JP2016191868A - 露光装置、露光方法、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】露光精度を向上する露光装置を提供する。
【解決手段】基板Ｐに対して照明光ＩＬを走査（Ｘ軸）方向に走査する走査露光により、所定のパターンを基板Ｐ上に設けられた区画領域（Ｓ_１〜Ｓ_４）に形成する液晶露光装置は、第１マスクＭ１を第１ショット領域Ｓ_１の下半分に対向させた状態で走査露光を行った後に、第１及び第２マスクＭ１、Ｍ２を走査方向に駆動し、第２マスクＭ２を第１ショット領域Ｓ_１の上半分に対向させた状態で走査露光を行い、第１及び第２マスクＭ１、Ｍ２が有するパターンを第１ショット領域Ｓ_１内で繋ぎ合わせる。
【選択図】図４

Description

本発明は、露光装置、露光方法、フラットパネルディスプレイの製造方法、及びデバイス製造方法に係り、更に詳しくは、物体に対してエネルギビームを所定の走査方向に走査する走査露光により、所定のパターンを物体上に形成する露光装置及び方法、並びに前記露光方法を含むフラットパネルディスプレイ又はデバイスの製造方法に関する。

従来、液晶表示素子、半導体素子（集積回路等）等の電子デバイス（マイクロデバイス）を製造するリソグラフィ工程では、マスク又はレチクル（以下、「マスク」と総称する）に形成されたパターンをエネルギビームを用いてガラスプレート又はウエハ（以下、「基板」と総称する）上に転写する露光装置が用いられている。

この種の露光装置としては、マスクと基板とを実質的に静止させた状態で、露光用照明光（エネルギビーム）を所定の走査方向に走査することで基板上に所定のパターンを形成するビームスキャン式の走査露光装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

上記特許文献１に記載の露光装置では、基板上の露光対象領域とマスクとの位置誤差を補正するために、投影光学系を露光時の走査方向と逆方向に移動させながら投影光学系を介してアライメント顕微鏡によって基板上及びマスク上のマークの計測（アライメント計測）を行い、該計測結果に基づいて基板とマスクとの位置誤差を補正している。ここで、露光精度を向上させるためには、より多くのマークを計測することが望ましいが、スループットが低下する恐れがある。

特開２０００−１２４２２号公報

本発明は、上述の事情の下でなされたもので、第１の観点からすると、露光対象の物体に対してエネルギビームを所定の走査方向に走査する走査露光により、所定のパターンを前記物体上に設けられた区画領域に形成する露光装置であって、前記走査方向に直交する方向に関する長さが前記区画領域よりも短い露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成する照明系と、前記所定のパターンの一部を有する第１マスクと、前記第１マスクが有するパターンと繋ぎ合わされることにより前記区画領域内に前記所定のパターンの少なくとも一部を形成する前記所定のパターンの他部を有する第２マスクとを前記走査方向に駆動可能なマスク駆動系と、前記第１マスクを前記区画領域の一部に対向させた状態で前記露光領域を生成して走査露光を行い、前記第１マスクが有するパターンを前記区画領域内に形成した後に、前記マスク駆動系を制御して前記第１及び第２マスクを前記走査方向に駆動し、前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させた状態で前記露光領域を生成して走査露光を行い、前記区画領域内に前記第２マスクが有するパターンを前記第１マスクが有するパターンに繋ぎ合わせて形成する制御系と、を備える露光装置である。

本発明は、第２の観点からすると、露光対象の物体に対してエネルギビームを所定の走査方向に走査する走査露光により、所定のパターンを前記物体上に設けられた区画領域に形成する露光方法であって、前記所定のパターンの一部を有する第１マスクを前記区画領域の一部に対向させた状態で、前記走査方向に直交する方向に関する長さが前記区画領域よりも短い露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成して前記走査露光を行い、前記第１マスクが有するパターンを前記区画領域内に形成することと、前記第１マスクと前記所定のパターンの他部を有する第２マスクとを前記走査方向に駆動して前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させることと、前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させた状態で前記露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成して走査露光を行い、前記第２マスクが有するパターンを前記区画領域内で前記第１マスクが有するパターンと繋ぎ合わせることにより前記区画領域内に前記所定のパターンの少なくとも一部を形成することと、を含む露光方法である。

本発明は、第３の観点からすると、本発明の露光方法を用いて基板を露光することと、露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法である。

本発明は、第４の観点からすると、本発明の露光方法を用いて前記物体を露光することと、露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法である。

一実施形態に係る液晶露光装置の概念図である。 図１の液晶露光装置の制御系を中心的に構成する主制御装置の入出力関係を示すブロック図である。 投影系本体、及びアライメント顕微鏡の計測系の構成を説明するための図である。 図４（ａ）〜図４（ｅ）は、基板に対する走査露光時における液晶露光装置の動作を説明するための図（その１〜その５）である。 図５（ａ）〜図５（ｅ）は、基板に対する走査露光時における液晶露光装置の動作を説明するための図（その６〜その１０）である。 図６（ａ）〜図６（ｅ）は、基板に対する走査露光時における液晶露光装置の動作を説明するための図（その１１〜その１５）である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、基板に対する走査露光時における液晶露光装置を説明するための図（その１６及びその１７）である。

以下、一実施形態について、図１〜図７（ｂ）を用いて説明する。

図１には、一実施形態に係る液晶露光装置１０の概念図が示されている。液晶露光装置１０は、例えば液晶表示装置（フラットパネルディスプレイ）などに用いられる矩形（角型）のガラス基板Ｐ（以下、単に基板Ｐと称する）を露光対象物とするステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置、いわゆるスキャナである。

液晶露光装置１０は、露光用のエネルギビームである照明光ＩＬを照射する照明系２０と、投影光学系４０とを有している。以下、照明系２０から投影光学系４０を介して基板Ｐに照射される照明光ＩＬの光軸と平行な方向をＺ軸方向と称するとともに、Ｚ軸に直交する平面内に互いに直交するＸ軸及びＹ軸を設定して説明を行う。また、本実施形態の座標系において、Ｙ軸は、重力方向に実質的に平行であるものとする。従って、ＸＺ平面は、水平面に実質的に平行である。また、Ｚ軸回りの回転（傾斜）方向をθｚ方向として説明する。

本実施形態の液晶露光装置１０では、例えば２枚の光透過型のマスクＭ１、マスクＭ２が用いられる。基板Ｐ上のひとつの区画領域に形成する所望の回路パターンのうちの一部に対応するマスクパターンがマスクＭ１に形成され、上記回路パターンの他部に対応するマスクパターンがマスクＭ２に形成されている。マスクＭ１、Ｍ２それぞれのＹ軸方向の長さ（高さ）は、ひとつの区画領域のＹ軸方向の長さのほぼ半分である。液晶露光装置１０では、上記マスクＭ１、Ｍ２それぞれに応じて形成されるパターンを繋ぎ合わせることにより、上記所望の回路パターンを区画領域に形成する。

また、本実施形態では、１枚の基板Ｐ上に複数の露光対象領域（適宜、区画領域、又はショット領域と称して説明する）が設定され、これら複数のショット領域に順次マスクパターンが転写される。なお、本実施形態では、基板Ｐ上に４つの区画領域が設定されている場合（いわゆる４面取りの場合）について説明するが、区画領域の数は、これに限定されず、適宜変更が可能である。

また、液晶露光装置１０では、いわゆるステップ・アンド・スキャン方式の露光動作が行われるが、スキャン露光動作時には、マスクＭ１（又はマスクＭ２）、及び基板Ｐが実質的に静止状態とされ、照明系２０及び投影光学系４０（照明光ＩＬ）がマスクＭ１（又はマスクＭ２）及び基板Ｐに対してそれぞれＸ軸方向（適宜、走査方向と称する）に長ストロークで相対移動する（図１の白矢印参照）。これに対し、露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時には、マスクＭ１、Ｍ２がＸ軸方向に所定のストロークでステップ移動するとともに、基板ＰがＹ軸方向に所定のストロークでステップ移動する（それぞれ図１の黒矢印参照）。

図２には、液晶露光装置１０の構成各部を統括制御する主制御装置９０の入出力関係を示すブロック図が示されている。図２に示されるように、液晶露光装置１０は、照明系２０、マスクステージ装置３０、投影光学系４０、基板ステージ装置５０、アライメント系６０などを備えている。

照明系２０は、照明光ＩＬ（図１参照）の光源（例えば、水銀ランプ）などを含む照明系本体２２を備えている。スキャン露光動作時において、主制御装置９０は、例えばリニアモータなどを含む駆動系２４を制御することにより、照明系本体２２をＸ軸方向に所定の長ストロークでスキャン駆動する。主制御装置９０は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系２６を介して照明系本体２２のＸ軸方向に位置情報を求め、該位置情報に基づいて照明系本体２２の位置制御を行う。本実施形態において、照明光ＩＬとしては、例えばｇ線、ｈ線、ｉ線などが用いられる。

マスクステージ装置３０は、マスクＭ１、Ｍ２を保持するステージ本体３２を備えている。ステージ本体３２は、例えばリニアモータなどを含む駆動系３４によってＸ軸方向及びＹ軸方向に適宜ステップ移動可能に構成されている。Ｘ軸方向に関して露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時において、主制御装置９０は、駆動系３４を制御することにより、ステージ本体３２をＸ軸方向にステップ駆動する。また、後述するように、露光対象の区画領域内でスキャン露光する領域（位置）をＹ軸方向に関して変更するためのステップ動作時には、主制御装置９０は、駆動系３４を制御することにより、ステージ本体３２をＹ軸方向にステップ駆動する。駆動系３４は、後述するアライメント動作時にマスクＭをＸＹ平面内の３自由度（Ｘ、Ｙ、θｚ）方向に適宜微小駆動することも可能である。マスクＭ１、Ｍ２の位置情報は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系３６により求められる。

投影光学系４０は、等倍系で基板Ｐ（図１参照）上にマスクパターンの正立正像を形成する光学系などを含む投影系本体４２を備えている。投影系本体４２は、基板ＰとマスクＭ１、Ｍ２との間に形成される空間内に配置されている（図１参照）。スキャン露光動作時において、主制御装置９０は、例えばリニアモータなどを含む駆動系４４を制御することにより、投影系本体４２を、照明系本体２２と同期するように、Ｘ軸方向に所定の長ストロークでスキャン駆動する。主制御装置９０は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系４６を介して投影系本体４２のＸ軸方向に位置情報を求め、該位置情報に基づいて投影系本体４２の位置制御を行う。

図１に戻り、液晶露光装置１０では、照明系２０からの照明光ＩＬによってマスクＭ１（又はマスクＭ２）上の照明領域ＩＡＭが照明されると、マスクＭ１（又はマスクＭ２）を通過した照明光ＩＬにより、投影光学系４０を介してその照明領域ＩＡＭ内のマスクパターンの投影像（部分正立像）が、基板Ｐ上の照明領域ＩＡＭに共役な照明光ＩＬの照射領域（露光領域ＩＡ）に形成される。そして、マスクＭ１（又はマスクＭ２）及び基板Ｐに対して、照明光ＩＬ（照明領域ＩＡＭ、及び露光領域ＩＡ）が走査方向に相対移動することで走査露光動作が行われる。すなわち、液晶露光装置１０では、照明系２０、及び投影光学系４０によって基板Ｐ上にマスクＭ１（又はマスクＭ２）のパターンが生成され、照明光ＩＬによる基板Ｐ上の感応層（レジスト層）の露光によって基板Ｐ上にそのパターンが形成される。

基板ステージ装置５０は、基板Ｐの裏面（露光面とは反対の面）を保持するステージ本体５２を備えている。図２に戻り、Ｙ軸方向に関して露光対象の区画領域を変更するためのステップ動作時において、主制御装置９０は、例えばリニアモータなどを含む駆動系５４を制御することにより、ステージ本体５２をＹ軸方向にステップ駆動する。駆動系５４は、後述する基板アライメント動作時に基板ＰをＸＹ平面内の３自由度（Ｘ、Ｙ、θｚ）方向に微小駆動することも可能である。基板Ｐ（ステージ本体５２）の位置情報は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系５６により求められる。

図１に戻り、アライメント系６０は、例えば２つのアライメント顕微鏡６２、６４を備えている。アライメント顕微鏡６２、６４は、基板ＰとマスクＭとの間に形成される空間内（Ｚ軸方向に関して基板ＰとマスクＭとの間の位置）に配置されており、基板Ｐに形成されたアライメントマークＭｋ（以下、単にマークＭｋと称する）、及びマスクＭに形成されたマーク（不図示）を検出する。本実施形態において、マークＭｋは、各区画領域の四隅部近傍それぞれに１つ（１つの区画領域につき、例えば４つ）形成されており、マスクＭのマークは、投影光学系４０を介してマークＭｋに対応する位置に形成されている。なお、マークＭｋ、及びマスクＭのマークの数、及び位置については、これに限定されず、適宜変更が可能である。また、各図面において、マークＭｋは、理解を容易にするため、実際よりも大きく図示されている。

一方のアライメント顕微鏡６２は、投影系本体４２の＋Ｘ側に配置され、他方のアライメント顕微鏡６４は、投影系本体４２の−Ｘ側に配置されている。アライメント顕微鏡６２、６４は、それぞれＹ軸方向に離間した一対の検出視野（検出領域）を有しており、ひとつの区画領域内のＹ軸方向に離間した、例えば２つのマークＭｋを同時に検出することができるようになっている。

また、アライメント顕微鏡６２、６４は、マスクＭに形成されたマークと、基板Ｐに形成されたマークＭｋとを同時に（換言すると、アライメント顕微鏡６２、６４の位置を変えずに）検出することが可能となっている。主制御装置９０は、例えばマスクＭがＸステップ動作、又は基板ＰがＹステップ動作を行う毎に、マスクＭに形成されたマークと基板Ｐに形成されたマークＭｋとの相対的な位置ずれ情報を求め、該位置ずれを補正する（打ち消す、又は低減する）ように基板ＰとマスクＭとのＸＹ平面に沿った方向の相対的な位置決めを行う。なお、アライメント顕微鏡６２、６４は、マスクＭのマークを検出（観察）するマスク検出部と、基板ＰのマークＭｋを検出（観察）する基板検出部とが、共通の筐体等によって一体的に構成されており、その共通の筐体を介して駆動系６６により駆動される。あるいは、マスク検出部と基板検出部とが個別の筐体等によって構成されていても良く、その場合には、例えばマスク検出部と基板検出部とが実質的に共通の駆動系６６によって同等の動作特性をもって移動できるように構成することが好ましい。

主制御装置９０（図２参照）は、例えばリニアモータなどを含む駆動系６６（図２参照）を制御することにより、アライメント顕微鏡６２、６４を、Ｘ軸方向に所定の長ストロークでそれぞれ独立に駆動する。また、主制御装置９０は、例えばリニアエンコーダなどを含む計測系６８を介してアライメント顕微鏡６２、６４それぞれのＸ軸方向の位置情報を求め、該位置情報に基づいてアライメント顕微鏡６２、６４の位置制御をそれぞれ独立して行う。また、駆動系６６は、アライメント顕微鏡６２、６４をＹ軸方向に駆動するための、例えばリニアモータも併せて有している。

ここで、アライメント系６０のアライメント顕微鏡６２、６４と、上述した投影光学系４０の投影系本体４２とは、物理的（機械的）に独立（分離）した要素であり、主制御装置９０（図２参照）によって互いに独立して駆動（速度、及び位置）制御が行われるが、アライメント顕微鏡６２、６４を駆動する駆動系６６と、投影系本体４２を駆動する駆動系４４とは、Ｘ軸方向の駆動に関して、例えばリニアモータ、リニアガイドなどの一部を共用しており、アライメント顕微鏡６２、６４、及び投影系本体４２の駆動特性、あるいは主制御装置９０による制御特性が、実質的に同等になるように構成されている。

具体的に一例をあげると、例えばムービングコイル式のリニアモータによってアライメント顕微鏡６２、６４、投影系本体４２それぞれをＸ軸方向に駆動する場合には、固定子である磁性体（例えば、永久磁石など）ユニットが上記駆動系６６と駆動系４４とで共用される。これに対し、可動子であるコイルユニットは、アライメント顕微鏡６２、６４、投影系本体４２それぞれが独立に有しており、主制御装置９０（図２参照）は、該コイルユニットに対する電力供給を個別に行うことにより、アライメント顕微鏡６２、６４のＸ軸方向への駆動（速度、及び位置）と、投影系本体４２のＸ軸方向への駆動（速度、及び位置）とを、独立に制御する。従って、主制御装置９０は、Ｘ軸方向に関するアライメント顕微鏡６２、６４と投影系本体４２との各々の間隔（距離）を、可変とする（任意に変化させる）ことができる。また、主制御装置９０は、Ｘ軸方向に関して、アライメント顕微鏡６２、６４と投影系本体４２とを、異なるスピードで移動させることもできる。

主制御装置９０（図２参照）は、アライメント顕微鏡６２及び６４の少なくとも一方を用いて基板Ｐ上に形成された複数のマークＭｋを検出し、該検出結果（複数のマークＭｋの位置情報）に基づいて、公知のエンハンスト・グローバル・アライメント（ＥＧＡ）方式によって、検出対象のマークＭｋが形成された区画領域の配列情報（区画領域の位置（座標値）、形状等に関する情報を含む）を算出する。

具体的には、走査露光動作において、主制御装置９０（図２参照）は、該走査露光動作に先立って、投影系本体４２の＋Ｘ側に配置されたアライメント顕微鏡６２を用いて、少なくとも露光対象の区画領域内に形成された、例えば４つのマークＭｋの位置検出を行って該区画領域の配列情報を算出する。主制御装置９０は、算出した露光対象の区画領域の配列情報に基づいて、基板ＰのＸＹ平面内の３自由度方向の精密な位置決め（基板アライメント動作）を行いつつ、照明系２０、及び投影光学系４０を適宜制御して、対象の区画領域に対する走査露光動作（マスクパターンの転写）を行う。

次に、投影光学系４０が有する投影系本体４２の位置情報を求めるための計測系４６（図２参照）、及びアライメント系６０が有するアライメント顕微鏡６２、６４の位置情報を求めるための計測系６８の具体的な構成について説明する。

図３に示されるように、液晶露光装置１０は、投影系本体４２を走査方向に案内するためのガイド８０を有している。ガイド８０は、走査方向に平行に延びる部材から成る。ガイド８０は、アライメント顕微鏡６２の走査方向への移動を案内する機能も有する。また、図３では、ガイド８０がマスクＭと基板Ｐとの間に図示されているが、実際には、ガイド８０は、Ｙ軸方向に関して照明光ＩＬの光路を避けた位置に配置されている。

ガイド８０には、少なくとも走査方向に平行な方向（Ｘ軸方向）を周期方向とする反射型の回折格子を含むスケール８２が固定されている。また、投影系本体４２は、スケール８２に対向して配置されたヘッド８４を有している。本実施形態では、上記スケール８２とヘッド８４とにより、投影系本体４２の位置情報を求めるための計測系４６（図２参照）を構成するエンコーダシステムが形成されている。また、アライメント顕微鏡６２、６４は、スケール８２に対向して配置されたヘッド８６を各々有している（図３において、アライメント顕微鏡６４は不図示）。本実施形態では、上記スケール８２とヘッド８６とにより、アライメント顕微鏡６２、６４の位置情報を求めるための計測系６８（図２参照）を構成するエンコーダシステムが形成されている。ここで、ヘッド８４、８６は、それぞれスケール８２に対してエンコーダ計測用のビームを照射し、スケール８２を介したビーム（スケール８２による反射ビーム）を受光して、その受光結果に基づいてスケール８２に対する相対的な位置情報を出力可能となっている。

このように、本実施形態において、スケール８２は、投影系本体４２の位置情報を求めるための計測系４６（図２参照）を構成し、アライメント顕微鏡６２、６４の位置情報を求めるための計測系６８（図２参照）を構成する。すなわち、投影系本体４２とアライメント顕微鏡６２、６４とは、スケール８２に形成された回折格子によって設定される共通の座標系（測長軸）に基づいて位置制御が行われる。なお、投影系本体４２を駆動するための駆動系４４（図２参照）、及びアライメント顕微鏡６２、６４を駆動するための駆動系６６（図２参照）は、要素が一部共通であっても良いし、完全に独立した要素により構成されていても良い。

なお、上記計測系４６、６８（それぞれ図２参照）を構成するエンコーダシステムは、測長軸が、例えばＸ軸方向（走査方向）のみであるリニア（１ＤＯＦ）エンコーダシステムであっても良いし、より多くの測長軸を有しても良い。例えば、ヘッド８４、８６をＹ軸方向に所定間隔で複数配置することにより、投影系本体４２、アライメント顕微鏡６２、６４のθｚ方向の回転量を求めても良い。また、スケール８２にＸＹ２次元回折格子を形成し、Ｘ、Ｙ、θｚ方向の３自由度方向に測長軸を有する３ＤＯＦエンコーダシステムとしても良い。さらに、ヘッド８４、８６として、回折格子の周期方向と併せてスケール面に直交する方向の測長が可能な公知の２次元ヘッドを複数用いることにより、投影系本体４２、アライメント顕微鏡６２の６自由度方向の位置情報を求めても良い。

次に、液晶露光装置１０を用いたステップ・アンド・スキャン方式の露光動作について、図４（ａ）〜図７（ｂ）を用いて説明する。以下の露光動作（アライメント動作を含む）は、主制御装置９０の管理下で行われる。

なお、露光動作時の基板ＰとマスクＭ１、Ｍ２との関係を説明するための図４（ａ）〜図７（ｂ）では、理解を容易にするため、基板Ｐに形成される回路パターンをＦの字で説明するものとする。マスクＭ１には、回路パターン（Ｆの字）のうちの−Ｙ側の半分に対応するマスクパターンが形成され、マスクＭ２には、回路パターン（Ｆの字）のうちの＋Ｙ側の半分に対応するマスクパターンが形成されている。マスクＭ１とマスクＭ２との相対位置関係は、Ｘ軸方向に対して異なる位置、且つＹ軸方向に対して等しい位置となる。

また、実際には、照明光ＩＬ（図１参照）が照射されない場合は、基板Ｐ上に露光領域ＩＡは生成されないが、ここでは理解を容易にするため、図４（ａ）〜図７（ｂ）において、露光領域ＩＡが白く図示されている場合は、照明系２０（図１参照）からの照明光ＩＬにより基板Ｐ上に露光領域ＩＡが生成されているものとし、露光領域ＩＡが黒く図示されている場合は、照明光ＩＬが照射されていないものとする。

図４（ａ）に示されるように、本実施形態において、露光順が最初である区画領域（以下、第１ショット領域Ｓ_１と称する）は、基板Ｐの−Ｘ側且つ−Ｙ側に設定されている。マスクＭ１は、基板Ｐの第１ショット領域Ｓ_１の−Ｙ側の半分の領域に対向している。主制御装置９０（図４（ａ）〜図７（ｂ）では不図示。図２参照）は、アライメント顕微鏡６２（図２参照）を用いてマスクＭ１と第１ショット領域Ｓ_１との相対的な位置決めを行う。具体的には、主制御装置９０は、アライメント顕微鏡６２を＋Ｘ方向に駆動して、第１ショット領域Ｓ_１内に形成されたマークＭｋ（不図示）を検出する。主制御装置９０は、このアライメント顕微鏡６２の検出結果に基づいて基板ＰのＸＹ平面内の３自由度方向の精密な位置決めを行う。

この後、主制御装置９０は、図４（ｂ）に示されるように、露光領域ＩＡが基板Ｐ上で＋Ｘ方向に等速で移動するように、照明系本体２２、及び投影系本体４２（それぞれ図１及び図２参照）を＋Ｘ方向に同期駆動する。

図４（ｃ）には、第１ショット領域Ｓ_１の−Ｙ側半分（下半分）への露光動作が終了した直後の状態が示されている。主制御装置９０は、第１ショット領域Ｓ_１の＋Ｙ側半分に対して露光動作を行うために、図４（ｄ）に示されるように、マスクＭ１、Ｍ２それぞれを−Ｘ方向にＸステップ駆動（図４（ｄ）の白矢印参照）させ、基板Ｐを−Ｙ方向にＹステップ駆動（図４（ｄ）の黒矢印参照）させる。これにより、マスクＭ２が基板Ｐの第１ショット領域Ｓ_１の＋Ｙ側の半分の領域に対向する位置に駆動される。

主制御装置９０は、アライメント顕微鏡６４（図２参照）を用いてマスクＭ２と第１ショット領域Ｓ_１との相対的な位置決めを行う。主制御装置９０は、マスクＭ２と、マスクＭ１のパターンが転写された第１ショット領域Ｓ_１の−Ｙ側半分（下半分）、マスクＭ２のパターンを転写する第１ショット領域Ｓ_１の＋Ｙ側半分（上半分）との相対的な位置決めを行う。具体的には、主制御装置９０は、アライメント顕微鏡６４を−Ｘ方向に駆動して、第１ショット領域Ｓ_１内に形成されたマークＭｋ（不図示）を検出する。主制御装置９０は、このアライメント顕微鏡６４の検出結果に基づいて基板ＰのＸＹ平面内の３自由度方向の精密な位置決めを行う。なお、主制御装置９０は、マスクＭ１、Ｍ２を＋Ｘ方向または−Ｘ方向にＸステップ駆動させる度に、アライメント顕微鏡６２を用いてマスクＭ１、Ｍ２と基板Ｐとの相対的な位置決めを行うが、以下では説明を省略する。

次いで、主制御装置９０は、照明系本体２２、及び投影系本体４２（それぞれ図１及び図２参照）を−Ｘ方向に同期駆動して、第１ショット領域Ｓ_１の＋Ｙ側半分（上半分）への露光動作を行う。このように、本実施形態では、ひとつの区画領域に対する第１回目の露光動作と第２回目の露光動作とで、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）の走査方向が逆転する。

図４（ｅ）には、第１ショット領域Ｓ_１の上半分への露光動作が終了した直後の状態が示されている。第１回目の走査露光動作（図４（ｂ）参照）により第１ショット領域Ｓ_１の下半分の領域には、マスクＭ１のパターンが転写されており、第２回目の走査露光動作により第１ショット領域Ｓ_１の上半分の領域にマスクＭ２のパターンが転写されることにより、マスクＭ１のパターンと、マスクＭ２のパターンとが繋ぎ合わされる。これにより、第１ショット領域Ｓ_１には、所望の回路パターン（ここではＦの字）が形成される。つまり、所望の回路パターンを区画領域に形成するために、投影系本体４２をＸ方向へ往復駆動させて繋ぎ合わせ露光を行う。

ひとつのマスクパターンを区画領域に形成するために、投影系本体４２を往復させて繋ぎ合わせ露光を行う場合、互いに異なる検出視野を有する往路用及び復路用のアライメント顕微鏡を走査方向（Ｘ方向）に関して投影系本体４２の前後に配置する。この場合、往路用（１回目の露光動作用）のアライメント顕微鏡により、区画領域の四隅のマークＭｋを検出し、復路用（２回目の露光動作用）のアライメント顕微鏡によって、継ぎ部近傍のマークＭｋを検出しても良い。ここで、継ぎ部とは、往路の走査露光で露光された領域（パターンが転写された領域）と復路の走査露光で露光された領域（パターンが転写された領域）との継ぎ合わせ部分を意味する。継ぎ部近傍のマークＭｋとしては、予め基板ＰにマークＭｋを形成しても良いし、露光済みのパターンをマークＭｋとしても良い。なお、第１ショット領域Ｓ_１に限らず、他のショット領域において繋ぎ合わせ露光を行う場合も同様である。上記実施形態では、投影系本体４２を＋Ｘ方向に駆動して走査露光動作を行う場合、往路用のアライメント顕微鏡はアライメント顕微鏡６２、復路用のアライメント顕微鏡はアライメント顕微鏡６４である。また、投影系本体４２を−Ｘ方向に駆動して走査露光動作を行う場合、往路用のアライメント顕微鏡はアライメント顕微鏡６４、復路用のアライメント顕微鏡はアライメント顕微鏡６２である。

以下、主制御装置９０は、同様の手順でマスクＭ１、Ｍ２のＸステップ動作、及び基板ＰのＹステップ動作を適宜行うことにより、残りの第２〜第４ショット領域Ｓ_２〜Ｓ_４の露光動作を行う。図５（ａ）には、第２ショット領域Ｓ_２（第１ショット領域Ｓ_１の＋Ｙ側）の下半分に対して露光動作を行うために、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが＋Ｘ方向にＸステップ駆動されるとともに、基板Ｐが−Ｙ方向にＹステップ駆動された状態が示されている。この状態で、図５（ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が＋Ｘ方向に走査され、これにより、第２ショット領域Ｓ_２の下半分にマスクＭ１のパターンが転写される。

図５（ｃ）には、第２ショット領域Ｓ_２の上半分に対して露光動作を行うために、図５（ｂ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが−Ｘ方向にＸステップ駆動されるとともに、基板Ｐが−Ｙ方向にＹステップ駆動された状態が示されている。この状態で、図５（ｄ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が−Ｘ方向に走査され、これにより、第２ショット領域Ｓ_２の上半分にマスクＭ２のパターンが転写される（第２ショット領域Ｓ_２への露光動作終了）。

図５（ｅ）には、第３ショット領域Ｓ_３（第２ショット領域Ｓ_１の＋Ｘ側）の上半分に対して露光動作を行うために、図５（ｄ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが＋Ｘ方向にＸステップ駆動された状態が示されている（基板Ｐは、Ｙステップ駆動されない）。この状態で、図６（ａ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が＋Ｘ方向に走査され、これにより、第３ショット領域Ｓ_３の上半分にマスクＭ２のパターンが転写される（第１及び第２ショット領域Ｓ_１、Ｓ_２と異なり、マスクＭ２のパターンが先に転写される）。なお、図５（ｄ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが＋Ｘ方向にＸステップ駆動されているときに、照明系本体２２及び投影系本体４２をマスクＭ１、Ｍ２の＋Ｘ方向にＸステップ駆動が完了した後すぐに第３ショット領域Ｓ_３の上半分にマスクＭ２のパターンを転写しやすい位置に駆動させておいてもよい。換言すると、マスクＭ１、Ｍ２をＸ方向にＸステップ駆動させているときに、照明系本体２２及び投影系本体４２を第３ショット領域Ｓ_３の露光開始位置まで予め駆動させておく。それに、第３ショット領域Ｓ_３の露光開始までの時間を短縮することができる。

図６（ｂ）には、第３ショット領域Ｓ_３の下半分に対して露光動作を行うために、図６（ａ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが＋Ｘ方向にＸステップ駆動されるとともに、基板Ｐが＋Ｙ方向にＹステップ駆動された状態が示されている。この状態で、図６（ｃ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が−Ｘ方向に走査され、これにより、第３ショット領域Ｓ_３の下半分にマスクＭ１のパターンが転写される（第３ショット領域Ｓ_３への露光動作終了）。

図６（ｄ）には、第４ショット領域Ｓ_４（第３ショット領域Ｓ_３の−Ｙ側）の上半分に対して露光動作を行うために、図６（ｃ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが−Ｘ方向にＸステップ駆動されるとともに、基板Ｐが＋Ｙ方向にＹステップ駆動された状態が示されている。この状態で、図６（ｅ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が＋Ｘ方向に走査され、これにより、第４ショット領域Ｓ_４の上半分にマスクＭ２のパターンが転写される。

図７（ａ）には、第４ショット領域Ｓ_４の下半分に対して露光動作を行うために、図６（ｅ）に示される状態から、マスクＭ１、Ｍ２それぞれが＋Ｘ方向にＸステップ駆動されるとともに、基板Ｐが＋Ｙ方向にＹステップ駆動された状態が示されている。この状態で、図７（ｂ）に示されるように、照明光ＩＬ（露光領域ＩＡ）が−Ｘ方向に走査され、これにより、第４ショット領域Ｓ_４の下半分にマスクＭ１のパターンが転写される（第４ショット領域Ｓ_４への露光動作終了）。

ここで、仮に１回の走査露光動作でひとつの区画領域の走査露光動作を完了させる場合、照明領域ＩＡＭ、及び露光領域ＩＡ（それぞれ図１参照）のＹ軸方向の長さは、各区画領域（ショット領域Ｓ_１〜Ｓ_４）のＹ軸方向の長さとほぼ同じである必要がある。これに対し、上述した本実施形態によれば、照明領域ＩＡＭ、及び露光領域ＩＡそれぞれのＹ軸方向の長さが、各区画領域のＹ軸方向の長さのほぼ半分であるので、照明系本体２２、及び投影系本体４２（それぞれ図１参照）を小型化、軽量化することができる。これにより、照明系本体２２、及び投影系本体４２の位置制御性が向上するので、高速且つ高精度の走査露光動作が可能となる。

また、所望のパターンの一部と他部を有するマスクＭ１、Ｍ２をＸステップ移動させること所望の回路パターンを区画領域に形成するため、走査露光動作の度にマスクＭ１とマスクＭ２とを交換する作業が不要であり、効率が良い。

また、基板ＰをＹステップ移動させることができるので、照明系本体２２、及び投影系本体４２（すなわち照明光ＩＬの光軸）のＹ軸方向への位置を変えることなく、Ｙ軸方向への位置の異なる複数の区画領域に対して走査露光動作を行うことができる。これにより、照明系２０、及び投影光学系４０それぞれを単軸（Ｘ軸）ステージ装置として構成することができ、装置構成が簡単になる。また、照明系本体２２、及び投影系本体４２の位置制御性が向上する。

なお、以上説明した一実施形態に係る構成は、適宜変更が可能である。例えば、上記実施形態では、例えば２枚のマスクＭ１、Ｍ２が有するパターンを繋ぎ合わせたことにより、ひとつの区画領域に所望のパターンを形成したが、マスクの枚数は、３枚以上であっても良く、該３枚のマスクそれぞれが有するパターンを繋ぎ合わせて、ひとつの区画領域に所望のパターンを形成しても良い。

また、上記実施形態では、マスクＭ１とマスクＭ２との相対位置がＹ軸方向に対して同じであったが、Ｙ軸方向に対して相対位置がずれていても良い。例えば上記実施形態では、第１ショット領域Ｓ_１の下半分にマスクＭ１を対向させて走査露光動作を行った後、マスクＭ１、Ｍ２のＸステップ動作と併せて基板ＰのＹステップ動作を行ったが、マスクＭ１、Ｍ２のＹ軸方向の位置をずらすことにより、マスクＭ１、Ｍ２のＸステップ動作のみによって第１ショット領域Ｓ_１の上半分にマスクＭ２を対向させることも可能である。

また、上記実施形態では、照明系２０で用いられる光源、及び該光源から照射される照明光ＩＬの波長は、特に限定されず、例えばＡｒＦエキシマレーザ光（波長１９３ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などの紫外光や、Ｆ₂レーザ光（波長１５７ｎｍ）などの真空紫外光であっても良い。

また、上記実施形態では、光源を含む照明系本体２２が走査方向に駆動されたが、これに限られず、例えば特開２０００−１２４２２号公報に開示される露光装置と同様に、光源を固定とし、照明光ＩＬのみが走査方向に走査されるようにしても良い。

また、照明領域ＩＡＭ、露光領域ＩＡは、上記実施形態ではＹ軸方向に延びる帯状に形成されたが、これに限られず、例えば米国特許第５，７２９，３３１号明細書に開示されるように、千鳥状に配置された複数の領域を組み合わせても良い。

また、上記実施形態では、マスクＭ１、Ｍ２、及び基板Ｐが、水平面に直交するように配置（いわゆる縦置き配置）されたが、これに限られず、マスクＭ１、Ｍ２、及び基板Ｐは、水平面に平行に配置されても良い。この場合、照明光ＩＬの光軸は、重力方向とほぼ平行とされる。

また、走査露光動作時にアライメント計測の結果に応じて基板ＰのＸＹ平面内の微小位置決めを行ったが、これと併せて、走査露光動作前に（あるいは走査露光動作と並行して）基板Ｐの面位置情報を求め、走査露光動作中に基板Ｐの面位置制御（いわゆるオートフォーカス制御）を行っても良い。

また、露光装置の用途としては、角型のガラスプレートに液晶表示素子パターンを転写する液晶用の露光装置に限定されることなく、例えば有機ＥＬ（Electro-Luminescence）パネル製造用の露光装置、半導体製造用の露光装置、薄膜磁気ヘッド、マイクロマシン及びＤＮＡチップ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、半導体素子などのマイクロデバイスだけでなく、光露光装置、ＥＵＶ露光装置、Ｘ線露光装置、及び電子線露光装置などで使用されるマスク又はレチクルを製造するために、ガラス基板又はシリコンウエハなどに回路パターンを転写する露光装置にも適用できる。

また、露光対象となる物体はガラスプレートに限られず、例えばウエハ、セラミック基板、フィルム部材、あるいはマスクブランクスなど、他の物体でも良い。また、露光対象物がフラットパネルディスプレイ用の基板である場合、その基板の厚さは特に限定されず、例えばフィルム状（可撓性を有するシート状の部材）のものも含まれる。なお、本実施形態の露光装置は、一辺の長さ、又は対角長が５００ｍｍ以上の基板が露光対象物である場合に特に有効である。また、露光対象の基板が可撓性を有するシート状である場合には、該シートがロール状に形成されていても良い。この場合、ステージ装置のステップ動作によらず、ロールを回転させる（巻き取る）ことによって、容易に照明領域（照明光）に対して露光対象の区画領域を変更する（ステップ移動させる）ことができる。

液晶表示素子（あるいは半導体素子）などの電子デバイスは、デバイスの機能・性能設計を行うステップ、この設計ステップに基づいたマスク（あるいはレチクル）を製作するステップ、ガラス基板（あるいはウエハ）を製作するステップ、上述した各実施形態の露光装置、及びその露光方法によりマスク（レチクル）のパターンをガラス基板に転写するリソグラフィステップ、露光されたガラス基板を現像する現像ステップ、レジストが残存している部分以外の部分の露出部材をエッチングにより取り去るエッチングステップ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くレジスト除去ステップ、デバイス組み立てステップ、検査ステップ等を経て製造される。この場合、リソグラフィステップで、上記実施形態の露光装置を用いて前述の露光方法が実行され、ガラス基板上にデバイスパターンが形成されるので、高集積度のデバイスを生産性良く製造することができる。

以上説明したように、本発明の露光装置及び方法は、物体を走査露光するのに適している。また、本発明のフラットパネルディスプレイの製造方法は、フラットパネルディスプレイの生産に適している。また、本発明のデバイス製造方法は、マイクロデバイスの生産に適している。

１０…液晶露光装置、２０…照明系、３０…マスクステージ装置、４０…投影光学系、５０…基板ステージ装置、６０…アライメント系、Ｍ１、Ｍ２…マスク、Ｐ…基板。

Claims (14)

1. 露光対象の物体に対してエネルギビームを所定の走査方向に走査する走査露光により、所定のパターンを前記物体上に設けられた区画領域に形成する露光装置であって、
   前記走査方向に直交する方向に関する長さが前記区画領域よりも短い露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成する照明系と、
   前記所定のパターンの一部を有する第１マスクと、前記第１マスクが有するパターンと繋ぎ合わされることにより前記区画領域内に前記所定のパターンの少なくとも一部を形成する前記所定のパターンの他部を有する第２マスクとを前記走査方向に駆動可能なマスク駆動系と、
   前記第１マスクを前記区画領域の一部に対向させた状態で前記露光領域を生成して走査露光を行い、前記第１マスクが有するパターンを前記区画領域内に形成した後に、前記マスク駆動系を制御して前記第１及び第２マスクを前記走査方向に駆動し、前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させた状態で前記露光領域を生成して走査露光を行い、前記区画領域内に前記第２マスクが有するパターンを前記第１マスクが有するパターンに繋ぎ合わせて形成する制御系と、を備える露光装置。
2. 前記物体を前記走査方向に直交する方向に駆動可能な物体駆動系を更に備え、
   前記第１マスクと前記第２マスクとは、前記走査方向に直交する位置が同じであり、
   前記制御系は、前記第１マスクを用いた走査露光と前記第２マスクを用いた走査露光との間で、前記物体駆動系を制御して前記物体を前記走査方向に直交する方向に駆動することにより前記物体の前記走査方向に直交する方向の位置決めを行う請求項１に記載の露光装置。
3. 前記物体上には、前記走査方向に直交する方向に関して前記区画領域が複数設けられ、
   前記制御系は、前記複数の区画領域のうち、第１の区画領域に対する前記走査露光を行った後、前記物体駆動系を制御して前記物体を前記走査方向に直交する方向に駆動することにより、前記第１の区画領域に対して前記走査方向に直交する方向に関して隣接する第２の区画領域の前記走査方向に直交する方向の位置決めを行う請求項２に記載の露光装置。
4. 前記物体上には、前記走査方向に平行な方向に関して前記区画領域が複数設けられ、
   前記制御系は、前記複数の区画領域のうち、第３の区画領域に対する前記走査露光を行った後、前記マスク駆動系を制御して前記第１のマスクを前記走査方向に平行な方向に駆動することにより、前記第３の区画領域に対して前記走査方向に平行な方向に関して隣接する第４の区画領域に対して該第１のマスクを対向させる請求項１〜３の何れか一項に記載の露光装置。
5. 前記第１又は第２マスクから出射した前記エネルギビームを前記物体に投射する投影光学系を更に備え、
   前記制御系は、前記走査露光時に前記エネルギビームと共に前記投影光学系を前記走査方向に移動させる請求項１〜４の何れか一項に記載の露光装置。
6. 前記エネルギビームの光軸が水平面に平行であり、
   前記物体は、露光面が前記水平面に対して直交した状態で配置される請求項１〜５の何れか一項に記載の露光装置。
7. 露光対象の物体に対してエネルギビームを所定の走査方向に走査する走査露光により、所定のパターンを前記物体上に設けられた区画領域に形成する露光方法であって、
   前記所定のパターンの一部を有する第１マスクを前記区画領域の一部に対向させた状態で、前記走査方向に直交する方向に関する長さが前記区画領域よりも短い露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成して前記走査露光を行い、前記第１マスクが有するパターンを前記区画領域内に形成することと、
   前記第１マスクと前記所定のパターンの他部を有する第２マスクとを前記走査方向に駆動して前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させることと、
   前記第２マスクを前記区画領域の他部に対向させた状態で前記露光領域を前記エネルギビームにより前記物体上に生成して走査露光を行い、前記第２マスクが有するパターンを前記区画領域内で前記第１マスクが有するパターンと繋ぎ合わせることにより前記区画領域内に前記所定のパターンの少なくとも一部を形成することと、を含む露光方法。
8. 前記第１マスクと前記第２マスクとは、前記走査方向に直交する位置が同じであり、
   前記対向させることでは、前記第２マスクの前記走査方向へ駆動するとともに、前記物体を前記走査方向に直交する方向に駆動することにより前記物体の前記走査方向に直交する方向の位置決めを行う請求項７に記載の露光方法。
9. 前記物体上には、前記走査方向に直交する方向に関して前記区画領域が複数設けられ、
   前記複数の区画領域のうち、第１の区画領域に対する前記走査露光を行った後、前記物体を前記走査方向に直交する方向に駆動することと、
   前記第１の区画領域に対して前記走査方向に直交する方向に関して隣接する第２の区画領域の前記走査方向に直交する方向の位置決めを行うことと、
   前記第２の区画領域に対する前記走査露光を行うことと、を更に含む請求項７又は８に記載の露光方法。
10. 前記物体上には、前記走査方向に平行な方向に関して前記区画領域が複数設けられ、
    前記複数の区画領域のうち、第３の区画領域に対する前記走査露光を行った後、前記第１のマスクを前記走査方向に平行な方向に駆動することにより、前記第３の区画領域に対して前記走査方向に平行な方向に関して隣接する第４の区画領域に対して前記第１のマスクを対向させること、を更に含む請求項７〜９の何れか一項に記載の露光方法。
11. 前記物体は、フラットパネルディスプレイに用いられる基板である請求項７〜１０の何れか一項に記載の露光方法。
12. 前記基板は、少なくとも一辺の長さ又は対角長が５００ｍｍ以上である請求項１１に記載の露光方法。
13. 請求項１１又は１２に記載の露光方法を用いて前記基板を露光することと、
    露光された前記基板を現像することと、を含むフラットパネルディスプレイの製造方法。
14. 請求項７〜１０の何れか一項に記載の露光方法を用いて前記物体を露光することと、
    露光された前記物体を現像することと、を含むデバイス製造方法。

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