JP2009170681A - 露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクに設けられたパターンの全領域を高精度に感光基板に転写することができる露光装置を提供する。
【解決手段】マスクＭに設けられたパターンを該パターンに照射される露光光によってプレートＰに転写する露光装置において、前記パターンに対する前記露光光の照射領域とマスクＭとを所定方向へ相対的に移動させる保持部駆動部１０と、前記所定方向におけるマスクＭの前部および後部を保持して上下動させるマスク保持部ＭＨと、保持部駆動部１０によるマスクＭと前記照射領域との相対移動に対応してマスク保持部ＭＨを駆動させ、前記照射領域内のマスクＭのプレートＰに対するマスク高さを調整する制御部１２とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マスクに設けられたパターンを感光基板に転写する露光装置、露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。

従来、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等のデバイスをフォトリソグラフィ技術を利用して製造するために露光装置が用いられている。この露光装置には、例えばマスクと感光基板とのギャップ（間隔）を１００μｍ程度に設定して、マスクを露光光により照明することによって、マスクに形成されたパターンを感光基板に転写するプロキシミティ露光装置がある。
特開平７−１０６２３０号公報

近年、プロキシミティ露光装置においては、液晶表示素子等の大面積化に対応するため、感光基板と共にマスクの大型化が必要とされている。ところが、マスクを大型化した場合、その自重による撓み量が増大しマスクと感光基板とのギャップがマスクの中央部に比べて周辺部において大きくなる。このためマスクの周辺部では、パターンの転写を行う際にマスクと感光基板とのギャップを適正な範囲内に設定することができず、高精度にパターンの転写を行うことができないという問題があった。

本発明の目的は、マスクに設けられたパターンの全領域を高精度に感光基板に転写することができる露光装置、露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。

本発明の露光装置は、マスクに設けられたパターンを該パターンに照射される露光光によって感光基板に転写する露光装置において、前記パターンに対する前記露光光の照射領域と前記マスクとを所定方向へ相対的に移動させる相対移動手段と、前記所定方向における前記マスクの前部および後部を保持して上下動させる保持手段と、前記相対移動手段による前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して前記保持手段を駆動させ、前記照射領域内の前記マスクの前記感光基板に対するマスク高さを調整する制御手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の露光方法は、マスクに設けられたパターンを該パターンに照射される露光光によって感光基板に転写する露光方法において、前記パターンに対する前記露光光の照射領域と前記マスクとを所定方向へ相対的に移動させる相対移動ステップと、前記相対移動ステップによる前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して該所定方向における前記マスクの前部および後部を上下動させ、前記照射領域内の前記マスクの前記感光基板に対するマスク高さを調整する調整ステップとを含むことを特徴とする。

また、本発明のデバイス製造方法は、本発明の露光装置を用いて、マスクに形成されているパターンを感光基板に転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板の表面に生成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光基板の表面を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。

本発明の露光装置、露光方法及びデバイス製造方法によれば、マスクに設けられたパターンの全領域を高精度に感光基板に転写することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る露光装置、露光方法及びデバイス製造方法について説明する。本実施形態においては、マスクとプレート（感光基板）とを近接配置し、露光光の照射領域と、マスク及びプレートとを走査方向に相対的に移動させることにより、マスクに設けられたパターンを露光光によってプレートに転写するスキャン型プロキシミティ露光装置を例に挙げて説明する。

図１は第１の実施形態に係る露光装置ＥＸ１の構成を示す側面図であり、図２は露光装置ＥＸ１の構成を示す平面図である。なお、以下の説明においては、露光装置ＥＸ１に対してＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を適宜参照する。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、この実施形態ではマスクＭ及びプレート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。

露光装置ＥＸ１においては、マスク保持部ＭＨにより保持されたマスクＭとプレートステージＰＳにより保持されたプレートＰとが近接配置されている。マスク保持部ＭＨは、マスクＭの走査方向における前端部を前端部保持部ＭＨ１により走査方向に直交する方向に沿って保持すると共に、後端部を後端部保持部ＭＨ２により走査方向に直交する方向に沿って保持している。前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２は、保持部駆動部１０が接続されており、制御部１２による制御の下、それぞれ独立に上下動することにより、マスクＭの前端部及び後端部を上下動させる。また、前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２は、制御部１２による制御の下、保持部駆動部１０により走査方向に移動されることにより、後述の露光光の照射領域５０（図２参照）に対してマスクＭを相対的に移動させる。前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２は、マスクＭの前端部及び後端部を上下動させると同時に、マスクＭを照射領域５０に対して走査方向に相対的に移動させる。また、プレートステージＰＳには、ステージ駆動部１４が接続されている。ステージ駆動部１４は、制御部１２による制御の下、マスク保持部ＭＨの走査方向への移動に同期させて、プレートステージＰＳを走査方向に移動させる。これによって、マスクＭとプレートＰとは走査方向に同期して移動される。

マスクＭの上部には照明装置ＩＬが配置されている。照明装置ＩＬは、ｇ線（４３６ｎｍ）、ｈ線（４０５ｎｍ）、ｉ線（３６５ｎｍ）などを含む露光光をマスクＭに照射する。照明装置ＩＬは、視野絞り１６を有しており、図２に示すような非走査方向（Ｙ方向）に延びる矩形状の照射領域５０をマスクＭ上に形成する。なお、視野絞り１６は、マスクの撓み量に対応する露光光の照射領域５０を設定する。即ち、マスクの撓み量が大きい場合には、露光光の照射領域５０の走査方向の幅が狭くなるように視野絞り１６の開口の走査方向の幅を設定し、マスクの撓み量が小さい場合には、露光光の照射領域５０の走査方向の幅が広くなるように視野絞り１６の開口の走査方向の幅を設定する。

プレートステージＰＳの非走査方向の両側部（＋Ｙ側の側部及び−Ｙ側の側部）には、マスクＭの高さを検出する斜入射型のＡＦセンサ１７がそれぞれ設けられている。ここで斜入射型のＡＦセンサ１７は、マスクＭの下面に対して所定の入射角で検出光を入射させる送光光学系１８と、マスクＭの下面で反射した検出光を受光する受光光学系１９とを備え、受光光学系１９に対する検出光の入射位置に基づいて、マスクＭの高さを検出する。ＡＦセンサ１７は、プレートステージＰＳ上に保持されているマスクＭの露光光の照射領域５０の両側部（図２において×で示す位置）の高さの検出を行い、検出信号を制御部１２に対して出力する。

次に、露光装置ＥＸ１を用いて、マスクＭに設けられたパターンをプレートＰへ転写する露光方法について説明する。まず、制御部１２は、図３に示すように、マスクＭの走査方向における前端部および後端部をそれぞれ前端部保持部ＭＨ１および後端部保持部ＭＨ２により保持させる（ステップＳ１０）。次に、制御部１２は、マスクＭの後端部に照射領域５０が位置するように、保持部駆動部１０により前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２を走査方向に移動させると共に、ステージ駆動部１４によりプレートステージＰＳを走査方向に移動させる（ステップＳ１１）。これによって、図４（ａ）に示すように、照明装置ＩＬ下にマスクＭおよびプレートＰの後端部を配置させる。

次に、制御部１２は、ＡＦセンサ１７により照射領域５０の両側部におけるマスクＭの高さを検出する（ステップＳ１２）。制御部１２は、この検出結果に基づいて照射領域５０内のマスクＭの高さを算出し、この算出結果に基づいて保持部駆動部１０を駆動させ、前端部保持部ＭＨ１と後端部保持部ＭＨ２とを相対的に上下動させることにより、照射領域５０内のマスクＭのプレートＰに対する高さ（マスク高さ）を調整し、プロキシミティ露光に適した所定高さ範囲（以下、適正ギャップと呼ぶ。）内に設定する（ステップＳ１３）。

そして、制御部１２は、照明装置ＩＬから露光光を照射させ、照射領域５０に対してマスクＭ及びプレートＰを走査方向へ移動させる（ステップＳ１４）。このとき、制御部１２は、保持部駆動部１０により前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２を走査方向に移動させることでマスクＭを照射領域５０に対して相対的に移動させると共に、保持部駆動部１０と同期してステージ駆動部１４によりプレートステージＰＳを走査方向に移動させることでマスクＭとプレートＰとを同期して走査方向に移動させる。

その後、制御部１２は、ＡＦセンサ１７により照射領域５０の両側部におけるマスク高さの検出を行い（ステップＳ１５）、この検出結果に基づいてステップＳ１３と同様に照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する（ステップＳ１６）。

そして、制御部１２は、照明装置ＩＬ下にマスクＭおよびプレートＰの前端部が位置したか否かの判断を行い（ステップＳ１７）、前端部が位置していない場合には（ステップＳ１７：Ｎｏ）、ステップＳ１４からの処理を繰り返す。これによって、制御部１２は、図４（ｂ）に示すように、照射領域５０に対してマスクＭとプレートＰとを同期して走査方向に移動させ、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に維持しながら走査露光を行う。なお、制御部１２は、前端部保持部ＭＨ１、後端部保持部ＭＨ２およびプレートステージＰＳの位置（移動位置）を、図示しないセンサ（干渉計等）を用いて検出する。一方、制御部１２は、図４（ｃ）に示すように、照明装置ＩＬ下にマスクＭおよびプレートＰの前端部が位置したと判断した場合には（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）、マスクＭに対する露光光の照射を停止させて走査露光を終了する。

このようにして制御部１２は、照射領域５０とマスクＭ及びプレートＰとを走査方向に相対的に移動させながら、照射領域５０内のマスクＭに設けられたパターンを露光光によってプレートＰに順次転写することで、マスクＭに設けられたパターンの全領域をプレートＰに転写する。このとき、制御部１２は、ＡＦセンサ１７の検出結果に基づいてマスク高さを調整し、照射領域５０内のマスク高さを常に適正ギャップ内に設定することができるため、マスクＭに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。このため、露光装置ＥＸ１によれば、マスクＭとして大型のマスクを用いる場合にも、そのマスクに形成されているパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図５は、第２の実施形態に係る露光装置ＥＸ２の構成を示す図である。露光装置ＥＸ２は、露光装置ＥＸ１において、露光光の照射領域５０を固定し、照射領域５０におけるマスクＭのプレートＰに対する高さを制御しつつ、照射領域５０に対してマスクＭ及びプレートＰを走査方向に移動させていたのを、マスクＭ及びプレートＰの走査方向の位置を固定し、照明装置ＩＬによる露光光の照射領域５０を走査方向に移動させつつ、露光光の照射領域５０におけるマスクＭのプレートＰに対する高さを制御するように変更したものであるが、その他の点は、露光装置ＥＸ１と同一の構成を有する。従って、第２の実施形態の説明においては、露光装置ＥＸ１の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、露光装置ＥＸ１の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。

露光装置ＥＸ２は、図５に示すように、制御部１２の制御の下、照明装置ＩＬを走査方向へ移動させる照明駆動部３０と、ＡＦセンサ１７が設置されているセンサステージ３１を照明装置ＩＬの走査方向への移動に同期させて走査方向に移動させるセンサ駆動部３２とが設けられている。ここでＡＦセンサ１７は、露光装置ＥＸ１と同様に、照射領域５０のＹ方向の両側部を検出できるように２つ設けられている。センサステージ３１は、この２つのＡＦセンサ１７を一体に保持している。制御部１２は、センサステージ３１を照明装置ＩＬに同期させて走査方向に移動させることにより、照射領域５０が走査方向に移動した場合においてもＡＦセンサ１７により、照射領域５０の両側部におけるマスク高さを検出することができる。

次に、露光装置ＥＸ２を用いて、マスクＭに設けられたパターンをプレートＰへ転写する露光方法について説明する。まず、制御部１２は、図６に示すように、マスクＭの走査方向における前端部および後端部をそれぞれ前端部保持部ＭＨ１および後端部保持部ＭＨ２により保持させる（ステップＳ２０）。次に、制御部１２は、マスクＭの後端部に照射領域５０が位置するように、照明駆動部３０により照明装置ＩＬを走査方向に移動させるとともに、センサ駆動部３２によってセンサステージ３１を走査方向に移動させる（ステップＳ２１）。これによって、図７（ａ）に示すように、照明装置ＩＬ下にマスクＭおよびプレートＰの後端部を配置させるとともに、ＡＦセンサ１７によるマスク高さの検出位置を照射領域５０の両側部に移動させる。

次に、制御部１２は、第１の実施形態におけるステップＳ１２，Ｓ１３と同様にステップＳ２２，Ｓ２３を行い、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する。その後、制御部１２は、照明装置ＩＬから露光光を照射させ、照射領域５０及びＡＦセンサ１７をマスクＭ及びプレートＰに対して走査方向へ移動させる（ステップＳ２４）。このとき、制御部１２は、照明駆動部３０により照明装置ＩＬを走査方向に移動させることで照射領域５０をマスクＭ及びプレートＰに対して相対的に移動させると共に、照明駆動部３０と同期してセンサ駆動部３２によりセンサステージ３１を走査方向に移動させることでＡＦセンサ１７によるマスク高さの検出位置を照射領域５０の両側部に追随させる。そして、制御部１２は、ＡＦセンサ１７により照射領域５０の両側部におけるマスク高さの検出を行い（ステップＳ２５）、この検出結果に基づいてステップＳ２３と同様に照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する（ステップＳ２６）。

次に、制御部１２は、照明装置ＩＬがマスクＭおよびプレートＰの前端部上に位置したか否かの判断を行い（ステップＳ２７）、前端部上に位置していない場合には（ステップＳ２７：Ｎｏ）、ステップＳ２４からの処理を繰り返す。これによって、制御部１２は、図７（ｂ）に示すように、マスクＭおよびプレートＰに対して照射領域５０とＡＦセンサ１７とを同期して走査方向に移動させ、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に維持しながら走査露光を行う。なお、制御部１２は、照明装置ＩＬおよびセンサステージ３１の位置（移動位置）を、図示しないセンサ（干渉計等）を用いて検出する。一方、制御部１２は、図７（ｃ）に示すように、照明装置ＩＬがマスクＭおよびプレートＰの前端部上に位置したと判断した場合には（ステップＳ２７：Ｙｅｓ）、マスクＭに対する露光光の照射を停止させて走査露光を終了する。

このようにして制御部１２は、第１の実施形態と同様に、マスクＭに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。このため、露光装置ＥＸ２によれば、露光装置ＥＸ１と同様に、マスクＭとして大型のマスクを用いる場合、そのマスクに形成されているパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図８は、第３の実施形態に係る露光装置ＥＸ３の構成を示す図である。露光装置ＥＸ３は、露光装置ＥＸ２において、露光光の照射領域５０の走査方向への移動に伴い、ＡＦセンサ１７が設置されるセンサステージ３１を走査方向に移動させていたのに代え、走査方向における複数点のマスク高さを検出するための複数のＡＦセンサを備えているが、その他の点は、露光装置ＥＸ２と同一の構成を有する。従って、第３の実施形態の説明においては、露光装置ＥＸ２の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、露光装置ＥＸ２の構成と同一の構成には第２の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。

露光装置ＥＸ３は、図８に示すように、マスクＭの両側部の走査方向における３点の高さを検出する６つのＡＦセンサ１７を備えている。図８においては、マスクＭの−Ｙ方向の側部を検出する３つのＡＦセンサ１７のみを図示しているが、この３つのＡＦセンサ１７に対応してマスクＭの＋Ｙ方向の側部を検出する３つのＡＦセンサ１７も備えている。

制御部１２は、照明装置ＩＬの走査方向への移動に伴い照射領域５０が走査方向に移動した場合に、６つのＡＦセンサ１７の中の少なくとも１つのＡＦセンサ１７を用いてマスク高さの検出を行う。例えば、照射領域５０の走査方向の位置が何れかのＡＦセンサ１７の検出点に一致した場合には、そのＡＦセンサ１７により照射領域５０の両側部におけるマスク高さを検出し、照射領域５０の走査方向の位置が２つのＡＦセンサの検出点の間にある場合には、その２つのＡＦセンサ１７によりマスク高さを検出する。

制御部１２は、このようにして検出された照射領域５０の両側部におけるマスク高さから照射領域５０内のマスク高さを算出し、この算出結果に基づいて保持部駆動部１０を駆動させ、前端部保持部ＭＨ１と後端部保持部ＭＨ２とを上下動させることにより、照射領域５０内のマスクＭのプレートＰに対するマスク高さを適正ギャップ内に設定する。露光装置ＥＸ３では、このようにして照射領域５０の両側部におけるマスク高さを検出する以外には、第２の実施形態と同様にして、マスクＭに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。このため、露光装置ＥＸ３によれば、露光装置ＥＸ２と同様に、マスクＭとして大型のマスクを用いる場合、そのマスクに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。またＡＦセンサ１７を走査方向に移動させるセンサステージを設ける必要がないため、ステージの構成を簡略化することができる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、第４の実施形態に係る露光装置ＥＸ４の構成を示す図である。露光装置ＥＸ４は、露光装置ＥＸ１と同様に、露光光の照射領域５０の走査方向の位置を固定し、マスクＭ及びプレートＰを走査方向に移動させる構成を有するが、マスクＭを走査方向へ移動させる構成が露光装置ＥＸ１と異なる。その他の点は、露光装置ＥＸ１と同一の構成を有する。従って、第４の実施形態の説明においては、露光装置ＥＸ１の構成と同一の構成の詳細な説明は省略し、露光装置ＥＸ１の構成と同一の構成には第１の実施形態で用いたのと同一の符号を用いて説明を行う。

露光装置ＥＸ４では、マスクＭを所定量撓ませた状態で前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２によりそれぞれマスクＭの前端部及び後端部を保持し、所定の回転軸Ｃを回転中心として前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２を回転させ、この回転に同期させてプレートステージＰＳによりプレートＰを走査方向に移動させることにより、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する。ここで回転軸Ｃは仮想的なものであり、実際には回転軸Ｃと前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２とが連結されているものではない。ただし回転軸Ｃを実際に設け、回転軸Ｃと前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２とを接続部材などにより連結してもよい。また、前端部保持部ＭＨ１及び後端部保持部ＭＨ２に代えて、走査方向に曲率を持ちマスクＭの４辺を保持するマスクホルダによりマスクＭを保持し、回転軸Ｃを回転中心としてマスクホルダを回転させるようにしてもよい。

露光装置ＥＸ４では、このようにして照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する以外には、第１の実施形態と同様にして、マスクＭに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。このため、露光装置ＥＸ４によれば、露光装置ＥＸ１と同様に、マスクＭとして大型のマスクを用いる場合、そのマスクに設けられたパターンの全領域を高精度に感光基板に転写することができる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。この第５の実施形態では、露光装置ＥＸ２を用い、上述した第２の実施形態とは異なる露光方法によって、マスクＭに設けられたパターンをプレートＰに転写する。その際、制御部１２は、照明装置ＩＬを走査方向へ移動させるとともに、その走査方向の位置（移動位置）に対応して上下方向へも移動させる。また、照明装置ＩＬの上下方向への移動に同期させて、マスクＭの前端部と、プレートＰと、ＡＦセンサ１７とをそれぞれ上下動させる。

具体的には、制御部１２は、図６に示した第２の実施形態のおける露光手順と同様に処理を行う。まず、ステップＳ２０〜Ｓ２３と同様の処理を行う。これによって、図１０（ａ）に示すように、照明装置ＩＬをマスクＭおよびプレートＰの後端部上に配置させるとともに、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に設定する。そして、制御部１２は、ステップＳ２４と同様に走査露光を開始し、ステップＳ２５と同様にＡＦセンサ１７によって照射領域５０の両側部におけるマスク高さの検出を行う。

次に、制御部１２は、ステップＳ２６に対応する処理において、ＡＦセンサ１７によるマスク高さの検出結果に基づいて照射領域５０内のマスク高さを算出し、この算出結果に基づいて照明装置ＩＬ、前端部保持部ＭＨ１、プレートステージＰＳおよびＡＦセンサ１７を上下動させ、照射領域５０内のマスク高さを調整して適正ギャップ内に設定する。この際、制御部１２は、照明駆動部３０によって照明装置ＩＬを上下動させ、保持部駆動部１０によって前端部保持部ＭＨ１を上下動させるとともに、後端部保持部ＭＨ２の高さを一定の高さ（図１０における破線Ｈの高さ）に保持する。また、図示しないステージ上下駆動機構によってプレートステージＰＳを上下動させるとともに、センサ駆動部３２によってセンサステージ３１を介してＡＦセンサ１７を上下動させる。

その後、制御部１２は、ステップＳ２７と同様に、照明装置ＩＬがマスクＭおよびプレートＰの前端部上に位置したか否かの判断を行い、前端部上に位置していない場合には、ステップＳ２４に対応する処理からの一連の処理を繰り返す。これによって、制御部１２は、図１０（ｂ）に示すように、マスクＭおよびプレートＰに対して照射領域５０とＡＦセンサ１７とを同期して走査方向に移動させるとともに、照明装置ＩＬ、マスクＭ、プレートＰおよびＡＦセンサ１７を上下動させ、照射領域５０内のマスク高さを適正ギャップ内に維持しながら走査露光を行う。なお、制御部１２は、照明装置ＩＬ、前端部保持部ＭＨ１、プレートステージＰＳおよびセンサステージ３１の位置（移動位置）を、図示しないセンサ（干渉計等）を用いて検出する。一方、制御部１２は、図１０（ｃ）に示すように、照明装置ＩＬがマスクＭおよびプレートＰの前端部上に位置したと判断した場合には、マスクＭに対する露光光の照射を停止させて走査露光を終了する。

このようにして第５の実施形態に係る露光方法では、第２の実施形態と同様に、マスクＭに設けられたパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができ、マスクＭとして大型のマスクを用いる場合、そのマスクに形成されているパターンの全領域を高精度にプレートＰに転写することができる。

なお、上述の第１〜第５実施形態においては、スキャン型プロキシミティ露光装置を例に挙げて説明したが、投影光学系に対してマスクＭとプレートＰとを同期移動させつつ、マスクＭに形成されたパターンの像をプレートＰ上に転写する走査型露光装置に本発明を適用することも可能である。その場合に、投影光学系として、例えば、複数の反射屈折型の投影光学ユニットからなる投影光学系を用いることができる。ここで投影光学系を用いる場合には、投影光学系内に設けられる視野絞りを用いて、照射領域５０内のマスクＭのパターンのうち、プレートＰに一度に転写されるパターン領域をマスクＭの撓み量に対応して設定することができる。この場合、視野絞りによって設定されるパターン領域内のマスク高さが、投影光学系を用いた露光に適切な所定高さ範囲内となるように制御を行うとよい。

また、上述の第１〜第５の実施形態においては、ＡＦセンサ１７によるマスク高さの検出位置を照射領域５０の両側部としているが、照射領域５０内を検出してもよく、走査方向における照射領域５０の前後を検出するようにしてもよい。ここで走査方向における照射領域５０の前後のマスクの高さを検出する場合、制御部１２は、その検出結果をもとに照射領域５０内のマスクの高さを演算によって求めることができる。

また、上述の第１〜第５の実施形態においては、ＡＦセンサ１７をマスクＭの下方に設け、マスクＭの下側からマスク高さの検出を行っているが、マスクＭの上側からマスクＭを介してその下面の高さをマスク高さとして検出するようにしてもよい。さらに、プレートＰの上面（露光面）の高さも検出し、プレートＰの上面の高さを基準にマスク高さを検出するようにしてもよい。プレートＰの上面の高さの検出を行わない場合には、所定のキャリブレーション用部材に設けられる基準平面の高さを基準にマスク高さの検出を行うとよい。なお、ＡＦセンサ１７は、斜入射型のＡＦセンサに限らず、干渉式または静電容量式等、周知の高さ検出装置あるいは面位置検出装置を用いることができる。

また、上述の第１〜第５の実施形態においては、逐次マスク高さを検出しながらマスク高さの調整を行うものとして説明したが、走査方向におけるマスクＭと照射領域５０との相対位置と、この相対位置に対応する照射領域５０内のマスク高さとを、制御情報として記憶部２０に予め記憶させ、この制御情報に基づいて、マスク高さの調整を行うようにしてもよい。なお、かかる制御情報は、本発明の露光装置自身が取得する構成としてもよく、あるいは図示しない入力装置を介して外部から取得する構成としてもよい。

また、上述の第１〜第４の実施形態においては、マスクＭを上下動させることで照射領域５０内のマスク高さを調整しているが、これと同時に、図示しない上下動機構によってプレートステージＰＳを上下動させることでマスク高さを調整するようにしてもよい。さらに、マスクＭの上下動に同期してプレートステージＰＳを傾斜させることでマスク高さを調整するようにしてもよい。これによって、一層高精度にマスク高さの調整を行うことができる。

また、上述の第１〜第５の実施形態においては、走査方向と照射領域５０の長手方向とを直交させているが、走査方向と照射領域５０の長手方向とは必ずしも直交していなくてもよい。また、前端部保持部ＭＨ１および後端部保持部ＭＨ２によって、それぞれマスクＭの前端部および後端部を走査方向と直交する方向に沿って保持しているが、必ずしも直交する方向に沿って保持していなくてもよい。照射領域５０は、マスクＭの撓み量が所定量以下の領域に設定されていれば、走査方向や前端部保持部ＭＨ１および後端部保持部ＭＨ２の保持方向などに依存せずに設定することができる。なお、マスクＭの撓み量が所定量以下とは、例えばマスクＭの撓み量が適正ギャップ以下、もしくは投影光学系の焦点深度以下である場合に相当する。

更に、上述の第１〜第５の実施形態においては、走査露光の際、照射領域５０と、マスクＭ及びプレートＰの走査方向の位置との少なくとも一方を固定しているが、照射領域５０を走査方向に移動させつつ、マスクＭ及びプレートＰを走査方向に移動させて走査露光を行うようにしてもよい。

また、露光光として、ＫｒＦエキシマレーザ（２４８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマレーザ（１９３ｎｍ）またはＦ２レーザ（１５７ｎｍ）から発する光を使うことができる。

次に、本発明に係る露光装置を用いたデバイス製造方法について説明する。図１１は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウエハに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、本発明に係る露光装置を用いてマスクＭ設けられたパターンをプレートＰとしてのウエハ上の各ショット領域に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウエハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウエハ上に形成されたレジストパターンを加工用のマスクとし、ウエハに対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、本発明にかかる露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が形成されたフォトレジスト層（転写パターン層）であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウエハ表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウエハ表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、本発明にかかる露光装置は、フォトレジストが塗布されたウエハを感光基板としてパターンの転写を行う。

図１２は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。この図に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、感光基板としてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、本発明にかかる露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、本発明にかかる露光装置を用いてフォトレジスト層に、マスクＭに設けられたパターンを転写する露光工程と、パターンが転写された感光基板の現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、転写したパターンに対応する形状のフォトレジスト層を形成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）に対応する３つのドットの組をマトリクス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。

ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。

ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す側面図である。 第１の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す平面図である。 第１の実施形態に係る露光装置の露光動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る露光装置の露光動作を示す図である。 第２の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す側面図である。 第２の実施形態に係る露光装置の露光動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る露光装置の露光動作を示す図である。 第３の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 第４の実施形態に係る露光装置の概略構成を示す図である。 第５の実施形態に係る露光装置の露光動作を示す図である。 本発明の実施形態にかかる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。 本発明の実施形態にかかる液晶デバイスの製造方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１０…保持部駆動部、１２…制御部、１４…ステージ駆動部、１６…視野絞り、１８…送光光学系、１９…受光光学系、２０…記憶部、３０…照明駆動部、３２…センサ駆動部、５０…照射領域、ＩＬ…照明装置、ＭＨ…マスク保持部、ＭＨ１…前端部保持部、ＭＨ２…後端部保持部、Ｍ…マスク、Ｐ…プレート

Claims (27)

1. マスクに設けられたパターンを該パターンに照射される露光光によって感光基板に転写する露光装置において、
   前記パターンに対する前記露光光の照射領域と前記マスクとを所定方向へ相対的に移動させる相対移動手段と、
   前記所定方向における前記マスクの前部および後部を保持して上下動させる保持手段と、
   前記相対移動手段による前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して前記保持手段を駆動させ、前記照射領域内の前記マスクの前記感光基板に対するマスク高さを調整する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする露光装置。
2. 前記制御手段は、前記マスク高さを所定高さ範囲内に調整することを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記制御手段は、前記マスクの前記前部および前記後部を相対的に上下動させることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記保持手段は、前記所定方向と交差する交差方向に沿って前記マスクの前記前部および前記後部を保持することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の露光装置。
5. 前記保持手段は、前記所定方向と直交する直交方向に沿って前記所定方向における前記マスクの前端部および後端部を保持することを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記マスク高さを検出する検出手段を備え、
   前記制御手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
7. 前記検出手段は、前記照射領域内の前記マスク高さを検出することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記制御手段は、前記検出手段の検出結果をもとに前記照射領域内の前記マスク高さを算出し、この算出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
9. 前記所定方向における前記マスクと前記照射領域との相対位置と、該相対位置に対応する前記照射領域内の前記マスク高さとに基づく制御情報を記憶した記憶手段を備え、
   前記制御手段は、前記制御情報に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の露光装置。
10. 前記相対移動手段は、前記保持手段とともに前記マスクを前記所定方向へ移動させるマスク移動手段を有し、
    前記制御手段は、前記マスク移動手段による前記マスクの移動位置に対応して前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
11. 前記感光基板を前記所定方向へ移動させる基板移動手段を備え、
    前記制御手段は、前記マスク移動手段と前記基板移動手段とを同期して駆動させ、前記マスクと前記感光基板とを前記所定方向へ同期して移動させることを特徴とする請求項１０に記載の露光装置。
12. 前記相対移動手段は、前記照射領域を前記所定方向へ移動させる照明移動手段を有し、
    前記制御手段は、前記照明移動手段による前記照射領域の移動位置に対応して前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の露光装置。
13. 前記所定方向の複数の検出領域における前記マスク高さを検出する検出手段を備え、
    前記制御手段は、少なくとも１つの前記検出領域に対応する前記検出手段の検出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記制御手段は、前記照明移動手段による前記照射領域の移動位置に応じた前記検出領域に対応する前記検出手段の検出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記検出手段の検出領域を前記所定方向へ移動させる検出移動手段を備え、
    前記相対移動手段は、前記照射領域を前記所定方向へ移動させる照明移動手段を有し、
    前記制御手段は、前記照明移動手段による前記照射領域の移動位置に対応して前記検出移動手段を駆動させるとともに、該移動位置に対応する前記検出手段の検出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記マスクの撓み量に対応して前記照射領域を設定する照射領域設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記相対移動手段による前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して前記感光基板を上下動させる基板上下動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の露光装置。
18. 当該露光装置は、プロキシミティ露光装置であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の露光装置。
19. マスクに設けられたパターンを該パターンに照射される露光光によって感光基板に転写する露光方法において、
    前記パターンに対する前記露光光の照射領域と前記マスクとを所定方向へ相対的に移動させる相対移動ステップと、
    前記相対移動ステップによる前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して該所定方向における前記マスクの前部および後部を上下動させ、前記照射領域内の前記マスクの前記感光基板に対するマスク高さを調整する調整ステップと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
20. 前記調整ステップは、前記マスク高さを所定高さ範囲内に調整することを特徴とする請求項１９に記載の露光方法。
21. 前記調整ステップは、前記マスクの前記前部および前記後部を相対的に上下動させることを特徴とする請求項１９または２０に記載の露光方法。
22. 前記マスク高さを検出する検出ステップを含み、
    前記調整ステップは、前記検出ステップの検出結果に基づいて前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の露光方法。
23. 前記相対移動ステップは、前記マスクを前記所定方向へ移動させ、
    前記調整ステップは、前記相対移動ステップによる前記マスクの移動位置に対応して前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の露光方法。
24. 前記相対移動ステップによる前記マスクの移動位置に対応して前記感光基板を前記所定方向へ移動させる基板移動ステップを含むことを特徴とする請求項２３に記載の露光方法。
25. 前記相対移動ステップは、前記照射領域を前記所定方向へ移動させ、
    前記調整ステップは、前記相対移動ステップによる前記照射領域の移動位置に対応して前記マスク高さを調整することを特徴とする請求項１９〜２４のいずれか一項に記載の露光方法。
26. 前記相対移動ステップによる前記マスクと前記照射領域との相対移動に対応して前記感光基板を上下動させる基板上下動ステップを含むことを特徴とする請求項１９〜２５のいずれか一項に記載の露光方法。
27. 請求項１乃至請求項１８のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、マスクに形成されているパターンを感光基板に転写する露光工程と、
    前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板の表面に生成する現像工程と、
    前記転写パターン層を介して前記感光基板の表面を加工する加工工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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