JP4003885B2 - 露光方法および露光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、フォトリソグラフィを利用してマイクロデバイスを製造する際に用いられ、マスクに形成されたパターン（以下、マスクパターンと言う。）を基板上の複数の領域に、順次、走査方式によって投影して基板を露光する露光方法および露光装置に関する。
フォトリソグラフィを利用してマイクロデバイスを製造する際には、フォトレジスト層が形成された基板上に、投影光学系を介してマスクパターンを投影して、マスクパターンによってパターン化された光によって基板を露光することが行なわれる。この露光のための露光装置としては、走査型露光装置や走査ステップ型（ステップ・アンド・スキャン）露光装置が知られている。
走査型露光装置は、投影光学系を介してマスクパターンの一部を基板上に投影すると共にマスクと基板とを同期して移動させることによって、基板上で、上記マスクパターンの一部が投影されて露光が行なわれる露光領域を移動させる。これにより、マスクパターン全体が基板に投影され、基板は、マスクパターン全体に対応した光によって露光される。以下、マスクパターン全体を基板に投影するために、基板上で露光領域を移動させることを走査と言う。また、基板に対する露光領域の移動の方向を走査方向と言う。走査型露光装置によれば、大きなマスクパターンを用いた露光が可能になる。
また、走査ステップ型露光装置は、上記の走査型露光装置と同様の走査による露光と、基板の段階的な移動（ステップ）とを繰り返し行なう。以下、１回の走査によってマスクパターン全体が投影される領域をショットと言う。走査ステップ型露光装置によれば、１枚の基板に対して複数のショットが設定され、各ショットのそれぞれにおいて、マスクパターンに基づいた露光が行なわれる。このような走査ステップ型露光装置は、例えば特許文献１ないし５に記載されている。
特許文献１には、隣接するショット間では、走査方向が互いに反対になるようにすると共に、走査方向毎に異なるアライメント補正値に従って、マスクと基板の位置を微調整する技術が記載されている。
特許文献２には、基板における１つの領域において、先行する第１のマスクパターンを用いた露光と、後続の第２のマスクパターンを用いた露光とを行なう場合に、これら２回の露光時の走査方向を一致させる技術が記載されている。
特許文献３には、１つのショットにおいて、所定のマスクパターンを用いて露光を行なう際に、そのショットにおいて既に他のマスクパターンを用いた露光が行なわれているときには、他のマスクパターンを用いた露光時の走査方向の情報を用いて、マスクと基板との位置合わせを行なう技術が記載されている。
特許文献４には、所定のパターンを基板に転写する場合に、所定のパターンを分割して得られる複数の分割パターン毎に１ショットにおける露光を行い、この分割パターン毎の複数のショットを繋ぎ合わせて所定のパターンの転写を行なうと共に、分割パターン毎の露光時の走査方向を一致させる技術が記載されている。
また、走査ステップ型露光装置は、特許文献５に記載されているように、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて、基板の表面でマスクパターンが結像されるように投影光学系の光軸方向についての基板の位置を調整する手段とを有している。そして、走査ステップ型露光装置は、各ショットにおける露光に先立って上記の調整を行なう。
特許文献５には、上記検出手段として、基板上の複数の計測点の位置を検出可能な多点焦点位置検出系を用いると共に、計測点を選択できるようにした技術が記載されている。
ところで、フォトリソグラフィを利用して製造されるマイクロデバイスの一種としては、磁気ディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドスライダがある。薄膜磁気ヘッドスライダは、記録媒体に対向する媒体対向面と、この媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子とを有している。薄膜磁気ヘッド素子としては、書き込み用の誘導型電磁変換素子と読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）とを積層した構造の複合型の薄膜磁気ヘッド素子が広く用いられている。
薄膜磁気ヘッドスライダは、一般に、以下のような方法で製造される。まず、１枚の基板に対して、複数列に配列された多数の薄膜磁気ヘッド素子を形成する。この薄膜磁気ヘッド素子を形成する過程で、薄膜磁気ヘッド素子を構成する種々の層のパターニングのためにフォトリソグラフィが利用される。次に、薄膜磁気ヘッド素子を含む基板を切断して、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子を含むスライダとなる部分（以下、スライダ部分と言う。）が一列に配列された加工用素材（以下、バーと言う。）、あるいはスライダ部分が複数列に配列された加工用素材（以下、ブロックと言う。）を形成する。基板を切断してバーを形成した場合には、次に、バー単位で、バーに含まれる全てのスライダ部分に対して研磨等の加工を施して、バーに含まれる全てのスライダ部分における媒体対向面を形成する。次に、このバーを切断して各スライダに分離する。基板を切断してブロックを形成した場合には、次に、ブロック単位で、ブロックの一端に位置する一列分のスライダ部分に対して研磨等の加工を施して、ブロックの一端に位置する一列分のスライダ部分における媒体対向面を形成する。次に、この一列分のスライダ部分よりなるバーをブロックより切り出し、更に、このバーを切断して各スライダに分離する。
上述の薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法では、バーまたはブロックの状態で、一列に配列された複数のスライダ部分における媒体対向面を形成する。この媒体対向面を形成する工程では、一列に配列された複数の薄膜磁気ヘッド素子におけるＭＲハイトを全て許容範囲内に収める必要がある。なお、ＭＲハイトとは、ＭＲ素子の媒体対向面側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）を言う。媒体対向面を形成する工程は、媒体対向面を研磨する工程を含んでいる。ＭＲハイトは、媒体対向面の研磨量によって調整される。このような薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法は、例えば特許文献６，７に記載されている。
特開平１１−２５１２２８号公報 特開平８−３０６６１０号公報 特開平１０−１２５５８９号公報 特開２００２−２４６２９１号公報 特開２００２−１７５９６２号公報 特開平１１−３１６９２８号公報 特開２００１−１２６２２６号公報
ここで、図２２を参照して、上述のようにして薄膜磁気ヘッドスライダを製造する場合において、１枚の基板に対して多数の薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程で走査ステップ型露光装置を利用する場合の２つの問題点について説明する。図２２は、円板状の基板２０１と各ショット２０２との位置関係の一例を示している。図２２において、少なくとも１つの辺が破線で示された、同じ大きさの４４個の矩形の領域が各ショット２０２を表している。また、図２２において、実線で囲まれた１０個の矩形の領域２０３は、１つのブロックとなる範囲を表している。基板２０１のうち、１つの領域２０３内の部分が、１つのブロックとなる。領域２０３内には、一列に並ぶ４個のショット２０２が含まれている。なお、図２２では、便宜上、領域２０３にハッチングを付している。また、１つのショット２０２に投影されるマスクパターンは、複数の薄膜磁気ヘッド素子に対応したパターンを含んでいる。従って、基板２０１のうち、１つのショット２０２に対応する部分には、複数のスライダ部分が形成される。
第１の問題点は、一部が基板２０１の縁の外側に配置されるショット２０２が存在することによる問題点である。以下、一部が基板２０１の縁の外側に配置されるショット２０２を、エッジショットと呼び、符号２０２Ｅで表す。１以上のショット２０２が１つのマイクロデバイスに対応する場合には、基板２０１のうちのエッジショット２０２Ｅに対応する部分は、マイクロデバイスの製造には使用されない。しかし、薄膜磁気ヘッドスライダを製造する場合には、１つのショット２０２が複数の薄膜磁気ヘッドスライダに対応する。従って、基板２０１のうちのエッジショット２０２Ｅに対応する部分も、薄膜磁気ヘッドスライダの製造に使用され得る。ところが、従来は、エッジショット２０２Ｅでは、基板２０１の表面においてマスクパターンを正確に結像させることが難しいという問題点があった。以下、その原因を説明する。前述のように、走査ステップ型露光装置は、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に基づいて、基板の表面においてマスクパターンが結像されるように投影光学系の光軸方向についての基板の位置を調整する手段とを有している。そして、走査ステップ型露光装置は、各ショット２０２における露光に先立って上記の調整を行なう。しかし、エッジショット２０２Ｅでは、その一部が基板２０１の縁の外側に配置されるため、基板２０１の表面の位置を正確に検出できず、その結果、基板２０１の表面においてマスクパターンを正確に結像させることができなくなる。また、これにより、マスクパターンに基づいてパターニングされた層の幅のばらつきが大きくなる。
この第１の問題点は、薄膜磁気ヘッドスライダを製造する場合に限らず、基板のうちの１つのショットに対応する部分に複数のマイクロデバイスが形成される場合に広く当てはまる。
第２の問題点は、１つのバーまたはブロックに対して複数（図２２に示した例では４個）のショット２０２が対応していることによる問題点である。すなわち、薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法では、バーまたはブロックの状態で、一列に配列された複数のスライダ部分における媒体対向面を同時に形成する。そのため、もし、１つのブロックに対応する領域２０３内の複数のショット２０２間で、図２２における上下方向の位置が大きくずれていると、同時に媒体対向面の形成が行なわれる複数のスライダ部分に含まれる複数の薄膜磁気ヘッド間で、ＭＲハイトのばらつきが大きくなってしまう。走査ステップ型露光装置では、一列に配列された複数のショットについて、それらの走査方向についての位置が一致するように各ショットの位置を設定した場合でも、走査ステップ型露光装置の機械的な精度が完璧ではないことから、露光後の複数のショットの走査方向についての位置がずれることがある。また、一般的に、走査ステップ型露光装置では、処理時間の短縮のため、走査方向に直交する方向に隣接する２つのショットにおける走査方向が互いに反対になるようにしている。この場合には、隣接する２つのショットにおける走査方向を同じにした場合に比べて、露光後において、隣接する２つのショットの走査方向についての位置のずれが大きくなりやすい。そのため、特に、隣接する２つのショットにおける走査方向を互いに反対にした場合には、１つのブロックに対応する複数のショット２０２間で、図２２における上下方向の位置のずれが大きくなり、その結果、ＭＲハイトのばらつきも大きくなってしまう。
特許文献１ないし４に記載された各技術では、いずれも、第１の問題点を解決することはできない。特許文献５に記載された技術によれば、エッジショット２０２Ｅの露光時には、基板２０１の縁の内側に配置された領域内の計測点のみを選択して基板２０１の表面の位置を検出することにより、基板２０１の表面においてマスクパターンを正確に結像させることが可能になる。しかしながら、この技術では、基板２０１の表面の位置を検出する処理が複雑になるという問題点がある。また、特許文献１ないし５では、第２の問題点については考慮されていない。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マスクに形成されたパターンを、それぞれ少なくとも一部が基板の一部と重なる複数のパターン投影領域に、順次、走査方式によって投影して基板を露光する露光方法および露光装置であって、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域が存在する場合であっても、上記パターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくできるようにした露光方法および露光装置を提供することにある。
本発明の露光方法または露光装置は、マスクに形成されたパターンを、それぞれ少なくとも一部が基板の一部と重なる複数のパターン投影領域に順次投影して、上記パターンに基づいて基板を露光するものである。なお、本発明において、基板とは、マイクロデバイスを形成するための基礎となる板状の基体と、この基体の上に形成された種々の層とを含むものを言う。
本発明の露光方法は、
パターン投影領域毎に、投影光学系を介してパターンの一部をパターン投影領域の一部に投影しながらマスクと基板とを同期して移動させることによって、パターンの一部が投影されて露光が行なわれる露光領域を、パターン投影領域における第１および第２の端部のうちの一方から他方に向かって移動させ、これによりパターンに基づいてパターン投影領域を露光する手順と、
パターン投影領域を露光する手順に先立って、各パターン投影領域内において、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を検出し、この検出結果に基づいて、基板の表面でパターンの一部が結像されるように投影光学系の光軸方向についての基板の位置を調整する手順とを備えている。
パターン投影領域を露光する手順では、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域を移動させる。
本発明の露光装置は、
マスクを保持し移動させるマスク移動装置と、
基板を保持し移動させる基板移動装置と、
マスクに形成されたパターンの一部をパターン投影領域の一部に投影する投影光学系と、
基板の表面の位置を検出する検出装置と、
マスク移動装置、基板移動装置および検出装置を制御する制御装置とを備えている。
制御装置は、
パターン投影領域毎に、投影光学系を介してパターンの一部をパターン投影領域の一部に投影させながら、マスク移動装置および基板移動装置を制御してマスクと基板とを同期して移動させることによって、パターンの一部が投影されて露光が行なわれる露光領域を、パターン投影領域における第１および第２の端部のうちの一方から他方に向かって移動させ、これによりパターンに基づいてパターン投影領域を露光する処理と、
パターン投影領域を露光する処理の前に、検出装置を用いて、各パターン投影領域内において、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を検出し、この検出結果に基づいて、基板移動装置を制御して、基板の表面でパターンの一部が結像されるように投影光学系の光軸方向についての基板の位置を調整する処理とを行う。
制御装置は、パターン投影領域を露光する処理では、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域を移動させる。
本発明の露光方法または露光装置では、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域を移動させる。これにより、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域においても、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を精度よく検出することが可能になる。
本発明の露光方法または露光装置において、全体が基板の縁の内側に配置されるパターン投影領域では、露光領域の移動方向に直交する方向に隣接するパターン投影領域間で露光領域の移動方向が互いに反対になるように、露光領域を移動させてもよい。
また、本発明の露光方法または露光装置において、基板の縁の全体形状は実質的に円形であってもよい。この場合、全てのパターン投影領域において、露光領域を、基板の表面の中心を通り露光領域の移動方向に直交する仮想の直線から遠ざかる方向に移動させてもよい。なお、実質的に円形というのは、完全な円形に限らず、基板の縁の一部にオリエンテーションフラットやノッチ等が設けられているが、縁の大部分は円弧状である場合を含むという意味である。
また、本発明の露光方法または露光装置において、パターンは、基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数のマイクロデバイスを製造するために用いられるものであってもよい。この場合、マイクロデバイスは、薄膜磁気ヘッドスライダであってもよい。
また、本発明の露光方法または露光装置において、パターン投影領域内のうち、最初に露光領域となる領域内において基板の表面の位置を検出してもよい。
また、本発明の露光方法または露光装置において、パターンは、基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数の薄膜磁気ヘッドスライダを製造するために用いられるものであって、基板は、薄膜磁気ヘッドスライダの製造過程において、それぞれ複数のパターン投影領域と重なる部分からなる複数の加工用素材に分割されて、この加工用素材単位で加工が施されるものであってもよい。この場合、１つの加工用素材に対応する複数のパターン投影領域において露光領域を同一方向に移動させてもよい。
本発明の露光方法または露光装置では、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域を移動させる。これにより、本発明によれば、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域においても、投影光学系の光軸方向についての基板の表面の位置を精度よく検出して、基板の表面でパターンの一部が結像されるように投影光学系の光軸方向についての基板の位置を精度よく調整することが可能になる。従って、本発明によれば、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域が存在する場合であっても、上記パターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくすることができる。
また、本発明において、１つの加工用素材に対応する複数のパターン投影領域において露光領域を同一方向に移動させる場合には、その複数のパターン投影領域間で、露光領域の移動方向についての位置のずれを小さくすることができる。これにより、本発明によれば、１つの加工用素材より製造される複数の薄膜磁気ヘッドスライダ間における特性のばらつきを小さくすることができるという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１ないし図３を参照して、本発明の一実施の形態に係る露光装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る露光装置の要部を示す説明図である。図２は、本実施の形態に係る露光装置の要部を示す斜視図である。図３は、図１における制御装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態に係る露光装置は、フォトリソグラフィを利用してマイクロデバイスを製造する際に用いられ、マスクに形成されたパターン（以下、マスクパターンと言う。）を基板上の複数の領域に、順次、走査方式によって投影して基板を露光する走査ステップ型の露光装置である。
図１および図２に示したように、本実施の形態に係る露光装置は、マスク１を保持するマスクステージ１０と、基板２を保持する基板ステージ２０と、この基板ステージ２０を移動させる移動機構２１と、投影光学系３と、照明装置４とを備えている。マスクステージ１０は、基板ステージ２０の上方に配置されている。投影光学系３は、マスクステージ１０と基板ステージ２０との間に配置されている。照明装置４は、マスクステージ１０の上方に配置され、マスク１に対して、露光用の光を照射する。
移動機構２１は、基板ステージ２０を図１および図２に示したＸ，Ｙ，Ｚの各方向に移動可能であると共に、ＸＹ平面に対する基板ステージ２０の傾斜角度を変えることができるようになっている。なお、Ｘ方向とＹ方向は、いずれも投影光学系３の光軸方向に対して直交する方向であっても、互いに直交する方向である。Ｚ方向は、投影光学系３の光軸方向に平行な方向である。露光装置は、更に、基板２を移動させるために移動機構２１を駆動する駆動装置２２を備えている。基板ステージ２０、移動機構２１および駆動装置２２は、本発明における基板移動装置に対応する。
移動機構２１は、例えば、以下のような構成になっている。すなわち、移動機構２１は、Ｙ方向に移動可能なＹステージと、このＹステージ上に配置され、Ｘ方向に移動可能なＸステージと、このＸステージの３箇所以上に設けられ、基板ステージ２０を支持すると共に、それぞれ上端部がＺ方向に移動可能な３つ以上のアクチュエータとを有している。Ｙステージ、Ｘステージおよびアクチュエータは、駆動装置２２によって駆動されるようになっている。この移動機構２１では、Ｙステージを移動させることにより、基板ステージ２０をＹ方向に移動させることができ、Ｘステージを移動させることにより、基板ステージ２０をＸ方向に移動させることができる。また、この移動機構２１では、アクチュエータを駆動することにより、基板ステージ２０をＺ方向に移動させることができると共に、ＸＹ平面に対する基板ステージ２０の傾斜角度を変えることができる。
マスクステージ１０は、Ｘ方向に移動可能になっている。露光装置は、更に、マスク１を移動させるためにマスクステージ１０を駆動する駆動装置１１を備えている。マスクステージ１０および駆動装置１１は、本発明におけるマスク駆動装置に対応する。
露光装置は、更に、基板２の表面の位置およびＸＹ平面に対する基板２の表面の傾斜角度を検出する検出装置４０を備えている。この検出装置４０は、例えば、基板２の表面上に設定される複数の計測点に対して斜め方向から複数の光束を照射する照射部４１と、この照射部４１より出射されて基板２の表面で反射された複数の光束を検出する検出部４２とを有している。
露光装置は、更に、照明装置４、駆動装置１１，２２および検出装置４０を制御する制御装置５０を備えている。
図２に示したように、マスクステージ１０の上面において、Ｘ方向についての一端部の近傍には、移動鏡１２が取り付けられている。また、基板ステージ２０の上面において、Ｘ方向についての一端部の近傍には移動鏡２３が取り付けられ、Ｙ方向についての一端部の近傍には移動鏡２４が取り付けられている。露光装置は、更に、移動鏡１２に対向するように配置され、この移動鏡１２のＸ方向の位置を検出するレーザ干渉計１３と、移動鏡２３に対向するように配置され、この移動鏡２３のＸ方向の位置を検出するレーザ干渉計２５と、移動鏡２４に対向するように配置され、この移動鏡２４のＹ方向の位置を検出するレーザ干渉計２６とを備えている。レーザ干渉計１３，２５，２６の各出力信号は、制御装置５０に入力されるようになっている。制御装置５０は、レーザ干渉計１３の出力信号に基づいて、マスクステージ１０のＸ方向の位置を認識し、レーザ干渉計２５，２６の出力信号に基づいて、基板ステージ２０のＸ方向およびＹ方向の位置を認識する。
露光装置は、更に、マスクステージ１０の上方に配置された２つの観察顕微鏡１４，１５と、基板ステージ２０の上方において、投影光学系３の光軸から外れた位置に配置された観察顕微鏡２７とを備えている。観察顕微鏡１４，１５は、マスク１に形成されたアライメントマークを観察するために用いられる。観察顕微鏡２７は、基板２に形成されたアライメントマークを観察するために用いられる。観察顕微鏡１４，１５，２７によって得られる画像は、それぞれ電気信号に変換されて、制御装置５０に入力されるようになっている。
図３に示したように、制御装置５０は、マイクロプロセッサユニット（以下、ＭＰＵと記す。）５１と、リード・オンリ・メモリ（以下、ＲＯＭと記す。）５２と、ランダム・アクセス・メモリ（以下、ＲＡＭと記す。）５３と、入出力インターフェース部５４と、これらを互いに接続するバス５５とを備えている。この制御装置５０では、ＭＰＵ５１が、ＲＡＭ５３を作業領域として、ＲＯＭ５２に格納されたプログラムを実行することにより、後述する各種の処理を行うようになっている。入出力インターフェース部５４は、照明装置４、駆動装置１１，２２、照射部４１、検出部４２、レーザ干渉計１３，２５，２６および観察顕微鏡１４，１５，２７に接続される。
ここで、本実施の形態に係る露光装置の動作および露光方法の概略について説明する。この露光装置では、マスク１はマスクステージ１０によって保持され、基板２は基板ステージ２０によって保持される。基板２は、マイクロデバイスを形成するための基礎となる板状の基体と、この基体の上に形成された種々の層とを含んでいる。露光装置を用いて基板２を露光する際には、基板２の最上層はフォトレジスト層になっている。基板２の縁の全体形状は、実質的に円形になっている。マスク１には、フォトリソグラフィによって基板２における所定の層をパターニングするためのパターン（以下、マスクパターンと言う。）が形成されている。
照明装置４は、断面がＹ方向に長い矩形となる露光用の光束をマスク１の一部に照射する。以下、マスク１において、上記光束が照射される領域を照射領域１６と言う。この照射領域１６を通過した光束は、投影光学系３によって、基板２の表面の一部に照射される。これにより、照射領域１６に存在するマスクパターンの一部が、投影光学系３を介して基板２の表面の一部に投影される。
図２に示したように、本実施の形態では、基板２とその周辺を含む所定の範囲内において、それぞれ少なくとも一部が基板２の一部と重なる複数のパターン投影領域２８が設定される。露光装置は、パターン投影領域２８毎に、投影光学系３を介してマスクパターンの一部をパターン投影領域２８の一部に投影しながらマスク１と基板２とを同期してＸ方向に移動させる。以下、パターン投影領域２８内において、マスクパターンの一部が投影されて露光が行なわれる領域を露光領域２９と言う。露光装置は、上述の動作により、露光領域２９を、パターン投影領域２８におけるＸ方向の両端部のうちの一方から他方に向かって移動させる。これにより、マスクパターン全体に基づいてパターン投影領域２８全体が露光される。パターン投影領域２８におけるＸ方向の両端部は、本発明における第１および第２の端部に対応する。
なお、マスク１の移動は、制御装置５０による制御に基づいて駆動装置１１によってマスクステージ１０を駆動することによって行なわれ、基板２の移動は、制御装置５０による制御に基づいて駆動装置２２によって移動機構２１を駆動することによって行なわれる。制御装置５０は、レーザ干渉計１３の出力信号に基づいて、マスクステージ１０のＸ方向の位置を認識する。また、制御装置５０は、観察顕微鏡１４，１５の出力信号に基づいて、マスク１に形成されたアライメントマークの位置を認識する。また、制御装置５０は、レーザ干渉計２５，２６の出力信号に基づいて、基板ステージ２０のＸ方向およびＹ方向の位置を認識し、更に、これにより、基板２のＸ方向およびＹ方向の位置を認識する。また、制御装置５０は、観察顕微鏡２７の出力信号に基づいて、基板２に形成されたアライメントマークの位置を認識する。
露光装置は、マスクパターンに基づいて１つのパターン投影領域２８を露光する処理を行なった後、基板２をＸ方向またはＹ方向に移動させ、次のパターン投影領域２８において、同様の露光処理を行なう。
また、露光装置は、パターン投影領域２８を露光する処理の前に、検出装置４０を用いて、各パターン投影領域２８内において、投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）についての基板２の表面の位置およびＸＹ平面に対する基板２の表面の傾斜角度を検出する。ここで、検出装置４０によって基板２の表面上に設定される複数の計測点のうちのいくつかは、露光領域２９となる領域（以下、中央計測領域と言う。）内に配置されている。複数の計測点のうちの残りは、中央計測領域のＸ方向についての両側における近傍領域（以下、近傍計測領域と言う。）に配置されている。
パターン投影領域２８の露光開始直前には、中央計測領域は、最初に露光領域となる領域に重なる。制御装置５０は、パターン投影領域２８の露光前には、中央計測領域内の計測点における検出結果に基づいて、最初に露光領域２９となる領域において、基板２の表面の位置および傾斜角度を検出する。基板２の表面の位置および傾斜角度は、例えば、複数の計測点のＺ方向の位置を検出し、検出されたこれらの位置から最小自乗法によって、基板２の表面を近似的に求めることによって検出することができる。制御装置５０は、この検出結果に基づいて、駆動装置２２を制御して、基板２の表面が理想的な状態になるように、すなわち、基板２の表面でマスクパターンの一部が結像され且つ基板２の表面がＸＹ平面と平行になるように、投影光学系３の光軸方向（Ｚ方向）についての基板２の位置と基板２の傾斜角度とを調整する。
パターン投影領域２８の露光開始後には、パターン投影領域２８内において、中央計測領域は露光領域２９と共に移動する。このとき、近傍計測領域は、露光領域２９の移動方向の前後における近傍に配置される。制御装置５０は、パターン投影領域２８の露光中は、中央計測領域内の計測点における検出結果と、近傍計測領域内の計測点のうち、露光領域２９の移動方向の前方に配置される計測点における検出結果とに基づいて、露光領域２９の移動方向の前方における基板２の表面の位置および傾斜角度を予測する。そして、制御装置５０は、この予測結果に基づいて、基板２の表面が理想的な状態に近づくように、基板２の位置と傾斜角度を調整する。
また、マスクパターンは、アライメントマークを含んでいる。従って、基板２において、マスクパターンに従ってパターニングされる層には、アライメントマークが形成される。制御装置５０は、マスクパターンに従って基板２を露光する際に、それ以前に、アライメントマークを含む層が形成されていない場合には、基板２の外形から求めた基板２の中心位置を基準として、基板２上にＸＹ座標を想定し、このＸＹ座標に基づいて、複数のパターン投影領域２８の位置を決定する。
また、制御装置５０は、マスクパターンに従って基板２を露光する際に、それ以前に、アライメントマークを含む層が形成されている場合には、以前に形成された層における全てのアライメントマークのうち、予め決められた複数の位置のアライメントマークを、観察顕微鏡２７を用いて検出する。そして、制御装置５０は、検出した複数のアライメントマークの位置から、以前に形成された層におけるＸＹ座標を想定し、このＸＹ座標に、これから露光を行なう複数のパターン投影領域２８の基準となるＸＹ座標を一致させて、パターン投影領域２８の位置を決定する。
なお、露光装置の機械的な精度は完璧ではないことから、実際の露光後におけるパターン投影領域２８の位置は、上述のように露光前に制御装置５０によって決定されたパターン投影領域２８の位置からずれる場合がある。
以下、本実施の形態に係る露光装置法および露光方法を利用して製造されるマイクロデバイスの一例である薄膜磁気ヘッドスライダ（以下、単にスライダと記す。）について説明する。始めに、図４を参照して、スライダの製造方法について説明する。後で詳しく説明するが、スライダは、記録媒体に対向する媒体対向面と、この媒体対向面の近傍に配置された薄膜磁気ヘッド素子とを有している。薄膜磁気ヘッド素子は、例えば、書き込み用の誘導型電磁変換素子と読み出し用のＭＲ素子とを積層した構造になっている。
スライダは、以下のような方法で製造される。まず、１枚の基板２に対して、同一の姿勢で複数列に配列された多数の薄膜磁気ヘッド素子を形成する。この薄膜磁気ヘッド素子を形成する過程で、薄膜磁気ヘッド素子を構成する種々の層のパターニングのためにフォトリソグラフィが利用され、この過程で、本実施の形態に係る露光装置法および露光方法が利用される。薄膜磁気ヘッド素子が形成された時点で、基板２は、複数列に配列されたスライダ部分を含んでいる。各スライダ部分は、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子を含んでいる。
次に、基板２を切断して、スライダ部分が一列に配列された加工用素材であるバー、あるいはスライダ部分が複数列に配列された加工用素材であるブロックを形成する。基板２を切断してバーを形成した場合には、次に、バー単位で、バーに含まれる全てのスライダ部分に対して研磨等の加工を施して、バーに含まれる全てのスライダ部分における媒体対向面を形成する。次に、このバーを切断して各スライダに分離する。基板２を切断してブロックを形成した場合には、次に、ブロック単位で、ブロックの一端に位置する一列分のスライダ部分に対して研磨等の加工を施して、ブロックの一端に位置する一列分のスライダ部分における媒体対向面を形成する。次に、この一列分のスライダ部分よりなるバーをブロックより切り出し、更に、このバーを切断して各スライダに分離する。
以下、基板２を切断してブロックを形成する場合を例にとって説明する。図４は、ブロックの一部を示す説明図である。図４に示したように、ブロックは、複数列に配列されたスライダ部分６１を含んでいる。各スライダ部分６１は、それぞれ薄膜磁気ヘッド素子１００を含んでいる。このブロックの一端には、一列分のスライダ部分６１が配置されている。この一列分のスライダ部分６１に対して、研磨等の加工が施され、この一列分のスライダ部分６１における媒体対向面１２０が形成される。媒体対向面１２０の形成後、図４において符号６２で示した線の位置でブロックを切断することにより、一列分のスライダ部分６１よりなるバーがブロックより切り出され、更に、このバーを切断することにより各スライダが分離される。
図５は、上述のようにして製造されるスライダの形状の一例を示す斜視図である。図５に示したように、磁気ディスク装置において、スライダ７０は、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置される。このスライダ７０は、スライダ本体７１を備えている。スライダ本体７１は、ほぼ六面体形状をなしている。スライダ本体７１の六面のうちの一面は、記録媒体に対向するようになっている。この一面には、媒体対向面１２０が形成されている。記録媒体が図５におけるｚ方向に回転すると、記録媒体とスライダ７０との間を通過する空気流によって、スライダ７０に、図５におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ７０は、この揚力によって記録媒体の表面から浮上するようになっている。なお、図５におけるｘ方向は、記録媒体のトラック横断方向である。スライダ本体７１の空気流出側の端部（図５における左下の端部）の近傍であって、且つ媒体対向面１２０の近傍には、薄膜磁気ヘッド素子１００が設けられている。
次に、図６および図７を参照して、スライダ７０に含まれる薄膜磁気ヘッド素子１００の構成および製造方法について説明する。図６は薄膜磁気ヘッド素子１００の媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図７は薄膜磁気ヘッド素子１００の磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
この薄膜磁気ヘッド素子１００の製造方法では、まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基体１０１の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層１０２を、例えば１〜５μｍの厚さに形成する。次に、絶縁層１０２の上に、スパッタリング法またはめっき法等によって、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなる再生素子用の下部シールド層１０３を、例えば約３μｍの厚さに形成する。
次に、下部シールド層１０３の上に、スパッタリング法等によって、絶縁材料よりなる下部シールドギャップ膜１０４を、例えば１０〜２００ｎｍの厚さに形成する。次に、下部シールドギャップ膜１０４の上に、再生用のＭＲ素子１０５と、図示しない一対のバイアス磁界印加層と、一対の電極層１０６を、それぞれ、例えば数十ｎｍの厚さに形成する。次に、下部シールドギャップ膜１０４およびＭＲ素子１０５の上に、スパッタリング法等によって、絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜１０７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚さに形成する。
次に、上部シールドギャップ膜１０７の上に、磁性材料からなり、記録素子の下部磁極層を兼ねた再生素子の上部シールド層１０８を、例えば３〜４μｍの厚さに形成する。なお、上部シールド層１０８に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。上部シールド層１０８は、スパッタリング法またはめっき法等によって形成される。なお、上部シールド層１０８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタリング法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁極層とを設けてもよい。
次に、上部シールド層１０８の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層１０９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイル１１０の中心部分において、記録ギャップ層１０９を部分的にエッチングしてコンタクトホール１０９ａを形成する。
次に、記録ギャップ層１０９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイル１１０の第１層部分１１０Ａを、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。薄膜コイル１１０は、この第１層部分１１０Ａと、後述する第２層部分１１０Ｂとを有している。なお、図６において、符号１１０Ａａは、第１層部分１１０Ａのうち、第２層部分１１０Ｂに接続される接続部を表している。第１層部分１１０Ａは、コンタクトホール１０９ａの周囲に巻回される。
次に、第１層部分１１０Ａおよびその周辺の記録ギャップ層１０９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
次に、絶縁層１１１のうちの後述する媒体対向面１２０側の斜面部分から媒体対向面１２０側にかけての領域において、記録ギャップ層１０９および絶縁層１１１の上に、記録素子用の磁性材料によって、上部磁極層１１２のトラック幅規定層１１２ａを形成する。上部磁極層１１２は、このトラック幅規定層１１２ａと、後述する連結部分層１１２ｂおよびヨーク部分層１１２ｃとで構成される。
トラック幅規定層１１２ａは、記録ギャップ層１０９の上に形成され、上部磁極層１１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１１の媒体対向面１２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
トラック幅規定層１１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール１０９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１１２ｂを形成すると共に、接続部１１０Ａａの上に磁性材料よりなる接続層１１３を形成する。連結部分層１１２ｂは、上部磁極層１１２のうち、上部シールド層１０８に磁気的に連結される部分を構成する。
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１１２ａをマスクとして、記録ギャップ層１０９および上部シールド層１０８の磁極部分における記録ギャップ層１０９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図７に示したように、上部磁極層１１２の磁極部分、記録ギャップ層１０９および上部シールド層１０８の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層１０９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１１４を、例えば３〜４μｍの厚さに形成する。次に、この絶縁層１１４を、例えば化学機械研磨によって、トラック幅規定層１１２ａ、連結部分層１１２ｂおよび接続層１１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
次に、平坦化された絶縁層１１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる第２層部分１１０Ｂを、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図６において、符号１１０Ｂａは、第２層部分１１０Ｂのうち、接続層１１３を介して第１層部分１１０Ａの接続部１１０Ａａに接続される接続部を表している。第２層部分１１０Ｂは、連結部分層１１２ｂの周囲に巻回される。
次に、第２層部分１１０Ｂおよびその周辺の絶縁層１１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
次に、トラック幅規定層１１２ａ、絶縁層１１４，１１６および連結部分層１１２ｂの上に、パーマロイ等の記録素子用の磁性材料によって、上部磁極層１１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１１２ｃを形成する。ヨーク部分層１１２ｃの媒体対向面１２０側の端部は、媒体対向面１２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１１２ｃは、連結部分層１１２ｂを介して上部シールド層１０８に接続されている。
次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１１７を形成する。次に、このオーバーコート層１１７の上面に、ＭＲ素子１０５および薄膜コイル１１０に接続される端子を形成する。最後に、媒体対向面１２０を形成して、薄膜磁気ヘッド素子１００を含むスライダ７０が完成する。スライダ本体７１は、主に基体１０１およびオーバーコート層１１７によって構成される。
このようにして製造される薄膜磁気ヘッド素子１００は、記録素子と再生素子とを備えている。再生素子は、媒体対向面１２０の近傍に配置されたＭＲ素子１０５と、媒体対向面１２０側の一部がＭＲ素子１０５を挟んで対向するように配置された、ＭＲ素子１０５をシールドするための下部シールド層１０３および上部シールド層１０８とを有している。
記録素子は、媒体対向面１２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層（上部シールド層１０８）および上部磁極層１１２と、この下部磁極層の磁極部分と上部磁極層１１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層１０９と、少なくとも一部が下部磁極層および上部磁極層１１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１１０とを有している。
この薄膜磁気ヘッド素子１００では、図６に示したように、媒体対向面１２０から、絶縁層１１１の媒体対向面１２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面１２０から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。
この薄膜磁気ヘッド素子１００は、記録素子によって記録媒体に情報を記録し、再生素子によって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
図６および図７に示した薄膜磁気ヘッド素子１００において、本実施の形態に係る露光装置法および露光方法を利用してパターニングされる層の例として、ＭＲ素子１０５が挙げられる。以下、図８ないし図１４を参照して、ＭＲ素子１０５の形成方法の一例について説明する。図８ないし図１４において、（ａ）は積層体の媒体対向面に平行な断面を示し、（ｂ）は積層体の上面を示している。なお、図８ないし図１４における（ａ）は、それぞれ、（ｂ）において記号ｎＡ−ｎＡ（ｎは８〜１４の整数）で示された線の位置における断面を表している。
このＭＲ素子１０５の形成方法では、まず、図８に示したように、下部シールドギャップ膜１０４の上に、スパッタリング法等により、ＭＲ素子１０５となるＭＲ膜１０５Ｐを形成する。
図９は、次の工程を示す。この工程では、まず、ＭＲ膜１０５Ｐの上に、フォトレジスト層を形成する。次に、第１のマスクを用いて、このフォトレジスト層を露光する。その際、本実施の形態に係る露光装置および露光方法が用いられる。次に、フォトレジスト層を現像して、残ったフォトレジスト層によって、エッチングマスク１３１を形成する。このエッチングマスク１３１は、２つの矩形の開口部１３１ａを有している。
次に、図１０に示したように、エッチングマスク１３１を用い、イオンミリング等のドライエッチングによって、ＭＲ膜１０５Ｐを選択的にエッチングする。
次に、図１１に示したように、図１０に示した積層体の上面全体の上に、スパッタリング法等により、バイアス磁界印加層となる膜１３２Ｐと、電極層１０６となる膜１０６Ｐを順に形成する。
次に、図１２に示したように、エッチングマスク１３１を溶剤等よって溶解させ、エッチングマスク１３１とその上に形成された膜を除去する。
図１３は、次の工程を示す。この工程では、まず、図１２に示した積層体の上にフォトレジスト層を形成する。次に、第２のマスクを用いて、このフォトレジスト層を露光する。その際、本実施の形態に係る露光装置および露光方法が用いられる。次に、フォトレジスト層を現像して、残ったフォトレジスト層によって、エッチングマスク１３３を形成する。
図１４は、次の工程を示す。この工程では、まず、エッチングマスク１３３を用い、イオンミリング等のドライエッチングによって、ＭＲ膜１０５Ｐ、膜１３２Ｐおよび膜１０６Ｐのそれぞれにおける不要な部分を選択的にエッチングする。次に、エッチングマスク１３３を溶剤等よって溶解させ、エッチングマスク１３３を除去する。これにより、残ったＭＲ膜１０５ＰによってＭＲ素子１０５が形成され、残った膜１３２Ｐによってバイアス磁界印加層１３２が形成され、残った膜１０６Ｐによって電極層１０６が形成される。図１４（ｂ）において、記号ＭＲ−ｈは、ＭＲハイトを表している。なお、ＭＲハイトとは、ＭＲ素子１０５の媒体対向面側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）を言う。
ところで、前述の薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法では、図４に示したように、ブロックの状態で、一列に配列された複数のスライダ部分６１における媒体対向面１２０を形成する。この媒体対向面１２０を形成する工程では、一列に配列された複数の薄膜磁気ヘッド素子１００におけるＭＲハイトを全て許容範囲内に収める必要がある。媒体対向面１２０を形成する工程は、媒体対向面１２０を研磨する工程を含んでいる。ＭＲハイトは、媒体対向面１２０の研磨量によって調整される。
次に、本実施の形態に係る露光装置の動作および露光方法の特徴部分について詳しく説明する。本実施の形態では、マスク１を用いて基板２を露光する際には、基板２とその周辺を含む所定の範囲内において、それぞれ少なくとも一部が基板２の一部と重なる複数のパターン投影領域２８が設定される。このパターン投影領域２８の配置は、例えば、図２２に示したショット２０２と同様になる。１つのパターン投影領域２８に投影されるマスクパターンは、複数の薄膜磁気ヘッド素子１００に対応したパターンを含んでいる。従って、基板２のうち、１つのパターン投影領域２８に対応する部分には、複数のスライダ部分６１が形成される。また、１つのブロックとなる範囲内には、複数のパターン投影領域２８が含まれる。また、いくつかのパターン投影領域２８では、その一部が基板２の縁の外側に配置される。以下、このようなパターン投影領域２８を、周辺投影領域と呼び、符号２８Ｅで表す。
本実施の形態では、パターン投影領域２８を露光する際に、そのパターン投影領域２８が、周辺投影領域２８Ｅであって、且つその領域におけるＸ方向の両端部で、基板２と重なる部分の長さが異なる領域である場合には、両端部のうち、基板２と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域２９を移動させる。これにより、露光領域２９の移動方向が上記の方向とは反対の方向である場合に比べて、周辺投影領域２８Ｅの露光前に行なわれる基板２の位置を調整する処理において、より多くの計測点が基板２の縁の内側に配置される。従って、本実施の形態によれば、周辺投影領域２８Ｅにおいても、投影光学系３の光軸方向についての基板２の表面の位置を精度よく検出することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、基板２の表面でマスクパターンの一部が結像されるように、投影光学系３の光軸方向についての基板２の位置を精度よく調整することが可能になる。従って、本実施の形態によれば、周辺投影領域２８Ｅが存在する場合であっても、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくすることができる。
以下、本実施の形態に対する２つの比較例と、本実施の形態における２つの実施例について説明する。図１５は、第１の比較例におけるパターン投影領域２８毎の露光領域２９の移動方向を示している。図１６は、第２の比較例におけるパターン投影領域２８毎の露光領域２９の移動方向を示している。図１７は、第１の実施例におけるパターン投影領域２８毎の露光領域２９の移動方向を示している。図１８は、第２の実施例におけるパターン投影領域２８毎の露光領域２９の移動方向を示している。
図１５ないし図１８に示した各例では、それぞれ、円板状の基板２とその周辺を含む所定の範囲内において、それぞれ少なくとも一部が基板２の一部と重なる４４個のパターン投影領域２８が設定されている。そのうちの２０個のパターン投影領域２８は、周辺投影領域２８Ｅになっている。これらの例では、全ての周辺投影領域２８Ｅにおいて、その領域におけるＸ方向の両端部で、基板２と重なる部分の長さが異なっている。また、これらの例では、一列に並ぶ４個のパターン投影領域２８を含む領域が、１つのブロックとなる範囲になっている。このブロックとなる範囲の配置は、図２２における領域２０３と同様である。また、図１５ないし図１８において、矢印は、パターン投影領域２８毎の露光領域２９の移動方向を表している。
図１５に示した第１の比較例では、全てのパターン投影領域２８に関して、Ｘ方向またはＹ方向に隣接するパターン投影領域２８間で、露光領域２９の移動方向が互いに反対になっている。この第１の比較例では、いくつかの周辺投影領域２８Ｅにおいて、その領域におけるＸ方向の両端部のうち、基板２と重なる部分が短い端部から他方の端部に向かって露光領域２９を移動させることになる。そのため、この第１の比較例では、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきが大きくなる。
図１６に示した第２の比較例では、全てのパターン投影領域２８における露光領域２９の移動方向が同一になっている。この第２の比較例でも、いくつかの周辺投影領域２８Ｅにおいて、その領域におけるＸ方向の両端部のうち、基板２と重なる部分が短い端部から他方の端部に向かって露光領域２９を移動させることになる。そのため、この第２の比較例でも、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきが大きくなる。
図１７に示した第１の実施例では、全ての周辺投影領域２８Ｅにおいて、その領域におけるＸ方向の両端部のうち、基板２と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域２９を移動させている。この場合、全ての周辺投影領域２８Ｅにおいて、露光領域２９の移動方向は、基板２の表面の中心を通り露光領域２９の移動方向に直交する仮想の直線Ｌから遠ざかる方向になる。また、第１の実施例では、周辺投影領域２８Ｅ以外の全てのパターン投影領域２８において、Ｘ方向またはＹ方向に隣接するパターン投影領域２８間で、露光領域２９の移動方向が互いに反対になっている。この第１の実施例では、周辺投影領域２８Ｅが存在する場合であっても、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくすることができる。また、第１の実施例では、周辺投影領域２８Ｅ以外の全てのパターン投影領域２８において、隣接するパターン投影領域２８間で、露光領域２９の移動方向が互いに反対になっていることから、基板２の全体に対する露光の処理時間を短縮することができる。
図１８に示した第２の実施例では、第１の実施例と同様に、全ての周辺投影領域２８Ｅにおいて、その領域におけるＸ方向の両端部のうち、基板２と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって露光領域２９を移動させている。この場合、全ての周辺投影領域２８Ｅにおいて、露光領域２９の移動方向は仮想の直線Ｌから遠ざかる方向になる。また、第２の実施例では、周辺投影領域２８Ｅ以外の全てのパターン投影領域２８においても、露光領域２９の移動方向を、仮想の直線Ｌから遠ざかる方向に設定している。従って、第２の実施例では、全てのパターン投影領域２８において、露光領域２９の移動方向は、仮想の直線Ｌから遠ざかる方向になる。この第２の実施例では、周辺投影領域２８Ｅが存在する場合であっても、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくすることができる。また、第２の実施例では、１つの加工用素材であるブロックに対応する複数のパターン投影領域２８において露光領域２９の移動方向が同じになる。従って、第２の実施例によれば、１つのブロックに対応する、露光後における複数のパターン投影領域２８間で、露光領域２９の移動方向についての位置のずれを小さくすることができる。これにより、第２の実施例によれば、１つのブロックより製造される複数の薄膜磁気ヘッドスライダ７０間における特性のばらつきを小さくすることができる。
次に、上記の２つの実施例の効果を確認するために行なった実験の結果について説明する。この実験では、上記の２つの比較例と２つの実施例について、以下の３つの指標に関して評価した。第１の指標は、Ｙ方向に隣接するパターン投影領域２８間におけるＸ方向についての位置ずれを表すものである。第２の指標は、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを表すものである。第３の指標は、媒体対向面１２０の形成後のＭＲ素子１０５の抵抗値のばらつきを表すものである。
実験では、２つの比較例と２つの実施例のそれぞれ露光方法毎に、図８ないし図１４に示した方法を用いて、基板２に対して多数のＭＲ素子１０５を形成した。実験では、マスク１は、そのＹ方向の両端近傍に配置された重ね合わせマークを含むものとし、これにより、基板２では、パターン投影領域２８におけるＹ方向の両端近傍に、マスク１の重ね合わせマークに対応した基板２上の重ね合わせマークが形成されるようにした。
図１９は、基板２とパターン投影領域２８と重ね合わせマークとを示している。図１９において、Ｙ方向に並ぶ複数のパターン投影領域２８は、左側から順に露光処理が行なわれるものとする。基板２の露光および現像後には、マスク１の重ね合わせマークに従ってパターニングされた層によって、各パターン投影領域２８におけるＹ方向の両端近傍に２種類の重ね合わせマークＭ１，Ｍ２が形成される。重ね合わせマークＭ１は、パターン投影領域２８の図１９における左端の近傍に３つ配置され、重ね合わせマークＭ２は、パターン投影領域２８の図１９における右端の近傍に３つ配置される。重ね合わせマークＭ１，Ｍ２は、いずれも矩形であるが、重ね合わせマークＭ１は重ね合わせマークＭ２よりも大きくなっている。また、Ｙ方向に隣接する２つのパターン投影領域２８のうち、図１９における右側のパターン投影領域２８における重ね合わせマークＭ１は、図１９における左側のパターン投影領域２８における重ね合わせマークＭ２に重なる位置に配置されるようになっている。
なお、図１９では、便宜上、パターン投影領域２８のうち、基板２の縁の外側に配置された部分にも、重ね合わせマークＭ１，Ｍ２を描いているが、実際には、重ね合わせマークＭ１，Ｍ２は、パターン投影領域２８のうち、基板２の縁の内側に配置された部分にのみ形成される。図１９では、実際に形成される重ね合わせマークＭ１，Ｍ２を、丸で囲って示している。重ね合わせマークＭ１，Ｍ２は、観察顕微鏡２７によって観察される。
図２０は、図１９における重ね合わせマークＭ１，Ｍ２を拡大して示している。露光装置の制御装置５０は、重ね合わせマークＭ１，Ｍ２の各中心の位置が一致するように、複数のパターン投影領域２８の位置を設定する。しかし、露光装置の機械的な精度が完璧ではないことから、実際の露光後におけるパターン投影領域２８は、上記の理想的な位置からずれる場合がある。その結果、図２０に示したように、重ね合わせマークＭ１，Ｍ２の各中心の位置がずれる場合がある。ここで、重ね合わせマークＭ１，Ｍ２の各中心の位置のＸ方向についてのずれ量をＳＯＬで表す。そして、１枚の基板２中の全ての重ね合わせマークＭ１，Ｍ２におけるずれ量ＳＯＬの標準偏差の３倍を、第１の指標とし、記号ＳＯＬ−３σで表す。この第１の指標ＳＯＬ−３σの値が大きいほど、露光後において、Ｙ方向に隣接するパターン投影領域２８間におけるＸ方向についての位置ずれが大きいことになる。
次に、図２１を参照して、第２の指標と第３の指標について説明する。図２１において（ａ）は、Ｙ方向に隣接する２つのパターン投影領域２８に含まれる複数のＭＲ素子１０５のうち、Ｙ方向に沿って一列に配列されたＭＲ素子１０５を模式的に表している。図２１において（ｂ）は、（ａ）に示された各ＭＲ素子１０５について、媒体対向面１２０の形成後における抵抗値（相対値）ＭＲＲを表している。以下、（ａ）に示された２つのパターン投影領域２８のうち、左側のパターン投影領域２８をパターン投影領域２８Ａと呼び、右側のパターン投影領域２８をパターン投影領域２８Ｂと呼ぶ。
ここで、媒体対向面１２０の形成前におけるＭＲ素子１０５の媒体対向面１２０に垂直な方向の長さを記号ＣＤで表し、媒体対向面１２０の形成後におけるＭＲ素子１０５の媒体対向面１２０に垂直な方向の長さ、すなわちＭＲハイトを記号ＭＲｈで表す。図２１（ａ）では、パターン投影領域２８Ａに含まれるＭＲ素子１０５についての長さＣＤ、ＭＲｈをそれぞれＣＤ−Ａ、ＭＲｈ−Ａで表し、パターン投影領域２８Ｂに含まれるＭＲ素子１０５についての長さＣＤ、ＭＲｈをそれぞれＣＤ−Ｂ、ＭＲｈ−Ｂで表している。長さＣＤは、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきに応じて変動する。ここで、１枚の基板２に含まれる全てのＭＲ素子１０５についての長さＣＤの変動の範囲を、第２の指標とし、記号ＣＤ−Rangeで表す。範囲ＣＤ−Rangeが大きいほど、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきが大きいことになる。
理想的には、１枚の基板２に含まれる全てのＭＲ素子１０５の抵抗値ＭＲＲは等しくなる。しかしながら、実際には、この抵抗値ＭＲＲには、ばらつきが生じることがある。ここで、１枚の基板２に含まれる全てのＭＲ素子１０５の抵抗値ＭＲＲの標準偏差の３倍を、第３の指標とし、記号ＭＲＲ−３σで表す。この第３の指標ＭＲＲ−３σの値が大きいほど、媒体対向面１２０の形成後のＭＲ素子１０５の抵抗値のばらつきが大きいことを示す。第３の指標ＭＲＲ−３σを小さくするためには、第１の指標ＳＯＬ−３σと第２の指標ＣＤ−Rangeを共に小さくする必要がある。
下記の表に、２つの比較例と２つの実施例について、実験で得られた３つの指標の値を示す。なお、実験において、長さＣＤの目標値は２００ｎｍとした。ＳＯＬ−３σ、ＣＤ−Rangeの単位は、いずれもｎｍである。ＭＲＲ−３σの単位はΩである。
Figure 0004003885
上記の表から分かるように、第１および第２の実施例では、第１および第２の比較例に比べて、第２の指標ＣＤ−Rangeの値が小さくなっている。このことから、第１および第２の実施例によれば、マスクパターンに基づいてパターニングされる層の幅のばらつきを小さくすることができることが分かる。
また、上記の表から分かるように、第２の実施例では、第１および第２の比較例および第１の実施例に比べて、第１の指標ＳＯＬ−３σの値が小さくなっている。このことから、第２の実施例によれば、露光後において、Ｙ方向に隣接する複数のパターン投影領域２８間で、露光領域２９の移動方向（Ｘ方向）についての位置のずれを小さくすることができることが分かる。
また、上記の表から分かるように、第１および第２の実施例では、第１および第２の比較例に比べて、第３の指標ＭＲＲ−３σの値が小さくなっている。特に、第２の実施例では、第１および第２の比較例に比べて、第３の指標ＭＲＲ−３σの値が大幅に小さくなっている。このことから、第１および第２の実施例によれば、１つのブロックより製造される複数の薄膜磁気ヘッドスライダ７０間における特性（ＭＲ素子１０５の抵抗値）のばらつきを小さくすることができ、特に、第２の実施例ではその効果が顕著であることが分かる。
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、マイクロデバイスとして薄膜磁気ヘッドスライダを製造する場合に限らず、基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分に複数のマイクロデバイスを形成する場合に広く利用することができる。本発明を利用して製造可能な薄膜磁気ヘッドスライダ以外のマイクロデバイスとしては、例えば、半導体レーザや発光ダイオードがある。
また、実施の形態では、基体側に再生素子を形成し、その上に、記録素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッド素子について説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
本発明の一実施の形態に係る露光装置の要部を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る露光装置の要部を示す斜視図である。 図１における制御装置の構成を示すブロック図である。 薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法について説明するための説明図である。 薄膜磁気ヘッドスライダの形状の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッド素子の媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッド素子の磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 ＭＲ素子の形成方法における一工程を示す説明図である。 図８に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図９に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図１０に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図１１に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図１２に示した工程に続く工程を示す説明図である。 図１３に示した工程に続く工程を示す説明図である。 第１の比較例におけるパターン投影領域毎の露光領域の移動方向を示す説明図である。 第２の比較例におけるパターン投影領域毎の露光領域の移動方向を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の第１の実施例におけるパターン投影領域毎の露光領域の移動方向を示す説明図である。 本発明の一実施の形態の第２の実施例におけるパターン投影領域毎の露光領域の移動方向を示す説明図である。 第１および第２の実施例の効果を確認するために行なった実験における基板とパターン投影領域と重ね合わせマークとを示す説明図である。 図１９における重ね合わせマークを拡大して示す説明図である。 実験で評価した第２および第３の指標について説明するための説明図である。 薄膜磁気ヘッドスライダの製造方法を説明するための説明図である。
符号の説明
１…マスク、２…基板、３…投影光学系、４…照明装置、１０…マスクステージ、１１…駆動装置、２０…基板ステージ、２１…移動機構、２２…駆動装置、４０…検出装置、５０…制御装置。

Claims (10)

  1. マスクに形成されたパターンを、それぞれ少なくとも一部が基板の一部と重なる複数のパターン投影領域に順次投影して、前記パターンに基づいて基板を露光する露光方法であって、
    前記パターン投影領域毎に、投影光学系を介して前記パターンの一部を前記パターン投影領域の一部に投影しながら前記マスクと基板とを同期して移動させることによって、前記パターンの一部が投影されて露光が行なわれる露光領域を、前記パターン投影領域における第１および第２の端部のうちの一方から他方に向かって移動させ、これにより前記パターンに基づいて前記パターン投影領域を露光する手順と、
    前記パターン投影領域を露光する手順に先立って、前記各パターン投影領域内において、前記投影光学系の光軸方向についての前記基板の表面の位置を検出し、この検出結果に基づいて、前記基板の表面で前記パターンの一部が結像されるように前記投影光学系の光軸方向についての前記基板の位置を調整する手順とを備え、
    前記基板の縁の全体形状は実質的に円形であり、
    前記パターン投影領域を露光する手順では、全てのパターン投影領域において、前記露光領域を、基板の表面の中心を通り前記露光領域の移動方向に直交する仮想の直線から遠ざかる方向に移動させ、これにより、一部が前記基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが前記第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、前記第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって前記露光領域を移動させることを特徴とする露光方法。
  2. 前記パターンは、前記基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数のマイクロデバイスを製造するために用いられるものであることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
  3. 前記マイクロデバイスは、薄膜磁気ヘッドスライダであることを特徴とする請求項２記載の露光方法。
  4. 前記基板の位置を調整する手順では、前記パターン投影領域内のうち、最初に前記露光領域となる領域内において基板の表面の位置を検出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の露光方法。
  5. 前記パターンは、前記基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数の薄膜磁気ヘッドスライダを製造するために用いられるものであり、
    前記基板は、前記薄膜磁気ヘッドスライダの製造過程において、それぞれ複数のパターン投影領域と重なる部分からなる複数の加工用素材に分割されて、この加工用素材単位で加工が施されるものであり、
    前記パターン投影領域を露光する手順では、１つの加工用素材に対応する複数のパターン投影領域において前記露光領域の移動方向が同じになることを特徴とする請求項１記載の露光方法。
  6. マスクに形成されたパターンを、それぞれ少なくとも一部が基板の一部と重なる複数のパターン投影領域に順次投影して、前記パターンに基づいて基板を露光する露光装置であって、
    前記マスクを保持し移動させるマスク移動装置と、
    前記基板を保持し移動させる基板移動装置と、
    前記マスクに形成されたパターンの一部を前記パターン投影領域の一部に投影する投影光学系と、
    前記基板の表面の位置を検出する検出装置と、
    前記マスク移動装置、基板移動装置および検出装置を制御する制御装置とを備え、
    前記制御装置は、
    前記パターン投影領域毎に、前記投影光学系を介して前記パターンの一部を前記パターン投影領域の一部に投影させながら、前記マスク移動装置および基板移動装置を制御して前記マスクと基板とを同期して移動させることによって、前記パターンの一部が投影されて露光が行なわれる露光領域を、前記パターン投影領域における第１および第２の端部のうちの一方から他方に向かって移動させ、これにより前記パターンに基づいて前記パターン投影領域を露光する処理と、
    前記パターン投影領域を露光する処理の前に、前記検出装置を用いて、前記各パターン投影領域内において、前記投影光学系の光軸方向についての前記基板の表面の位置を検出し、この検出結果に基づいて、前記基板移動装置を制御して、前記基板の表面で前記パターンの一部が結像されるように前記投影光学系の光軸方向についての前記基板の位置を調整する処理とを行い、
    前記基板の縁の全体形状は実質的に円形であり、
    前記制御装置は、前記パターン投影領域を露光する処理では、全てのパターン投影領域において、前記露光領域を、基板の表面の中心を通り前記露光領域の移動方向に直交する仮想の直線から遠ざかる方向に移動させ、これにより、一部が基板の縁の外側に配置されるパターン投影領域であって、基板と重なる部分の長さが前記第１の端部と第２の端部とで異なるパターン投影領域においては、前記第１および第２の端部のうち、基板と重なる部分が長い端部から他方の端部に向かって前記露光領域を移動させることを特徴とする露光装置。
  7. 前記パターンは、前記基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数のマイクロデバイスを製造するために用いられるものであることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
  8. 前記マイクロデバイスは、薄膜磁気ヘッドスライダであることを特徴とする請求項７記載の露光装置。
  9. 前記制御装置は、前記基板の位置を調整する処理では、前記パターン投影領域内のうち、最初に前記露光領域となる領域内において基板の表面の位置を検出することを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載の露光装置。
  10. 前記パターンは、前記基板のうちの１つのパターン投影領域に対応する部分によって複数の薄膜磁気ヘッドスライダを製造するために用いられるものであり、
    前記基板は、前記薄膜磁気ヘッドスライダの製造過程において、それぞれ複数のパターン投影領域と重なる部分からなる複数の加工用素材に分割されて、この加工用素材単位で加工が施されるものであり、
    前記パターン投影領域を露光する処理では、１つの加工用素材に対応する複数のパターン投影領域において前記露光領域の移動方向が同じになることを特徴とする請求項６記載の露光装置。
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