JP2011022583A - パターン形成装置及びパターン形成方法、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

パターン形成装置及びパターン形成方法、並びにデバイス製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】シートの複数の区画領域に連続してパターンを形成する。
【解決手段】シートSの区画領域SAに対する走査露光に際して、ステージSSTは、走査領域ASの+X端部の待機位置でシートSの区画領域SAに対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着して、マスク(マスクステージ)と同期して、X軸方向(−X方向)に所定ストロークで移動する。この際に、マスクのパターンの一部に対応する照明光が投影光学系を介してシートSに照射されることで、パターンが転写(形成)される。区画領域SAに対する走査露光後、ステージSSTは、待機位置にXY平面内で移動して、シートSの次の区画領域SAi+1に対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着後、上述と同様に走査露光方式で露光してパターンを形成する。
【選択図】図5

Description

本発明は、パターン形成装置及びパターン形成方法、並びにデバイス製造方法に係り、さらに詳しくは、走査露光により、長尺のシート材の表面の複数領域にパターンを形成するパターン形成装置及びパターン形成方法、並びに該パターン形成方法を用いて電子デバイスを製造するデバイス製造方法に関する。
液晶ディスプレイパネル、プラズマディスプレイパネルなどのフラットディスプレイパネルは、次第に大型化している。例えば、液晶ディスプレイパネルの場合、その製造に用いられるガラス基板(大型基板)は、複数画面分纏めて効率良く生産するために1辺の長さが3mを超えるような大型基板が用いられるようになっている。そのため、基板を保持するステージ装置は、基板が大型化するほど巨大化し、十数kgの基板を処理するステージ装置では、可動部の重量が10トン近く、装置全体の重量は100トンを超えるようになってきた。このため、近い将来には、基板がさらに大型化し、その製造、及び搬送が困難となるものと予想される上、ステージ装置がさらに大型化し、インフラ整備に巨額の投資が必要になることは確実である。
一方、主としてプリント配線基板の製造分野などで採用されているが、ロールシート状の記録媒体を、被露光物体とする露光装置が知られている。かかる露光装置を、例えば液晶表示素子の製造に適用すれば、上述したガラス基板の大型化に伴う種々の課題から解放されるので、将来の液晶表示素子製造用の露光装置の1つの選択枝になるものと期待される。
しかるに、従来のシート状の記録媒体に対する露光装置としては、例えば特許文献1〜3に開示される露光装置があるが、これらの露光装置を液晶表示素子製造用にそのまま用いると、所望の精度、及びスループットを達成することが困難である。
米国特許第5652645号明細書 米国特許出願公開第2006/0066715号明細書 米国特許第6243160号明細書
本発明の第1の態様によれば、所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射しつつ前記シート材を長尺方向に平行な第1軸に沿って走査移動させる走査露光により、前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成装置であって、前記シート材の裏面部分を吸着可能な基準面を有し、前記第1軸を含む前記基準面に平行な2次元平面内で移動可能な第1及び第2可動ステージを備え、前記第1可動ステージは、所定の吸着位置で前記シート材の第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動し、前記第2可動ステージは、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着する第1のパターン形成装置が、提供される。
これによれば、第1可動ステージは、所定の吸着位置でシート材の第1領域に対応する裏面部分を基準面に吸着して、第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動する。この際に、所定のパターンに対応するエネルギビームがシート材に照射されることで、シート材の第1領域が露光され、パターンが形成される。第2可動ステージは、所定の吸着位置に2次元平面内で移動して、シート材の第2領域に対応する裏面部分を基準面に吸着する。このため、そのシート材の第2領域に対応する裏面部分を基準面に吸着後、第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動させ、その移動中にシート材の第2領域を露光してパターンを形成することが可能になる。従って、シート材の第1、第2領域に連続してパターンを形成することが可能になる。
本発明の第2の態様によれば、所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射して前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成装置であって、長尺の第1のシート材を、2次元平面に沿って該2次元平面内の第1軸に平行な方向の一側から他側に送る第1の送り装置と;前記2次元平面内で前記第1軸に交差する第2軸に平行な方向に関して、前記第1のシート材から離れた位置で、長尺の第2のシート材を、前記第1軸に平行な方向の他側から一側に送る第2の送り装置と;前記第1及び第2のシート材の裏面部分を吸着可能な基準面を有し、前記第1軸を含む前記基準面に平行な2次元平面内で移動可能な第1及び第2可動ステージと;を備え、前記第1可動ステージが、所定の第1吸着位置で前記第1のシート材の第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1のシート材の送り方向に所定ストロークで移動するのと並行して、前記第2可動ステージが、所定の第2吸着位置で前記第2のシート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第2のシート材の送り方向に所定ストロークで移動する第2のパターン形成装置が、提供される。
これによれば、第1可動ステージが、所定の第1吸着位置で第1のシート材の第1領域に対応する裏面部分を基準面に吸着して、第1のシート材の送り方向に所定ストロークで移動するのと並行して、第2可動ステージが、所定の第2吸着位置で第2のシート材の第2領域に対応する裏面部分を基準面に吸着して、第2のシート材の送り方向に所定ストロークで移動する。このため、第1、第2可動ステージの第1、第2のシート材の送り方向への移動の際に、所定のパターンに対応するエネルギビームが、第1、第2のシート材に照射されることで、第1シート材の第1領域、及び第2シート材の第2領域がほぼ同時に露光され、それぞれパターンが形成される。
本発明の第3の態様によれば、所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射しつつ前記シート材を長尺方向に平行な第1軸に沿って走査移動させる走査露光により、前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成方法であって、第1可動ステージが、所定の吸着位置で前記シート材の第1領域に対応する裏面部分を基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動し、第2可動ステージが、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着するパターン形成方法が、提供される。
これによれば、シート材の第1、第2領域に連続してパターンを形成することが可能になる。
本発明の第4の態様によれば、本発明のパターン形成方法を用いて長尺のシート材上にパターンを形成することと;パターンが形成された前記シート材に処理を施すことと;を含むデバイス製造方法が提供される。
第1の実施形態の露光装置の構成を概略的に示す図である。 図1の露光装置が備えるマスクステージの概略構成及び照明領域の配置を示す平面図である。 図1の露光装置が備える投影光学系及びシート上の投影領域(露光領域)の配置を示す平面図である。 図4(A)及び図4(B)は、それぞれ、ステージの概略構成を示す側面図及び平面図である。 図1の露光装置が備えるステージ装置の概略構成を示す平面図である。 図6(A)は、搬送ローラ部41,42の近傍を示す平面図、図6(B)は、搬送ローラ部41を示す側面図、図6(C)〜図6(G)は、シート搬送系の機能を説明するための図である。 シートS上の各区画領域に付設されたアライメントマークの配置の一例を示す図である。 図1の露光装置が備える主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その1)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その2)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その3)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その4)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その5)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その6)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その7)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その8)である。 図1の露光装置におけるシートの露光のための動作の流れを説明するための図(その9)である。 変形例に係るアライメント系の配置を示す図である。 第2の実施形態の露光装置を−Y方向から見た側面図である。 第2の実施形態の露光装置を+Y方向から見た側面図である。 第2の実施形態の露光装置が備えるマスクステージの概略構成を示す平面図である。 第2の実施形態の露光装置が備える投影光学系及びシート上の投影領域(露光領域)の配置を示す平面図である。 図23(A)及び図23(B)は、それぞれ、ステージの概略構成を示す側面図及び平面図である。 図24(A)〜図24(C)は、ステージ搬送系の構成及びステージの搬送手順を説明するための図(その1)である。 図25(A)〜図25(C)は、ステージの搬送手順を説明するための図(その2)である。 第2の実施形態の露光装置が備えるステージ装置の概略構成を示す平面図である。 第2の実施形態の露光装置が備える主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その1)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その2)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その3)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その4)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その5)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その6)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その7)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その8)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その9)である。 第2の実施形態の露光装置における2つのステージを用いた並行処理動作について説明するための図(その10)である。
《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態を、図1〜図18に基づいて説明する。
図1には、第1の実施形態の露光装置100の概略的な構成が示されている。露光装置100は、可撓性を有するシートあるいはフィルム(以下、シートと総称する)を、被露光物体とする、マルチレンズタイプの投影露光装置、いわゆるスキャナである。本実施形態では、一例として、約100μm厚のシートが用いられるものとする。
露光装置100は、照明系IOP、マスクMを保持するマスクステージMST、マスクMに形成されたパターンの像をシートS上に投影する投影光学系PL、シートSを保持する2つのシートステージ(以下、ステージと略述する)SST,SST(図1ではステージSSTは図示省略、図5等参照)を含むステージ装置SS、及びシートSを搬送するシート搬送系40、並びにこれらの制御系等を備えている。
なお、本実施形態の露光装置100で用いられるシートSは、連続長尺シートである。シートSはローラ40にロール状に巻かれセットされている。後述するように、シートSは、シート搬送系40(が備える搬送ローラ部41〜44)によってローラ40から引き出され、投影光学系PL直下の領域を通って、巻き取りローラ40によって巻き取られる。また、シートSの表面には、感光剤(レジスト)が塗布されているものとする。本実施形態では、一例として、シートSが、ローラ40から引き出され(送り出され)、巻き取りローラ40に巻き取られるものとしているが、これに限らず、露光の前の処理、例えばレジスト塗布を行うレジスト塗布装置から送り出され、露光の後の処理、例えば現像を行う現像装置に向けて送られるシートも、露光装置100によって露光を行うことは可能である。
以下においては、投影光学系PLの物体面側及び像面側部分の光軸(ただし、両部分の中間の部分を除く)に平行な鉛直方向(図1における紙面内の上下方向)をZ軸方向、これに直交する面内でマスクMとシートSとが投影光学系PLに対して相対走査される走査方向(図1における紙面内の左右方向)をX軸方向、Z軸及びX軸に直交する方向をY軸方向とし、X軸、Y軸、及びZ軸回りの回転(傾斜)方向をそれぞれθx、θy、及びθz方向として、説明を行う。
照明系IOPは、複数、ここでは5つの照明系モジュール(以下、単に照明系と呼ぶ)IOP〜IOPを備えている。照明系IOP〜IOPのそれぞれは、紫外光を発する不図示の超高圧水銀ランプ(光源)と、光源からの紫外光を集光する楕円鏡、集光された紫外光の光路上に配置された波長選択フィルタ、オプティカルインテグレータ、及び視野絞り等を含む照明光学系(いずれも不図示)と、を備えている。波長選択フィルタを介して、紫外光から紫外域の輝線、例えばi線(波長365nm)(g線(波長436nm)、又はh線(波長405nm))等が照明光IL1〜ILとして抽出される。抽出された照明光IL1〜ILは、それぞれ光軸AX〜AXに沿って、照明系IOP(IOP〜IOP)外に(マスクMに向けて)射出される(図2参照)。
なお、光軸AX,AX,AXは、図2に示されるように、XY平面(マスクMのパターン面)内において、Y軸方向に所定の間隔で配置されている。また、光軸AX,AXは、光軸AX,AX,AXから+X側に所定距離隔てて、それぞれ光軸AX,AXの間及び光軸AX,AXの間に配置されている。すなわち、光軸AX〜AXは、XY平面内において千鳥状に配置されている。
照明系IOP〜IOPは、照明光IL〜ILにより、それぞれ、光軸AX〜AXを中心にマスクM上の照明領域IAM〜IAMを均一な照度で照明する。各照明領域は、照明光学系内の視野絞り(不図示)によって規定される等脚台形状を有する。なお、照明系IOP(IOP〜IOP)の構成の詳細については、例えば、米国特許第6,552,775号明細書等に開示されている。
マスクステージMSTは、図1に示されるように、照明系IOPの下方(−Z側)に配置されている。マスクステージMST上には、矩形のパターン領域がそのパターン面(−Z側の面)に形成された矩形のマスクMが、例えば真空吸着により、固定されている。マスクステージMSTは、リニアモータ等を含むマスクステージ駆動系MSD(図1では不図示、図8参照)により、XY平面内で微小駆動可能であり、且つ走査方向(X軸方向)に所定のストロークで所定の走査速度で駆動可能である。
マスクステージMSTのXY平面内での位置情報は、マスクステージ干渉計システム16(図8参照)の一部をそれぞれ構成するレーザ干渉計(以下、干渉計と略述する)16X,16Yにより、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測される。マスクステージMSTの+X側面及び−Y側面には、それぞれ鏡面加工が施され、図2に示されるように、反射面15X,15Yが形成されている。干渉計16Xは、X軸に平行な光路に沿って複数の測長ビームを反射面15Xに照射し、それぞれの反射面15Xからの反射光を受光して、マスクステージMSTのX軸方向に関する位置(X位置)及びθz方向の回転を計測する。干渉計16の実質的な測長軸は、光軸AXと直交するX軸に平行な軸である。干渉計16Yは、光軸AX及びAXとそれぞれ直交するY軸に平行な光路に沿って2つの測長ビームを反射面15Yに照射し、反射面15Yからの反射光を受光して、マスクステージMSTのY軸方向に関する位置(Y位置)を計測する。なお、上述の反射面15X,15Yの代わりに、平面鏡から成る移動鏡を、マスクステージMSTに固定しても良い。
干渉計16X,16Yの計測情報は、主制御装置50に供給される(図8参照)。主制御装置50は、干渉計16X,16Yの計測情報(マスクステージMSTの位置情報)に基づいて、マスクステージ駆動系MSDを介してマスクステージMSTを制御する。
投影光学系PLは、図1に示されるように、マスクステージMSTの下方(−Z側)に配置されている。本実施形態の投影光学系PLは、例えば図3に示されるように、光軸AX〜AXの配置に対応して千鳥状に配置された5つの投影光学系モジュール(以下、単に投影光学系と呼ぶ)PL〜PLを含む。図1では、投影光学系PL,PL及びPLはそれぞれ投影光学系PL及びPLの紙面奥側に位置する。投影光学系PL〜PLのそれぞれとして、例えば、等倍正立像を像面上に形成する両側テレセントリックな反射屈折系が用いられている。
上述の投影光学系PL〜PL(光軸AX〜AX)の配置により、投影光学系PL〜PLによってパターンの像が投影されるシートS上の投影領域IA〜IAは、照明領域IAM〜IAMと同様に、千鳥状に配置される。ここで、投影領域IA〜IAは、照明領域IAM〜IAMと同様の等脚台形状を有する。投影領域IA〜IAの配置と形状により、マスクM上の照明領域IAM〜IAM内のパターンの像(部分像)を、それぞれ投影光学系PL〜PLを介してシートS上の投影領域IA〜IAに投影しつつ、マスクM及びシートSを走査方向(X軸方向)に同期して駆動することにより、シートS上に投影されたパターンの部分像はマスクMに形成されたパターンに等しい1つの像(合成像)に合成される。従って、走査露光により、マスクMのパターンが投影光学系PL〜PLを介してシートS上(の1つのショット領域(区画領域)SA内)に転写される。なお、走査露光の詳細については後述する。
本実施形態では、投影光学系PL〜PLとして等倍正立像を投影する光学系を採用したため、投影領域IA〜IAの形状及び配置(位置関係)は、それぞれ、照明領域IAM〜IAMの形状及び配置(位置関係)に等しい。本実施形態の投影光学系PLの構成の詳細については、例えば、米国特許第6,552,775号明細書等に開示されている。
露光装置100は、投影光学系PL〜PLによってシートS上に投影される投影像の歪み(位置ずれ及び/又は形状誤差)を補正するレンズコントローラLC(図8参照)を備えている。レンズコントローラLCは、投影光学系PL〜PLをそれぞれ構成する光学素子群(レンズ群)の少なくとも一部を光軸AX〜AXに平行な方向及び光軸AX〜AXに垂直なXY平面に対する任意の傾斜方向に駆動する。これにより、シートS上の投影領域IA〜IAのそれぞれに投影されるパターンの部分像の歪み(シフト、回転、倍率(スケーリング)等)が補正される。なお、レンズコントローラLCは、上記の光学素子群の駆動に代えて、あるいは加えて、投影光学系PL〜PLそれぞれの内部に形成された気密室内の気体の圧力を変更する、あるいは、これらとともに、照明光の波長を変更するなどしても良い。
ステージ装置SSは、図1に示されるように、投影光学系PL(PL〜PL)の下方(−Z側)に配置されている。ステージ装置SSは、床面上に防振機構(不図示)によってほぼ水平に支持されたベース部材BS、ベース部材BS上でシートSを保持して移動する2つのステージSST,SST(図1ではステージSSTは図示省略、図5等参照)、両ステージSST,SSTを駆動するステージ駆動系SSD(図1では不図示、図8参照)、ステージSST,SSTの位置情報を計測するステージ干渉計システム18a(図8参照)及び補助干渉計システム18b(図8参照)等を含む。なお、図1では、ステージSST上に、シートSが吸着保持されている。
ステージSST,SSTのそれぞれは、図1に示されるように、底面に設けられた複数の非接触軸受(例えばエアベアリング(不図示))によりベース部材BS上に浮上支持されるステージ本体STと、ステージ本体ST上に配置されたZ・レベリング装置38(図4(A)参照)と、Z・レベリング装置38により3点支持されたテーブルTBと、を有している。
Z・レベリング装置38は、図4(B)に示されるように、ステージ本体ST上の一直線上にない3点に配置された例えばボイスコイルモータ等を含む3つのZ駆動機構38a、38b、38cを有している。Z・レベリング装置38により、ステージ本体ST上で、テーブルTBをZ軸方向、θx方向、及びθy方向の3自由度方向に微小駆動することができる。
ステージSST,SSTは、図1に示される平面モータ30により、ベース部材BS上でX軸方向、Y軸方向、及びθz方向に駆動される。
平面モータ30は、ベース部材BSの内部に配置された固定子30と、ステージSST,SSTのステージ本体STの底部に固定された可動子30と、から構成される。固定子30は、ベース部材BSの内部にマトリクス状に配列された複数の電機子コイル(コイルユニットCU)を含む。可動子30は、ステージSST,SSTのステージ本体STの底部に、ベース部材BSの上面に対向してマトリックス状に配列された複数の永久磁石(磁石ユニットMU)を含む。ここで、複数の永久磁石は、隣り合う磁極面の極性が互いに異なるように配列されている。複数の電機子コイル(コイルユニットCU)と、複数の永久磁石(磁石ユニットMU)と、を含んで、例えば米国特許第5,196,745号明細書などに開示されているローレンツ電磁力駆動方式の平面モータ30が構成されている。
なお、コイルユニットCUは、ベース部材BSの上面を構成する不図示の平板状部材によってカバーされている。この平板状部材の上面がステージSST,SSTの移動の際のガイド面を構成する。
なお、平面モータ30は、ムービングマグネット型に限らず、ムービングコイル型であっても良い。また、平面モータ30は、ローレンツ電磁力駆動方式に限らず、例えば可変磁気抵抗駆動方式、あるいは磁気浮上型の平面モータ等を採用することも可能である。後者の場合、ステージ本体STの底面に非接触軸受を設ける必要はない。
ステージSST,SSTのテーブルTBは、上述の平面モータ30及びZ・レベリング装置38を含むステージ駆動系SSD(図8参照)によって、それぞれ独立に、ベース部材BS上でX軸方向,Y軸方向,Z軸方向,θx方向,θy方向,及びθz方向の6自由度方向に駆動される。
テーブルTBの上面の中央には、図4(A)及び図4(B)に示されるように、シートSを吸着保持するシートホルダSHが設けられている。シートホルダSHは、XY平面にほぼ平行であり且つシートS上に配列される区画領域より幾分大きな矩形状の保持面を有し、その保持面上にシートSを平坦に保持する。ここでは、シートSを吸着保持するため、シートホルダSHとして、ピンの配列間隔(ピッチ)が十分細かく、ピンの高さが低い、例えば200μm程度のピンチャックホルダが採用されている。
また、テーブルTBの上面には、シートSの幅方向(長尺方向に直交するY軸方向)の両端部の裏面を吸着保持する4つの補助シートホルダSHが設けられている。具体的には、シートホルダSHの±Y側に、X軸方向に細長い各2つの補助シートホルダSHが、X軸方向に関して所定の距離を隔てて配置されている。各補助シートホルダSHは長方形の保持面を有し、テーブルTB内に設けられたホルダ駆動系HD1,HD2(図8参照)によりY軸方向及びZ軸方向に微小駆動可能に構成されている。補助シートホルダSHは、後述するように、シートSをシートホルダSHに平坦に保持する際に補助的に使用される。ここで、ホルダ駆動系HD1は、ステージSSTに設けられ、ホルダ駆動系HD2は、ステージSSTに設けられている。
また、テーブルTBの+X側面、−Y側面、−X側面、及び+Y側面には、それぞれ、鏡面加工が施され、反射面17X,17Y,17X,17Yが形成されている。これらの反射面17X,17Y,17X,17Yは、後述するステージ干渉計システム及び補助干渉計システムによるステージSST,SSTの位置計測に用いられる。なお、上述の反射面17Y,17Yの代わりに、平面鏡から成る移動鏡を、テーブルTBに固定しても良い。また、反射面17X,17Xの代わりに、レトロリフレクタ又は平面鏡から成る移動鏡を、テーブルTBに固定しても良い。
ステージ干渉計システム18a(図8参照)は、図5に示されるように、干渉計18Xa,18Xa,18Ya,18Yaを含み、ベース部材BS上面の−Y側半部の領域(以下、走査領域と呼ぶ)AS(図5参照)内に位置するステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内での位置情報(θz方向の回転情報を含む)を、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測する。なお、図5では、走査領域AS内にステージSSTが位置している。
一方、補助干渉計システム18b(図8参照)は、干渉計18Xb,18Xb,18Yb,18Ybを含み、ベース部材BS上面の+Y側半部の領域(以下、退避領域と呼ぶ)AR(図5参照)内に位置するステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内での位置情報(θz方向の回転情報を含む)を、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測する。なお、図5では、退避領域AR内にステージSSTが、位置している。
干渉計18Xa,18Xa及び18Ya,18Yaは、それぞれ走査領域AS内に位置するステージSST,SSTの反射面17X及び17Yに対向し得るように、走査領域AS(投影光学系PL)の+X側及び−Y側に配置されている。干渉計18Xb,18Xb及び18Yb,18Ybは、それぞれ退避領域AR内に位置するステージSST,SSTの反射面17X及び17Yに対向し得るように、退避領域ARの−X側及び+Y側に配置されている。
干渉計18Xa,18Xaは、走査領域AS内に位置するステージSSTの反射面17Xに、X軸と平行な測長ビームをそれぞれ照射し、反射面17Xからの反射光を受光して、ステージSSTのX位置をそれぞれ計測する。干渉計18Ya,18Yaは、Y軸と平行な2つの測長ビームを反射面17Yにそれぞれ照射し、反射面17Yからの反射光を受光して、ステージSSTのY位置をそれぞれ計測する。ここで、干渉計18Yaの2つの測長ビームの一方は、光軸AX,AX,AXと直交するY軸に平行な光路に沿って、他方は、光軸AX,AXと直交するY軸に平行な光路に沿って、反射面17Yに照射される。また、干渉計18Yaの2つの測長ビームは、後述する複数のアライメント系のうちの、隣接するアライメント系の検出中心を通るY軸に平行な光路に沿って、反射面17Yに照射される。
ステージ干渉計システム18a(干渉計18Xa,18Xa,18Ya,18Ya)の計測情報は、主制御装置50に供給される(図8参照)。なお、ステージSSTが、走査領域AS内に位置する場合、そのX位置を問わず、必ず、干渉計18Ya,18Yaの少なくとも一方、又は干渉計18Ybの測長ビームが、ステージSSTの対応する反射面(17Y又は17Y)に照射される。従って、主制御装置50は、ステージSSTのX位置に応じて、干渉計18Ya,18Ya及び18Ybのいずれかの計測情報を使用する。また、主制御装置50は、18Xa,18Xaの計測情報に基づいて、ステージSSTのθz方向の回転を計測する。なお、走査領域AS内にステージSSTが位置する場合も、同様に、その位置情報が計測される。
干渉計18Xb,18Xbは、退避領域AR内に位置するステージSSTの反射面17Xに、X軸と平行な測長ビームをそれぞれ照射し、反射面17Xからの反射光を受光して、ステージSSTのX位置をそれぞれ計測する。干渉計18Yb,18Ybは、Y軸と平行な2つの測長ビームを反射面17Yにそれぞれ照射し、反射面17Yからの反射光を受光して、ステージSSTのY位置をそれぞれ計測する。
補助干渉計システム18b(干渉計18Xb,18Xb,18Yb,18Yb)の計測情報は、主制御装置50に供給される(図8参照)。なお、ステージSSTが、退避領域AR内に位置する場合、そのX位置を問わず、必ず、干渉計18Yb,18Ybの少なくとも一方の測長ビームがステージSSTの反射面17Yに照射される。従って、主制御装置50は、ステージSSTのX位置に応じて、干渉計18Yb,18Ybのいずれかの計測情報を使用する。また、主制御装置50は、干渉計18Xb,18Xbの計測情報に基づいて、ステージSSTのθz方向の回転を計測する。なお、退避領域AR内にステージSSTが位置する場合も、同様に、その位置情報が計測される。
主制御装置50は、ステージ干渉計システム18a及び補助干渉計システム18bからの位置情報に基づいて、ステージ駆動系SSDを介してステージSST,SSTを制御する。
なお、干渉計18Xa,18Xa,18Ya,18Ya及び干渉計18Xb,18Xb,18Yb,18Ybのそれぞれとして、Z軸方向に離間する複数の測長ビームを反射面に照射する多軸干渉計を用いることも可能である。この場合、主制御装置50は、ステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)を含む))だけでなく、XY平面に対する傾斜情報(ピッチング量(θx方向の回転量θx)及びローリング量(θy方向の回転量θy))も取得可能となる。
シート搬送系40は、図1及び図5に示されるように、投影光学系PLを挟んでX軸方向に配列された4つの搬送ローラ部41,42,43,44を備えている。
搬送ローラ部41,42,43,44のそれぞれは、例えば図6(A)〜図6(G)に示されるように、上下に位置する一対の圧接ローラと駆動ローラとを含む。下側に位置する駆動ローラ41,42,43,44は、その上端がステージSST,SSTの上面(シートホルダSHの保持面)より幾分上方(+Z側)に位置するように、その両端が、不図示の支持部材によって回転可能に支持されている(図1参照)。駆動ローラ41,42,43,44は、回転モータ(不図示)によって回転駆動される。上側に位置する圧接ローラ41、42,43,44は、ばね機構(不図示)により、上方(+Z側)から対応する駆動ローラに押し付けられている。
ただし、図6(B)に、搬送ローラ部41を取り上げて示されるように、圧接ローラ41は、長手方向の両端部以外の部分の直径が両端部より小さい段付きの円柱状のローラであり、駆動ローラ41は、一定の径を有する円柱状のローラである。
搬送ローラ部41、42,43,44のそれぞれでは、代表的に搬送ローラ部41を取り上げて図6(B)に示されるように、圧接ローラ41と駆動ローラ41とによりシートSを挟持するが、その際シートSの表面のパターンが形成される区画領域に圧接ローラ41は接触しない。搬送ローラ部41、42,43,44のそれぞれでは、圧接ローラ(41)と駆動ローラ(41)とによりシートSを挟持可能な第1の状態と、ばね機構による押し付け力に抗して、圧接ローラ(41)を駆動ローラ(41)から離し、シートSの挟持を解除可能な第2の状態とが設定可能である。搬送ローラ部41、42,43,44のそれぞれにおける第1状態と第2の状態との切り替えが、主制御装置50によって行われる。なお、少なくとも一部の駆動ローラを、圧接ローラ41と同様に段付きの円柱状に形成しても良い。
駆動ローラ41,42,43,44は、ローラ40、40とともに、主制御装置50によって、その回転、停止が制御される。シートSは、代表的に搬送ローラ部41を取り上げて図6(B)に示されるように、搬送ローラ部の第1の状態で、駆動ローラ(41)がY軸と平行な軸回りに回転(同時に圧接ローラ41が逆向きに回転)することにより、その回転方向に送り出される。
シート搬送系40では、図6(C)に示されるように、搬送ローラ部41の各ローラ41、41が矢印方向に回転されることで、ローラ40からシートSが白抜き矢印で示される−X方向に引き出され、搬送ローラ部42に向けて送り出される。ここで、搬送ローラ部42の各ローラ42,42の回転が所定のタイミングで止められると、所定の長さ(搬送ローラ部42,43間の離間距離程度)のシートSが、搬送ローラ部41,42間にループ状に撓められる。また、シート搬送系40では、図6(D)に示されるように、搬送ローラ部41の各ローラ41,41の回転が止められた状態で搬送ローラ部42の各ローラ42,42(及び搬送ローラ部43の各ローラ43,43)が矢印方向に回転されることにより、ループ状に撓んだシートSが、投影光学系PLの直下の領域に向けて白抜き矢印で示される−X方向に送り出される。
シート搬送系40では、上と同様に、搬送ローラ部43,44の各ローラの回転、停止により、シートSが投影光学系PLの直下の領域から引き出される。すなわち、図6(E)に示されるように、搬送ローラ部44の各ローラ44,44の回転が止められた状態で搬送ローラ部43の各ローラ43,43が矢印の方向に回転されると、シートSが、投影光学系PLの直下の領域から引き出され、引き出されたシートSが搬送ローラ部43,44間にループ状に撓められる。そして、図6(F)に示されるように、搬送ローラ部43の各ローラ43,43の回転が止められた状態で搬送ローラ部44の各ローラ44,44が矢印の方向に回転されることにより、ループ状に撓んだシートSが、搬送ローラ部44の−X側に送り出され、巻き取りローラ40に巻き取られる。
また、シート搬送系40では、図6(G)に示されるように、搬送ローラ部42の各ローラの回転が止められた状態で搬送ローラ部43の各ローラが回転されることで、あるいは搬送ローラ部43の各ローラの回転が止められた状態で搬送ローラ部42の各ローラが図6(C)とは逆向きに回転(以下、逆回転と記述する)されることで、シートSが、X軸方向に関して所定のテンションが付与された状態で張られる。そして、この張られたシートSが、ステージSST,SST上のシートホルダSHに吸着保持されるようになっている。
シート搬送系40は、さらに、シートSの送り量を計測する計測装置(不図示)、例えば、駆動ローラ41,42,43,44それぞれの回転量を計測するロータリーエンコーダ等を備えている。
なお、露光工程中におけるシート搬送系40によるシートSの搬送、ステージSST,SSTによるシートSの保持等の詳細は後述する。
さらに、本実施形態の露光装置100には、シートS上の各区画領域に付設されたアライメントマークを検出するための複数、ここでは12個のオフアクシス方式のアライメント系AL〜AL12が設けられている。アライメント系AL〜ALは、図5に示されるように、投影光学系PLの+X側の位置に、シートS上の各区画領域外部の+Y側端部の領域に対向して、X軸に沿って配列されている。また、アライメント系AL〜AL12は、図5に示されるように、投影領域IAの光軸と直交するX軸に関して、アライメント系AL〜ALに対して対称に配置されている。アライメント系AL〜AL12は、シートS上の各区画領域外部の−Y側端部の領域に対向し得る。
本実施形態では、一例として、図7に示されるように、シートS上の各区画領域のY軸方向の両外側の領域には、各6つ、合計12個のアライメントマークAMが形成されており、これら12個のアライメントマークAMを個別にかつ同時に検出するためにアライメント系AL〜AL12が設けられている。しかしながら、これに限らず、アライメント系がX軸方向に移動可能であれば、アライメント系AL〜ALの代わりに、少なくとも1つ、アライメント系AL〜AL12の代わりに、少なくとも各1つのアライメント系を備えていれば良い。
アライメント系AL〜AL12としては、一例として画像処理方式のFIA(Field Image Alignment)系が採用されている。アライメント系AL〜AL12の検出結果(指標マークと検出対象マークとの画像情報)は、アライメント信号処理系(不図示)を介して主制御装置50に送られる。なお、FIA系に限らず、コヒーレントな検出光を対象マークに照射し、その対象マークから発生する散乱光又は回折光を検出し、あるいはその対象マークから発生する2つの回折光(例えば同次数)を干渉させて検出するアライメントセンサを、単独であるいは適宜組み合わせて、用いることも可能である。
図8には、露光装置100の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する、主制御装置50の入出力関係を示すブロック図が示されている。
次に、本実施形態の露光装置100において、2つのステージSST,SSTを用いた並行処理動作を含む、シートSの露光のための動作の流れについて、図9〜図17に基づいて説明する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。
図9には、シートS上に配列された複数の区画領域のうち、最初の(i−1)個の区画領域SA〜SAi−1に対する露光が既に終了し、次の区画領域SAに対する露光のための処理が開始される直前の状態が示されている。図9の状態では、区画領域SAに対する露光の際にシートSの移動のために使用されるステージSSTが走査領域AS内部の+X端部の位置(待機位置)にて待機している。なお、直前の区画領域SAi−1に対する露光の際にシートSの移動のために使用されたステージSSTは、退避領域AR内部の−X端部の位置に退避している。
なお、マスクMのマスクステージMST上へのロード及びマスクアライメント(マスクの位置合わせ)は、通常、シートS上の最初の区画領域SAに対する露光開始前に行われるので、図9の状態では、当然にマスクMのロード及びマスクアライメントは終了している。また、マスクステージMSTは、区画領域SAに対する露光のための走査開始位置(加速開始位置)へ移動しているものとする。
a. まず、次のa1.〜a4.の手順に従って、区画領域SAを含むシートSの中央部がステージSST上に保持される。
a1. 具体的には、主制御装置50は、例えば先に図6(C)を用いて説明したように、シート搬送系40の搬送ローラ部42の各ローラの回転を止めた上で搬送ローラ部41の各ローラを回転させるなどしてシートSをローラ40から引き出す。あるいは、主制御装置50は、搬送ローラ部43,41の各ローラの回転を止めた上で搬送ローラ部42を逆回転させて、シートSを投影光学系PLの直下の領域から引き戻す。いずれにしても、所定の長さのシートSが、搬送ローラ部41,42間にループ状に撓められる。所定の長さは、搬送ローラ部42,43間の離間距離程度の長さである。
a2. 次に、主制御装置50は、ステージ干渉計システム18a(18Xa,18Xa,18Ya,18Ya)からのステージSSTの位置情報に基づいて、シート搬送系40を制御し、シートSを+X方向に引き戻す、あるいは−X方向に送り出してシートS上の区画領域SAをステージSSTのシートホルダSH(の保持面)上に位置決めする。ここで、先に図6(G)を用いて説明したように、シートSは、適度のテンションが付与された状態で搬送ローラ部42,43間に張られた上で、位置決めされる。
主制御装置50は、さらに、ステージSSTを微小駆動して、シートホルダSH(の保持面)をシートS上の区画領域SAに位置合わせする。なお、この状態では、シートSとステージSSTのシートホルダSH(の保持面)との間には僅かな空間が設けられている。
待機位置においてステージSSTとシートSとが位置合わせされた状態では、アライメント系AL〜AL12それぞれの検出視野内に、区画領域SAに付設されたアライメントマークAMが位置決めされる。
a3. 位置合わせ後、主制御装置50は、ステージ駆動系SSD(Z・レベリング装置38)を介してステージSSTのテーブルTBを水平に保ちつつ、テーブルTB上の4つの補助シートホルダSHを+Z方向に微小駆動して、シートSの区画領域SAの±Y側の外部部分の裏面を補助シートホルダSHを用いて吸着保持する。図10には、このようにして、シートSが、補助シートホルダSHにより仮保持された状態が示されている。
a4. シートSの仮保持後、主制御装置50は、シートSを仮保持したまま4つの補助シートホルダSHを−Z方向に微小駆動して、区画領域SAを含むシートSの中央部の裏面をシートホルダSHの保持面上に接触させる。そして、主制御装置50は、4つの補助シートホルダSHの保持面をシートホルダSHの保持面より僅かに下方(−Z側)に位置決めする。これにより、シートSに適当なテンションが加わり、シートSの中央部がシートホルダSHの保持面上に固定される。この状態にて、主制御装置50は、図11に示されるように、シートSをシートホルダSHに吸着保持する。これにより、区画領域SAを含むシートSの中央部が、ステージSST上に、XY平面に平行に且つ平坦に保持される。
b. 次に、シートSに対するアライメント計測が行われる。
前述の通り、待機位置にステージSSTが位置決めされた状態では、アライメント系AL〜AL12のそれぞれの検出視野内に区画領域SAに付設されたアライメントマークが位置決めされている。そこで、主制御装置50は、図11に示されるように、シートS上の区画領域SAに付設されたアライメントマークをアライメント系AL〜AL12を用いて検出する(指標中心からのアライメントマークの位置を計測する)。アライメントマークの検出結果と、その検出時のステージ干渉計システム18aからのステージSSTの位置情報と、に基づき、XY座標系上における12個のアライメントマークの位置座標が求められる。主制御装置50は、12個のアライメントマークの位置座標の全部又は一部を用いて、最小二乗法を用いた所定の演算を行って、シートS上の区画領域SA内に形成済みのパターンの歪み、すなわちXYシフト、回転、XYスケーリング、直交度を求める。
なお、検出すべきアライメントマークの数より、アライメント系の数が少ない場合には、シートSを保持したステージSSTをX軸方向にステップ移動させつつ、アライメント計測を行う必要がある。この際、主制御装置50は、ステージSSTの動きに合わせて、シート搬送系40の各駆動ローラの回転、停止を制御する。
c.次いで、シートS上の区画領域SAに対する走査露光が行われる。
c1. 具体的には、主制御装置50は、アライメント計測の結果、特にXYシフトに基づいて、シートSを保持したステージSSTを、露光のための走査開始位置(加速開始位置)に移動して、マスクMを保持したマスクステージMSTに対して位置合わせを行う。ここで、本実施形態では、ステージSST(及びSST)の加速開始位置は、走査領域AS内部の前述の待機位置と同じ位置(又はその近傍)に設定されているので、XY平面内のステージSST(及びSST)の位置の微調整が行われる。
c2. 次に、主制御装置50は、両ステージSST,MSTの走査方向(−X方向)の加速を開始する。これにより、両ステージSST,MSTの−X方向の移動が開始され、その移動の途中、具体的には、両ステージSST,MSTの加速終了の前に、図12に示されるように、干渉計18Yaからの測長ビームが反射面17Yに当たり始めるので、その直後に、主制御装置50は、ステージSSTのY位置を計測する干渉計を干渉計18Yaから干渉計18Yaに切り換える。
c3. そして、両ステージSST,MSTの加速が終了し、両ステージSST,MSTが等速同期状態に達すると、照明光IL,ILによってマスクM上のパターン領域が照明され始め、露光が開始される。そして、両ステージSST,MSTの等速同期移動の進行により、図13に示されるように、照明光IL〜ILによってそれぞれマスクM上の照明領域IAM〜IAM(図2参照)が照明され、照明領域IAM〜IAM内のパターンの部分像がそれぞれ投影光学系PL〜PL(図3参照)を介してステージSST上に保持されたシートS上の投影領域IA〜IAに投影される。
マスクMのパターン領域の全域が照明光IL〜ILにより照明されると、すなわち照明領域IAM〜IAMをマスクMのパターン領域が通り過ぎると、区画領域SAに対する走査露光が終了する。これにより、区画領域SA内に、マスクMのパターンが転写される。すなわち、シートS表面に形成されたレジスト層に、マスクMのパターンの潜像が形成される。
走査露光中、主制御装置50は、ステージSSTのテーブルTBを水平に保ちつつZ軸方向に駆動して、テーブルTB(シートホルダSH)上に保持されたシートSの表面を投影光学系PLの焦点位置(焦点深度内)に位置決めする。また、走査露光中、主制御装置50は、アライメント計測の結果(すなわち上で求められたXYシフト、回転、XYスケーリング、直交度)に基づいて、ステージSSTとマスクステージMSTとの同期駆動(相対位置及び相対速度)を制御して、シートS上に投影されるパターンの全体像の歪みを補正するとともに、レンズコントローラLCを介して投影光学系PL〜PLのそれぞれを構成する光学素子群(レンズ群)を駆動制御して、シートS上の投影領域IA〜IAのそれぞれに投影されるパターンの部分像の歪みを補正する。これにより、既に区画領域SA内に形成されたパターンにマスクMのパターンの投影像が高精度に重ね合わされる。
区画領域SAに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTが減速され、図14に示されるように、それぞれの走査終了位置(減速終了位置)に到達すると、停止する。ここで、区画領域SAに対する走査露光の途中で、干渉計18Ybからの測長ビームは、ステージSSTに当たり始めるので、主制御装置50は、区画領域SAに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTの減速を開始すると共に、ステージSSTのY位置を計測する干渉計を干渉計18Yaから干渉計18Ybへ切り換える(図14参照)。なお、本実施形態では、ステージSST、SSTの走査の際の減速終了位置は、ベース部材BSの−X端に一致するように定められている。
なお走査露光中、主制御装置50は、シートSを保持したステージSSTを−X方向に駆動する際、先と同様に、ステージSSTの動きに合わせて、そのステージSSTの動きが、シートSに作用するテンションによって阻害されることがないように、シート搬送系40の各駆動ローラを、適宜、回転、停止する。
上述のアライメント計測及び走査露光と並行して、主制御装置50は、図12及び図13に示されるように、ステージSSTを退避領域AR内の−X端から+X端へ移動する。主制御装置50は、補助干渉計システム18bからの位置情報に基づいて、ステージSSTを図12及び図13中の白抜き矢印の方向に駆動する。ここで、ステージSSTのX位置に応じて、そのY位置を計測する干渉計が干渉計18Ybから干渉計18Ybへ切り換えられる。さらに、図14に示されるように、ステージSSTが退避領域AR内の+X端に移動すると、そのY位置を計測する干渉計が干渉計18Ybから干渉計18Yaに切り換えられる。
d. 次いで、次の区画領域SAi+1に対する露光の前処理として、次のd1.〜d3.の手順に従って、ステージSST,SSTの入れ替えが行われる。
d1. ステージSSTが減速終了位置である走査領域AS内の−X端に停止すると、主制御装置50は、図15に示されるように、シートホルダSHと補助シートホルダSHによるシートSの吸着保持を解除して、ステージSSTからシートSを放す。さらに、主制御装置50は、ステージSSTのテーブルTBを下方(−Z方向)に退避させる。これにより、シートSは、ステージSSTのシートホルダSHとの間に僅かな空間を挟んで、搬送ローラ部42,43間に張られた状態になる。
d2. 次いで、主制御装置50は、図15に示されるように、ステージSSTを、ベース部材BSの−X端部上で白抜き矢印で示される方向(+Y方向)に駆動し、退避領域AR内に退避させる。ここで、図15及び図16に示されるように、ステージSSTのY位置に応じて、そのX位置を計測する干渉計が干渉計18Xa,18Xaから干渉計18Xb,18Xbへ切り換えられる(干渉計18Xa,18Xa,18Xb,18Xbの間で使用する干渉計が順次切り換えられる)。
d3. ステージSSTの退避と並行して、主制御装置50は、図15に示されるように、ステージSSTを、ベース部材BSの+X端部上で白抜き矢印の方向(−Y方向)に駆動し、走査領域AS内部の前述の待機位置へ移動させる。ここで、図15及び図16に示されるように、ステージSSTのY位置に応じて、そのX位置を計測する干渉計が干渉計18Xb,18Xbから干渉計18Xa,18Xaへ切り換えられる(干渉計18Xb,18Xb,18Xa,18Xaの間で使用する干渉計が順次切り換えられる)。
e. さらに、主制御装置50は、上述のステージSST,SSTの入れ替えと並行して、マスクステージMSTを走査開始位置(加速開始位置)へ高速で戻す。また、上のステージSST,SSTの入れ替えと並行して、主制御装置50は、シート搬送系40を制御して、図16に示されるように、シートSを黒塗り矢印の方向(+X方向)に引き戻す。
ステージSST,SSTの入れ替え、及びシートSの引き戻しが完了すると、図17に示されるように、ステージSSTが待機位置にて待機し、待機中のステージSST上に次の区画領域SAi+1を含むシートSの中央部が位置合わせされ、且つステージSSTが退避領域AR内に退避する。この状態は、ステージSST,SSTが入れ替わり、シートSが1区画領域分送られたことを除いて、図9に示される状態と同じである。
ステージ入れ替えが終了すると、主制御装置50は、ステージSSTに替えてステージSSTを用いて、先と同様に、区画領域SAi+1に対する露光を開始する。以降同様に、主制御装置50は、上述のa.〜e.の手順を繰り返し、ステージSST,SSTを交互に使用して、シートS上の全ての区画領域を露光する。
以上詳細に説明したように、シートSの区画領域SAに対する走査露光に際して、ステージSSTは、走査領域ASの+X端部の前述の待機位置でシートSの区画領域SAに対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着して、マスクM(マスクステージMST)と同期して、X軸方向(−X方向)に所定ストロークで移動する。この際に、マスクMのパターン領域に形成されたパターンの一部に対応する照明光IL〜ILが投影光学系PL〜PLを介してその表面にレジストが塗布されたシートSに照射されることで、シートSの区画領域SAが照明領域IAM〜IAM内のパターンの像(部分像)により露光され、パターン領域の全域を照明領域IAM〜IAMが通過することでパターンが転写(形成)される。シートSの区画領域SAに対する走査露光後、ステージSSTは、前述の待機位置にXY平面内で移動して、シートSの次の区画領域SAi+1に対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着する。このため、そのシートSの吸着後、マスクM(マスクステージMST)と同期して、ステージSSTをX軸方向(−X方向)に所定ストロークで移動させ、その移動中にシートSの区画領域SAi+1を上述と同様に走査露光方式で露光してパターンを形成することが可能になる。従って、シートSの区画領域SA、SAi+1に連続してパターンを形成することが可能になる。このようにして、シートSに対する走査露光、ステージの待機位置への移動、シートSの区画領域に対応する裏面部分のシートホルダSHの保持面への吸着を、ステージSST,SSTを交互に使用して、繰り返すことで、高スループットで、シートS上の全ての区画領域を露光してパターンを形成することが可能となる。従って、装置の大型化を招くことなく、フレキシブルな大画面のディスプレイなどの電子デバイスの製造に貢献することが可能になる。
なお、上記実施形態では、走査露光の終了後に一方のステージを退避領域に退避させると同時に他方のステージを走査領域内(の待機位置)に移動させる場合について例示したが、これに限らず、一方のステージを用いての走査露光と少なくとも一部並行して他方のステージを走査領域内部の待機位置に移動する動作を行うこととしても良い。これにより、一方のステージを用いての走査露光の終了後に他方のステージの待機位置への移動を開始する場合に比べて、他方のステージを用いたその後の動作をより速やかに開始することが可能になり、スループットの向上を図ることが可能になる。
なお、上記実施形態の露光装置100では、Y軸方向に離れて、X軸方向に沿ってそれぞれ配列されたアライメント系AL〜AL12を用いて、シートSに対するアライメント計測を行った。しかし、これに限らず、例えばアライメントマークをシートS上の区画領域SAの周囲に所定間隔で配置し、このアライメントマークの配置に対応してアライメント系を、図18に示されるように、区画領域SAの周囲部に対応する配置とし、全てのアライメントマークを同時に検出することとしても良い。
《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態を、図19〜図37に基づいて説明する。ここで、前述した第1実施形態と同一若しくは同等の構成部分には、同一若しくは類似の符号を用いると共に、その説明を省略若しくは簡略する。
図19及び図20には、第2の実施形態の露光装置1000の概略的な構成が示されている。このうち、図19は、露光装置1000を−Y方向から見た側面図を示し、図20は、露光装置1000を+Y方向から見た側面図を示す。露光装置1000は、2つのマスクMa,Mbに形成されたパターンを2つのシートSa,Sbのそれぞれに転写する露光装置(スキャナ)である。
露光装置1000は、照明系IOPa,IOPb、マスクMa,Mbをそれぞれ保持するマスクステージMSTa,MSTb、マスクMa,Mbに形成されたパターンの像をそれぞれシートSa,Sb上に投影する投影光学系PLa,PLb、シートSa,Sbを保持するステージSST,SSTを含むステージ装置SS、及びシートSa,Sbをそれぞれ搬送するシート搬送系40a,40b、並びにこれらの制御系等を備えている。なお、図19では、照明系IOPa、マスクステージMSTa、投影光学系PLa、ステージSST、シート搬送系40a、及びシートSaの+Y側(紙面奥側)にそれぞれ位置する照明系IOPb、マスクステージMSTb、投影光学系PLb、ステージSST、シート搬送系40b、及びシートSbは、図示が省略されている。
なお、本実施形態の露光装置1000で用いられるシートSa,Sbは、それぞれローラ40a,40bにロール状に巻かれてセットされている。シートSaは、前述の第1の実施形態におけるシート搬送系40と同様に構成された第1シート搬送系40aが備える搬送ローラ部41a〜44aによってローラ40aから引き出され、投影光学系PLa直下の領域を通って、巻き取りローラ40aによって巻き取られる。
同様に、シートSbは、シート搬送系40と同様に構成された第2シート搬送系40bが備える搬送ローラ部41b〜44bによってローラ40bから引き出され、投影光学系PLb直下の領域を通って、巻き取りローラ40bによって巻き取られる。また、シートSa,Sbの表面には、感光剤(レジスト)が塗布されているものとする。本第2の実施形態では、一例として、シートSa,Sbが、ローラ40a,40bから引き出され、巻き取りローラ40a,40bに巻き取られるものとしているが、これに限らず、露光の前の処理、例えばレジスト塗布を行うレジスト塗布装置から送り出され、露光の後の処理、例えば現像を行う現像装置に向けて送られるシートも、露光装置1000によって露光を行うことは可能である。
照明系IOPa,IOPbは、それぞれ複数、ここでは5つの照明系モジュール(以下、単に照明系と呼ぶ)IOPa〜IOPa,IOPb〜IOPbを備えている。照明系IOPa〜IOPa,IOPb〜IOPbのそれぞれは、第1の実施形態における照明系IOP〜IOPと同様に構成されている。図19に示されるように、照明系IOPa(IOPa〜IOPa)から照明光ILa1〜ILaが、それぞれの光軸AXa〜AXa(図21参照)に沿ってマスクMaに向けて射出される。同様に、図20に示されるように、照明系IOPb(IOPb〜IOPb)から5つの照明光ILb1〜ILbが、それぞれの光軸AXb〜AXbに沿ってマスクMbに向けて射出される。
なお、図21に示されるように、光軸AXa〜AXa及び光軸AXb〜AXbは、XY平面(それぞれマスクMaのパターン面及びマスクMbのパターン面)内において、千鳥状に配置されている。ただし、光軸AXa〜AXaの配置と光軸AXb〜AXbの配置は、互いにY軸に関し対称である。
照明系IOPa〜IOPaは、照明光ILa〜ILaにより、それぞれ、光軸AXa〜AXaを中心にマスクMa上の照明領域IAMa〜IAMaを均一な照度で照明する。一方、照明系IOPb〜IOPbは、照明光ILb〜ILbにより、それぞれ、光軸AXb〜AXbを中心にマスクMb上の照明領域IAMb〜IAMbを均一な照度で照明する。
マスクステージMSTa,MSTbは、照明系IOPa、IOPbの下方(−Z側)に、互いにY軸方向に離間して、配置されている。マスクステージMSTa,MSTb上には、それぞれ、矩形のパターン領域がそのパターン面(−Z側の面)に形成された矩形のマスクMa,Mbが、例えば真空吸着により、固定されている。マスクステージMSTa,MSTbは、それぞれ、リニアモータ等を含む第1、第2マスクステージ駆動系MSDa,MSDb(図27参照)により、XY平面内で微小駆動可能であり、且つ走査方向(X軸方向)に所定のストロークで所定の走査速度で駆動可能である。
マスクステージMSTaのXY平面内での位置情報は、第1マスクステージ干渉計システム16aの一部をそれぞれ構成する干渉計16Xa,16Yaにより、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測される。同様に、マスクステージMSTbのXY平面内での位置情報は、第2マスクステージ干渉計システム16bの一部をそれぞれ構成する干渉計16Xb,16Yb、により、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測される。
マスクステージMSTaの+X側面及び−Y側面には、それぞれ鏡面加工が施され、図21に示される反射面15Xa,15Yaが形成されている。干渉計16Xaは、X軸に平行な光路に沿って複数の測長ビームを反射面15Xaに照射し、それぞれの反射面15Xaからの反射光を受光して、マスクステージMSTaのX位置及びθz方向の回転を計測する。干渉計16Xaの実質的な測長軸は、光軸AXaと直交するX軸に平行な軸である。干渉計16Yaは、光軸AXa及びAXaとそれぞれ直交するY軸に平行な光路に沿って2つの測長ビームを反射面15Yaに照射し、反射面15Yaからの反射光を受光して、マスクステージMSTaのY位置を計測する。なお、上述の反射面15Xa,15Yaの代わりに、平面鏡から成る移動鏡を、マスクステージMSTaに固定しても良い。
一方、マスクステージMSTbの+X側面及び+Y側面には、それぞれ鏡面加工が施され、反射面15Xb,15Ybが形成されている。干渉計16Xbは、X軸に平行な光路に沿って複数の測長ビームを反射面15Xbに照射し、それぞれの反射面15Xbからの反射光を受光して、マスクステージMSTbのX位置及びθz方向の回転を計測する。干渉計16Xbの実質的な測長軸は、光軸AXbと直交するX軸に平行な軸である。干渉計16Ybは、光軸AXb及びAXbとそれぞれ直交するY軸に平行な光路に沿って2つの測長ビームを反射面15Ybに照射し、反射面15Ybからの反射光を受光して、マスクステージMSTbのY位置を計測する。なお、上述の反射面15Xb,15Ybの代わりに、平面鏡から成る移動鏡を、マスクステージMSTa、MSTbに固定しても良い。
第1及び第2マスクステージ干渉計システム16a,16bの計測情報は、主制御装置50に供給される(図27参照)。主制御装置50は、供給された位置情報に基づいて、第1及び第2マスクステージ駆動系MSDa、MSDbをそれぞれ介してマスクステージMSTa,MSTbを独立に制御する。
投影光学系PLa,PLbは、それぞれ、マスクステージMSTa,MSTbの下方(−Z側)に配置されている。ここで、投影光学系PLa,PLbは、マスクステージMSTa,MSTbの配置に対応して、互いにY軸方向に離間し、さらにX軸方向に関して逆向きに配置されている。
投影光学系PLaは、例えば図22に示されるように、光軸AXa〜AXaの配置に対応して千鳥状に配置された5つの投影光学系モジュール(以下、単に投影光学系と呼ぶ)PLa〜PLaを含む。同様に、投影光学系PLbは、光軸AXb〜AXbの配置に対応して千鳥状に配置された5つの投影光学系PLb〜PLbを含む。なお、投影光学系PLa〜PLa,PLb〜PLbのそれぞれとして、第1の実施形態と同様に、等倍正立像を形成する両側テレセントリックな反射屈折系が用いられている。
投影光学系PLa〜PLaを介して、マスクMa上の照明領域IAMa〜IAMa内のパターンの部分像が、それぞれ、シートSa上の投影領域IAa〜IAaに投影される。そして、前述と同様、走査露光により、マスクMaのパターンが投影光学系PLa〜PLaを介してシートSa上(の1つの区画領域SAa内)に転写される。
同様に、投影光学系PLb〜PLbを介して、マスクMb上の照明領域IAMb〜IAMb内のパターンの部分像が、それぞれ、シートSb上の投影領域IAb〜IAbに投影される。そして、前述と同様、走査露光により、マスクMbのパターンが投影光学系PLb〜PLbを介してシートSb上(の1つの区画領域SAb内)に転写される。なお、走査露光の詳細について後述する。
露光装置1000は、それぞれ、投影光学系PLa〜PLa、PLb〜PLbによる投影像の歪み(位置及び形状)を補正する、前述のレンズコントローラLCと同様に構成された第1、第2レンズコントローラLCa、LCb(図27参照)を備えている。
ステージ装置SSは、図19及び図20に示されるように、投影光学系PLa,PLbの下方(−Z側)に配置されている。ステージ装置SSは、床面上に防振機構(不図示)によってほぼ水平に支持されたベース部材BS、ベース部材BS上でシートSa又はSbを保持して移動する2つのステージSST,SST、両ステージSST,SSTを図26に示される第1、第2走査領域AS,AS内でそれぞれ走査駆動する第1及び第2ステージ駆動系SSDa,SSDb(図27参照)、両ステージSST,SSTを第1及び第2走査領域AS,AS間で搬送するステージ搬送系36a,36b(図27参照)、両ステージSST,SSTの第1及び第2走査領域AS,AS内での位置情報をそれぞれ計測する第1ステージ干渉計システム18a及び第2ステージ干渉計システム18b(図27参照)等を含む。
ここで、図26に示されるように、第1及び第2走査領域AS,ASは、それぞれ、投影光学系PLa,PLbの直下の領域を含むベース部材BSの上面(ガイド面)の−Y側半部、+Y側半部の領域である。なお、図26では、第1走査領域AS内にステージSSTが、第2走査領域AS内にステージSSTが、位置している。
ステージSST,SSTのそれぞれは、例えば図23(A)に示されるように、ステージ本体ST、テーブルTB、及びZ・レベリング装置38(3つのZ駆動機構38a、38b、38c)を含んで、前述の第1の実施形態におけるステージSST,SSTと同様に構成されている。従って、Z・レベリング装置38を制御することにより、ステージ本体ST上で、テーブルTBをZ軸方向、θx方向、及びθy方向の3自由度方向に微小駆動することができる。ただし、そのステージ本体STの底部には可動子は存在しない。これに対応して、ベース部材BSの内部に固定子は存在しない。すなわち、本第2の実施形態では、ステージSST,SSTをベース部材BSの上面(ガイド面)に沿って駆動する平面モータは設けられていない。このため、露光装置1000には、ステージSST,SSTを、それぞれ第1及び第2走査領域AS,AS内で駆動する前述の第1、第2ステージ駆動系SSDa,SSDb(図27参照)が設けられている。
第1ステージ駆動系SSDaは、例えば図23(B)及び図26に示されるように、ステージSST,SSTをXY平面内で微小駆動する微動装置34aと、微動装置34aを第1走査領域AS内で走査方向(−X方向)に駆動する粗動装置32aとを含む。
粗動装置32aは、一種のリニアモータであり、図26に示されるように、ベース部材BSの−Y側に、X軸方向を長手方向として設置された断面U字状(+Y側が開口している)の磁石ユニット(又はコイルユニット)を有する固定子32aと、固定子32aに非接触で係合し、該固定子32aとの間で発生する駆動力(電磁力)により長手方向(X軸方向)に駆動されるコイルユニット(又は磁石ユニット)を有する可動子32aとを含む。
微動装置34aは、一種の平面モータであり、図23(A)及び図23(B)に示されるように、可動子32aの+Y側に突設された矩形板状の突設部から成る固定子34aと、ステージSST,SSTのステージ本体STの−Y側の側面に設けられた可動子34aとを含む。
固定子34aは、上述の突設部内に収容され、所定の位置関係で配置された複数のXコイル、Yコイルから成るコイルユニットCUaを含む。
ステージSST,SST(ステージ本体ST)の−Y側面には、図23(A)及び図23(B)に示されるように、上述の固定子34aが非接触で挿入可能な凹部35aが形成されている。
一方、可動子34aは、図23(A)に示されるように、上述のステージSST,SST(ステージ本体ST)の凹部35aの上下の対向面にそれぞれ配置された一対の磁石ユニットMUa,MUaを含む。
ここで、磁石、コイル等の配置等の説明は省略するが、固定子34aのコイルユニットCUaを構成する各コイルに対する電流の向き、大きさを適宜制御することにより、可動子34aの磁石ユニットMUa,MUaとコイルユニットCUaとの間で行われる電磁相互作用により、可動子34a(ステージ本体ST)を、固定子34aに対して、X軸方向、Y軸方向、θz方向に微少駆動することができるようになっている。
一方、第2ステージ駆動系SSDbは、ステージSST,SSTをXY平面内で微小駆動する微動装置34bと、微動装置34bを第2走査領域AS内で走査方向(+X方向)に駆動する粗動装置32bと、から構成される。
粗動装置32bは、粗動装置32aと同様のリニアモータであり、図26に示されるように、固定子32bと、可動子32bと、を含んで、粗動装置32aとX軸に関して対称ではあるが、同様に構成されている。
微動装置34bは、微動装置34aと同様の平面モータであり、例えば図25(A)から分かるように、固定子34bと可動子34bとを含んで、微動装置34aとX軸に関して対称ではあるが、同様に構成されている。
従って、微動装置34aと同様に、微動装置34bを構成する固定子34bに対して可動子34b(ステージ本体ST)を、X軸方向、Y軸方向、及びθz方向に駆動することができる。
上述の説明からわかるように、ステージSST,SSTは、第1走査領域AS内では第1ステージ駆動系SSDa(図27参照)によって、第2走査領域AS内では第2ステージ駆動系SSDb(図27参照)によって、それぞれ独立に、3自由度方向(X,Y,θz方向)に駆動される。
ステージ搬送系36a(図27参照)は、ステージSST,SSTを、第1走査領域ASから第2走査領域ASへ搬送する。ステージ搬送系36b(図27参照)は、ステージSST,SSTを、第2走査領域ASから第1走査領域ASへ搬送する。
ステージ搬送系36aは、図26に示されるように、ベース部材BSの−X側の端面に近接して配置されシートSaの幅より幾分長い長さを有し、Y軸方向に延びるガイド36aと、ガイド36aにその長手方向に沿ってスライド移動可能に取り付けられたX軸及びY軸に対して45°を成す方向を長手方向とする長方形状のスライダ36aと、スライダ36aにその長手方向に沿って移動可能に取り付けられたL字状のアーム部材36aと、を有している。
これをさらに詳述すると、ガイド36aの上面には、長手方向(Y軸方向)に沿ってガイド溝が形成されており、このガイド溝の側壁には、第1リニアモータの固定子を構成する複数の磁石(又はコイル)が長手方向に沿って所定間隔で配置されている。ガイド溝の内部に、スライダ36aの下端部に固定された可動子を構成するコイル(又は磁石)が係合している。第1リニアモータによって、スライダ36aが、Y軸方向に駆動される。
スライダ36aの上面には、長手方向に沿ってガイド溝が形成されており、このガイド溝の側壁には、第2リニアモータの固定子を構成する複数の磁石(又はコイル)が長手方向に沿って所定間隔で配置されている。ガイド溝の内部に、アーム部材36aの下端部に固定された可動子を構成するコイル(又は磁石)が係合している。第2リニアモータによって、アーム部材36aが、X軸及びY軸に対して45°を成す方向に駆動される。
ステージSST,SST(ステージ本体ST)の−X側端かつ−Y側端の角部には、図23(A)及び図23(B)に示されるように、アーム部材36aが係合するL字状の凹部37aが形成されている。
ステージ搬送系36aのスライダ36a及びアーム部材36aは、第1、第2リニアモータを介して、主制御装置50によって制御される(図27参照)。
ここで、主制御装置50が、ステージ搬送系36aを用いて、ステージSST,SSTを第1走査領域ASから第2走査領域ASへ搬送する際の手順について説明する。
まず、図24(A)に示されるように、第1走査領域ASの−X端に停止しているステージSST(SST)に向かって、アーム部材36aを、スライダ36a上で黒塗り矢印で示される方向にスライドさせる。これにより、図24(B)に示されるように、アーム部材36aの先端が、ステージSST(SST)の凹部37aに係合する。
次に、第1ステージ駆動系SSDaの微動装置34aを構成する固定子34a(コイルユニットCUa)への電流供給を停止する。これにより、固定子34aと可動子34aとの間の電磁力による拘束が解除される。次に、図24(C)に示されるように、スライダ36aを、ガイド36a上で黒塗り矢印で示される方向(+Y方向)に駆動する。これにより、ステージSST(SST)が+Y方向に、すなわち、第2走査領域ASに向かって搬送され、この搬送の途中で固定子34aがステージSST(SST)の凹部35aから離脱する。
このとき、図25(A)に示されるように、第2ステージ駆動系SSDbの粗動装置32bの可動子32bが、一体的に設けられた微動装置34bの固定子34bがステージSST(SST)の凹部35bに対向する位置で待機している。
ステージSST(SST)がベース部材BS(上面)の+Y端まで搬送されると、図25(B)に示されるように、固定子34bがステージSST(SST)の凹部35bに非接触で係合する(挿入される)。係合後、固定子34b(コイルユニットCUb)に電流を供給することにより、固定子34bと可動子34bとが電磁力により拘束され、第2ステージ駆動系SSDbの微動装置34bが構成される。その後、図25(B)に示されるように、アーム部材36aを、黒塗り矢印で示される方向に退避させる。退避後、図25(C)に示されるように、スライダ36aを黒塗り矢印で示される方向(−Y方向)に駆動して、第1走査領域ASに戻す。これにより、ステージSST(SST)は、第2ステージ駆動系SSDbにより第2走査領域AS内で駆動可能な状態になる。
一方、ステージ搬送系36bは、図26に示されるように、ベース部材BSの+X端部の+Y側半部の近傍に設けられている。このステージ搬送系36bはガイド36bとスライダ36bとアーム部材36bとを含み、ステージ搬送系36aとはベース部材BSの中心に関して対称ではあるが同様に構成されている。これに対応して、図23(A)及び図23(B)等に示されるように、ステージSST,SST(ステージ本体ST)の+X側端かつ+Y側端の角部には、アーム部材36bが係合する凹部37bが形成されている。なお、アーム部材36a,36bの内面にバキュームチャックをそれぞれ設けても良い。この場合、ステージ本体STに凹部37aを形成する必要はない。
主制御装置50は、ステージ搬送系36aを用いてステージSST,SSTを第1走査領域ASから第2走査領域ASへ搬送するのと同様に、ステージ搬送系36bを用いてステージSST,SSTを第2走査領域ASから第1走査領域ASへ搬送することができる。
第1ステージ干渉計システム18aは、図26に示されるように、干渉計18Xa,18Xa,18Ya,18Yaを含み、第1走査領域AS内に位置するステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内での位置情報(θz方向の回転情報を含む)を、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測する。
一方、第2ステージ干渉計システム18bは、干渉計18Xb,18Xb,18Yb,18Ybを含み、第2走査領域AS内に位置するステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内での位置情報(θz方向の回転情報を含む)を、常時、例えば0.25〜1nm程度の分解能で計測する。
図26に示されるように、干渉計18Xa,18Xa及び18Ya,18Yaは、それぞれ第1走査領域AS内に位置するステージSST,SSTの反射面17X及び17Yに対向し得るように、第1走査領域AS(投影光学系PL)の+X側及び−Y側に配置されている。干渉計18Xb,18Xb及び18Yb,18Ybは、それぞれ第2走査領域AS内に位置するステージSST,SSTの反射面17X及び17Yに対向するように、第2走査領域ASの−X側及び+Y側に配置されている。
干渉計18Xa,18Xaは、第1走査領域AS内に位置するステージSSTの反射面17Xに、X軸に平行に測長ビームをそれぞれ照射し、反射面17Xからの反射光を受光して、ステージSSTのX位置をそれぞれ計測する。干渉計18Ya,18Yaは、Y軸と平行な2つの測長ビームを反射面17Yにそれぞれ照射し、反射面17Yからの反射光を受光して、ステージSSTのY位置をそれぞれ計測する。ここで、干渉計18Yaの2つの測長ビームの一方は、光軸AXa,AXa,AXaと直交するY軸に平行な光路に沿って、他方は、光軸AXa,AXaと直交するY軸に平行な光路に沿って、反射面17Yに照射される。また、干渉計18Yaの2つの測長ビームは、後述する複数のアライメント系のうちの、隣接するアライメント系の検出中心を通るY軸に平行な光路に沿って、反射面17Yに照射される。
第1ステージ干渉計システム18a(18Xa,18Xa,18Ya,18Ya)の計測情報は、主制御装置50に供給される(図27参照)。なお、ステージSSTが、第1走査領域AS内に位置する場合、そのX位置を問わず、必ず、干渉計18Ya,18Yaの少なくとも一方、又は干渉計18Ybの測長ビームが、ステージSSTの対応する反射面(17Y又は17Y)に照射される。従って、主制御装置50は、ステージSSTのX位置に応じて、干渉計18Ya,18Ya及び18Ybのいずれかの計測情報を使用する。また、主制御装置50は、18Xa,18Xaの計測情報に基づいて、ステージSSTのθz方向の回転を計測する。なお、第1走査領域AS内にステージSSTが位置する場合も、同様に、その位置情報が計測される。
干渉計18Xb,18Xbは、第2走査領域AS内に位置するステージSSTの反射面17Xに、X軸と平行な測長ビームをそれぞれ照射し、反射面17Xからの反射光を受光して、ステージSSTのX位置をそれぞれ計測する。干渉計18Yb,18Ybは、Y軸と平行な2つの測長ビームを反射面17Yにそれぞれ照射し、反射面17Yからの反射光を受光して、ステージSSTのY位置をそれぞれ計測する。ここで、干渉計18Yb,18Ybからは、前述した干渉計18Ya,18Yaと同様の光路に沿って、反射面17Yに測長ビームが照射される。
第2ステージ干渉計システム18b(18Xb,18Xb,18Yb,18Yb)の計測情報は、主制御装置50に供給される(図27参照)。なお、ステージSSTが、第2走査領域AS内に位置する場合、そのX位置を問わず、必ず、干渉計18Yb,18Ybの一方、又は干渉計18Yaの測長ビームが、ステージSSTの対応する反射面(17Y又は17Y)に照射される。従って、主制御装置50は、ステージSSTのX位置に応じて、干渉計18Yb,18Yb,18Yaのいずれかの計測情報を使用する。また、主制御装置50は、干渉計18Xb,18Xbの計測情報に基づいて、ステージSSTのθz方向の回転を計測する。なお、第2走査領域AS内にステージSSTが位置する場合も、同様に、その位置情報が計測される。
主制御装置50は、第1及び第2ステージ干渉計システム18a,18bからの位置情報に基づいて、第1及び第2ステージ駆動系SSDa,SSDbを介してステージSST,SSTを駆動制御する。
なお、干渉計18Xa,18Xa,18Ya,18Ya,18Xb,18Xb,18Yb,18Ybのそれぞれとして、Z軸方向に離間する複数の測長ビームを反射面に照射する多軸干渉計を用いることも可能である。この場合、主制御装置50は、ステージSST,SST(テーブルTB)のXY平面内の位置情報(回転情報(ヨーイング量(θz方向の回転量θz)を含む))だけでなく、XY平面に対する傾斜情報(ピッチング量(θx方向の回転量θx)及びローリング量(θy方向の回転量θy))も取得可能となる。
さらに、本第2の実施形態の露光装置1000には、シートSa及びSb上の各区画領域に付設されたアライメントマークを検出するための各12個のアライメント系ALa〜ALa12及びALb〜ALb12が、それぞれ、投影光学系PLaの+X側及び投影光学系PLbの−X側に設置されている。なお、これらのアライメント系ALa〜ALa12及びALb〜ALb12は、第1の実施形態のアライメント系AL〜AL12と同様に構成され、同様に配置されている。
図27には、露光装置1000の制御系を中心的に構成し、構成各部を統括制御する主制御装置50の入出力関係を示すブロック図が示されている。
本実施形態の露光装置1000における、2つのステージSST,SSTを用いた並行処理動作について、図28〜図37に基づいて説明する。また、以後の動作説明は、多数の図面を用いて行うが、図面毎に同一の部材に符号が付されていたり、付されていなかったりしている。すなわち、図面毎に、記載している符号が異なっているが、それら図面は符号の有無に関わらず、同一構成である。これまでに説明に用いた、各図面についても同様である。
図28には、シートSa上に配列された複数の区画領域のうちの最初の(i−1)個の区画領域SAa〜SAai−1に対する露光が既に終了し、且つシートSb上に配列された複数の区画領域のうちの最初の(i−1)個の区画領域SAb〜SAbi−1に対する露光が既に終了し、次の区画領域SAa,SAbに対する露光のための処理が開始される直前の状態が示されている。図28の状態では、シートSaの区画領域SAaに対する露光の際にシートSaの移動のために使用されるステージSSTが第1走査領域AS内の+X端部の位置(第1待機位置)にて待機し、シートSbの区画領域SAbに対する露光の際にシートSbの移動のために使用されるステージSSTが第2走査領域AS内の−X端部の位置(第2待機位置)にて待機している。
なお、マスクMa,MbのマスクステージMSTa,MSTb上へのロード及びマスクアライメント(マスクの位置合わせ)は、通常、シートSa,Sb上の最初の区画領域SAa,SAbに対する露光開始前に行われるので、図28に示される状態では、マスクMa,Mbのロード及びマスクアライメントは終了している。また、マスクステージMSTa、MSTbは、区画領域SAa,SAbに対する露光のための走査開始位置(加速開始位置)へ移動しているものとする。
f. まず、次のf1.〜f4.の手順に従って、区画領域SAa,SAbを含むシートSa,Sbの中央部が、それぞれステージSST,SST上に保持される。
f1. 具体的には、主制御装置50は、前述の第1の実施形態のa1.で説明したのと同様に第1シート搬送系40aを制御して、所定の長さのシートSaを、搬送ローラ部41a,42a間にループ状に撓めると同時に、第2シート搬送系40bを制御して、所定の長さのシートSbを、搬送ローラ部41b,42b間にループ状に撓める。所定の長さは、搬送ローラ部42a,43a(42b,43b)の離間距離程度の長さである。
f2. 次に、主制御装置50は、第1ステージ干渉計システム18a(18Xa,18Xa,18Ya,18Ya)からのステージSSTの位置情報に基づいて、第1シート搬送系40aを制御し、シートSaを+X方向に引き戻す、あるいは−X方向に送り出してシートSa上の区画領域SAaをステージSSTのシートホルダSH(の保持面)上に位置決めする。ここで、シートSaは、適度のテンションが付与された状態で搬送ローラ部42a,43a間に張られた上で、位置決めされる。主制御装置50は、さらに、ステージSSTを微小駆動して、シートホルダSH(の保持面)をシートSa上の区画領域SAaに位置合わせする。
シートSaの位置合わせと並行して、主制御装置50は、同様に、第2ステージ干渉計システム18b(18Xb,18Xb,18Yb,18Yb)からのステージSSTの位置情報に基づいて、第2シート搬送系40bを制御し、シートSb上の区画領域SAbをステージSSTのシートホルダSH(の保持面)上に位置決めする。主制御装置50は、さらに、ステージSSTを微小駆動して、シートホルダSH(の保持面)をシートSb上の区画領域SAbに位置合わせする。
なお、この状態では、シートSaとステージSSTのシートホルダSH(の保持面)との間には僅かな空間が設けられている。同様に、シートSbとステージSSTのシートホルダSH(の保持面)との間にも僅かな空間が設けられている。
第1待機位置においてステージSSTとシートSaが位置合わせされた状態では、アライメント系ALa〜ALa12それぞれの検出視野内に、区画領域SAaに付設されたアライメントマークが位置決めされる。同様に、第2待機位置においてステージSSTとシートSbが位置合わせされた状態では、アライメント系ALb〜ALb12それぞれの検出視野内に、区画領域SAbに付設されたアライメントマークが位置決めされる。
f3. 位置合わせ後、主制御装置50は、第1ステージ駆動系SSD(Z・レベリング装置38)を介してステージSSTのテーブルTBを水平に保ちつつ、テーブルTB上の4つの補助シートホルダSHを+Z方向に微小駆動して、シートSaの区画領域SAaの±Y側の外部部分の裏面を補助シートホルダSHを用いて吸着保持する。同様に、主制御装置50は、シートSbの区画領域SAbの±Y側の外部部分の裏面をステージSST(テーブルTB)上の補助シートホルダSHを用いて吸着保持する。図29には、このようにして、シートSa,SbがそれぞれステージSST,SST(補助シートホルダSH)により仮保持された状態が示されている。
f4. シートSa,Sbの仮保持後、主制御装置50は、シートSaを仮保持したままステージSST上の4つの補助シートホルダSHを−Z方向に微小駆動して、区画領域SAaを含むシートSの中央部の裏面をシートホルダSHの保持面上に接触させる。そして、主制御装置50は、4つの補助シートホルダSHの保持面をシートホルダSHの保持面より僅かに下方(−Z側)に位置決めする。これにより、シートSaに適当なテンションが加わり、シートSaの中央部がシートホルダSHの保持面上に固定される。この状態にて、主制御装置50は、図30に示されるように、シートSaをシートホルダSHに吸着保持する。これにより、区画領域SAaを含むシートSaの中央部が、ステージSST上に、XY平面に平行に且つ平坦に保持される。
シートSaの保持と並行して、主制御装置50は、同様に、区画領域SAbを含むシートSbの中央部を、ステージSST上のシートホルダSHに吸着保持する。
g. 次に、シートSa,Sbに対するアライメント計測が行われる。
前述の通り、第1待機位置にステージSSTが位置決めされた状態では、アライメント系ALa〜ALa12のそれぞれの検出視野内に区画領域SAaに付設されたアライメントマークが位置決めされている。また、第2待機位置にステージSSTが位置決めされた状態では、アライメント系ALb〜ALb12のそれぞれの検出視野内に区画領域SAbに付設されたアライメントマークが位置決めされている。そこで、主制御装置50は、図30に示されるように、シートSa上の区画領域SAaに付設されたアライメントマークをアライメント系ALa〜ALa12を用いて検出する(指標中心からのアライメントマークの位置を計測する)。アライメントマークの検出結果と、その検出時の第1ステージ干渉計システム18aからのステージSSTの位置情報と、に基づき、XY座標系上における12個のアライメントマークの位置座標が求められる。主制御装置50は、12個のアライメントマークの位置座標の全部又は一部を用いて、最小二乗法を用いた所定の演算を行って、シートSa上の区画領域SAa内に形成済みのパターンの歪み、すなわちXYシフト、回転、XYスケーリング、直交度を求める。
シートSaのアライメント計測と並行して、主制御装置50は、同様に、アライメント系ALb〜ALb12を用いて、シートSb上の区画領域SAbに付設されたアライメントマークを検出し、アライメントマークの検出結果と、その検出時の第2ステージ干渉計システム18bからのステージSSTの位置情報と、に基づき、XY座標系上における12個のアライメントマークの位置座標を求める。そして、主制御装置50は、先と同様にアライメントマークの位置座標を用いて所定の演算を行って、シートSb上の区画領域SAb内に形成済みのパターンの歪み、すなわちXYシフト、回転、XYスケーリング、直交度を求める。
なお、検出すべきアライメントマークの数より、アライメント系の数が少ない場合には、シートSaを保持したステージSST、シートSbを保持したステージSSTをX軸方向にステップ移動させつつ、アライメント計測を行う必要がある。この際、主制御装置50は、ステージSST、SSTの動きに合わせて、シート搬送系40a、40bの各駆動ローラの回転、停止を制御する。
h. 次いで、シートSa上の区画領域SAa及びシートSb上の区画領域SAbに対する走査露光が行われる。
h1. 具体的には、主制御装置50は、シートSaに対するアライメント計測の結果、特にXYシフトに基づいて、シートSaを保持したステージSSTを、露光のための走査開始位置(加速開始位置)に移動して、マスクMaを保持したマスクステージMSTaに対して位置合わせを行う。ここで、本第2の実施形態においても、ステージSST(及びSST)の第1走査領域AS内部の加速開始位置は、前述の第1待機位置と同じ位置(又はその近傍)に設定されているので、XY平面内のステージSST(及びSST)の位置の微調整が行われる。
h2. 次に、主制御装置50は、両ステージSST,MSTaの走査方向(−X方向)の加速を開始する。これにより、両ステージSST,MSTaの−X方向の移動が開始され、その移動の途中、具体的には、両ステージSST,MSTaの加速終了の前に、図31に示されるように、干渉計18Yaからの測長ビームが反射面17Yに当たり始めるので、その直後に、主制御装置50は、ステージSSTのY位置を計測する干渉計を干渉計18Yaから干渉計18Yaに切り換える。
h3. そして、両ステージSST,MSTaの加速が終了し、両ステージSST,MSTaが等速同期状態に達すると、照明光IL,ILによってマスクMa上のパターン領域が照明され始め、露光が開始される。そして、両ステージSST,MSTaの等速同期移動の進行により、図32に示されるように、照明光ILa〜ILaによってそれぞれマスクMa上の照明領域IAMa〜IAMa(図21参照)が照明され、照明領域IAMa〜IAMa内のパターンの部分像がそれぞれ投影光学系PLa〜PLa(図22参照)を介してステージSST上に保持されたシートSa上の投影領域IAa〜IAaに投影される。
h4. 上述のh1.〜h3.の動作と並行して、主制御装置50によって、シートSbを保持したステージSSTの、露光のための走査開始位置(加速開始位置)への移動、マスクMbを保持したマスクステージMSTbに対しての位置合わせ、両ステージSST,MSTbの走査方向(+X方向)の加速開始、並びに加速終了前のステージSSTのY位置を計測する干渉計の、干渉計18Ybから干渉計18Ybへの切り換え、などが、上述と同様にして行われる。そして、両ステージSST,MSTbの加速が終了し、両ステージSST,MSTbが等速同期状態に達すると、照明光ILb〜ILbによってマスクMb上のパターン領域が照明され始め、露光が開始される。そして、両ステージSST,MSTbによる等速同期移動の進行により、図32に示されるように、5つの照明光によってそれぞれマスクMa上の照明領域IAMb〜IAMb(図21参照)が照明され、照明領域IAMb〜IAMb内のパターンの部分像がそれぞれ投影光学系PLb〜PLb(図22参照)を介してステージSST上に保持されたシートSb上の投影領域IAb〜IAbに投影される。
マスクMaのパターン領域の全域が照明光ILa〜ILaにより照明されると、すなわち照明領域IAMb〜IAMbをマスクMaのパターン領域が通り過ぎると、シートSaの区画領域SAaに対する走査露光が終了し、同様にマスクMbのパターン領域の全域が照明光ILb〜ILbにより照明されると、シートSbの区画領域SAbに対する走査露光が終了する。これにより、シートSa,Sbの区画領域SAa,Sb内に、それぞれ、マスクMa,Mbのパターンが転写される。
走査露光中、主制御装置50は、ステージSST(SST)のテーブルTBを水平に保ちつつZ軸方向に駆動して、テーブルTB(シートホルダSH)上に保持されたシートSa(Sb)の表面を投影光学系PLa(PLb)の焦点位置(焦点深度内)に位置決めする。また、走査露光中、主制御装置50は、アライメント計測の結果に基づいて、ステージSST(SST)とマスクステージMSTa(MSTb)との同期駆動(相対位置及び相対速度)を制御して、シートSa(Sb)上に投影されるパターンの全体像の歪みを補正する。さらに、主制御装置50は、第1レンズコントローラLCa(第2レンズコントローラLCb)を介して投影光学系PLa〜PLa(PLb〜PLb)のそれぞれを構成する光学素子群(レンズ群)を駆動制御して、シートSa(Sb)上の投影領域IAa〜IAa(IAb〜IAb)のそれぞれに投影されるパターンの部分像の歪みを補正する。これにより、既に区画領域SAa(Sb)内に形成されたパターンにマスクMa(Mb)のパターンの投影像が高精度に重ね合わされる。
区画領域SAaに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTaが減速され、図33に示されるように、それぞれの走査終了位置(減速終了位置)に到達すると、停止する。同様に、区画領域SAbに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTbが減速され、図33に示されるように、それぞれの走査終了位置(減速終了位置)に到達すると、停止する。ここで、並行して行われる区画領域SAa、SAbに対する走査露光の途中で、干渉計18Ybからの測長ビームは、ステージSSTに当たらなくなると同時に、ステージSSTに当たり始め、干渉計18Yaからの測長ビームは、ステージSSTに当たらなくなると同時に、ステージSSTに当たり始める。そこで、主制御装置50は、区画領域SAaに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTaの減速を開始すると共に、ステージSSTのY位置を計測する干渉計を干渉計18Yaから干渉計18Ybへ切り換え、これと並行して区画領域SAbに対する走査露光の終了後、両ステージSST,MSTbの減速を開始すると共に、ステージSSTのY位置を計測する干渉計を干渉計18Ybから干渉計18Yaへ切り換える。なお、本第2の実施形態では、ステージSST、SSTの走査の際の減速終了位置は、ベース部材BSの−X端、+X端に一致するように定められている。
なお、走査露光中、主制御装置50は、シートSa(Sb)を保持したステージSST(SST)を−X方向(+X方向)に駆動する際、先と同様に、ステージSST(SST)の動きに合わせて、そのステージSST(SST)の動きが、シートSa(Sb)に作用するテンションによって阻害されることがないように、シート搬送系40a(40b)の各駆動ローラを、適宜、回転、停止する。
次いで、シートSa,Sbの次の区画領域SAai+1,SAbi+1に対する露光の前処理として、次のi1.〜i5.の手順に従って、ステージSST,SSTの入れ替えが行われる。
i1. 図34に示されるように、ステージSSTが減速終了位置である第1走査領域AS内の−X端に停止すると、主制御装置50は、シートホルダSHと補助シートホルダSHによるシートSaの吸着保持を解除する。同様に、主制御装置50は、ステージSSTが減速終了位置である第2走査領域AS内の+X端に停止すると、シートホルダSHと補助シートホルダSHによるシートSbの吸着保持を解除する。さらに、主制御装置50は、ステージSST,SSTのテーブルTBを下方(−Z方向)に退避させる。これにより、シートSaは、ステージSSTのシートホルダSHとの間に僅かな空間を挟んで、搬送ローラ部42a,43a間に張られた状態になる。同様に、シートSbは、ステージSSTのシートホルダSHとの間に僅かな空間を挟んで、搬送ローラ部42b,43b間に張られた状態になる。
i2. 次いで、主制御装置50は、先に図24(A)〜図24(C)及び図25(A)〜図25(C)を用いて説明したように、ステージ搬送系36aを用いて、ステージSSTを第1走査領域ASから第2走査領域AS内の前述の第2待機位置へ搬送する。具体的には、主制御装置50は、まず図34に示されるように、アーム部材36aをステージSSTの凹部37aに係合させる。次に、主制御装置50は、第1ステージ駆動系SSDaの微動装置34aを構成する固定子34aと可動子34aとの間の拘束を解除する。そして、主制御装置50は、スライダ36aを図34中に黒塗り矢印で示される方向(+Y方向)に駆動する。これにより、ステージSSTが、第2走査領域ASに向かって図34中に黒塗り矢印で示されるように+Y方向に搬送され(駆動され)、固定子34aがステージSSTの凹部35aから離脱する。
ステージSSTの搬送と並行して、主制御装置50は、ステージ搬送系36bを用いて、ステージSSTを第2走査領域ASから第1走査領域AS内の前述の第1待機位置へ搬送する。主制御装置50は、まず、アーム部材36bをステージSSTの凹部37bに係合させる。次に、主制御装置50は、第2ステージ駆動系SSDbの微動装置34bを構成する固定子34bと可動子34bとの間の拘束を解除する。そして、主制御装置50は、スライダ36bを図34中に白抜き矢印で示される方向(−Y方向)に駆動する。これにより、ステージSSTが第1走査領域ASに向かって図34中に白抜き矢印で示されるように−Y方向に搬送され(駆動され)、固定子34bがステージSSTの凹部35bから離脱する。
ステージSSTの搬送中、図34及び図35に示されるように、ステージSSTのY位置に応じて、そのX位置を計測する干渉計が干渉計18Xa,18Xaから干渉計18Xb,18Xbへ切り換えられる(干渉計18Xa,18Xa,18Xb,18Xbの間で使用する干渉計が順次切り換えられる)。同様に、ステージSSTの搬送中、ステージSSTのY位置に応じて、そのX位置を計測するステージ干渉計が干渉計18Xb,18Xbから干渉計18Xa,18Xaへ切り換えられる(干渉計18Xa,18Xa,18Xb,18Xbの間で使用する干渉計が順次切り換えられる)。
i3. ステージSSTの搬送中、主制御装置50は、第2ステージ駆動系SSDbの粗動装置32bを構成する可動子32bを、図35中に白抜き矢印で示されるように−X方向に駆動し、可動子32bに固定された固定子34bを、搬送中のステージSSTの凹部35bに対向させて、位置決めする。同様に、主制御装置50は、第1ステージ駆動系SSDaの粗動装置32aを構成する可動子32aを、図35中に黒塗り矢印で示されるように+X方向に駆動し、可動子32aに固定された固定子34aを、搬送中のステージSSTの凹部35aに対向させて、位置決めする。
図36に示されるように、ステージ搬送系36aによりステージSSTがベース部材BS(上面)の+Y端の前述の第2待機位置まで搬送されると、第2ステージ駆動系SSDbの粗動装置32bの可動子32bに固定された固定子34bがステージSSTの凹部35bに非接触で係合する(挿入される)。同様に、ステージ搬送系36bによりステージSSTがベース部材BS(上面)の−Y端の前述の第1待機位置まで搬送されると、第1ステージ駆動系SSDaの粗動装置32aの可動子32aに固定された固定子34aがステージSSTの凹部35aに非接触で係合する(挿入される)。
i4. 固定子34bがステージSSTの凹部35bに係合後、主制御装置50は、固定子34bとステージSSTに設けられた可動子34bとを拘束する。これにより、第2ステージ駆動系SSDbの微動装置34bが構成される。同様に、固定子34aがステージSSTの凹部35aに係合後、主制御装置50は、固定子34aとステージSSTに設けられた可動子34aとを拘束する。これにより、第1ステージ駆動系SSDaの微動装置34aが構成される。
i5. その後、主制御装置50は、スライダ36aを図36中に黒塗り矢印で示されるように−Y方向に駆動して、元の位置に戻すとともに、スライダ36bを図36中に白抜き矢印で示されるように+Y方向に駆動して、元の位置に戻す。
これにより、ステージSSTは、第2ステージ駆動系SSDbにより第2走査領域AS内で駆動可能な状態になり、ステージSSTは、第1ステージ駆動系SSDaにより第1走査領域AS内で駆動可能な状態になる。
j. また、ステージSST,SSTの入れ替え(搬送)と並行して、主制御装置50は、シート搬送系40aを制御して、シートSaを図35中に黒塗り矢印で示される方向(+X方向)に引き戻し、シート搬送系40bを制御して、シートSbを図35中に白抜き矢印で示される方向(−X方向)に引き戻す。
k. さらに、主制御装置50は、ステージSST,SSTの入れ替えと並行して、マスクステージMSTa,MSTbをそれぞれの走査開始位置(加速開始位置)へ高速で戻す。
ステージSST,SSTの入れ替えとシートSa,Sbの引き戻しが完了すると、図37に示されるように、ステージSSTが第2走査領域AS内の第2待機位置にて待機し、待機中のステージSST上に次の区画領域SAbi+1を含むシートSbの中央部が位置合わせされ、且つステージSSTが第1走査領域AS内の第1待機位置にて待機し、待機中のステージSST上に次の区画領域SAai+1を含むシートSaの中央部が位置合わせされる。この状態は、ステージSST,SSTが入れ替わり、シートSa,Sbが1区画領域分送られたことを除いて、図28に示された状態と同じである。
ステージ入れ替えが終了すると、主制御装置50は、先と同様に、ステージSSTに替えてステージSSTを用いてシートSaの区画領域SAai+1に対する露光を開始するとともに、ステージSSTに替えてステージSSTを用いてシートSbの区画領域SAbi+1に対する露光を開始する。以降同様に、主制御装置50は、上述のf.〜k.の手順を、繰り返し、シートSa,Sb上の全ての区画領域をステージSST,SSTを交互に使用して露光する。
以上詳細に説明したように、本第2の実施形態の露光装置1000によると、ステージSSTが、前述の第1待機位置でシートSaの区画領域SAaに対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着して、シートSaの送り方向(−X方向)に所定ストロークで移動するのと並行して、ステージSSTが、前述の第2待機位置でシートSbの区画領域SAbに対応する裏面部分をシートホルダSHの保持面に吸着して、シートSbの送り方向(+X方向)に所定ストロークで移動する。このため、ステージSST,SSTのシートSa、Sbの送り方向への移動の際に、マスクMa,Mbのパターン領域にそれぞれ形成されたパターンの一部に対応する照明光ILa〜ILaが投影光学系PLa〜PLaを介してその表面にレジストが塗布されたシートSに照射されることで、シートSaの区画領域SAa、及びシートSbの区画領域SAbがほぼ同時に露光され、それぞれパターンが形成される。従って、並行処理による高スループットのシートの露光(パターンの形成)が可能である。
なお、上記第2の実施形態において、第1ステージ駆動系SSDa、第2ステージ駆動系SSDb、及びステージ搬送系36a,36bに代えて、第1の実施形態と同様の平面モータを設け、該平面モータを用いて、ステージSST,SSTを、ベース部材BS上面に沿ってXY二次元平面内で自在駆動しても良い。
反対に、上記第1の実施形態において、平面モータに代えて、上記第2の実施形態と同様に、第1ステージ駆動系SSDa、第2ステージ駆動系SSDb、及びステージ搬送系36a,36bを設け、ステージSST,SSTを、ベース部材BS上で駆動しても良い。
なお、上記各実施形態の露光装置では、ステージ(テーブル)の上面に、Z軸方向に微小駆動可能な補助シートホルダを設けたが、これに代えて、あるいはこれとともに、シートホルダ(SH)をZ軸方向に微小駆動可能に構成することもできる。これにより、シートを仮保持した補助シートホルダとシートホルダとをZ軸方向に相対的に駆動して、ステージ(シートホルダ)上にシートを着脱することも可能となる。また、上記各実施形態では、シート搬送系40,40a,40bが備える搬送ローラ部をZ軸方向に昇降可能に構成することもできる。これにより、シートを張る搬送ローラ部を昇降させて、ステージ(シートホルダ)上にシートを着脱することも可能となる。
なお、上記各実施形態では、既に複数の区画領域のそれぞれにパターンが形成されたシートを露光対象として、露光装置により、第2層以降の露光を行う場合について例示したが、これに限らず、未露光のシートSを露光対象として、上記各実施形態の露光装置により、第1層の露光を行うことも勿論可能である。
また、上記各実施形態では、ステージSST,SSTの位置計測系として干渉計システム18a及び18bを採用したが、これらに代えてエンコーダ(又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を採用しても良い。あるいは、干渉計システム18a及び18bとエンコーダとを併用しても良い。また、マスクステージの位置計測系として干渉計システムを採用したが、これに代えてエンコーダ(又は複数のエンコーダから構成されるエンコーダシステム)を採用しても良い。あるいは、干渉計システムとエンコーダとを併用しても良い。
また、上記各実施形態の露光装置100,1000では、等倍マルチレンズタイプの投影光学系が用いられたが、これに限らず、例えば米国特許出願公開第2008/0165334号明細書等に開示されている拡大マルチレンズタイプの投影光学系を用いることも可能である。また、投影光学系は、マルチレンズタイプに限られないことは勿論である。また、投影光学系は、等倍系、拡大系に限らず、縮小系であっても良いし、反射屈折系に限らず、屈折系、反射系でも良く、その投影像は正立像、倒立像のいずれでも良い。
また、露光装置100の光源として、g線(波長436nm)、h線(波長405nm)、i線(波長365nm)等の輝線を発する超高圧水銀ランプのみならず、固体レーザ(例えばYAGレーザの3倍高調波:波長355nm)、KrFエキシマレーザ(248nm)、ArFエキシマレーザ(193nm)、F2レーザ(157nm)を用いることもできる。
また、上記各実施形態では、光透過性の基板上に所定の遮光パターン(又は位相パターン・減光パターン)が形成された光透過型マスクを用い、該マスクのパターンを投影光学系を介してシート上に投影する場合について例示した。しかし、これに限らず、マスクに代えて、所定方向へ進行する光の振幅(強度)、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子である空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)、例えば非発光型画像表示素子、例えばDMD(Digital Micro-mirror Device)、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ(EPD:Electro Phonetic Display)、電子ペーパー(または電子インク)、光回折型ライトバルブ(Grating Light Valve)等を用いて、パターンの電子データに基づいて、透過パターン又は反射パターン、あるいは発光パターンを形成する電子マスク(可変成形マスク、アクティブマスク、あるいはイメージジェネレータとも呼ばれる)を用いても良い。かかる電子マスクについては例えば米国特許第6,778,257号明細書に開示されている。また、透過型液晶表示素子(LCD:Liquid Crystal Display)、エレクトロクロミックディスプレイ(ECD)等の透過型空間光変調器を用いる電子マスクを用いても良い。例えば、DMD等の電子マスクを用いる場合、シート材上に形成すべきパターンに対応するエネルギビームが電子マスクから投影光学系を介してシート材上に投射され、そのパターンに対応する像がシート材上に形成される。この場合において、投影光学系を用いない場合には、電子マスクにより、上記パターンに対応するエネルギビームがシート上に照射され、そのシート上にパターンが形成される。
露光装置の用途としては液晶表示素子用の露光装置に限定されることなく、例えば、有機EL表示素子としてのフレキシブルディスプレイ、及び電子ペーパー、並びにプリント配線基板などを製造するための露光装置にも広く適用できる。
また、シート上にパターンを形成する装置は、前述の露光装置(リソグラフィシステム)に限られず、例えばインクジェット方式にてシート上にパターンを形成する装置にも本発明を応用することができる。この場合、上述の複数の投影光学系PL〜PLをY軸方向に沿って配列する代わりに、複数(もしくは大型の1つの)インクジェット用ヘッドをY軸方向に沿って配置すると良い。
《デバイス製造方法》
上記各実施形態の露光装置を用いてシート上に所定のパターンを形成することによって、電子デバイス、一例として液晶表示素子を製造することができる。
[パターン形成工程]
まず、上記各実施形態の露光装置により、シート上に形成すべきパターンに対応する像が投影光学系を介してレジストが塗布されたシート上に順次形成する、いわゆる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、シート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、露光されたシートは、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、シート上に所定のパターンが形成される。
[カラーフィルタ形成工程]
次に、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カラーフィルタ、又はR、G、Bの3本のストライプのフィルタの組が複数水平走査線方向に配列されたカラーフィルタを形成する。
[セル組み立て工程]
カラーフィルタ形成工程の後に、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有するシート、及びカラーフィルタ形成工程にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶セルを組み立てる、セル組み立て工程が実行される。セル組み立て工程では、例えば、パターン形成工程にて得られた所定パターンを有するシートとカラーフィルタ形成工程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。
[モジュール組立工程]
その後、組み立てられた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。従って、このマイクロデバイスの製造方法のパターン形成工程においては、所望の線幅のパターン像を所望の位置に精度良く形成することができ、結果的に液晶表示素子を歩留り良く製造することができる。
また、上記各実施形態における露光装置及び露光方法は、フレキシブルディスプレイをはじめとするフレキシブルな電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するのに適している。例えば、前述した第1の実施形態において、シートの長尺方向に関して、ローラ40と露光装置100との間にシートSの表面にレジストを塗布するレジスト塗布装置等、露光装置100と巻き取りローラ40との間にパターンが形成されたシートSを現像する現像装置を配置し、電子デバイスを製造する製造ラインを構築することも可能である。
なお、一般には上述の実施形態の露光装置及び露光方法を用いて、シートSにパターンを形成することと、パターンが形成されたシートSをそのパターンに基づいて処理することとを経て、少なくともシートSの一部を含む電子デバイスを製造することができる。ここで、形成されたパターンに基づいてシートSを処理することには、その形成されたパターンに基づいてシートSを現像すること、エッチングすること、又は印刷すること等が適宜適用可能である。また、印刷することとして、その形成されたパターンに基づいて、例えば導電性インク等の所定材料をシートSに塗布すること等が適用可能である。なお、この印刷することとして、機能性材料(例えば、紫外線の照射によって材料の撥水性、親水性又は疎水性等の性質が変化するもの)の層をシートSに予め形成し、この機能性材料の層に露光パターンを形成し、この形成した露光パターンに対応して導電性インク等の材料をシートSに塗布すること等が適用可能である。
本発明の露光装置及び露光方法は、長尺シート上にパターンを形成するのに適している。また、本発明のデバイス製造方法は、電子デバイス(マイクロデバイス)を製造するのに適している。
18a…ステージ干渉計システム(第1ステージ干渉計システム)、18b…補助干渉計システム(第2ステージ干渉計システム)、30…平面モータ、32a,32b…粗動装置、32a,32b…固定子、32a,32b…可動子、34a,34b…微動装置、34a,34b…固定子、34a,34b…可動子、36a,36b…ステージ搬送系、40,40a,40b…シート搬送装置、41〜44…圧接ローラ、41〜44…駆動ローラ、50…主制御装置、100,1000…露光装置、IL〜IL…照明光、S,Sa,Sb…シート、SAi−1,SA,SAa,SAb,SAi+1…区画領域、SH…シートホルダ、SST,SST…ステージ、SSD…ステージ駆動系、SSDa…第1ステージ駆動系、SSDb…第2ステージ駆動系、PL,PLa,PLb(PL〜PL,PLa〜PLa,PLb〜PLb)…投影光学系、AL〜AL12,ALa〜ALa12,ALb〜ALb12…アライメント系、LC,LCa,LCb…レンズコントローラ。

Claims (40)

  1. 所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射しつつ前記シート材を長尺方向に平行な第1軸に沿って走査移動させる走査露光により、前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成装置であって、
    前記シート材の裏面部分を吸着可能な基準面を有し、前記第1軸を含む前記基準面に平行な2次元平面内で移動可能な第1及び第2可動ステージを備え、
    前記第1可動ステージは、所定の吸着位置で前記シート材の第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動し、
    前記第2可動ステージは、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着するパターン形成装置。
  2. 前記第2可動ステージは、前記第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して前記第1軸に平行な方向に前記所定ストロークで移動し、
    前記第1可動ステージは、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第3領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着する請求項1に記載のパターン形成装置。
  3. 前記第1可動ステージの前記第1軸に平行な方向の移動動作と、前記所定の吸着位置に向かっての前記第2可動ステージの移動動作とは、少なくとも一部並行して行われる請求項1又は2に記載のパターン形成装置。
  4. 前記第1及び第2可動ステージは、前記所定の吸着位置で前記シート材を吸着して前記第1軸に平行な方向に移動する移動動作後、前記シート材の吸着を解除する請求項1〜3のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  5. 前記第1及び第2可動ステージは、前記移動動作時と異なる経路を辿って、前記所定の吸着位置に向かって移動する請求項4に記載のパターン形成装置。
  6. 前記第1及び第2可動ステージを、前記2次元平面内で駆動する平面モータをさらに備える請求項1〜5のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  7. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを前記異なる経路に沿って搬送する搬送装置をさらに備える請求項5に記載のパターン形成装置。
  8. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを前記第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動する際に駆動する駆動装置をさらに備える請求項1〜5、7のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  9. 前記駆動装置は、前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを前記2次元平面に平行な方向に微小駆動する第1駆動装置と、該駆動装置を前記第1軸に平行な方向に駆動する第2駆動装置と、を含む請求項8に記載のパターン形成装置。
  10. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれは、前記第1駆動装置の固定子を介して、前記第2駆動装置に着脱可能であり、
    前記第1駆動装置は、前記第1及び第2可動ステージのそれぞれに設けられた可動子と、前記固定子とによって構成される請求項9に記載のパターン形成装置。
  11. 前記第1及び第2可動ステージは、前記2次元平面に平行なガイド面上に浮上支持される請求項1〜10のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  12. 前記シート材を前記第1軸に平行な方向の一側から他側に送る送り装置をさらに備える請求項1〜11のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  13. 前記送り装置は、前記シート材を挟持可能な第1の状態と、前記シート材の挟持を解除可能な第2の状態とが設定可能で、前記第1の状態で前記二次元平面内で前記第1軸に垂直な第2軸と平行な軸回りに互いに逆向きに回転する駆動ローラと圧接ローラとを含む請求項12に記載のパターン形成装置。
  14. 前記パターンに対応するエネルギビームを前記シート材に投射して、前記シート材上に前記パターンに対応する像を形成する投影光学系をさらに備える請求項1〜13のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  15. 前記第1及び第2可動ステージの前記2次元平面内の位置情報を計測する計測系と;
    前記計測系の計測結果に基づいて前記第1及び第2可動ステージを駆動する制御装置と;をさらに備える請求項14に記載のパターン形成装置。
  16. 前記シート材上の複数のマークを検出するマーク検出系と;
    前記投影光学系の光学特性を調整する調整装置と;をさらに備え、
    前記制御装置は、前記第1可動ステージが、前記シート材の前記所定領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着した状態で、前記走査露光に先立って前記マーク検出系を用いて前記シート材上の前記所定領域に付設された複数の位置合わせマークの少なくとも一部を検出し、該検出結果とその検出時の前記計測系の計測結果とに基づいて、前記調整装置及び前記第1可動ステージの少なくとも一方を介して前記像の形成状態を調整する請求項15に記載のパターン形成装置。
  17. 前記シート材は2つ用意され、
    前記2つのシート材の一方を、前記第1軸に平行な方向の一側から他側に送る第1の送り装置と;
    前記2つのシート材の他方を、前記第1軸に平行な方向の他側から一側に送る第2の送り装置と;をさらに備え、
    前記第1可動ステージが、前記所定の吸着位置で前記一方のシート材の前記所定領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向の一側から他側に所定ストロークで移動するのと並行して、前記第2可動ステージが、別の吸着位置で前記他方のシート材の所定領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向の他側から一側に所定ストロークで移動し、
    前記第1軸に平行な方向の移動の後、前記第2可動ステージが、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動するのと並行して、前記第1可動ステージが、前記別の吸着位置に前記2次元平面内で移動する請求項1〜11のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  18. 所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射して前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成装置であって、
    長尺の第1のシート材を、2次元平面に沿って該2次元平面内の第1軸に平行な方向の一側から他側に送る第1の送り装置と;
    前記2次元平面内で前記第1軸に交差する第2軸に平行な方向に関して、前記第1のシート材から離れた位置で、長尺の第2のシート材を、前記第1軸に平行な方向の他側から一側に送る第2の送り装置と;
    前記第1及び第2のシート材の裏面部分を吸着可能な基準面を有し、前記第1軸を含む前記基準面に平行な2次元平面内で移動可能な第1及び第2可動ステージと;を備え、
    前記第1可動ステージが、所定の第1吸着位置で前記第1のシート材の第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1のシート材の送り方向に所定ストロークで移動するのと並行して、前記第2可動ステージが、所定の第2吸着位置で前記第2のシート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第2のシート材の送り方向に所定ストロークで移動するパターン形成装置。
  19. 前記第2可動ステージが、前記第2のシート材の送り方向への移動後に、前記第1吸着位置に前記2次元平面内で移動するのと並行して、前記第1可動ステージが、前記第2吸着位置に前記2次元平面内で移動する請求項18に記載のパターン形成装置。
  20. 前記第1可動ステージは、前記第1のシート材の送り方向に移動した後、前記第1のシート材の吸着を解除し、前記第2可動ステージは、前記第2のシート材の送り方向に移動した後、前記第2のシート材の吸着を解除する請求項18又は19に記載のパターン形成装置。
  21. 前記第1及び第2可動ステージは、前記第1のシート材の送り方向に所定ストロークで移動する第1経路と、前記第2のシート材の送り方向に所定ストロークで移動する第2経路と、を含む閉じた経路を周回する請求項18〜20のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  22. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを、前記2次元平面内で駆動する平面モータをさらに備える請求項18〜21のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  23. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを前記第1及び第2経路上で駆動する駆動装置をさらに備える請求項21に記載のパターン形成装置。
  24. 前記駆動装置は、前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを前記2次元平面に平行な方向に微小駆動する2つの第1駆動装置と、該2つの第1駆動装置のそれぞれを前記第1、及び第2経路のそれぞれに沿って駆動する2つの第2駆動装置と、を含む請求項23に記載のパターン形成装置。
  25. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれは、前記2つの第1駆動装置それぞれの固定子を介して、前記2つの第2駆動装置に着脱可能であり、
    前記2つの第1駆動装置は、前記第1及び第2可動ステージのそれぞれに設けられた可動子と、前記固定子とを含む請求項24に記載のパターン形成装置。
  26. 前記第1及び第2可動ステージのそれぞれを、前記第1及び第2経路間で搬送する搬送装置をさらに備える請求項23〜25のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  27. 前記第1及び第2可動ステージは、前記2次元平面に平行なガイド面上に浮上支持される請求項18〜26のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  28. 前記第1及び第2の送り装置は、それぞれ、前記第1及び第2のシート材のそれぞれを挟持する第1の状態と、前記第1及び第2のシート材のそれぞれの前記挟持状態を解除する第2の状態とが設定可能で、前記第1の状態では、前記二次元平面内で前記第1軸に垂直な第2軸と平行な軸回りに互いに逆向きに回転する駆動ローラと圧接ローラとを含む請求項18〜27のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  29. 前記第1及び第2可動ステージの前記2次元平面内の位置情報を計測する計測系と;
    前記計測系の計測結果に基づいて前記第1及び第2可動ステージを駆動する制御装置と;をさらに備える請求項18〜28のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  30. 前記パターンに対応するエネルギビームを前記第1及び第2のシート材のそれぞれに投射して、前記第1及び第2のシート材それぞれの上に前記パターンに対応する像を形成する第1及び第2の投影光学系をさらに備える請求項18〜29のいずれか一項に記載のパターン形成装置。
  31. 第1及び第2のシート材に形成された複数のマークを、それぞれ検出する第1、第2のマーク検出系と;
    前記第1及び第2の投影光学系の光学特性を個別に調整する調整装置と;をさらに備え、
    前記制御装置は、
    前記第1可動ステージが、前記第1のシート材の前記第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着した状態で、前記第1マーク検出系を用いて前記第1領域に付設された複数の位置合わせマークの少なくとも一部を検出し、該検出結果とその検出時の前記計測系の計測結果とに基づいて、前記調整装置及び前記第1可動ステージの少なくとも一方を介して前記第1のシート材上の前記像の形成状態を調整し、
    前記第2可動ステージが、前記第2のシート材の前記第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着した状態で、前記第2マーク検出系を用いて前記第2領域に付設された複数の位置合わせマークの少なくとも一部を検出し、該検出結果とその検出時の前記計測系の計測結果とに基づいて、前記調整装置及び前記第2可動ステージの少なくとも一方を介して前記第2のシート材上の前記像の形成状態を調整する請求項30に記載のパターン形成装置。
  32. 所定のパターンに対応するエネルギビームを長尺のシート材に照射しつつ前記シート材を長尺方向に平行な第1軸に沿って走査移動させる走査露光により、前記シート材の表面の複数の領域に前記パターンを形成するパターン形成方法であって、
    第1可動ステージが、所定の吸着位置で前記シート材の第1領域に対応する裏面部分を基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向に所定ストロークで移動し、
    第2可動ステージが、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着するパターン形成方法。
  33. 前記第2可動ステージは、前記第2領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して前記第1軸に平行な方向に前記所定ストロークで移動し、
    前記第1可動ステージは、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動して、前記シート材の第3領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着する請求項32に記載のパターン形成方法。
  34. 前記第1可動ステージの前記第1軸に平行な方向の移動動作と、前記所定の吸着位置に向かっての前記第2可動ステージの移動動作とは、少なくとも一部並行して行われる請求項32又は33に記載のパターン形成方法。
  35. 前記所定の吸着位置で前記シート材を吸着して前記第1軸に平行な方向に移動する移動動作後、前記第1及び第2可動ステージによる前記シート材の吸着が解除される請求項32〜34のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
  36. 前記第1及び第2可動ステージは、前記移動動作時と異なる経路を辿って、前記所定の吸着位置に向かって移動する請求項35に記載のパターン形成方法。
  37. 前記シート材は2つ用意され、
    前記第1可動ステージが、前記所定の吸着位置で前記一方のシート材の前記第1領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向の一側から他側に所定ストロークで移動するのと並行して、前記第2可動ステージが、別の吸着位置で前記他方のシート材の所定領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着して、前記第1軸に平行な方向の他側から一側に所定ストロークで移動し、
    しかる後、前記第2可動ステージが、前記所定の吸着位置に前記2次元平面内で移動するのと並行して、前記第1可動ステージが、前記別の吸着位置に前記2次元平面内で移動する請求項32〜36のいずれか一項に記載のパターン形成方法。
  38. 前記第1及び第2可動ステージの前記2次元平面内の位置情報を計測し、該計測結果に基づいて前記第1及び第2可動ステージを駆動する請求項37に記載のパターン形成方法。
  39. 前記2つのシート材のそれぞれの上には、前記パターンに対応する像が、第1、第2の投影光学系をそれぞれ介して形成され、
    前記第1及び第2可動ステージの一方が、前記2つのシート材の一方の前記所定領域に対応する裏面部分を前記基準面に吸着した状態で、前記走査露光に先立って前記一方のシート材上の前記所定領域に付設された複数の位置合わせマークの少なくとも一部を検出し、該検出結果とその検出時の前記一方の可動ステージの位置情報とに基づいて、前記一方のシート材に対応する投影光学系の光学特性及び前記一方の可動ステージの少なくとも一方を調整することで、前記一方のシート材上の前記像の形成状態を調整する請求項37又は38に記載のパターン形成方法。
  40. 請求項32〜39のいずれか一項に記載のパターン形成方法を用いて長尺のシート材上にパターンを形成することと;
    パターンが形成された前記シート材に処理を施すことと;
    を含むデバイス製造方法。
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