JP2012169549A - 露光装置及び露光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の形状やサイズにかかわらず、光源から基板に至る照射光路に設けられた光学部品及び空間光変調器の交換作業の作業性を向上させる技術を提供する。
【解決手段】露光装置１００は光学ユニット４０ａ，４０ｂを備えている。光学ユニット４０ａ，４０ｂが備えるレーザ発振器４１ａ，４１ｂから出射された光が、照明光学系４３ａ，４３ｂを介して導入された空間光変調器４４１ａ，４４１ｂで空間変調されて基板Ｗ上に照射される。レーザ発振器４１ａ，４１ｂから照明光学系４３ａ，４３ｂに至る光路には光源からの光を通過又は遮断するシャッタ部４９ａ，４９ｂが設けられている。シャッタ部４９ａ，４９ｂの開閉制御を行うことにより、各光学ユニット４０ａ，４０ｂから照射された光がシャッタ部４９ａ，４９ｂよりも下流に設けられた光学部品を照射する時間は、各光学ユニット４０ａ，４０ｂで同一となる。
【選択図】図８

Description

本発明は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板、太陽電池用パネルなどの各種基板（以下、単に「基板」と称する）に対して光を照射することで、パターンを基板表面に直接露光する技術に関する。

基板上に塗布された感光材料に回路などのパターンを形成するにあたって、光源とフォトマスクを用いて当該感光材料を面状に露光する露光装置が周知である。これに対して、近年では、フォトマスクを用いず、ＣＡＤデータ等に応じて変調した光ビームによって基板上の感光材料を走査することにより、当該感光材料に直接パターンを露光する直接露光装置が注目されている。直接露光装置は、感光材料への光ビームを画素単位でオン／オフ変調するための空間光変調器を備える。反射型の空間光変調器では、光源から供給される光ビームを反射して基板上に与えるオン状態と、光ビームを基板の外部に向けて反射あるいは拡散させるオフ状態とを、露光パターンを表現した制御信号によって画素単位で切り換える。

空間光変調器は、直接露光装置が備える複数の光学ユニット各々に設けられている。このような各光学ユニットから照射された光が基板上の露光を分担する面積（露光分担面積）は、基板のサイズなどによって光学ユニット毎に異なる場合がある。たとえば、特許文献１に開示されたパターン描画装置では各光学ユニットの露光分担面積が互いに等しくなっているが、基板のサイズや形状によっては、露光分担面積が光学ユニット毎に異なるという状況も発生する。

特開２００９−２８８７４０号公報

各光学ユニットの露光分担面積が異なる場合には、光学ユニットの光路に存在する光学部品及び空間光変調器が光に照射される時間は、光学ユニット毎に相違するため、光学部品及び空間光変調器などの劣化の進み具合は各光学ユニットで異なる。従って、劣化した光学部品及び空間光変調器の交換のタイミングは、光学ユニット毎にばらつくことになり、その交換作業が煩雑になるという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、基板の形状やサイズにかかわらず、光源から基板に至る照射光路に設けられた光学部品及び空間光変調器の交換作業の作業性を向上させることを目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明は、所定のパターンを表現した変調信号によって光を変調し、変調された光を複数の光学ユニットから照射しつつ基板を前記光学ユニットに対して相対的に移動させて、前記基板の表面に前記パターンを形成する露光装置であって、前記複数の光学ユニットの各々が、光源と、前記光源によって生成された光を空間変調して前記基板上に導く変調光学手段と、前記光源と前記変調光学手段との間に介挿され、開放されることによって、前記光が前記変調光学手段に入射し、閉鎖されることによって、前記光の前記変調光学手段への入射が遮断される開閉手段と、を備えるとともに、前記露光装置が、前記基板の露光対象領域についての露光処理の開始から完了までの処理期間のうち、前記光が前記変調光学手段に入射している入射期間が、前記複数の光学ユニット相互間で同一となるように、前記複数の光学ユニットにおける前記開閉手段の開閉制御を行う制御手段、を備える。

第２の発明は、第１の発明に係る露光装置であって、前記複数の光学ユニットの各々が、前記光を前記基板上に照射する投影光学系を有しており、前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から外れた領域から、前記露光対象領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記開閉手段が開放され、前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から、前記露光対象領域から外れた領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記開閉手段が閉鎖される。

第３の発明は、第１又は第２の発明に係る露光装置であって、前記露光対象領域が前記基板の前記表面に一致し、前記基板は円形基板であるとともに、２基の前記光学ユニットが設けられており、２基の前記光学ユニットについての前記変調光学手段からの出射光路の中心間距離を、前記基板の半径に略一致させている。

第４の発明は、光源によって生成された光を空間変調して基板上に導く変調光学手段をそれぞれが有する複数の光学ユニットを、前記基板に対して相対的に移動させつつ、前記複数の光学ユニットから前記基板に光を照射して、前記基板上にパターンを露光する露光方法であって、前記基板が有する露光対象領域を前記複数の光学ユニットによって並列的に走査する走査工程と、前記走査工程と並行して、前記変調光学手段に前記光源から前記光を与える光供給工程と、前記走査工程と並行して、前記変調光学手段における前記光の空間変調を行う変調工程と、前記光供給工程では、前記露光対象領域についての露光処理の開始から完了までの処理期間のうち、前記光を前記変調光学手段に入射させている入射期間が、前記複数の光学ユニット相互間で同一となるように、前記複数の光学ユニットの各々が備える前記光源と前記変調光学手段との間の光路において、前記光の前記変調光学手段への入射と遮断とを制御する。

第５の発明は、第４の発明に係る露光方法であって、前記複数の光学ユニットの各々が、前記光を前記基板上に照射する投影光学系を有しており、前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から外れた領域から、前記露光対象領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記光を前記変調光学手段に入射させ、前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から、前記露光対象領域から外れた領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記光の前記変調光学手段への入射を遮断させる。

第１ないし第５の発明によれば、複数の光学ユニットの各々が開閉手段を備えていることによって、光が変調光学手段に入射している入射期間を複数の光学ユニット相互間で同一となるように制御することができる。従って、各変調光学手段が備える光学部品の露光時間が等しくなるので劣化の進行具合はそれぞれ同程度であり、すべての変調光学手段が有する光学部品のほぼ同時期での交換が可能となる。

また、開閉手段は、光源と変調光学手段との間に介挿されている。このため、開閉手段が閉鎖されると、開閉手段よりも下流に設けられた変調光学手段を構成する光学部品に、光が照射されることはないため、劣化の進行を遅らせることが可能であり、寿命を延ばすことができる。

特に、第２及び第５の発明によれば、光学ユニットが投影光学系を有しており、光学ユニットと基板との相対的な移動に応じて、投影光学系が露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、開閉手段の開閉が行われる。このため、変調光学手段が有する光学部品は、光源からの光を余分に照射されることがなく、より寿命を延ばすことができる。

本発明の第１の実施形態に係る露光装置１００の正面図である。 露光装置１００の平面図である。 光学ユニット４０ａ，４０ｂの概略図である。 空間光変調ユニット４４の構成例を模式的に示す図である。 電圧がオフされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。 電圧がオンされている状態の空間光変調素子４４１１を示す図である。 露光装置１００で実施される実施の流れを示したフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に係る処理が行われる様子を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る処理が行われる様子を示す図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．露光装置１００の構成＞
図１及び図２は、本発明の第１の実施形態に係る露光装置１００の構成を示した正面図及び平面図である。露光装置１００は、レジスト等の感光材料の層が形成された基板Ｗの上面に光を照射して、パターンを露光する装置である。なお、基板Ｗは、半導体基板、プリント基板、カラーフィルタ用基板、液晶表示装置やプラズマ表示装置に具備されるフラットパネルディスプレイ用ガラス基板、光ディスク用基板などの各種基板のいずれでもよい。図示例では円形の半導体基板のための露光装置となっている。

露光装置１００は、本体フレーム１０１で構成される骨格の天井面および周囲面にカバーパネル（図示省略）が取り付けられることによって形成される本体内部と、本体フレーム１０１の外側である本体外部とに、各種の構成要素を配置した構成となっている。

露光装置１００の本体内部は、処理領域１０２と受け渡し領域１０３とに区分されている。処理領域１０２には、主として、ステージ１０、ステージ移動機構２０、ステージ位置計測部３０、光学ユニット４０、アライメントユニット６０が配置される。各構成要素については、後に詳述している。一方、受け渡し領域１０３には、処理領域１０２に対する基板Ｗの搬出入を行う搬送装置７０が配置される。

また、露光装置１００の本体外部には、アライメントユニット６０に照明光を供給する照明ユニット６１が配置される。また、本体外部には、露光装置１００が備える各部と電気的に接続されて、これら各部の動作を制御する制御部９０が配置される。

なお、露光装置１００の本体外部で、受け渡し領域１０３に隣接する位置には、カセットＣを載置するためのカセット載置部１０４が配置される。受け渡し領域１０３に配置された搬送装置７０は、カセット載置部１０４に載置されたカセットＣに収容された未処理の基板Ｗを取り出して処理領域１０２に搬入するとともに、処理領域１０２から処理済みの基板Ｗを搬出してカセットＣに収容する。カセット載置部１０４に対するカセットＣの受け渡しは、図示しない外部搬送装置によって行われる。

以下において、露光装置１００を構成する各部の構成について説明する。

＜ステージ１０＞
ステージ１０は、平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する保持部である。ステージ１０の上面には、複数の吸引孔（図示省略）が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ１０上に載置された基板Ｗをステージ１０の上面に固定保持することができるようになっている。

＜ステージ移動機構２０＞
ステージ移動機構２０は、ステージ１０を主走査方向（Ｙ軸方向）、副走査方向（Ｘ軸方向）、及び回転方向（Ｚ軸周りの回転方向（θ軸方向））に移動させる機構である。ステージ移動機構２０は、ステージ１０を回転させる回転機構２１と、ステージ１０を回転可能に支持する支持プレート２２を支持するベースプレート２４と、ベースプレート２４を主走査方向に移動させる主走査機構２５とを備える。回転機構２１、副走査機構２３、及び主走査機構２５は、制御部９０に電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０を移動させる。

回転機構２１は、支持プレート２２上で、基板Ｗの上面に垂直な回転軸を中心としてステージ１０を回転させる。

副走査機構２３は、支持プレート２２の下面に取り付けられた図示しない移動子とベースプレート２４の上面に敷設された図示しない固定子とにより構成されたリニアモータ２３ａを有している。また、支持プレート２２とベースプレート２４との間には、副走査方向に延びる一対のガイド部２３ｂが設けられている。このため、リニアモータ２３ａを動作させると、ベースプレート２４上のガイド部２３ｂに沿って支持プレート２２が副走査方向に移動する。

主走査機構２５は、ベースプレート２４の下面に取り付けられた移動子と露光装置１００の基台１０６上に敷設された固定子とにより構成されたリニアモータ２５ａを有している。また、ベースプレート２４と基台１０６との間には、主走査方向に延びる一対のガイド部２５ｂが設けられている。このため、リニアモータ２５ａを動作させると、基台１０６上のガイド部２５ｂに沿ってベースプレート２４が主走査方向に移動する。

＜ステージ位置計測部３０＞
ステージ位置計測部３０は、ステージ１０の位置を計測する機構である。ステージ位置計測部３０は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

ステージ位置計測部３０は、例えば、ステージ１０に向けてレーザ光を照射し、その反射光と出射光との干渉を利用して、ステージ１０の位置を計測する機構により構成することができる。この場合、ステージ位置計測部３０は、例えば、レーザ光を出射する出射部３１と、ビームスプリッタ３２と、ビームベンダ３３と、第１干渉計３４と、第２干渉計３５とを備える。出射部３１、各干渉計３４，３５は、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じてステージ１０の位置を計測する。

出射部３１から出射されたレーザ光は、まずビームスプリッタ３２に入射し、ビームベンダ３３に向かう第１分岐光と、第２干渉計３５に向かう第２分岐光とに分岐される。第１分岐光は、ビームベンダ３３により反射され、第１干渉計３４に入射するとともに、第１干渉計３４からステージ１０の第１の部位に照射される。そして、第１の部位で反射した第１分岐光が、再び第１干渉計３４へと入射する。第１干渉計３４は、ステージ１０の第１の部位に向かう第１分岐光と第１の部位で反射された第１分岐光との干渉に基づいて第１の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

一方、第２分岐光は、第２干渉計３５に入射するとともに、第２干渉計３５からステージ１０の第２の部位（ただし、第２の部位は、第１の部位とは異なる位置である。）に照射される。そして、第２の部位で反射した第２分岐光が、再び第２干渉計３５へ入射する。第２干渉計３５は、ステージ１０の第２の部位に向かう第２分岐光とステージ１０の第２の部位で反射された第２分岐光との干渉に基づいて第２の部位の位置に対応した位置パラメータを計測する。

制御部９０は、第１干渉計３４及び第２干渉計３５の各々から、ステージ１０の第１の部位の位置に対応した位置パラメータ及びステージ１０の第２の部位の位置に対応した位置パラメータを取得する。そして、取得した各位置パラメータに基づいて、ステージ１０の位置を算出する。

＜アライメントユニット６０＞
アライメントユニット６０は、基板Ｗの上面に形成された図示しないアライメントマークを撮像する。アライメントユニット６０は、照明ユニット６１のほか、鏡筒、対物レンズ、およびＣＣＤイメージセンサ（いずれも図示省略）を備える。アライメントユニット６０が備えるＣＣＤイメージセンサは、例えばエリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）により構成される。

照明ユニット６１は、鏡筒とファイバ６０１を介して接続され、アライメントユニット６０に対して照明用の光を供給する。照明ユニット６１から延びるファイバ６０１によって導かれる光は、鏡筒を介して基板Ｗの上面に導かれ、その反射光は、対物レンズを介してＣＣＤイメージセンサで受光される。これによって、基板Ｗの上面の撮像データが取得されることになる。ＣＣＤイメージセンサは、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて撮像データを取得し、取得した撮像データを制御部９０に送信する。

なお、アライメントユニット６０はオートフォーカス可能なオートフォーカスユニットをさらに備えていてもよい。

＜制御部９０＞
制御部９０は、各種の演算処理を実行しつつ、露光装置１００が備える各部の動作を制御する。制御部９０は、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、ブートプログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶する記憶部（例えばハードディスク）、各種表示を行うディスプレイ、キーボード及びマウスなどで構成される入力部、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部、等を備えるコンピュータにより構成される。コンピュータにインストールされたプログラムに従って、コンピュータが動作することにより、当該コンピュータが露光装置１００の制御部９０として機能する。制御部９０で実現される各機能部は、コンピュータによってプログラムが実行されることにより実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。

制御部９０が備える記憶部には、基板Ｗに露光すべきパターンを記述したデータ（パターンデータ）が格納される。パターンデータは、例えば、ＣＡＤを用いて生成されたＣＡＤデータであり、回路パターンなどを表現している。制御部９０は、基板Ｗに対する一連の処理に先立ってパターンデータを取得して記憶部に格納している。なお、パターンデータの取得は、例えばネットワーク等を介して接続された外部端末装置から受信することにより行われてもよいし、記録媒体から読み取ることにより行われてもよい。

＜光学ユニット４０ａ，４０ｂ＞
本実施形態に係る露光装置１００は、２基の光学ユニット４０ａ，４０ｂを備えている。光学ユニット４０ａ，４０ｂは、ステージ１０上に保持された基板Ｗの上面に光を照射して露光するための機構である。光学ユニット４０ａ，４０ｂは、ステージ１０及びステージ移動機構２０を跨ぐようにして基台１０６上に架設されたフレーム１０７に設けられる。つまり、これらの光学ユニット４０ａ，４０ｂは、所定の間隔をあけて、共通の支持体によって支持されている。これらの光学ユニット４０ａ，４０ｂは設置位置において固定されることとなる。つまり、一度光学ユニット４０ａ，４０ｂが取り付けられると当該光学ユニット４０ａ，４０ｂの位置間隔は一定となる。なお、光学ユニット４０ａ，４０ｂの位置間隔は必ずしも一定である場合に限らない。光学ユニット４０ａ，４０ｂの間隔を調節可能にする機構が設けられていても構わない。具体的に、例えば、上述のようなリニアモータとガイド部とによる移動機構を採用することで、光学ユニット４０ａ，４０ｂを自動的にＸ軸方向、つまり副走査方向に沿って移動させることができる。また、ガイド部に沿って光学ユニット４０ａ，４０ｂの一方（あるいは両方）を移動可能に構成し、手動によって、光学ユニット４０ａ，４０ｂの一方（あるいは両方）を移動させてねじ留めすることにより、光学ユニット４０ａ，４０ｂの相互間隔を調整できるようにしてもよい。

光学ユニット４０ａ，４０ｂはいずれも同一の光学部品で構成されている。説明を簡略化するため、以下において図３に示される光学ユニット４０ａについてのみ説明するが、光学ユニット４０ｂについても別個に同様の構成を有するものとする。

光学ユニット４０ａは、図示しない出力ミラーからレーザ光を出射するレーザ発振器４１ａと、レーザ発振器４１ａを駆動させるレーザ駆動部４２ａと、レーザ発振器４１ａから出射された光（スポットビーム）を、強度分布が均一な線状の光（光束断面が線状の光であるラインビーム）とする照明光学系４３ａと、照明光学系４３ａを介して入射した光にパターンデータに応じた空間変調を施して、基板Ｗの上面に照射するヘッド部４５ａと、を備える。また、光学ユニット４０ａは、レーザ発振器４１ａから照明光学系４３ａに至る光路を遮ることが可能なシャッタ部４９ａをさらに備えている。シャッタ部４９ａは、制御部９０からの信号に応じて開閉する開閉手段である。

シャッタ部４９ａが開放されている場合（図３において、シャッタ部４９ａが実線で描かれている位置にある場合）は、光源であるレーザ発振器４１ａからの光がシャッタ部４９ａを通過して照明光学系４３ａへと入射する。照明光学系４３ａに入射した光は、ミラー４３１ａで反射されてから、空間光変調器４４１ａに照射されて空間変調される。そして、空間変調された光は、ヘッド部４５ａから基板Ｗ上に照射される。

シャッタ部４９ａが閉鎖されている場合（図３において、シャッタ部４９ａが二点鎖線で描かれている位置にある場合）、レーザ発振器４１ａからの光は、シャッタ部４９ａで遮断される。このため、シャッタ部４９ａの下流に設けられた照明光学系４３ａ及びヘッド部４５ａに導光されることはなく、基板Ｗへの露光処理が行われない状態となる。

このように、シャッタ部４９ａが設置されることによって、光源であるレーザ発振器４１ａの駆動を停止させることなく、基板Ｗへの露光処理のオンとオフとを切り替えることができる。図３では、図示の都合上、シャッタ部４９ａはレーザ発振器４１ａとは離間して記載されているが、実際には、シャッタ部４９ａは、レーザ発振器４１ａに設けられた、出射口に至る光の通過路の出口付近に設置されている。なお、シャッタ部４９ａは、レーザ発振器４１ａが有する図示しない出力ミラーから照明光学系４３ａの間に介挿されて設置されていれば、いずれの位置に設けられていてもよい。

ヘッド部４５ａは、フレーム１０７の（＋Ｙ）側に取り付けられた付設ボックスの内部に収容されている。ヘッド部４５ａの構成については、後に詳細に説明する。これらの各部４１ａ，４２ａ，４３ａは、フレーム１０７の天板を形成するボックス内部に配置される。また、これらの各部４１ａ，４２ａ，４３ａは、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指示に応じて動作する。

なお、光学ユニット４０ｂについても、光学ユニット４０ａと同様に、レーザ発振器４１ｂ、シャッタ部４９ｂ、図示しないレーザ駆動部、照明光学系４３ｂ、ミラー４３１ｂ、そしてヘッド部４５ｂを有している。

＜ヘッド部４５ａ，４５ｂ＞
光学ユニット４０ａが備えるヘッド部４５ａの構成について、図３を参照しながら説明する。なお、光学ユニット４０ｂが備えるヘッド部４５ｂについても同様の構成を有しているものとし、説明は省略する。

ヘッド部４５ａは、照明光学系４３ａからミラー４３１ａを介して所定の角度で入射した光を、パターンデータに基づいて空間変調する空間光変調ユニット４４ａと、空間光変調ユニット４４ａで変調された光を基板Ｗの表面に導いて当該表面に結像させる投影光学系４６ａとを備える。ヘッド部４５ａが備える各部４４ａ，４６ａは、制御部９０と電気的に接続されており、制御部９０からの指令信号に応じて動作する。

なお、ヘッド部４５ａは、さらに、投影光学系４６ａが備える投影系フォーカスレンズ４６５ａの位置を調整する駆動部と、基板Ｗの上面の高さ位置を検出する位置検出ユニットとで構成されるオートフォーカスユニットを備えてもよい。オートフォーカスユニットにオートフォーカスを行わせる場合、制御部９０は、位置検出ユニットに基板Ｗの上面内の露光予定位置の高さ位置を検出させ、取得された位置情報に基づいて駆動部を制御して、投影系フォーカスレンズ４６５ａが適切な位置（光学ユニット４０ａから照射される光を露光予定位置に結像させる位置）に置かれるように調整する。

ヘッド部４５ａが備える各部４４ａ，４６ａの構成を詳細に説明する。

＜空間光変調ユニット４４ａ，４４ｂ＞
空間光変調ユニット４４ａは、電気的な制御によって入射光を空間変調させる空間光変調器４４１ａを備える。なお、ヘッド部４５ｂが備える空間光変調ユニット４４ｂについても同様の構成を有するものとし、説明は省略する。

一般に、光の空間変調とは、光の進行方向（光軸方向）や、光量の空間的な分布状態などを変化させることを指すが、この実施形態では、変調信号に応じて光の進行方向を２つの方向すなわち、基板Ｗに向かう方向と、それ以外の方向とで切り換える変調となっている。これは、基板Ｗから見れば、光が照射される状態（オン状態）と光が照射されない状態（オフ状態）との２状態の間で変化させる２値的な変調である。

既述したように、レーザ発振器４１ａ（図１参照）から出射されて照明光学系４３ａ（図１参照）でラインビーム（線状の光）とされた光はミラー４３１ａに照射される。ミラー４３１ａは、照明光学系４３ａから、所定の変調用空間に配置された空間光変調器４４１ａに至る光路に設置されている。ミラー４３１ａが光を反射して光軸方向を変化させることによって、光は空間光変調器４４１ａに照射される。なお、空間光変調器４４１ａは、その反射面の法線が入射光の光軸に対して傾斜して配置される。

本実施形態では、照明光学系４３ａおよびミラー４３１ａで構成される光路系が、レーザ発振器４１ａと空間光変調器４４１ａとの間で、変調前の光を伝達する光学系として機能する。また、投影光学系４６ａが、空間光変調器４４１ａと基板Ｗとの間で、変調後の光を空間光変調器４４１ａと基板Ｗとの間で伝達する光路系として機能する。

本実施形態で使用される空間光変調器４４１ａ，４４１ｂは、例えば回折格子型の空間光変調器、例えば、ＧＬＶ（Grating Light Valve：グレーティングライトバルブ：シリコンライトマシーンズ社（米国カリフォルニア州サンノゼ）の登録商標）等を利用して構成される。回折格子型の空間光変調器は、格子の深さを変更可能な回折格子であり、例えば、半導体装置製造技術を用いて製造される。以下において、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂとして使用される空間光変調器４４１を詳細に説明する。

空間光変調器４４１の構成について、図４を参照しながら説明する。図４は、空間光変調ユニット４４の概略構成を表す図である。空間光変調ユニット４４の構成は、空間光変調ユニット４４ａ，４４ｂと同様の構成である。空間光変調ユニット４４が備える空間光変調器４４１は、基板４００上に、複数の可動リボン４０１と複数の固定リボン４０２とが、その長手方向を互いに平行して各々交互に配列された構成を備えている。なお、各リボン４０１，４０２の短尺方向に沿う幅は、略同一とされてもよいし、コントラストや反射率を考慮して、微量に異なるものとされてもよい。

ここで、互いに隣接する可動リボン４０１と固定リボン４０２とを「リボン対４０３」とすると、互いに隣接する３個以上（本実施形態では４個）のリボン対４０３によって形成されるリボン対集合４０４が、露光されるパターンの１つの画素（画素単位）に対応する。すなわち、１個のリボン対集合４０４が、１つの画素に対応する空間光変調素子４４１１を構成する。

空間光変調素子４４１１の構成について、図５、図６を参照しながらより詳細に説明する。各リボン４０１，４０２の表面は帯状の反射面で構成されている。固定リボン４０２は、スペーサ（図示省略）を介して基板４００上に配設されており、基板４００から一定の距離だけ離間した位置に固定されている。従って、固定リボン４０２の表面は、基板４００の表面（以下、「基準面４００ｆ」という）と平行な姿勢で基準面４００ｆに対して固定された固定反射面４０２ｆを形成する。

一方、可動リボン４０１は、固定リボン４０２と同じ位置（すなわち、基板４００から一定の距離だけ離間した位置）と、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置との間で移動可能とされている。従って、可動リボン４０１の表面は、基準面４００ｆと平行な姿勢を維持しつつ基準面４００ｆに対して移動可能な可動反射面４０１ｆを形成する。つまり、空間光変調器４４１は、複数の固定反射面４０２ｆと可動反射面４０１ｆとが交互に一次元に配列された構成となっている。

空間光変調素子４４１１の動作は、可動リボン４０１と基板４００との間に印加する電圧のオン／オフで制御される。

図５に示されるように、電圧がオフの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆとの離間距離が固定リボン４０２と等しい位置にあり、可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとが面一になる。つまり、電圧がオフの状態では、空間光変調素子４４１１の表面は平面となっている。この状態で、光が空間光変調素子４４１１に入射すると、その入射光Ｌ１は回折せずに正反射する。これにより、正反射光（０次光）Ｌ２が発生する。

一方、図６に示されるように、電圧がオンの状態では、可動リボン４０１は、基準面４００ｆの側に引き下げられた位置にあり、可動反射面４０１ｆが固定反射面４０２ｆよりも基準面４００ｆの側に引き下がった状態となる。つまり、電圧がオンされている状態では、空間光変調素子４４１１の表面には、平行な溝が周期的に並んで複数本形成される。この状態で、空間光変調素子４４１１に光が入射すると、可動反射面４０１ｆで反射される反射光と、固定反射面４０２ｆで反射される反射光との間に光路差が生じる。ただし、空間光変調素子４４１１では、以下に説明するように、この光路差が光路差ｄ＝（ｎ＋１／２）λ（ただし、λは入射光Ｌ１の波長、ｎは任意の整数値である）となるようにされている。従って、正反射光（０次光）は打ち消しあって消滅し、他の次数の回折光（±１次回折光、及びさらに高次の回折光）Ｌ３が発生する。

なお、上記では、電圧がオフの時に可動リボン４０１と固定リボン４０２とが等しい位置（基準面４００ｆから等しい距離だけ離間した位置であり、０次光が発生する位置）となる状態が形成されるとしたが、電圧と各リボン４０１，４０２の位置との関係は、必ずしもこれに限られるものではなく、任意の電圧時に、等しい位置（０次光が発生する位置）となり、また、別の電圧時に、１次回折光が発生する位置となるように構成してもよい。

光路差ｄは、電圧がオンされた状態での可動反射面４０１ｆと固定反射面４０２ｆとの離間距離Ｄｆ、入射光Ｌ１の波長λ、及び入射光Ｌ１の入射角αを用いて（式１）で規定される。ただし、「入射光Ｌ１の入射角α」は、入射光Ｌ１の光軸と、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向とがなす角度をいう。

ｄ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式１）
つまり、空間光変調素子４４１１では、離間距離Ｄｆ及び入射光Ｌ１の入射角αは、（式２）の関係を満たす値に調整されている。

（ｎ＋１／２）λ＝２Ｄｆ・ｃｏｓα ・・・（式２）
ただし、空間光変調素子４４１１に入射する入射光Ｌ１の光軸は、反射面４０１ｆ，４０２ｆの法線方向に対して角度αだけ傾斜して、かつリボン４０１，４０２の配列方向（すなわち、各リボン４０１，４０２の長手方向と直交する方向）に垂直とされる。

ここで、入射光Ｌ１は、光軸及びリボン４０１，４０２の配列方向に垂直な方向に関してわずかに集光しつつ、配列方向に関して平行な状態である。つまり、入射光Ｌ１は、光束断面が配列方向に長い線状の光である。

空間光変調器４４１は、空間光変調器４４１が備える複数の空間光変調素子４４１１各々に対して独立に電圧を印加可能なドライバ回路ユニット４４１２を備える。各空間光変調素子４４１１の表面状態は、ドライバ回路ユニット４４１２から当該空間光変調器４４１に印加される電圧（以下、「入力電圧」という）に応じて、０次光Ｌ２を出射する状態（オフ状態）と１次、及び更に高次の回折光Ｌ３（±１次回折光、±２次回折光、±３次回折光・・・）を出射する状態（オン状態）との間で切り替えられる。各空間光変調素子４４１１から出射される光（０次光Ｌ２、あるいは１次回折光Ｌ３）は、投影光学系に導かれる。以下に説明する通り、投影光学系は、１次回折光Ｌ３を遮断し、０次光Ｌ２のみを通過させる。すなわち、０次光Ｌ２のみが基板Ｗの表面まで到達することになる。

ドライバ回路ユニット４４１２は、制御部９０と接続されており、制御部９０からの指示に応じて、指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加する。つまり、制御部９０が、パターンデータに基づいてドライバ回路ユニット４４１２に指示を与え、ドライバ回路ユニット４４１２が指示された空間光変調素子４４１１に対して電圧を印加することによって、入射光Ｌ１に、パターンデータに応じた空間変調を形成することができる。

なお、空間光変調器４４１が備える空間光変調素子４４１１の配列方向は副走査方向（Ｘ軸方向）に沿うように配置される。従って、空間光変調器４４１が備える空間光変調素子４４１１の個数をＮ個とすると、空間光変調器４４１からは、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光、すなわち、互いに平行でかつ個別に空間変調されたＮ本の単位光ビームの集合が出射される。

後に説明するように、光学ユニットは、副走査方向に沿うＮ画素分の空間変調された光を断続的に照射し続けながら（すなわち、基板Ｗの表面にパルス光を繰り返して投影し続けながら）、主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って基板Ｗに対して相対的に移動する。従って、光学ユニットが主走査方向に沿って基板Ｗを１回横断すると、基板Ｗの表面に、副走査方向に沿ってＮ画素分の幅を持つ１本のパターン群（１ストライプ領域）（図８、図９で示される点線で描かれた矩形領域）が露光されることになる。

＜投影光学系４６ａ，４６ｂ＞
続いて、投影光学系４６ａについて、図３を参照しながら説明する。なお、ヘッド部４５ｂが備える投影光学系４６ｂは、投影光学系４６ａと同様の構成を備えているものとする。従って、説明は省略するが、投影光学系４６ａと同様に、投影光学系４６ｂは、遮光板４６１ｂ、レンズ４６２ｂ，４６３ｂ、絞り板４６４ｂ、及び投影系フォーカスレンズ４６５ｂを備える。

投影光学系４６ａは、空間光変調ユニット４４ａで空間変調された光を、基板Ｗの表面に導いて、基板Ｗの表面に結像させる機能部である。投影光学系４６ａは、例えば、空間光変調ユニット４４ａ側から順に、ゴースト光を遮断する遮光板４６１ａと、ズーム部を構成する２個のレンズ４６２ａ，４６３ａと、高次回折光を遮断する絞り板４６４ａと、フォーカス部を構成する投影系フォーカスレンズ４６５ａと、が配置される。

レンズ４６２ａ，４６３ａを通過した光は、開口を有する絞り板４６４ａへと導かれる。ここで、一部の光（０次光Ｌ２）は、絞り板４６４ａの開口を通過して投影系フォーカスレンズ４６５ａへ導かれ、残りの光（±１次回折光Ｌ３）は、絞り板４６４ａにより遮断される。投影系フォーカスレンズ４６５ａを通過した光（０次光Ｌ２）は、定められた倍率で基板Ｗの表面に導かれる。

投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離は、光学ユニット４０ａ，４０ｂの相互間隔によって決定される。本実施形態では、図８に示すように、露光対象領域が基板Ｗの表面に一致しており、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの出射光路の中心間距離は、露光対象領域である基板Ｗの半径に一致している。なお、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離は必ずしも基板Ｗの半径に一致する場合に限られない。投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離は、基板Ｗの半径よりも所定の長さだけ大きく設定されていてもよい。例えば、露光対象領域である基板Ｗの半径が１５０ｍｍである場合、投影光学系４６ａ，４６ｂの出射光路の中心間距離は１５２ｍｍで設定される。

投影光学系４６ａ，４６ｂの中心間距離が露光対象領域である基板Ｗの半径よりもやや大きく設定されることによって、投影光学系４６ａ，４６ｂの照射口が基板Ｗの側方端縁部の直上を確実に通過するため、未露光領域が基板Ｗの側方端縁部に生じることを抑えることができる。このように、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの出射光路の中心間距離は、基板Ｗの半径に略一致する長さとなる。なお、このときの所定の長さは、ビーム幅の長さよりも小さい長さであればよい。つまり、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離は、基板Ｗの半径に一致する長さから、基板Ｗの半径に一致する長さにビーム幅よりも小さい長さを足し合わせた長さまでの範囲内で設定される。従って、露光走査が行われる際に、各投影光学系４６ａ，４６ｂから出射される光は少なくともその一部が必ず基板Ｗ表面を露光することとなる。ただし、所定の長さがビーム幅の長さに近づくほど、基板Ｗ外の領域を露光することになるため、できるだけ小さいことが望ましい。投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離が維持された状態で、光学ユニット４０ａ，４０ｂは並列的に基板Ｗの露光対象領域の走査を行う。

また、投影光学系４６ａは、必ずしも遮光板４６１ａ、レンズ４６２ａ，４６３ａ、絞り板４６４ａ、及び投影系フォーカスレンズ４６５ａにより構成される必要はなく、他の光学素子が追加される等してもよい。同様に、投影光学系４６ｂは、必ずしも遮光板４６１ｂ、レンズ４６２ｂ，４６３ｂ、絞り板４６４ｂ、及び投影系フォーカスレンズ４６５ｂにより構成される必要はなく、他の光学素子が追加される等してもよい。また、０次光Ｌ２を遮断し、±１次回折光Ｌ３を基板Ｗの表面に照射するように構成してもよい。

以上の構成のうち、本実施形態では、空間光変調ユニット４４ａ（４４ｂ）とその前後の光学系を含んだ部分、すなわち照明光学系４３ａ（４３ｂ）から投影光学系４６ａ（４６ｂ）に至るまでの部分が、光源４１ａ（４１ｂ）によって生成された光を空間変調して基板Ｗ上に導く変調光学手段として機能する。

また、以下で詳述するように、この露光装置１００の制御部９０は、基板Ｗの露光対象領域についての露光処理の開始から完了までの処理期間のうち、光源からの光が変調光学手段に入射している入射期間が、複数の光学ユニット相互間で同一となるように、複数の光学ユニットが有する各開閉手段の開閉制御を行う。これに伴って、並列的に基板Ｗの露光対象領域の走査を行う各光学ユニット４０ａ，４０ｂによる露光分担面積は互いに等しくなる。

＜１−２．処理の流れ＞
＜１−２−１．全体の流れ＞
露光装置１００で実行される一連の処理の流れについて説明する。なお、露光装置１００で処理対象となる基板Ｗには、図示しない複数のアライメントマークが形成されている。アライメントマークは、例えば、基板Ｗの前後方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの前後方向に沿う長尺のマーク部分）と、基板Ｗの左右方向の位置合わせに用いられるマーク部分（基板Ｗの査収方向に沿う長尺のマーク部分）とが重ねられた十字状のマークである。

図７は、露光装置１００によって実行される一連の処理の流れを示す図である。搬送装置７０が処理対象の基板Ｗを搬入してステージ１０上に載置すると、当該基板Ｗに対する一連の処理が開始される（ステップＳ１）。

まず、アライメントユニット６０の下方に、基板Ｗのアライメントマークの形成位置が置かれるように基板Ｗを移動させる。基板Ｗが目標位置まで移動させられると、アライメントユニット６０は、制御部９０からの指示に応じて、基板Ｗの表面を撮像する（ステップＳ２）。

続いて、ステージ１０の位置調整が行われる（ステップＳ３）。この処理では、制御部９０は、まず、ステップＳ２で得られた複数の撮像データに基づいて、ステージ位置計測部３０及びステージ移動機構２０を制御してステージ１０の位置を調整する。なお、ステップＳ３の処理は、光学ユニット４０に対する基板Ｗの位置が調整されるようにパターンデータを修正することで対応してもよい。すなわち、ステップＳ３の処理は、ステージ１０の位置を調整するのではなく、パターンデータを補正処理することにより行われてもよい。

続いて、パターンデータの補正処理が行われる（ステップＳ４）。この処理では、制御部９０は、まずステップＳ２で得られた複数の撮像データからアライメントマークの位置を検出する。そして、当該検出位置の理想位置（基板Ｗが変形していない場合に検出されるべきアライメントマークの位置）からのズレの幅をズレ量として検出する。パターンデータに記述されるパターンを検出されたズレ量分だけずらすように修正することによって、パターンデータに記述されるパターンを、基板Ｗと同じように変形させる。なお、この処理は、ステップＳ３の処理と並行して行われてもよい。

ステップＳ３及びステップＳ４の処理が完了すると、ステップＳ４で得られた修正されたパターンデータに基づいて、基板Ｗに対するパターンの露光処理が行われる（ステップＳ５）。この処理については、後にさらに具体的に説明する。

基板Ｗに対するパターンの露光処理が終了すると、搬送装置７０が処理済みの基板Ｗを搬出し、当該基板Ｗに対する一連の処理が終了する（ステップＳ６）。

＜１−２−２．露光処理＞
露光装置１００で実行される露光処理について、図８を参照しながら説明する。図８は、パターン露光処理中の光学ユニット４０ａ，４０ｂと基板Ｗとの様子を模式的に示す図である。

最初に、投影光学系４６ａ，４６ｂから出射されるビーム幅が設定される。この場合、ビーム幅は、各光学ユニット４０ａ，４０ｂが基板Ｗ上を露光する露光分担面積がそれぞれ等しくなるように設定される。従って、ビーム幅の設定値は、露光装置１００が備える光学ユニットの数、露光対象領域の形状に応じた値である。また、設定値は、制御部９０が光学ユニットの数、露光対象領域に基づいて算出してもよいし、オペレータが計算することで算出してもよい。なお、光学ユニット４０ａ，４０ｂが、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離を調節可能にする機構を有している場合は、投影光学系４６ａと投影光学系４６ｂとの中心間距離も設定される。光学ユニット４０ａ，４０ｂが中心間距離を調節可能にする機構を有していない場合、露光装置１００で使用される基板Ｗのサイズは一定であるため、投影光学系４６ａ，４６ｂが露光装置１００に設置されるときに、露光分担面積がそれぞれ等しくなるような中間距離をおいて、投影光学系４６ａ，４６ｂが取り付けられることとなる。

本実施形態では、投影光学系４６ａ，４６ｂから出射されるビーム幅はいずれもビーム幅ＢＥ１で表されるものとする。このため、１ストライプ領域の幅方向の長さはＢＥ１である。なお、ビーム幅の調節は、空間光変調器４４１が備える可動リボン４０１及び固定リボン４０２の数を調節することなどによって実現可能である。

この第１実施形態及び後述する第２実施形態では、基板Ｗの上表面の全域を露光対象領域としており、図上では、基板Ｗの表面の範囲と露光対象領域の範囲とは区別していない。しかしながら、これらを区別する必要がある場合も考慮すれば、露光対象領域を基準としてビーム幅は決定される。

このように、光学ユニット４０ａ，４０ｂが備える投影光学系４６ａ，４６ｂのパラメータを設定することは、空間的に見れば、それぞれの光学ユニット４０ａ，４０ｂの「露光分担面積の同等化」であるが、時間的に見れば、光学ユニット４０ａ，４０ｂのそれぞれのシャッタ部４９ａ、４９ｂを開放して光源からの光をそれぞれの変調光学手段側へ入射させる「入射期間の同等化」に対応する。

図８の説明に戻る。ヘッド部４５ａは、基板Ｗの（＋Ｘ）側の側方端縁部の主走査方向に沿う位置に配置されており、ヘッド部４５ｂは、基板Ｗの中央部の主走査方向に沿う位置に配置されている。従って、露光処理が開始されると、最初にヘッド部４５ｂが、基板Ｗの端縁部を露光し、続いてヘッド部４５ａが基板Ｗの側方端縁部の露光を開始する。このように、露光が開始されるタイミングは、基板Ｗが円形であるため、光学ユニット４０ａ，４０ｂでそれぞれ異なる。

基板Ｗに対する露光処理は、基板Ｗを光学ユニット４０ａ，４０ｂに対して相対的に移動させるとともに、光学ユニット４０ａ，４０ｂから基板Ｗの上面に空間変調された光を照射させることによって行われる。

ステージ移動機構２０は、制御部９０からの指示に応じて、ステージ１０を、ステージ１０の原点位置から主走査方向（Ｙ軸方向）に沿って移動させることにより、基板Ｗを光学ユニット４０ａ，４０ｂに対して相対的に移動させる。これによって投影光学系４６ａ，４６ｂは、露光対象領域である基板Ｗから外れた領域から、露光対象領域である基板Ｗへと、相対的に移動することとなる。このとき基板Ｗの（−Ｙ）側の端縁部が、光学ユニット４０ａ，４０ｂが備えるヘッド部４５ａ，４５ｂの投影光学系４６ａ，４６ｂの下方に位置するまで、当該光学ユニット４０ａ，４０ｂが備えるシャッタ部４９ａ，４９ｂは閉鎖されている。従って、レーザ発振器４１ａ，４１ｂが駆動していても、シャッタ部４９ａ，４９ｂが閉鎖されているため、投影光学系４６ａ，４６ｂが基板Ｗの端縁部上方に到達するまで、光源からの光が照明光学系４３ａ，４３ｂ、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂ及び投影光学系４６ａ，４６ｂに入射することはない。

基板Ｗが主走査方向に沿って移動することで、基板Ｗの端縁部が、光学ユニット４０ｂの投影光学系４６ｂ下方に到達する。ステージ位置計測部３０が、基板Ｗが所定距離を移動して投影光学系４６ｂの下方に到達したことを検出すると、制御部９０に到達信号を送信する。到達信号を受けた制御部９０は、光学ユニット４０ｂが備えるシャッタ部４９ｂに開放信号を送信する。これによって、シャッタ部４９ｂが開放されて、光源からの光が照明光学系４３ｂを介して、空間光変調ユニット４４ｂに入射する。空間光変調ユニット４４ｂで空間変調された光は、投影光学系４６ｂを介して、基板Ｗの表面に向けて照射される。このように、ヘッド部４５ｂの投影光学系４６ｂが、基板Ｗから外れた領域から、基板Ｗへと相対的に移動される間で、基板Ｗの端縁部ＳＢ１の上方に到達したことをきっかけにして、ヘッド部４５ｂからの光の照射が開始される。そして、基板Ｗは空間変調された光によって走査される。

なお、本実施形態では、基板Ｗの端縁部が投影光学系４６ａ，４６ｂの下方に到達する、換言すれば、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが基板Ｗの端縁部上方に到達するとは、投影光学系４６ａ，４６ｂの出射口の直下に基板Ｗの端縁部の一部がかかった状態をいうものとする。

ヘッド部４５ｂが、主走査方向に沿って１ストライプ領域の半分の領域を走査すると、基板Ｗの（＋Ｘ）側の側方端縁部が、ヘッド部４５ａが備える投影光学系４６ｂの下方に到達する。制御部９０が、ステージ位置計測部３０からの到達信号を受けることで、基板Ｗの側方端縁部ＳＡ１が投影光学系４６ａの下方に到達したことを検出すると、光学ユニット４０ａが備えるシャッタ部４９ａに開放信号を送信する。これによって、それまで閉鎖されていたシャッタ部４９ａが開放され、光源からの光が照明光学系４３ａを介して空間光変調ユニット４４ａに照射される。空間光変調ユニット４４ａで空間変調された光は、投影光学系４６ａを介して、基板Ｗの表面に入射する。このように、ヘッド部４５ｂと同様に、相対的に移動するヘッド部４５ａの投影光学系４６ａが、基板Ｗの端縁部ＳＡ１の上方に到達したことによって、ヘッド部４５ａからの光の照射が開始される。そして、ヘッド部４５ａ及びヘッド部４５ｂから光が照射された状態で、基板Ｗの主走査方向への露光処理が引き続き行われる。

ヘッド部４５ａ及びヘッド部４５ｂから光を照射しつつ、主走査方向への走査が所定の距離にわたって行われると、ステージ位置計測部３０は、基板Ｗの（＋Ｙ）側の端縁部ＥＡ１が投影光学系４６ａの下方に到達したことを検知する。これを受けて、制御部９０は、シャッタ部４９ａに閉鎖信号を送信する。閉鎖信号を受けたシャッタ部４９ａは閉鎖され、光源からの光はシャッタ部４９ａで遮断される。このため、レーザ発振器４１ａが駆動状態であっても、光源からの光が照明光学系４３ａ、空間光変調器４４１ａ及び投影光学系４６ａに入射することは抑えられる。つまり、投影光学系４６ａが、基板Ｗから、基板Ｗから外れた領域へと相対的に移動される間で、端縁部ＥＡ１の上方に到達すると、シャッタ部４９ａは閉鎖される。そして、露光処理が行われているヘッド部４５ｂの露光走査に伴って、ヘッド部４５ａは光の照射が遮断された状態で、基板Ｗ上から外れた領域を主走査方向に沿って移動する。

基板Ｗの端縁部ＥＢ１が投影光学系４６ｂの下方に到達すると、ステージ位置計測部３０から制御部９０に到達信号が送信される。そして、制御部９０は、光学ユニット４０ｂに閉鎖信号を送信してシャッタ部４９ｂを閉鎖させて、ヘッド部４５ｂからの光の照射を停止させる。このように、投影光学系４６ｂが、基板Ｗから、基板Ｗから外れた領域へと相対的に移動される間で、端縁部ＥＢ１の上方に到達すると、シャッタ部４９ｂが閉鎖される。

上述のように、基板Ｗの（＋Ｙ）側の端縁部が、光学ユニット４０ａ，４０ｂの下方を通過すると、１回の露光処理が終了する。この結果、露光された１ストライプ領域が基板Ｗ上に２箇所形成される。１回の露光処理が終了すると、ステージ移動機構２０は、シャッタ部４９ａ，４９ｂが閉鎖された状態のままで、ステージ１０を副走査方向（Ｘ軸方向）に沿って、１ストライプ領域の幅に相当する距離を移動させる。これによって、基板Ｗは光学ユニット４０ａ，４０ｂに対して副走査方向に沿って相対的にステップ移動される。

副走査方向のステップ移動が終了すると、再び主走査方向に沿って露光処理が行われる。２回目の露光処理は、基板Ｗが（＋Ｙ）側に向けて進行することとなる。基板Ｗの（＋Ｙ）側の端縁部がヘッド部４５ａ，４５ｂが備える投影光学系４６ａ，４６ｂの下方に到達するたびに、光学ユニット４０ａ，４０ｂが備えるシャッタ部４９ａ，４９ｂが順次開放されて、修正されたパターンデータに応じて空間変調された光が、基板Ｗに向けて照射される。そして、基板Ｗの（−Ｙ）側の端縁部が投影光学系４６ａ，４６ｂの下方に到達するたびに、シャッタ部４９ａ，４９ｂは順次閉鎖される。このようにして、先の露光処理で露光された１ストライプ領域の隣に、さらに１ストライプ分の露光領域が形成されることになる。

このように、主走査方向及び副走査方向に、ヘッド部４５ａ，４５ｂと基板Ｗとを相対的に移動させることを繰り返しながら露光処理が行われることによって、基板Ｗの表面のレジスト層（感光材料層）の全域にパターンが露光される。このような露光処理で得られるパターン像は潜像であり、露光後にレジスト層の現像と選択的除去が行われることにより、物理的構造としてのレジストパターンが出現する。レジストパターンが得られた後は、レジストパターンの下にある層についての周知の選択的エッチングなどの処理が実行される。

最終的に、一方のヘッド部４５ａが、基板Ｗの（＋Ｘ）側の側方端縁部から、ヘッド部４５ｂが最初に露光処理を行った１ストライプ分の露光領域の隣の領域までを露光する。そして、他方のヘッド部４５ｂは、基板Ｗの副走査方向の中央付近から、（−Ｘ）側の側方端縁部までの露光を行う。つまり、２基の光学ユニット４０ａ，４０ｂ各々が基板Ｗの半分ずつの領域を露光し、それぞれが受け持った基板Ｗの露光分担面積が等しくなる。

光学ユニット４０ａ，４０ｂが受け持つそれぞれの露光領域の面積（露光分担面積）が互いに等しいことは、変調光学手段への光の入射期間が、光学ユニット４０ａ，４０ｂ間で同一であることに対応する。すなわち、個々のタイミングで見ればシャッタ部４９ａ，４９ｂのうち、一方のみが開放（他方は閉鎖）している時期もあるが、１枚の基板Ｗの露光対象領域の露光処理が完了した時点では、第１のシャッタ部４９ａが開放されている期間（開放時間の累算値）と、第２のシャッタ部４９ｂが開放されている期間（開放時間の累算値）とが同等になっていることになる。このため、各光学ユニット４０ａ，４０ｂが備える空間光変調器４４１ａ，４４１ｂ、各光学系を構成する光学部品は、光を照射される時間が、いずれも同程度となる。従って、各光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂの劣化の進み具合にバラツキがなくなり、同じタイミングで、各光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂを交換することが可能になる。

この発明の露光装置１００では、このような同等化が、光源から変調光学手段側への光の入射段階において、開閉手段を開閉制御することで行われている。一般的に、露光処理が行われている間、出射される光の状態を一定にするため、光源は駆動させた状態が維持される。従って、基板Ｗに光を照射しないという状態は、例えば空間光変調器４４１ａ，４４１ｂの全リボンを「オフ状態」（空間光変調器４４１からの光が投影光学系４６ａ、４６ｂには向かわない状態）とすること、または、投影光学系４６ａ、４６ｂの途中にシャッタ部を設けてそれを閉鎖することによって達成される。しかしながら、このような方法で露光分担面積の同等化を行うと、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂやその前後の光学系に設けられた光学部品への光照射は継続されていることになる。このため、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂ及びその前後に設けられた光学部品の劣化が進むことになり、各光学ユニット４０ａ，４０ｂにおける空間光変調器４４１ａ，４４１ｂなどの要素の交換時期をほぼ同じにすることはできても、それらの要素の寿命は全体的に短くなってしまう。これに対して、光路における変調光学手段の上流位置にシャッタ部４９ａ，４９ｂを設けて、その開閉制御を上記「入射期間についての同等化」の原理に従って行うことにより、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂなどの各要素の寿命の全体的な低下を招かずに、それらの交換時期をほぼ同じ程度にすることが可能である。

各光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂが従来よりも長寿命化されることによって、劣化に伴う交換の頻度を少なくすることができる。また、同じタイミングで全ての光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂの交換が可能になるため、各部品の交換時期の管理が容易となる。このように、本実施形態に係る露光装置１００は、各光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂの長寿命化を図ることが可能であるとともに同じタイミングでの交換が実現可能であるため、交換作業の作業性を従来よりも向上させることができる。

また、上述のように、１ストライプ領域ごとの露光処理が複数回繰り返されることで、露光対象領域である基板Ｗの全面が露光される。この１ストライプ領域の露光処理が行われる際に、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが基板Ｗの端縁部上方に到達する都度、開閉手段の開放又は閉鎖のいずれかが行われる。具体的には、光学ユニット４０ａ，４０ｂと基板Ｗとの相対的な移動に応じて、投影光学系４６ａ，４６ｂが、基板Ｗから外れた領域から、基板Ｗの上方に向けて移動される間で、露光対象領域である基板Ｗの端縁部上方に到達する都度、シャッタ部４９ａ，４９ｂが開放される。そして、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが、基板Ｗの上方から、基板Ｗから外れた領域へと移動される間で、露光対象領域である基板Ｗの端縁部上方に到達する都度、シャッタ部４９ａ，４９ｂが閉鎖される。

図８には、本実施形態のように、理想的な制御が行われたときの露光開始位置、露光終了位置が記載されている。図８で示される二点鎖線の矢印に沿って、ヘッド部４５ａ，４５ｂからの出射光路が基板Ｗ上を相対的に移動する期間では、シャッタ部４９ａ，４９ｂは開放されている。また、図８で示されている一点鎖線の矢印に沿って、ヘッド部４５ａ，４５ｂが基板Ｗに対して相対的に移動する期間では、シャッタ部４９ａ，４９ｂは閉鎖されている。

このように、シャッタ部４９ａ，４９ｂの開閉制御は、露光対象領域である基板Ｗの端縁部上方に、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが到達するタイミングで行われる。従って、光学ユニット４０ａ，４０ｂを構成する照明光学系４３ａ，４３ｂ、投影光学系４６ａ，４６ｂが備える光学部品及び空間光変調器４４１ａ，４４１ｂは、実際に基板Ｗが露光される期間、光源からの光に照射されることとなる。これによって、空間光変調器４４１ａ，４４１ｂ及びその前後の光学系に設けられた光学部品が余分に露光されることを防ぐことが可能であり、露光時間がより少なくなることによって、より長寿命化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、投影光学系４６ａ，４６ｂの出射口の直下に基板Ｗの端縁部の一部がかかった状態を、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが基板Ｗの端縁部上方に到達したものとして、光の照射の開始及び停止を行っていた。上記実施形態が採用されることによって、露光時間は最も短くなる。しかしながら、必ずしも上記実施形態に限られるものではない。相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが、露光対象領域である基板Ｗから外れた領域から、基板Ｗへと移動する間で、投影光学系４６ａ，４６ｂの出射口の直下に基板Ｗの端縁部の一部がかかる前に、光の照射を開始する形態であってもよい。また、相対的に移動する投影光学系４６ａ，４６ｂが、露光対象領域である基板Ｗから、基板Ｗから外れた領域へと移動する間で、投影光学系４６ａ，４６ｂの出射口の直下に基板Ｗの端縁部の一部がかかってから所定距離の走査が行われた後で、光の照射が停止される形態であってもよい。つまり、投影光学系４６ａ，４６ｂが、基板Ｗの端縁部直上ではなくて、基板Ｗの端縁部外側における上方に位置するときに、投影光学系４６ａ，４６ｂの光の照射及び停止が行われる形態であっても構わない。これによって、基板Ｗの端部に未露光領域が生じることを防ぐことができる。基板Ｗの端縁部から光の照射が開始又は停止される位置までの距離は小さければ小さいほど各光学部品の露光時間が短くなるため、各光学部品の長寿命化に有効である。

＜２．第２の実施形態＞
次に、図９を参照しつつ、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態において、上記第１の実施形態に示された構成要素と同じ構成要素は、同じ参照符号が付されており、上記第１の実施形態における露光装置と異なる点についてのみ説明するものとする。

第１の実施形態では、露光装置１００は、光学ユニットを２基備えており、基板Ｗは円形であったがこのような形態には限られない。光学ユニットは３基以上備えられていても構わず、また基板Ｗは円形に限られない。

図９は、３基の光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅが、矩形の基板Ｗ２を走査する様子を示す図である。投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅは、投影光学系４６ａ，４６ｂと同様の構成を備える。制御部９０は、予め光学ユニットの数、基板Ｗ２のサイズ及びパターンデータに基づいて、各投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅから出射される光のビーム幅の調節を行う。これによって、最終的に、各光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅが基板Ｗ２上を露光する露光面積はそれぞれ等しくなる。なお、図９では、隣り合う投影光学系４６ｃと投影光学系４６ｄとの中心間距離、隣り合う投影光学系４６ｄと投影光学系４６ｅとの中心間距離をそれぞれＬ２、各投影光学系より出射されるビーム幅をＢＥ２とする。

上記実施形態と同様に、投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅのビーム幅の設定が行われてから、基板Ｗ２の露光処理が開始される。なお、投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅの中間距離が調節可能であるなら、各中心間距離の設定も行われる。

露光処理は上記実施形態と同様に実施される。つまり、光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅが、基板Ｗから外れた領域から、基板Ｗへと相対的に移動する間で、基板Ｗの端縁部上方に到達する都度、図示しないシャッタ部が開放されて露光走査が行われる。具体的に、露光走査は、投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅが、図９における２点鎖線の矢印に沿って、基板Ｗ２に対して相対的に走査する期間行われる。

また、光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅが、基板Ｗから、基板Ｗから外れた領域へと、相対的に移動する間で、基板Ｗの端縁部上方に到達する都度、シャッタ部が閉鎖されて露光走査は停止される。なお、投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅが基板Ｗ２の露光対象領域から外れて、露光対象領域に対向していない期間（図９における１点鎖線の矢印に沿って基板Ｗ２に対して相対的に走査する期間）では、シャッタ部が閉鎖された状態は維持される。

図９では、投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅの直下に基板Ｗの端縁部がかかるとシャッタ部が開放又は閉鎖される。また、基板Ｗ２は矩形であるため、基板Ｗ２の（＋Ｙ）側及び（−Ｙ）側の端縁部が各投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅの下方に到達するタイミングは、各投影光学系で同時となる。なお、第１の実施形態と同様に、露光の開始および終了は基板端縁部外側の上方に投影光学系４６ｃ，４６ｄ，４６ｅが位置するときに行われても構わない。

主走査方向及び副走査方向に、ヘッド部４５ｃ，４５ｄ，４５ｅと基板Ｗとを相対的に移動させることを繰り返しながら露光処理が行われることによって、基板Ｗの表面のレジスト層（感光材料層）の全域にパターンが露光されることになる。したがって、変調光学手段への光の入射期間は、光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ間で同一となり、光学ユニット４０ｃ，４０ｄ，４０ｅによって露光された、基板Ｗ２上の露光分担面積各々は、いずれも等しくなる。

以上のように、本実施の形態は、基板の形状が矩形であるとともに、露光装置が光学ユニットを３基備える形態である。本実施の形態であっても、上記第１の実施形態と同様の効果を奏する。なお、各光学ユニットが基板上を露光する露光面積が等しくなるならば、光学ユニットは３基より多く設けられていても構わない。また、本実施形態では、基板の形状は矩形であるが、基板の形状はその他の形状であっても構わない。

＜３．変形例＞
本願発明は上記実施形態に限られるものではない。上記実施形態では、空間光変調器４４１として変調単位である固定リボン４０２と可動リボン４０１とが一次元に配設された回折格子型の空間光変調器であるＧＬＶが用いられていたが、このような形態には限られない。例えば、ＧＬＶに限らず、ミラーのような変調単位が、一次元に配列されている空間光変調器が利用される形態であってもよい。

また、例えば、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：デジタルマイクロミラーデバイス：テキサスインスツルメンツ社の登録商標）のような変調単位であるマイクロミラーが二次元的に配列された空間光変調器が利用されてもよい。

また、上記実施形態では、基板がステージ移動機構２０によって移動されることで、投影光学系から出射された光と基板とを相対的に移動させる形態であったが、このような形態に限らない。ヘッド部４５ａ，４５ｂを主走査方向及び副走査方向に沿って移動させることにより、投影光学系から出射された光と基板とを相対的に移動させる形態であっても構わない。

４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ 光学ユニット
４１ａ，４１ｂ レーザ発振器
４３ａ，４３ｂ 照明光学系
４４ａ，４４ｂ 空間光変調ユニット
４５ａ，４５ｂ ヘッド部
４６ａ，４６ｂ 投影光学系
４９ａ，４９ｂ シャッタ部
９０ 制御部
１００ 露光装置
４０１ 可動リボン
４０２ 固定リボン
４４１ａ，４４１ｂ 空間光変調器
Ｗ，Ｗ２ 基板

Claims (5)

1. 所定のパターンを表現した変調信号によって光を変調し、変調された光を複数の光学ユニットから照射しつつ基板を前記光学ユニットに対して相対的に移動させて、前記基板の表面に前記パターンを形成する露光装置であって、
   前記複数の光学ユニットの各々が、
   光源と、
   前記光源によって生成された光を空間変調して前記基板上に導く変調光学手段と、
   前記光源と前記変調光学手段との間に介挿され、開放されることによって、前記光が前記変調光学手段に入射し、閉鎖されることによって、前記光の前記変調光学手段への入射が遮断される開閉手段と、
   を備えるとともに、
   前記露光装置が、
   前記基板の露光対象領域についての露光処理の開始から完了までの処理期間のうち、前記光が前記変調光学手段に入射している入射期間が、前記複数の光学ユニット相互間で同一となるように、前記複数の光学ユニットにおける前記開閉手段の開閉制御を行う制御手段、
   を備える露光装置。
2. 請求項１に記載の露光装置であって、
   前記複数の光学ユニットの各々が、前記光を前記基板上に照射する投影光学系を有しており、
   前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から外れた領域から、前記露光対象領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記開閉手段が開放され、
   前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から、前記露光対象領域から外れた領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記開閉手段が閉鎖される、露光装置。
3. 請求項１又は２に記載の露光装置であって、
   前記露光対象領域が前記基板の前記表面に一致し、
   前記基板は円形基板であるとともに、２基の前記光学ユニットが設けられており、
   ２基の前記光学ユニットについての前記変調光学手段からの出射光路の中心間距離を、前記基板の半径に略一致させている、露光装置。
4. 光源によって生成された光を空間変調して基板上に導く変調光学手段をそれぞれが有する複数の光学ユニットを、前記基板に対して相対的に移動させつつ、前記複数の光学ユニットから前記基板に光を照射して、前記基板上にパターンを露光する露光方法であって、
   前記基板が有する露光対象領域を前記複数の光学ユニットによって並列的に走査する走査工程と、
   前記走査工程と並行して、前記変調光学手段に前記光源から前記光を与える光供給工程と、
   前記走査工程と並行して、前記変調光学手段における前記光の空間変調を行う変調工程と、
   前記光供給工程では、前記露光対象領域についての露光処理の開始から完了までの処理期間のうち、前記光を前記変調光学手段に入射させている入射期間が、前記複数の光学ユニット相互間で同一となるように、前記複数の光学ユニットの各々が備える前記光源と前記変調光学手段との間の光路において、前記光の前記変調光学手段への入射と遮断とを制御する、露光方法。
5. 請求項４に記載の露光方法であって、
   前記複数の光学ユニットの各々が、前記光を前記基板上に照射する投影光学系を有しており、
   前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から外れた領域から、前記露光対象領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記光を前記変調光学手段に入射させ、
   前記複数の光学ユニットと前記基板との相対的な移動に応じて、前記投影光学系が、前記露光対象領域から、前記露光対象領域から外れた領域へと移動する間で、前記露光対象領域の端縁部上方に到達する都度、前記光の前記変調光学手段への入射を遮断させる、露光方法。
   

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