板駆動部３４ａ、ｂの駆動速度、マスク保持体２１ａ、ｂ及び基板保持体２２ａ、ｂの形態などを変更することが可能なよう構成されるものとする。

尚、本発明の実施例における露光装置は、走査型露光装置で構成しているが、他の露光装置、たとえば一括露光装置で構成することも可能である。また、本発明の実施例における投影光学系は、等倍系であったが、拡大系又は縮小系であってもよい。

本発明の実施例による走査型露光装置の概略的な構成を示す斜視図。 マスク基準曲面及び基板基準曲面を示す図。（ａ）はマスク基準曲面及び基板基準曲面を示す斜視図。（ｂ）はマスク基準曲面及び基板基準曲面を簡略化した図。 マスク保持体及び基板保持体の構成を示す図。（a）はマスク保持体の詳細な構成を示す斜視図。（b）は基板保持体の詳細な構成を示す斜視図。 マスクパターン面の曲面の変位及び基板の結像面の曲面の変位の計測を説明する概略図。 マスク及び基板をマスク基準曲面及び基板基準曲面に補正する機構を説明するための概略図。 マスクのパターン面の曲面及び基板の結像面の曲面が下方へ変位した状態を示す図。 本発明の実施例における露光装置にマスク支持体及び基板支持体を配置させた形態を示す図。 本発明の実施例における露光装置に、複数の投影光学モジュールを備えた形態の概略を示す斜視図。 本発明の実施例における露光装置に、複数の投影光学モジュールを配置させた構成例を示す図。（ａ）は複数の投影光学モジュールを配置させた構成例を示す斜視図。（ｂ）は複数の投影光学モジュールを配置させた構成例の簡略図。 複数の投影光学モジュールの配置を示す図。（a）は非走査方向からの投影光学モジュールの配置を示す図。（b）は走査方向からの投影光学モジュールの配置を示す簡略図。 本発明の実施例における露光装置に適用できるマスクの一例を示す図。

符号の説明

１・・・光源、２・・・楕円鏡、３・・・反射鏡、４・・・リレー光学系、５・・・ライトガイドファイバー、６・・・コリメートレンズ、７・・・オプティカルインテグレータ、８・・・コンデンサーレンズ、９・・・照明光学モジュール、１０・・・照明光学系、１１・・・マスク、１２・・・投影光学モジュール、１２ａ・・・投影光学モジュール、１２ｂ・・・投影光学モジュール、１３・・・投影光学系、１４・・・基板、２１ａ・・・マスク保持体、２１ｂ・・・マスク保持体、２２ａ・・・基板保持体、２２ｂ・・・基板保持体、２３・・・マスク基準曲面、２４・・・基板基準曲面、３１ａ・・・マスク保持部、３１ｂ・・・マスク保持部、３２ａ・・・マスク駆動部、３２ｂ・・・マスク駆動部、３３ａ・・・基板保持部、３３ｂ・・・基板保持部、３４ａ・・・基板駆動部、３４ｂ・・・基板駆動部、４１ａ・・・マスク計測装置、４１ｂ・・・マスク計測装置、４２ａ・・・基板計測装置、４２ｂ・・・基板計測装置、５１・・・算出装置、５２・・・エンコーダ、５３・・・エンコーダ、７１ａ・・・マスク支持体、７１ｂ・・・マスク支持体、７２ａ・・・基板支持体、７２ｂ・・・基板支持体

Claims (23)

1. マスクに照明光を照射する照明光学系と、
   前記照明光を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
   可撓性を有する前記マスクと、
   可撓性を有する前記基板と、
   前記マスクを保持し、前記マスクに第１曲面を形成させる第１保持体と、
   前記基板を保持し、前記基板に第２曲面を形成させる第２保持体とを備え、
   前記第２曲面は、前記第１保持体により形成される前記第１曲面に合わせて形成されることを特徴とする露光装置。
2. 前記第１保持体は、前記マスクに前記第１曲面を形成させる第１駆動手段を有し、
   前記第２保持体は、前記基板に前記第２曲面を形成させる第２駆動手段を有することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記第１保持体の駆動情報を算出する手段と、
   算出した前記第１保持体の駆動情報を前記第１駆動手段に伝達する手段と、
   前記第２保持体の駆動情報を算出する手段と、
   算出した前記第２保持体の駆動情報を前記第２駆動手段に伝達する手段とを有する算出装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記マスクの前記第１曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有するマスク計測装置と、
   前記基板の前記第２曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有する基板計測装置とを備えることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記投影光学系は、前記マスク上の第１視野領域のパターンを前記基板上に形成する第１投影光学モジュールと、前記マスク上の前記第１視野領域とは異なる第２視野領域のパターンを前記基板上に形成する第２投影光学モジュールとを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の露光装置。
6. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
   前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記マスクを支持する第１支持体と、
   前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記基板を支持する第２支持体と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の露光装置。
7. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
   前記マスクは、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状マスクを有し、
   前記基板は、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状基板を有することを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の露光装置。
8. マスクに照明光を照射する照明光学系と、
   前記照明光を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
   可撓性を有する前記マスクと、
   可撓性を有する前記基板と、
   前記マスクを保持し、前記マスクに第１曲面を形成させる第１保持体と、
   前記基板を保持し、前記基板に第２曲面を形成させる第２保持体とを備え、
   前記第１曲面と前記第２曲面とは、前記投影光学系の結像特性に合わせて形成されることを特徴とする露光装置。
9. 前記第１保持体は、前記マスクに前記第１曲面を形成させる第１駆動手段を有し、
   前記第２保持体は、前記基板に前記第２曲面を形成させる第２駆動手段を有することを特徴とする請求項８に記載の露光装置。
10. 前記第１保持体の駆動情報を算出する手段と、
    算出した前記第１保持体の駆動情報を前記第１駆動手段に伝達する手段と、
    前記第２保持体の駆動情報を算出する手段と、
    算出した前記第２保持体の駆動情報を前記第２駆動手段に伝達する手段とを有する算出装置を備えることを特徴とする請求項９に記載の露光装置。
11. 前記マスクの前記第１曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有するマスク計測装置と、
    前記基板の前記第２曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有する基板計測装置とを備えることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記投影光学系は、前記マスク上の第１視野領域のパターンを前記基板上に形成する第１投影光学モジュールと、前記マスク上の前記第１視野領域とは異なる第２視野領域のパターンを前記基板上に形成する第２投影光学モジュールとを有することを特徴とする請求項８〜１１の何れか一項に記載の露光装置。
13. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
    前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記マスクを支持する第１支持体と、
    前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記基板を支持する第２支持体と、
    を備えることを特徴とする請求項８〜１２の何れか一項に記載の露光装置。
14. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
    前記マスクは、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状マスクを有し、
    前記基板は、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状基板を有することを特徴とする請求項８〜１３の何れか一項に記載の露光装置。
15. マスクに照明光を照射する照明光学系と、
    前記照明光を基板上に投影する投影光学系とを備えた露光装置において、
    可撓性を有する前記マスクと、
    可撓性を有する前記基板と、
    前記マスクを保持し、前記マスクに第１曲面を形成させる第１保持体と、
    前記基板を保持し、前記基板に第２曲面を形成させる第２保持体とを備え、
    前記第１曲面は、前記第２保持体により形成される前記第２曲面に合わせて形成されることを特徴とする露光装置。
16. 前記第１保持体は、前記マスクに前記第１曲面を形成させる第１駆動手段を有し、
    前記第２保持体は、前記基板に前記第２曲面を形成させる第２駆動手段を有することを特徴とする請求項１５に記載の露光装置。
17. 前記第１保持体の駆動情報を算出する手段と、
    算出した前記第１保持体の駆動情報を前記第１駆動手段に伝達する手段と、
    前記第２保持体の駆動情報を算出する手段と、
    算出した前記第２保持体の駆動情報を前記第２駆動手段に伝達する手段とを有する算出装置を備えることを特徴とする請求項１６に記載の露光装置。
18. 前記マスクの前記第１曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有するマスク計測装置と、
    前記基板の前記第２曲面の変位情報を算出する手段と、前記算出した変位情報を前記算出装置に伝達する手段とを有する基板計測装置とを備えることを特徴とする請求項１７に記載の露光装置。
19. 前記投影光学系は、前記マスク上の第１視野領域のパターンを前記基板上に形成する第１投影光学モジュールと、前記マスク上の前記第１視野領域とは異なる第２視野領域のパターンを前記基板上に形成する第２投影光学モジュールとを有することを特徴とする請求項１５〜１８の何れか一項に記載の露光装置。
20. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
    前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記マスクを支持する第１支持体と、
    前記投影光学系の近傍に走査方向を横切る方向に沿って配置されて、前記基板を支持する第２支持体と、
    を備えることを特徴とする請求項１５〜１９の何れか一項に記載の露光装置。
21. 前記露光装置は、前記マスクと前記基板とを走査させつつ前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光するように構成され、
    前記マスクは、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状マスクを有し、
    前記基板は、長い寸法が走査方向に沿って配置された長尺形のフィルム状基板を有することを特徴とする請求項１５〜２０の何れか一項に記載の露光装置。
22. マスクに照明光を照射する照明光学系と、前記照明光を基板上に投影する投影光学系とを介して、前記マスクのパターンを前記基板上に投影露光する露光方法において、
    前記照明光の光路中に位置する前記マスクに第１曲面を形成させる第１工程と、
    前記照明光の光路中に位置する前記基板に第２曲面を形成させる第２工程とを含み、
    前記第２曲面は、前記第１工程により形成される前記第１曲面に合わせて前記第２曲面を形成されることを特徴とする露光方法。
23. 請求項１〜２１の何れか一項に記載の露光装置を使用して、マスク上のパターンを基板上に形成させることを特徴とする露光方法。

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