JP5311341B2 - 近接露光装置及び近接露光方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の大型のフラットパネルディスプレイの基板上にマスクのマスクパターンを分割逐次近接露光（プロキシミティ露光）する近接露光装置及び近接露光方法に関する。

近接露光では、表面に感光剤を塗布した透光性の基板（被露光材）を基板ステージ上に保持すると共に、基板をマスクステージのマスク保持枠に保持されたマスクに接近させ、両者を所定のギャップ、例えば、数１０μｍ〜数１００μｍに配置した状態で両者を静止させる。次いで、マスクの基板から離間する側から照射手段によって露光用の光をマスクに向けて照射することにより、基板上にマスクに描かれたマスクパターンが転写される（例えば、特許文献１〜３及び非特許文献１参照）。

ところで、近接露光では、基板やマスクが大型になると、これらは処理液や熱、或はチャック等により伸縮しやすく、この伸縮を無視して露光を行なうと基板に転写されるべきパターンにずれが生じてしまう可能性がある。

特許文献１〜３に記載の露光装置では、このような基板やマスクの伸縮に起因する露光のずれを防止するため、インテグレータやレンズを光軸方向に移動させて照射角を変更し、基板に投影されるマスクパターンの露光倍率を調整している。

また、非特許文献１では、リソグラフィ技術における高解像度化を図るため、二重露光を行なうことが知られている。
特開２００３−２２４０５８号公報 特開２００６−９８６４９号公報 特開２００６−９８６５０号公報 「日経マイクロデバイス」、日本、日経ＢＰマーケティング、２００６年４月、９６〜１０３頁

しかしながら、特許文献１〜３に記載の照射手段によって露光のずれを調整する方法では、照射面の照度値にムラやバラツキが発生する可能性があり、また、照射面へのひずみや、露光精度（例えばＢＭの四角形）の補正が難しいという課題があった。このため、照射面の照度値のムラやバラツキを小さくしてより均一な倍率補正ができ、露光精度補正が可能な近接露光装置及び近接露光方法が望まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、より均一な倍率補正ができ、且つ、露光精度も同時に補正可能で、高解像度、高密度、且つ高精度な基板を製造可能な近接露光装置及び近接露光方法を提供することにある。

本発明の上記第１の目的は、下記の構成により達成される。
（１） 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、マスクパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、パターン露光用の光をマスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を有し、マスクと基板とを所定のギャップを持って互いに近接配置した状態で、マスクのマスクパターンを照射手段によって基板に露光転写する近接露光装置であって、
照射手段は、引っ張り或いは押圧可能な複数の支持部材によって裏面が支持されたコリメーションミラーと、コリメーションミラーの反射面における変形量を設定し、複数の支持部材を用いてコリメーションミラーの変形と移動とを組み合わせて行い、コリメーションミラーによって反射されるパターン露光用の光の照射角度を変更する照射角度変更機構と、を有することを特徴とする近接露光装置。
（２） マスク又は基板の伸縮による、マスクと基板との平面ずれ量を検出するずれ量検出手段を、さらに備え、
マスクと基板との間の所定のギャップ及びコリメーションミラーによって反射されるパターン露光用の光の照射角度は、ずれ量検出手段によって検出された平面ずれ量に応じて設定されることを特徴とする（１）に記載の近接露光装置。
（３） 複数の支持部材は、流体圧力によって引っ張り或いは押圧可能であることを特徴とする（１）または（２）に記載の近接露光装置。
（４） タイマを備えることを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の近接露光装置。

（５） （１）から（４）のいずれかに記載の近接露光装置を備えた近接露光方法であって、
コリメーションミラーの反射面における変形量を設定する工程と、
照射角度変更機構によって、複数の支持部材を用いてコリメーションミラーの変形と移動とを組み合わせて行い、コリメーションミラーによって反射されるパターン露光用の光の照射角度を変更する工程と、
照射手段によって照射されるパターン露光用の光によりマスクの露光パターンを基板に露光転写する工程と、
を備えることを特徴とする近接露光方法。
（６） ずれ量検出手段により、マスク又は基板の伸縮による、マスクと基板との平面ずれ量を検出する工程と、
マスクと基板との間を所定のギャップに調整する工程と、
をさらに備え、
マスクと基板との間の所定のギャップ及びコリメーションミラーによって反射されるパターン露光用の光の照射角度は、ずれ量検出手段によって検出された平面ずれ量に応じて設定されることを特徴とする（５）に記載の近接露光方法。

本発明の近接露光装置及び近接露光方法によれば、照射手段は、コリメーションミラーと、コリメーションミラーの変形と移動の少なくとも一方を行い、コリメーションミラーによって反射されるパターン露光用の光の照射角度を変更する照射角度変更機構と、を有するので、コリメーションミラーによって反射される光の照射角度を変更するだけで、任意な倍率の転写パターンを得ることができ、高解像度、高密度、且つ高精度な基板を製造することができる。また、従来の倍率補正と比べて、より均一で、且つ、露光精度も同時に補正可能である。

図１は本発明の第１実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図２は図１に示す分割逐次近接露光装置の正面図である。 図３は本発明の第１実施形態に係る近接露光装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 図４は本発明の第１実施形態に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図５は本発明の第１実施形態に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図６は本発明の第２実施形態に係る分割逐次近接露光装置を説明するための一部分解斜視図である。 図７は本発明の第２実施形態に係る近接露光装置の制御装置の構成を示すブロック図である。 図８は本発明の第２実施形態に係る近接露光方法のフローチャートである。 図９（ａ）乃至図９（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図１０（ａ）乃至図１０（ｃ）は本発明の第２実施形態に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図１１（ａ）乃至図１１（ｄ）は本発明の第２実施形態に係る近接露光方法の変形例を説明するための図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る近接露光方法を説明するための要部斜視図である。 図１３（ａ）乃至図１３（ｃ）は本発明の変形例に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図１４は本発明の変形例に係る近接露光方法の作用を説明するための図である。 図１５は本発明の変形例に係る近接露光方法を説明するための図である。

符号の説明

１２ マスク保持枠（マスク保持部）
１３ マスク位置調整機構（マスク移動機構）
１７ ギャップセンサ
１８ アライメントカメラ（ずれ量検出手段）
２１ 基板保持部
４０ 照明光学系（照射手段）
４７ コリメーションミラー
７０ 制御装置
７１ 照射角度変更機構
ｅ 平面ずれ量
ｇ ギャップ
Ｍ マスク
ＰＥ ステップ式近接露光装置
Ｗ ガラス基板（被露光材）
θｄ デクリネーション角（照射角度）

以下、本発明の各実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の大型の基板上にマスクのマスクパターンを分割して近接露光するステップ式近接露光装置ＰＥを示すものであり、マスクパターンを有するマスクＭをｘ、ｙ、θ方向に移動可能に保持するマスクステージ１０と、被露光材としてのガラス基板Ｗをｘ、ｙ、ｚ方向に移動可能に保持する基板ステージ２０と、所定の照射角、即ち、マスクＭに照射される有効な露光光が光軸となす最大角度であるデクリネーション角θｄ（図５参照）を有するパターン露光用の光をマスクＭを介して基板Ｗに照射する照射手段である照明光学系４０と、制御装置７０とから主に構成されている。

なお、ガラス基板Ｗ（以下、単に「基板Ｗ」と称する。）は、マスクＭに対向配置されており、このマスクＭに描かれたマスクパターンを露光転写すべく表面（マスクＭの対向面側）に感光剤が塗布されている。

マスクステージ１０は、中央部に矩形形状の開口１１ａが形成されるマスクステージベース１１と、マスクステージベース１１の開口１１ａにｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動可能に装着され、マスクＭを保持するマスク保持部であるマスク保持枠１２と、マスクステージベース１１の上面に設けられ、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させるマスク移動機構であるマスク位置調整機構１３とを備える。

マスクステージベース１１は、基板ステージ側の装置ベース５０上に立設される複数の支柱５１に支持されており、マスクステージベース１１と支柱５１との間に設けられたｚ軸粗動機構５２（図２参照）によりマスクステージベース１１は装置ベース５０に対して昇降可能である。

マスク保持枠１２には、マスクＭのマスクパターンが描かれていない周縁部を吸着するための図示しない複数の吸引ノズルが下面に開設されており、図示しない真空吸着機構によってマスクＭを着脱自在に保持する。

マスク位置調整機構１３は、マスク保持枠１２を駆動する各種シリンダ１３ｘ、１３ｘ、１３ｙ等のアクチュエータと、マスクステージベース１１とマスク保持枠１２との間に設けられた図示しないガイド機構等により、マスク保持枠１２をｘ軸，ｙ軸，θ方向に移動させる。

また、マスクステージ１０は、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の所定のギャップを測定するギャップ検出手段である複数のギャップセンサ１７（本実施形態では、８個）と、マスクＭ側の図示しないアライメントマークと基板Ｗ側の図示しないアライメントマークとを撮像して、マスクＭと基板Ｗとの平面ずれ量を検出するずれ量検出手段である複数のアライメントカメラ１８（本実施形態では、４個）と、マスクＭを必要に応じて遮蔽するマスキングアパーチャ１９と、をさらに備える。なお、ギャップセンサ１７とアライメントカメラ１８は、マスク保持枠１２の辺部に沿って駆動可能に配置されてもよい。また、図では、マスキングアパーチャ１９は、開口１１ａのｘ方向の両端部のみ示されているが、ｙ方向の両端部にも設けられている。

基板ステージ２０は、基板Ｗを保持する基板保持部２１と、基板保持部２１を装置ベース５０に対してｘ、ｙ、ｚ方向に移動する基板移動機構２２と、を備える。

基板保持部２１は、上面に基板Ｗを吸引するための図示しない複数の吸引ノズルが開設されており、図示しない真空吸着機構によって基板Ｗを着脱自在に保持する。

基板移動機構２２は、基板保持部２１の下方に、ｙ軸テーブル２３、ｙ軸送り機構２４、ｘ軸テーブル２５、ｘ軸送り機構２６、及びｚ−チルト調整機構２７を備える。

ｙ軸送り機構２４は、図２に示すように、リニアガイド２８と送り駆動機構２９とを備えて構成される。ｙ軸テーブル２３の裏面に取り付けられたスライダ３０は、転動体（図示せず）を介して装置ベース５０上に延びる２本の案内レール３１に跨架される。また、ｙ軸テーブル２３は、モータ３２とボールねじ装置３３とによって案内レール３１に沿って駆動される。

なお、ｘ軸送り機構２６もｙ軸送り機構２４と同様の構成を有し、ｘ軸テーブル２５をｙ軸テーブル２３に対してｘ方向に駆動する。また、ｚ−チルト調整機構２７は、くさび状の移動体３４，３５と送り駆動機構３６とを組み合わせてなる可動くさび機構をｘ方向の一端側に１台、他端側に２台配置することで構成される。なお、送り駆動機構２９，３６は、モータとボールねじ装置とを組み合わせた構成であってもよく、固定子と可動子とを有するリニアモータであってもよい。また、ｚ-チルト調整機構２７の設置数は任意である。

これにより、基板移動機構２２は、基板保持部２１をｘ方向及びｙ方向に送り駆動するとともに、マスクＭと基板Ｗとの間のギャップを微調整するように、基板保持部２１をｚ軸方向に微動且つチルト調整する。

基板保持部２１のｘ方向側部とｙ方向側部にはそれぞれバーミラー６１，６２が取り付けられ、また、装置ベース５０のｙ方向端部とｘ方向端部には、計３台のレーザー干渉計６３，６４，６５が設けられている。これにより、レーザー干渉計６３，６４，６５からレーザー光をバーミラー６１，６２に照射し、バーミラー６１，６２により反射されたレーザー光を受光して、レーザー光とバーミラー６１，６２により反射されたレーザー光との干渉を測定し、基板ステージの位置を検出する。

照明光学系４０は、紫外線照射用の光源である例えば高圧水銀ランプ４１と、この高圧水銀ランプ４１から照射された光を集光する凹面鏡４２と、この凹面鏡４２の焦点近傍に切替え自在に配置された二種類のオプチカルインテグレータ４３と、光路の向きを変えるための平面ミラー４５、４６及びコリメーションミラー４７と、この平面ミラー４５とオプチカルインテグレータ４３との間に配置されて照射光路を開閉制御する露光制御用シャッター４４と、を備える。

そして、露光時にその露光制御用シャッター４４が開制御されると、高圧水銀ランプ４１から照射された光が、図１に示す光路Ｌを経てマスクステージ１０に保持されるマスクＭ、ひいては基板ステージ２０に保持される基板Ｗの表面にパターン露光用の光として照射され、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗ上に露光転写される。

コリメーションミラー４７は、高圧水銀ランプ４１から照射された光を反射して略平行光（より詳細には、所定の照射角度であるデクリネーション角θｄを有する光）に変換するミラーであり、凹面状に形成された反射面４７ａの裏面４７ｂには、コリメーションミラー４７を変形させてデクリネーション角θｄを変更する照射角度変更機構７１が取り付けられている。

照射角度変更機構７１は、図４に示すように、例えば、ボールねじ機構や流体圧力を用いてコリメーションミラー４７の裏面４７ｂを支持する複数の支持部材７３を引っ張り、或いは押圧して、コリメーションミラー４７を変形させることで、デクリネーション角θｄを変更する。

制御装置７０は、図３に示すように、アライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５からの検出信号を検出値として読み込むためのＡ／Ｄ変換機能を有する入力インターフェース回路７０ａと、演算処理装置７０ｂと、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置７０ｃと、演算処理装置７０ｂで得られた制御信号を、マスク位置調整機構１３、基板移動機構２２、ｚ軸粗動機構５２、露光制御用シャッター４４、照射角度変更機構７１の各駆動回路に出力する出力インターフェース回路７０ｄとを備えている。

制御装置７０は、照明光学系４０のシャッター開制御、基板移動機構２２の送り制御、ステップ送り誤差量の演算、アライメント調整時の補正量の演算、ギャップ調整時のｚ−チルト調整機構２７の駆動制御、照射角度変更機構７１の駆動制御、本装置に組み込まれた殆どのアクチュエータの駆動及び所定の演算処理をマイクロコンピュータやシーケンサ等を用いたシーケンス制御を基本として実行する。

上記構成のステップ式近接露光装置ＰＥでは、マスク保持枠１２にマスクＭが保持され、基板保持部２１に基板Ｗが保持された状態で、制御装置７０がアライメントカメラ１８、ギャップセンサ１７、レーザー干渉計６３，６４，６５の検出信号に基づき、マスク位置調整機構１３を駆動制御して基板保持部２１に対するマスクＭの初期位置を合わせ、ｚ軸粗動機構５２、ｚ−チルト調整機構２７を駆動制御してマスクＭと基板Ｗとの対向面間を所定のギャップに調整して、互いに近接配置する。

また、制御装置７０は、アライメントカメラ１８がマスクＭに設けられたマークと基板Ｗに設けられたマークとを確認した際に検出した、マスクＭや基板Ｗの伸縮による平面ずれ量ｅと、ギャップセンサ１７が検出したマスクＭと基板Ｗとの対向面間の所定のギャップｇとに基づいて、平面ずれを補正するのに必要なコリメーションミラー４７の変形量を演算し、照射角度変更機構７１を作動させてコリメーションミラー４７を変形させる。

なお、コリメーションミラー４７にて反射されるパターン露光用の光は、所定のデクリネーション角θｄを有していることから、マスクＭと基板Ｗとの間の所定のギャップｇを調整することでもマスクパターンの倍率補正が可能である。このため、アライメントカメラ１８によって検出された平面ずれ量に基づき、マスクＭと基板Ｗとの間の所定のギャップｇ及びコリメーションミラー４７によって反射されるパターン露光用の光のデクリネーション角度θｄを任意に調整して平面ずれを補正すればよい。

そして、露光制御用シャッター４４を所定の時間だけ開くと、ランプ３１からのパターン露光用の光は、コリメーションミラー４７にて所定のデクリネーション角θｄを有して反射され、マスクＭを介して基板Ｗに照射される。これにより、マスクＭのマスクパターンが基板Ｗに露光転写される。

従って、コリメーションミラー４７を変形させ、図４及び図５に示すように、反射されたパターン露光用の光のデクリネーション角がθｄ´からθｄに変更されることで、基板Ｗには、線幅Ｐ´から線幅Ｐに倍率補正されたマスクパターンが転写され、マスクＭや基板Ｗの伸縮による平面ずれが補正される。

以上説明したように、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、照明光学系４０は、コリメーションミラー４７と、コリメーションミラー４７を変形させることにより、コリメーションミラー４７によって反射されるパターン露光用の光のデクリネーション角度を変更する照射角度変更機構７１と、を有するので、コリメーションミラー４７によって反射される光のデクリネーション角度を変更するだけで、任意の倍率で転写パターンを得ることができ、高解像度、高密度、且つ高精度な基板Ｗを製造することができる。

また、コリメーションミラー４７の調整による倍率補正は、光のデクリネーション角だけで行うので、インテグレータを移動させる従来の倍率補正と比べて、照射面の照度のムラ、バラツキが小さく、より均一な倍率補正ができ、なお且つ、露光精度も同時に補正可能である。

さらに、倍率補正は、マスクと基板との間のギャップの調整と、コリメーションミラー４７によって反射されるパターン露光用の光のデクリネーション角の調整によって行なうことができるので、ギャップの制御が従来と比べて緩和され、タクトタイムの短縮、製品歩留まりの向上が期待できる。また、本実施形態のような倍率補正を適用することで、基板やマスクの伸縮に起因する露光のずれを防止でき、温度管理の条件をある程度緩和して露光転写を行なうことができる。

尚、本発明の照射角度変更機構７１は、コリメーションミラー４７の反射面４７ａの各位置における変形量を適宜設定することで、倍率補正だけでなく、形状補正も可能である。

また、本実施形態では、マスクＭや基板Ｗの伸縮による平面ずれを補正するために、照射角度変更機構７１を用いてコリメーションミラー４７によって反射される光のデクリネーション角度を変更しているが、マスクのマスクパターンを倍率補正、形状補正する場合に適宜使用されればよく、マスクの露光パターンピッチにとらわれない任意の線幅、形状の露光パターンを転写することができる。

さらに、本実施形態では、コリメーションミラー４７を変形させることによりデクリネーション角θｄを変更するようにしたが、コリメーションミラー４７を移動（水平移動或は、回転移動）することでデクリネーション角θｄを変更してもよいし、変形と移動とを組み合わせて行ってもよい。

加えて、照明光学系は、少なくともコリメーションミラーと照射角度変更機構を有する構成であればよく、本実施形態のものに限定されるものでない。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る近接露光装置及び近接露光方法について、図面を参照して詳細に説明する。なお、第１実施形態と同等部分については、同一符号を付して説明を省略或いは簡略化する。

本実施形態のステップ式近接露光装置ＰＥは、照明光学系４０及び制御装置７０において、第１実施形態のものと異なる。即ち、図６に示すように、本実施形態の照明光学系４０は、照射角度変更機構７１を有しない点で第１実施形態のものと異なり、また、図７に示すように、制御装置７０は、タイマ７２を備える点で第１実施形態のものと異なる。

次に、上記構成のステップ式近接露光装置ＰＥを使用し、マスクＭに描かれたマスクパターンを基板Ｗに露光転写する第２実施形態の動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。

ここで、上記のステップ式近接露光装置ＰＥは、複数のステップで近接露光を行なうが、各ステップ毎に図８で示す露光動作を行なうものとする。なお、図８の露光動作を行なう前には、照射光学系４０の光源から光が照射されているとともに、露光制御用シャッター４４が閉制御されているものとする。また、所定の露光時間は１０秒とし、タイマ７２は、ゼロクリアされているものとする。

まず、露光動作を行なう前、制御装置７０がアライメントカメラ１８及びレーザ干渉計６３，６４，６５の検出信号に基づき、マスク位置調整機構１３を駆動制御して基板保持部２１に対するマスクＭの初期位置を合わせる。

ここで、アライメントカメラ１８でマスクＭに設けられたマークと基板Ｗに設けられたマークとを確認した際に、基板Ｗの伸縮による基板Ｗの平面ずれ量を検出する（ステップＳ２）。

次に、制御装置７０は、ステップＳ２で検出された平面ずれ量に基づき、マスクＭと基板Ｗとの対向面間の所定のギャップｇを算出し（ステップＳ４）、ギャップセンサ１７の検出信号に基づきながら、ｚ−チルト調整機構２７を駆動制御してマスクＭと基板Ｗ間のギャップを微調整する（ステップＳ６）。なお、本実施形態では、所定のギャップｇは、１００〜３００μｍとしている。

そして、露光制御用シャッター４４の開制御が行なわれ（ステップＳ８）、タイマ７２のカウントが行なわれる（ステップＳ１０）。これにより、マスクＭと基板Ｗとを所定のギャップｇを持って互いに近接配置した状態で、第１の露光時間（本実施形態では、露光時間の半分である５秒）になるまで、マスクＭのマスクパターンが照射光学系４０によって基板Ｗに露光転写される（第１の露光工程）。ここで、第１の露光工程において照射光学系４０によって照射される１ショット当たり光量αは、基板Ｗに塗布された感光剤が完全に感光する光量の閾値γよりも低く設定されている（図９，１０参照）。特に、本実施形態では、後述する第２の露光工程において照射光学系４０によって照射される１ショット当たりの光量βを第１の露光工程の光量αと等しくしているので、閾値γは１．５αに設定されることが好ましい。

その後、タイマ７２が５秒に達しているか否かを判定し（ステップＳ１２）、タイマ７２が５秒に達している場合にはステップＳ１４に移行し、タイマが５秒に達していない場合には、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１４では、露光制御用シャッター４４の閉制御が行なわれる。

そして、露光転写を停止した状態で、ステップＳ４で算出された所定のギャップｇに基づいて、マスク位置調整機構１３の駆動によりマスクＭを水平方向に所定量δ（マスクＭのパターン間隔より狭い）微小移動させる（ステップＳ１６）。このときの微小移動は、算出されたギャップｇに応じてｘ方向、ｙ方向に同時に同量動かすのが好ましいが、これに限定されない。露光により形成するパターンによっては、一方向でよい場合や、むしろその方が好ましい場合もある。

次に、露光制御用シャッター４４の開制御が行なわれ（ステップＳ１８）、タイマ７２のカウントが行なわれる（ステップＳ２０）。これにより、マスクＭと基板Ｗとを所定のギャップｇを持って互いに近接配置した状態で、第２の露光時間（本実施形態では、所定の露光時間である１０秒から第１の露光時間５秒を差し引いた５秒間）になるまで、マスクＭの露光パターンが照射光学系４０によって１ショット当たりの光量β（＝α）で基板Ｗに露光転写される（第２の露光工程）。

その後、タイマ７２が露光時間の１０秒に達しているか否かを判定し（ステップＳ２２）、タイマが１０秒に達している場合にはステップＳ２４に移行し、タイマが１０秒に達していない場合には、ステップＳ２０に移行する。ステップＳ２４では、露光制御用シャッター４４の閉制御を行なう。その後、ステップＳ２６に移行して、タイマ７２のゼロクリアを行ない、一ステップの露光動作（多重露光）を終了する。

次に、本実施形態の作用効果について、図９，１０を参照しながら説明する。
基板保持部２１に保持された基板Ｗに作用する処理液や熱、或はチャック等により基板Ｗが伸縮する。この基板Ｗが伸縮したまま露光転写が行なわれると、転写されるべき所定の位置からオフセットした位置にマスクＭの露光パターンが転写されてしまう。

このため、本実施形態では、照射光学系４０からのパターン露光用の光が、所定の照射角（デクリネーション角θ）を持って、マスクＭの露光パターンを介して基板Ｗに照射される点を利用し、平面ずれ量に応じた所定のギャップｇとすることで、転写されるべき所定の位置に合せて露光転写を行なっている。

例えば、図９（ａ）に示すように、基板Ｗに伸縮がない場合には、所定のギャップｇにて露光転写が行なわれ、図１０（ａ）に示すように、基板Ｗが伸びた場合には、平面ずれ量に応じて所定のギャップｇ´のようにギャップｇより大きくして露光転写が行なわれる。ギャップｇ´にて基板Ｗに転写される転写パターンの線幅Ｐ２は、デクリネーション角θによってマスクパターンにおける線幅Ｐ１より大きくなる。

一方、ギャップｇを変えて露光転写を行なった場合には、基板Ｗに転写される線幅が変化する。このため、本実施形態では、この線幅の変化を補正するために多重露光が行なわれる。

即ち、図９（ｂ）に示すように、基板Ｗに伸縮がない場合の所定のギャップｇでは、水平移動工程における所定量δを０とし、第１の露光工程で露光転写された転写パターンの上に第２の露光工程での転写パターンが重ねて転写される。これにより、図９（ｃ）に示すように、現像後の基板Ｗには、マスクＭのパターン間隔Ｐ１に対応する線幅Ｐ１のパターン領域が得られる。

一方、図１０（ｂ）に示すように、基板Ｗが伸びた場合には、ギャップｇより大きい所定のギャップｇ´に応じた所定量δだけマスクＭを水平移動させてから多重露光を行なうので、第１の露光工程で露光転写された露光パターンに対して第２の露光工程でのマスクパターンが所定量δだけ位置ずれした状態で重ねて転写される。これにより、図１０（ｃ）に示すように、現像後の基板Ｗには、光量が閾値γを越えた部分に、マスクＭのパターン間隔Ｐ１に対応する線幅Ｐ１のパターン領域が所定の位置に得られる。

なお、図８では、基板Ｗが伸びた場合について説明したが、基板Ｗが伸縮した場合には、基板Ｗが伸縮しない場合のギャップｇより小さなギャップを設定し、このギャップに応じた所定量の水平方向移動を露光転写の途中で行なえばよい。

また、マスクＭの伸縮に対しても、ギャップｇを設定し、このギャップに応じた所定量の水平方向移動を露光転写の途中で行なうことで、マスクＭの伸縮に起因する露光のずれを防止することができる。

さらに、照射光学系４０の光源３１の光量は制御可能であり、第１の露光工程と第２の露光工程とでの光量α、βを異ならせてもよく、或は、本実施形態のように等しくしてもよい。

なお、転写パターンの線幅の調整は、露光量の調整を行なわず、一回当たりの露光量をレジストの感度に設定して多重露光を行なうことでも可能である。即ち、第１の露光工程では、図１１（ａ）に示すように、透光部分の線幅がＰ１で、遮光部分の線幅がＰ３のマスクＭを用いて、感光剤が感光する光量の閾値γと等しい１ショット当たりの光量α（α＝γ）で露光転写が行なわれる。これにより、線幅Ｐ１の転写パターンが得られる。なお、図示を簡略化するため、デクリネーション角θによって感光される部分の光量については、ゼロとしている。

次に、第２の露光工程では、図１１（ｂ）に示すように、所定量δだけマスクＷを水平移動させ、同じく、感光剤が感光する光量の閾値γと等しい１ショット当たりの光量α（α＝γ）で露光転写が行なわれる。これにより、感光剤に照射される光量分布は、第２の露光工程の転写パターンが第１の露光工程の転写パターンに対して所定量δだけ位置ずれして重ねられたプロファイルとなる。

これにより、ネガ型の感光剤の場合、図１１（ｃ）に示すように、現像後の基板Ｗには、パターンの線幅Ｐ１に所定量δを加えた線幅Ｐ１＋δの転写パターンが得られる。一方、ポジ型の感光剤の場合には、図１１（ｄ）に示すように、線幅Ｐ３−δの転写パターンが得られる。

以上説明したように、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、アライメントカメラ１８によって検出された平面ずれ量に応じた所定のギャップｇとなるようにｚ−チルト移動機構２７を上下方向に移動させると共に、所定の露光時間の途中に露光転写を停止した状態で、所定のギャップｇに応じてマスク移動機構１３を所定量水平方向に移動させるようにしたので、照射光学系４０を複雑な構成に変更することなく、基板ＷやマスクＭの伸縮に起因する露光のずれを防止して、高精度且つ低コストな基板を製造することができる。また、基板ＷやマスクＭの伸縮に起因する露光のずれを防止できるので、温度管理の条件をある程度緩和して露光転写を行なうことができる。

また、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、多重露光により照射光学系４０による１ショット当たりの光量を少なくできるので、ランプ寿命を格段に向上させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態における近接露光装置及び近接露光方法について、図１２を参照して詳細に説明する。なお、第２実施形態と同等部分については同一符号を付して説明を省略或は簡略化する。

本実施形態は、制御装置７０によって制御されるギャップの算出工程において、第２実施形態と異なる。第３実施形態では、図８のステップＳ６にて、マスクＭと基板Ｗとが所定の平行度、且つ所定の隙間を介して対向するようにｚ−チルト調整機構２７を調整しているが、本実施形態では、基板Ｗの伸縮による基板Ｗの各位置での平面ずれ量が異なる場合、露光転写の際のマスクＭと基板Ｗ間の所定のギャップがこの基板Ｗの各位置での平面ずれ量に応じて異なるように、ｚ−チルト調整機構２７を調整し、基板保持部２１を水平方向、即ち、マスクＭの下面に対して傾斜させる。

これにより、例えば、基板Ｗが図１２に示すような台形形状に伸びたような場合でも、台形の下底側の領域におけるギャップｇ１を上底側の領域におけるギャップｇ２よりも大きくした状態で、第１実施形態と同様に多重露光が行なわれる。
なお、その他の露光工程は、第１実施形態のものと同様である。

従って、本実施形態の近接露光装置及び近接露光方法によれば、露光転写の際のマスクＭと基板Ｗ間の所定のギャップがこの基板Ｗの各位置での平面ずれ量に応じて異なるように、ｚ−チルト調整機構２７を調整し、基板保持部２１を水平方向に対して傾斜させるようにしたので、基板ＷやマスクＭの伸縮が不均一な場合であっても露光のずれを防止することができ、高精度且つ低コストな基板を製造することができる。

なお、第２及び第３実施形態では、露光転写中、マスク位置調整機構の駆動によりマスクＭを水平方向に微小移動させることでマスクＭの水平方向移動を行なっているが、基板ステージ２０の基板移動機構２２を駆動させて基板Ｗを水平方向に微小移動させても、同様の効果を奏することができる。

即ち、図１３（ａ）に示すように、レジスト感度未満の照度α１で１回目の露光を行なった後、基板移動機構２２の位置制御により所定量δだけ移動させる。次に、図１３（ｂ）に示すように、光源の光量制御によりレジストが完全に感光する照度β１で２回目の露光を行なう。その後、図１３（ｃ）に示すように、露光された基板Ｗを現像することで、マスクＭのマスクパターンの線幅Ｐ１より微細な線幅（Ｐ１−δ）のパターンを得ることができる。なお、レジストが完全に感光するまで振幅δで高速に振動させながら露光しても同様の効果が得られる。また、露光された基板Ｗを２次元で示すと、図１４のようになる。

また、上記実施形態では、ギャップの制御と線幅の制御を組み合わせて行なっているが、ギャップの制御のみを行なっても良い。即ち、図１５に示すように、ギャップｇを任意量に制御することにより、幅Ｌのマスクパターンを幅Ｌ´に倍率制御することができる。この幅Ｌ´は、光源のデクリネーション角θと、ギャップｇとから算出される。

なお、本発明は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、第１実施形態と第２及び第３実施形態は、実施可能な範囲において組み合わせることも可能である。

また、各実施形態では、２次元のステップ送りを行なえるステップ式近接露光装置について説明したが、１次元のステップ送りを行なうステップ式近接露光装置や、ステップ送りを行なわない近接露光装置にも適用可能である。

また、本実施形態では、フラットパネルディスプレイの露光装置に本発明を適用した場合を例示したが、これに代えて、半導体の露光装置に本発明を適用してもよい。

本出願は、２００６年６月１４日出願の日本特許出願（特願２００６−１６４６５５）及び２００６年６月２９日出願の日本特許出願（特願２００６−１７９８９６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (6)

1. 被露光材としての基板を保持する基板保持部と、マスクパターンを有するマスクを保持するマスク保持部と、パターン露光用の光を前記マスクを介して前記基板に照射する照射手段と、を有し、前記マスクと前記基板とを所定のギャップを持って互いに近接配置した状態で、前記マスクのマスクパターンを前記照射手段によって前記基板に露光転写する近接露光装置であって、
   前記照射手段は、引っ張り或いは押圧可能な複数の支持部材によって裏面が支持されたコリメーションミラーと、該コリメーションミラーの反射面における変形量を設定し、前記複数の支持部材を用いて前記コリメーションミラーの変形と移動とを組み合わせて行い、該コリメーションミラーによって反射される前記パターン露光用の光の照射角度を変更する照射角度変更機構と、を有することを特徴とする近接露光装置。
2. 前記マスク又は前記基板の伸縮による、前記マスクと前記基板との平面ずれ量を検出するずれ量検出手段を、さらに備え、
   前記マスクと前期基板との間の前記所定のギャップ及び前記コリメーションミラーによって反射される前記パターン露光用の光の照射角度は、前記ずれ量検出手段によって検出された前記平面ずれ量に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の近接露光装置。
3. 前記複数の支持部材は、流体圧力によって引っ張り或いは押圧可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の近接露光装置。
4. タイマを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の近接露光装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の近接露光装置を備えた近接露光方法であって、
   該コリメーションミラーの反射面における変形量を設定する工程と、
   前記照射角度変更機構によって、前記複数の支持部材を用いて前記コリメーションミラーの変形と移動とを組み合わせて行い、前記コリメーションミラーによって反射される前記パターン露光用の光の照射角度を変更する工程と、
   前記照射手段によって照射される前記パターン露光用の光により前記マスクのマスクパターンを前記基板に露光転写する工程と、
   を備えることを特徴とする近接露光方法。
6. 前記ずれ量検出手段により、前記マスク又は前記基板の伸縮による、前記マスクと前記基板との平面ずれ量を検出する工程と、
   前記マスクと前記基板との間を所定のギャップに調整する工程と、
   をさらに備え、
   前記マスクと前期基板との間の前記所定のギャップ及び前記コリメーションミラーによって反射される前記パターン露光用の光の照射角度は、前記ずれ量検出手段によって検出された前記平面ずれ量に応じて設定されることを特徴とする請求項５に記載の近接露光方法。

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