WO2006101086A1 - 露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法 Download PDF

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WO2006101086A1
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exposure
photosensitive substrate
projection optical
alignment
substrate
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PCT/JP2006/305579
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Masamitsu Yanagihara
Hideki Koitabashi
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Nikon Corporation
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    • G03F7/70791—Large workpieces, e.g. glass substrates for flat panel displays or solar panels
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    • G03F9/70—Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7088—Alignment mark detection, e.g. TTR, TTL, off-axis detection, array detector, video detection

Definitions

  • Exposure apparatus Exposure apparatus, exposure method, and microdevice manufacturing method
  • the present invention relates to an exposure apparatus for manufacturing a microdevice such as a flat panel display element such as a liquid crystal display element in a lithographic process, an exposure method using the exposure apparatus, and a microdevice using the exposure apparatus It is related with the manufacturing method.
  • a mask type exposure apparatus that simultaneously transfers an entire mask pattern onto a photosensitive substrate, and a mask pattern and a substrate stage are moved in synchronism with each other so that the mask pattern is continuously formed.
  • a stray type exposure apparatus that transfers onto a photosensitive substrate is mainly used.
  • adjacent projection areas exposure areas
  • ends joining of adjacent projection areas are in a direction perpendicular to the scanning direction.
  • a multi-lens scanning type exposure apparatus multi-lens scanning exposure apparatus having a plurality of projection optical systems arranged so as to overlap is mainly used (for example, JP-A-2003-347184). reference).
  • Alignment systems 205a to 205f are arranged between the projection optical units 203 and 204. Therefore, it is necessary from the start of scanning of the substrate stage 206 to the start of exposure on the substrate. Therefore, the position of the substrate stage 206 with respect to the projection optical system immediately after alignment (see Fig. 19) must be set to the position of the substrate stage 206 with respect to the projection optical system immediately before the start of exposure (see Fig. 19). 20)), that is, after the substrate stage is moved in the direction opposite to the strike direction, exposure is started by moving in the strike direction, resulting in a decrease in throughput. It was.
  • An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of reducing the time from just after alignment to just before the start of exposure, an exposure method using the exposure apparatus, and a micro device manufacturing method using the exposure apparatus It is to be.
  • the mask stage on which the mask is placed and the substrate stage on which the photosensitive substrate is placed are moved relatively synchronously with respect to the projection optical system, and the above-described exposure device is placed on the photosensitive substrate.
  • the position of the substrate stage relative to the projection optical system when the alignment mark provided on the photosensitive substrate is detected, and the scanning exposure is started by an exposure apparatus that scans and exposes the mask pattern.
  • the position of the substrate stage with respect to the projection optical system is substantially the same.
  • the exposure apparatus of the present invention is a scan performed while the mask stage on which the mask is placed and the substrate stage on which the photosensitive substrate is placed are synchronously moved in the scanning direction relative to the projection optical system.
  • the pattern of the mask is formed on the photosensitive substrate multiple times.
  • a alignment system that detects alignment marks provided on the photosensitive substrate, and the alignment mark is positioned at a predetermined position with respect to the alignment system.
  • a control unit that controls the position of the substrate stage, and the control unit determines the position of the alignment mark by the alignment system from the detection position of the alignment mark.
  • the alignment system is arranged at a position at which exposure can be started with almost no step movement of the position of the substrate stage relative to a shadow optical system in the scanning direction and in a direction perpendicular to the scanning direction.
  • the photosensitive stage is configured such that a mask stage on which a mask is placed and a substrate stage on which a photosensitive substrate is placed are relatively moved relative to a projection optical system.
  • a position of the substrate stage with respect to the projection optical system at the time of detection by the detection step, and a position of the substrate stage with respect to the projection optical system immediately before the start of scanning exposure by the exposure step. are substantially the same.
  • the microdevice manufacturing method of the present invention includes an exposure process of exposing a predetermined pattern on a photosensitive substrate using the exposure apparatus of the present invention or the exposure method of the present invention, and the exposure process is performed by the exposure process. And a developing step for developing the photosensitive substrate.
  • the position of the substrate stage with respect to the projection optical system when detecting the alignment mark and the position of the substrate stage with respect to the projection optical system when starting the scanning exposure are approximately. Since they match, the scan exposure can be started immediately after the alignment mark is detected. Therefore, it is possible to shorten the time for moving the substrate stage from the alignment mark detection position to the scan exposure start position, and to perform exposure with high throughput.
  • the position of the substrate stage relative to the projection optical system when the alignment mark is detected by the detection step and the substrate stage relative to the projection optical system when the scanning exposure is started by the exposure step Since the position substantially coincides with this position, the scanning exposure by the exposure process can be started immediately after the alignment mark is detected by the detection process. Therefore, it is possible to shorten the time for moving the substrate stage from the alignment mark detection position to the scan exposure start position, and to perform exposure with high throughput.
  • the microdevice manufacturing method of the present invention since exposure is performed using the exposure apparatus of the present invention or the exposure method of the present invention, the microdevice can be manufactured with high throughput. .
  • the projection light including the first projection optical unit disposed on the front side in the scanning direction and the second projection optical unit disposed on the rear side in the scanning direction. Since the alignment optical system is provided on the front side in the scanning direction of the exposure area of the first projection optical unit or the rear side of the exposure area of the second projection optical unit with respect to the academic system, exposure of the photosensitive substrate is performed. Scanning exposure can be started immediately after the alignment mark provided at one end of the area is detected. Therefore, unlike the prior art shown in FIG. 20, after the substrate stage is moved in the direction opposite to the scanning direction, it is not moved in the scanning direction to start exposure, and the substrate stage Therefore, the time required to move the substrate stage to the scanning exposure start position can be shortened, and exposure can be performed with high throughput.
  • the alignment mark provided on the photosensitive substrate is detected after the position of the substrate stage is controlled to the scanning exposure start position with respect to the projection optical system. Scanning exposure can be started immediately after the alignment mark is detected by the alignment system. Therefore, even when the apparatus vibrates before the start of scan exposure, the time for the vibration to attenuate before the start of scan exposure by moving the substrate stage to the position where the alignment mark is detected and then performing the alignment. By setting, it becomes possible to reduce the vibration, and it also has the effect that the scanning exposure can be started after the extra vibration that does not hinder the alignment operation is attenuated.
  • the substrate stage on which the photosensitive substrate is placed is moved relative to the projection optical system, and the pattern is scanned and exposed on the photosensitive substrate.
  • the position of the substrate stage with respect to the projection optical system when detecting alignment marks provided on the photosensitive substrate and the position of the substrate stage with respect to the projection optical system when starting the scanning exposure Therefore, it is possible to start scanning exposure immediately after the alignment mark is detected by the alignment system.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus that works on the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a photosensitive substrate that works well with the first embodiment.
  • FIG. 4 Arrangement of alignment system and autofocus system that are useful for the first embodiment
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining an exposure method using the projection exposure apparatus that is effective in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system during the first alignment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate relative to the projection optical system during the second alignment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate relative to the projection optical system when starting the second exposure.
  • FIG. 10 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate relative to the projection optical system when starting the third exposure.
  • FIG. 11 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system in the third alignment.
  • FIG. 12 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system in the fourth alignment.
  • FIG. 13 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system when the fifth exposure is started.
  • FIG. 14 is a diagram showing the position of the photosensitive substrate with respect to the projection optical system when starting the sixth exposure.
  • FIG. 15 is a diagram showing a schematic configuration of a projection exposure apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 16 This is a diagram showing the positional relationship between the autofocus system and alignment system, which are useful for the second embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device as a micro device that is relevant to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram showing the position of the substrate stage relative to the projection optical system during alignment in a conventional exposure apparatus.
  • FIG. 20 is a view showing the position of the substrate stage relative to the projection optical system at the start of scan exposure in the conventional exposure apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the projection exposure apparatus according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a schematic perspective view of the projection exposure apparatus shown in FIG.
  • an exposure apparatus EX includes an illumination optical system IL including a plurality of illumination system modules 10a to 10k that illuminate a mask M with exposure light, and a mask stage MST that supports the mask M.
  • Illumination system modules 10a to 10 Masks arranged corresponding to each of 10k and illuminated with exposure light
  • the pattern image of mask M is coated with a resist (photosensitive agent) on a glass plate.
  • a projection optical system including a plurality of projection optical modules PL1 to PL11 that project onto the substrate P.
  • the substrate stage PST that supports the photosensitive substrate P, the mask side laser interferometers 39a and 39b that detect the position of the mask stage MST using laser light, and the position of the substrate stage PST that uses laser light are detected.
  • the board side laser interferometers 43a and 43b are provided.
  • the exposure apparatus EX has the mask M supported by the mask stage MST and the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST, relative to the projection optical modules PL :! to PL11.
  • This is a scanning projection exposure apparatus that scans and exposes the pattern of the mask M on the photosensitive substrate P by synchronously moving them.
  • the optical axis direction of the projection optical module PL :! to PL 11 is the Z-axis direction
  • the synchronous movement direction (scanning direction) of the mask M and the photosensitive substrate P in the direction perpendicular to the Z-axis direction is the X-axis.
  • the direction perpendicular to the Z-axis direction and the X-axis direction (non-scanning direction) is the Y-axis direction.
  • the illumination optical system IL is emitted from the exposure light source 6 and the exposure light source 6.
  • the elliptical mirror 6a that collects the luminous flux
  • the dichroic mirror 7 that reflects the luminous flux of the wavelength required for exposure among the luminous flux collected by the elliptical mirror 6a, and transmits the luminous flux of other wavelengths
  • the dichroic reflective mirror Further, only the wavelength required for exposure is allowed to pass through the light beam reflected by 7, and the light beam from the wavelength selection filter 8 is branched into a plurality of beams (11 in this embodiment).
  • a light guide 9 that is incident on each of the illumination system modules 10a to 10k through the reflection mirror 11.
  • a mercury lamp is used as the exposure light source 6 in this embodiment, and as the exposure light, the wavelength selection filter 8 allows g-line (436 nm), h-line (405 nm), i-line, which are wavelengths necessary for exposure. (365 nm) or the like is used.
  • the illumination system module 10a includes an illumination shunt 12, a relay lens 13, an optical cannula integrator 14 that converts the light beam that has passed through the relay lens 13 into a light beam having a substantially uniform illuminance distribution, and converts the light into exposure light.
  • a condenser lens 15 that condenses the exposure light from the optical cano integrator 14 and illuminates the mask M with uniform illuminance is provided.
  • illumination system modules 10b to 10k having the same configuration as the illumination system module 10a are arranged with a constant interval in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the illumination shatter 12 is arranged on the downstream side of the light path of the light guide 9 so as to be movable back and forth with respect to the light path of the light beam, and shields or allows the light beam to pass.
  • the illumination shatter 12 is provided with a shatter drive unit 12D that moves the illumination shutter 12 forward and backward with respect to the optical path of the light flux, and the drive is controlled by the control device CONT.
  • the light beam that has passed through the illumination shatter 12 reaches the optical integrator 14 via the relay lens 13.
  • a secondary light source is formed on the exit surface side of the optical integrator 14, and the exposure light from the optical integrator 14 irradiates the mask M supported by the mask stage MST through the condenser lens 15 with uniform illuminance. To do. Then, the exposure light emitted from each of the illumination system modules 10a to 10k illuminates each of the different illumination areas on the mask M.
  • the mask stage MST that supports the mask M is provided so as to be movable.
  • a long stroke in the X-axis direction and one in the Y-axis direction orthogonal to the strike direction are used to perform one-dimensional scanning exposure.
  • a stroke of a predetermined distance As shown in FIG. 1, the mask stage MST has a mask stage drive unit MSTD that drives the mask stage MST in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • Mask stage drive unit MSTD is connected to control device (control unit) CONT More controlled.
  • the mask-side laser interferometer detects the position of the mask stage MST in the X-axis direction and detects the position of the mask stage MST in the Y-axis direction.
  • Y laser interferometer 39b An X moving mirror 38a extending in the Y-axis direction is provided at the + X side edge of the mask stage MST.
  • a Y-moving mirror 38b extending in the X-axis direction is provided on the edge of the mask stage MST in the + Y-axis direction so as to be orthogonal to the X-moving mirror 38a.
  • An X laser interferometer 39a is disposed opposite to the X movable mirror 38a
  • a Y laser interferometer 39b is disposed opposite to the Y movable mirror 38b.
  • the X laser interferometer 39a irradiates the X moving mirror 38a with laser light.
  • the light (reflected light) generated by the X moving mirror 38a by the laser light is received by the detector inside the X laser interferometer 39a.
  • the X laser interferometer 39a Based on the reflected light from the X moving mirror 38a, the X laser interferometer 39a detects the position of the X moving mirror 38a, that is, the position of the mask stage MST in the X axis direction based on the position of the internal reference mirror.
  • the Y laser interferometer 39b irradiates the Y moving mirror 38b with laser light.
  • the light (reflected light) generated by the Y moving mirror 38b by the laser light irradiation is received by the detector inside the Y laser interferometer 39b.
  • the Y laser interferometer 39b uses the position of the Y reference mirror 38b as a reference, that is, the position of the Y moving mirror 38b, that is, the mask stage M ST (and hence the mask M) in the Y-axis direction. Detect position.
  • the position of the mask M can be monitored with the inspection value of the laser interferometer by measuring each position of the mask M with respect to the mask stage MST.
  • the detection results detected by the laser interferometers 39a and 39b are output to the control device CONT. Based on the detection results of the laser interferometers 39a and 39b, the control device CONT drives the mask stage MST via the mask stage drive unit MSTD and controls the position of the mask M.
  • each of the projection optical modules PL1 to PL11 projects and exposes an image of the pattern existing in the illumination area of the mask M onto the photosensitive substrate P, and is arranged corresponding to each of the illumination system modules 10a to 10k.
  • PL6, PL8, PL10 (second projection optical unit) are arranged in a staggered pattern in two rows. That is, each of the projection optical modules PL1 to PL11 arranged in a staggered manner is arranged by displacing adjacent projection optical systems (for example, projection optical modules PL1 and PL2, PL2 and PL3) by a predetermined amount in the X-axis direction. Yes.
  • the projection light modules PL:! To PL11 are exposed to light having a pattern corresponding to the illumination area of the mask M in different projection areas on the photosensitive substrate P supported by the substrate stage PST. Form an image.
  • the pattern of the mask M in the illumination area is transferred onto the photosensitive substrate P coated with a resist.
  • alignment marks al to a24 detected by an alignment system 54 described later are provided.
  • the substrate stage PST that supports the photosensitive substrate P is configured to be movable, and in order to perform one-dimensional scanning exposure, a long stroke in the X-axis direction and a step in a direction orthogonal to the scanning direction. With a long stroke to the Y axis to move.
  • the substrate stage PST has a substrate stage drive unit PSTD that drives the substrate stage PST in the X-axis direction, the Y-axis direction, and further in the Z-axis direction.
  • the substrate stage drive unit PSTD is controlled by the control device CONT.
  • the mask M is obtained by repeating step movement of the positions of the projection optical modules PL1 to PL11 with respect to the substrate stage PST in the X-axis direction (scanning direction) or Y-axis direction (non-scanning direction). This pattern is divided and exposed on the exposure surfaces R1 to R6 on the photosensitive substrate P shown in FIG.
  • the substrate-side laser interferometer includes an X laser interferometer 43a that detects the position of the substrate stage PST in the X-axis direction and a Y laser that detects the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction. And an interferometer 43b.
  • An X moving mirror 42a extending in the Y-axis direction is provided on the + X side edge of the substrate stage PST.
  • a Y moving mirror 42b extending in the X-axis direction is provided at the ⁇ Y side edge of the substrate stage PST so as to be orthogonal to the X moving mirror 42a.
  • An X laser interferometer 43a is disposed opposite to the X movable mirror 42a
  • a Y laser interferometer 43b is disposed opposite to the Y movable mirror 42b.
  • the X laser interferometer 43a irradiates the X moving mirror 42a with laser light. Laser light illumination The light (reflected light) generated by the X moving mirror 42a by the radiation is received by the detector inside the X laser interferometer 43a.
  • the X laser interferometer 43a is based on the reflected light from the X moving mirror 42a and is based on the position of the internal reference mirror as a reference. The position at is detected.
  • the Y laser interferometer 43b irradiates the Y moving mirror 42b with laser light.
  • the light (reflected light) generated by the Y moving mirror 43b by the laser light is received by the detector inside the Y laser interferometer 43b.
  • the Y laser interferometer 43b Based on the reflected light from the Y moving mirror 42b, the Y laser interferometer 43b detects the position of the Y moving mirror 42b, that is, the position of the substrate stage PST in the Y-axis direction based on the position of the internal reference mirror. Note that the position of the photosensitive substrate P can be monitored by the detection value of the laser interferometer by measuring each position of the photosensitive substrate P with respect to the substrate stage PST.
  • the detection results detected by the laser interferometers 43a and 43b are output to the control device CONT.
  • Each of mask stage MST and substrate stage PST can be independently moved by mask stage drive unit MSTD and substrate stage drive unit PSTD under the control of control device CONT.
  • the mask stage MST supporting the mask M and the substrate stage PST supporting the photosensitive substrate P are moved at any scanning speed (synchronous movement speed) with respect to the projection optical modules PL1 to PL11. It is designed to move synchronously in the X axis direction.
  • the pattern forming surface of the mask M and the exposed surface Z of the photosensitive substrate P are arranged on the X side of the projection optical modules PL 1, PL 3, PL 5, PL 7, PL 9, PL 11 (first projection optical unit).
  • An autofocus system 50 that detects the position in the axial direction (focus position) is provided.
  • the autofocus system 50 includes a plurality (three in this embodiment) of photosensitive substrate position detection systems 50a, 50a, 50b, 50c, and a plurality of (two in this embodiment) mask position detection systems arranged in the Y direction (not shown).
  • 3 photosensitive substrate position detection system 50a Focus position at three position detection points on the exposed surface of the photosensitive substrate P detected by ⁇ 50c, and at two position detection points on the pattern formation surface of the mask M detected by two mask position detection systems The focus position is output to the control device CONT.
  • the autofocus system 52 for detecting the position (focus position) is provided.
  • the autofocus systems 50 and 52 have a positional relationship in which the first projection optical unit and the second projection optical unit are sandwiched in the running direction (X direction).
  • the autofocus system 52 includes a plurality of (two in this embodiment) photosensitive substrate position detection systems 52a and 52b arranged in the Y direction, and a Y (not shown).
  • a plurality of (two in this embodiment) mask position detection systems arranged in the direction are provided. Further, the focus position at two position detection points of the exposed surface of the photosensitive substrate P detected by the two photosensitive substrate position detection systems 52a and 52b, and the mask M detected by the two mask position detection systems. The focus positions at the two position detection points on the pattern forming surface are output to the control device CONT.
  • an alignment system 54 for detecting a plurality of alignment marks provided on the photosensitive substrate P is provided on the ⁇ X side of the autofocus system 50.
  • the alignment system 54 has a plurality (six in this embodiment) of alignment mark detection systems 54a to 54f arranged in the Y direction.
  • the alignment system 54 detects each alignment mark as the first alignment before performing the exposure exposure of the exposure surfaces R1 to R3 among the alignment marks al to a24 on the photosensitive substrate P shown in FIG.
  • the positions of alignment marks al3 to al8 provided corresponding to the systems 5 4a to 54f are detected.
  • the alignment system 54 detects the positions of the alignment marks al 9 to a24 provided corresponding to the alignment mark detection systems 54a to 54f as the second alignment.
  • the alignment system 54 is provided as a third alignment corresponding to each alignment mark detection system 54a to 54f before the scan exposure of the exposure surfaces R4 to R6.
  • the position of the alignment mark al ⁇ a6 is detected.
  • the alignment system 54 detects the positions of alignment marks a7 to al2 provided corresponding to the alignment mark detection systems 54a to 54f as the fourth alignment.
  • the alignment system 54 includes the position of the substrate stage PS t relative to the projection optical modules PL1 to PL11 when detecting alignment marks al 9 to a24 on the photosensitive substrate P as the second alignment, and the exposure surface R2.
  • Projection optical module PL :! to PL 11 at the start of scanning exposure is arranged so that the position of substrate stage PST with respect to PL 11 substantially coincides.
  • the position of the substrate stage PST relative to the projection optical modules PL1 to PL11 when detecting alignment marks a7 to al2 on the photosensitive substrate P, and when scanning exposure of the exposure surface R5 is started.
  • Projection optics module PL:! To PL11 The substrate stage PST is arranged so that the position of the PST substantially matches.
  • the alignment system 54 immediately after the second alignment is performed by the alignment system 54, the scanning direction (X-axis direction) and the non-scanning direction of the position of the substrate stage PST with respect to the projection optical modules PL1 to PL11. It is arranged at a position where scanning exposure of the exposure surface R2 can be started without performing step movement in the (Y-axis direction).
  • the device vibrates or tilts due to the step movement and the state of the device becomes unstable, after performing the second alignment, it is necessary to wait until the device becomes stable by starting the scan. Disappears.
  • the substrate stage PST moves slightly in the non-scanning direction, it is problematic if the state of the apparatus is stable.
  • the positions of the alignment marks al to a24 detected by the six alignment mark detection systems 54a to 54f are output to the control device CONT.
  • the control device CONT is controlled based on the positions of the alignment marks al 3 to a24 detected as the first alignment and the second alignment by the alignment system 54 and the relative positional relationship between the mask M and the alignment system 54.
  • Alignment correction values for aligning the mask M with the exposure surfaces R1 to R3 on the photosensitive substrate P are calculated based on the baseline amount calculated and stored in advance. Based on the calculated alignment correction value, the control device CONT determines whether the substrate stage drive unit PSTD or the substrate stage PST is accelerated or settled before the mask M pattern is exposed on the exposure surface R2. By driving the mask stage drive unit MSTD) Correct the position of the substrate stage PST (or mask stage MST).
  • the control device CONT detects the positions of the alignment marks al to al 2 detected as the third alignment and the fourth alignment by the alignment system 54, and the relative positions of the mask M and the alignment system 54. Alignment correction values for aligning the mask M and the exposure surfaces R4 to R6 on the photosensitive substrate P are calculated based on the baseline amount calculated and stored in advance based on the positional relationship. Based on the calculated alignment correction value, the control device CONT uses the substrate stage drive unit PSTD during acceleration and settling of the substrate stage PST before the pattern of the mask M is exposed on the exposure surface R5. The position of the substrate stage PST or the mask stage MST) is corrected by driving the mask stage drive unit MSTD).
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the position of the photosensitive substrate P with respect to the projection optical modules PL1 to PL11 immediately after the photosensitive substrate P is replaced.
  • the control device CONT includes an alignment mark 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) provided on the photosensitive substrate P as a first alignment.
  • the substrate stage PST is moved by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where the positions al3 to al8 can be detected.
  • the control device CONT acquires the positions of the alignment marks al3 to al8 as the first alignment detected by the alignment system 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) (step SI1).
  • the control device CONT includes an alignment mark 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) provided on the photosensitive substrate P as a second alignment.
  • the substrate stage PST is moved by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where the positions al9 to a24 can be detected.
  • the control device CONT acquires the positions of the alignment marks al 9 to a24 as the second alignment detected by the alignment system 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) (step S12).
  • control device CONT detects the error detected in step S11 and step S12.
  • Mask mark M3 and photosensitivity based on the baseline amount calculated and stored in advance based on the position of the alignment marks al3 to a24 and the relative positional relationship between the mask M and the alignment system 54.
  • Alignment correction values for alignment with the exposure surfaces R1 to R3 on the substrate P are calculated.
  • step S12 the control device CONT moves the substrate stage PST stepwise in the X-axis direction (running direction) or the Y-axis direction (non-running direction).
  • scanning exposure (first exposure) of the exposure surface R2 is started from the position where the alignment marks al 9 to a24 are detected as the second alignment (step S13, exposure process).
  • the controller CONT drives the substrate stage during acceleration and settling of the substrate stage PST before the pattern of the mask M is exposed on the exposure surface R2, based on the calculated alignment correction value.
  • the position of the substrate stage PST or mask stage MST) is corrected by driving the part PSTD (or mask stage drive part MSTD).
  • control device CONT moves substrate stage PST by driving substrate stage drive unit PSTD to a position where exposure of exposure surface R3 can be started. Then, the control device CONT starts scan exposure (second exposure) of the exposure surface R3 (step S14, exposure process).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where exposure of the exposure surface R1 can be started. Then, the control device CONT starts scan exposure (third exposure) of the exposure surface R1 (step S15, exposure process).
  • control device CONT is a force for performing scanning exposure of the exposure surface Rl in step S14, exposure surface R3 in step S15, and exposure exposure R3 in step S14, and exposure exposure R1 in step S15 May be performed.
  • the control device CONT includes an alignment mark 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) provided on the photosensitive substrate P as a third alignment.
  • the substrate stage PST is moved by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where the positions al to a6 can be detected.
  • the alignment mark detection systems 54a to 54f As a third alignment detected by the alignment system 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f), the alignment mark The positions of al to a6 are acquired (step S16).
  • the control device CONT includes an alignment mark 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) provided on the photosensitive substrate P as a fourth alignment.
  • the substrate stage PST is moved by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where the positions a7 to al2 can be detected. Then, the positions of the alignment marks a7 to al2 are acquired as the fourth alignment detected by the alignment system 54 (alignment mark detection systems 54a to 54f) (step S17).
  • control device CONT preliminarily determines based on the positions of the alignment marks al to al 2 detected in steps S16 and S17 and the relative positional relationship between the mask M and the alignment system 54.
  • the alignment correction value for aligning the mask M with the exposure surfaces R4 to R6 on the photosensitive substrate P is calculated based on the baseline amount calculated and stored.
  • the control device CONT performs step movement of the substrate stage PST in the X-axis direction (scanning direction) or the Y-axis direction (non-scanning direction).
  • Scan exposure (fourth exposure) of exposure surface R5 is started from the position where alignment marks a7 to al2 are detected as the alignment of 4 (step S18, exposure process).
  • the control device CONT determines that the substrate stage drive unit PSTD (PSTD) during acceleration and settling of the substrate stage PST before the pattern of the mask M is exposed on the exposure surface R5.
  • the position of the substrate stage PST (or mask stage MST) is corrected by driving the mask stage drive unit MSTD).
  • controller CONT moves substrate stage PST by driving substrate stage drive unit PSTD to a position where exposure of exposure surface R6 can be started. Then, scan exposure (fifth exposure) of the exposure surface R6 is started (step S19, exposure process).
  • the control device CONT moves the substrate stage PST by driving the substrate stage drive unit PSTD to a position where exposure of the exposure surface R4 can be started. Then, the control device CONT starts scanning exposure (sixth exposure) on the exposure surface R4 (step S20, exposure process). It should be noted that scan exposure is performed on exposure surface R6 in step S19 and exposure surface R4 in step S20, and exposure exposure is performed on exposure surface R4 and step S20 in step S19. Even if you do it.
  • step S20 After the scanning exposure of the exposure surface R4 is completed in step S20, the substrate stage PST is moved by driving the substrate stage drive unit PSTD, and the photosensitive substrate P is replaced with a new photosensitive substrate. .
  • the substrate stage for the projection optical system when the alignment marks are detected as the second alignment and the fourth alignment by the alignment system The position of the substrate stage with respect to the projection optical system when starting the first scan exposure and the fourth scan exposure is substantially the same, so the second alignment mark and the fourth alignment mark Immediately after detection, the first scan exposure and the fourth scan exposure can be started. Accordingly, it is possible to shorten the time for moving the substrate stage from the detection position of the second alignment mark and the detection position of the fourth alignment mark to the first scan exposure start position and the fourth scan exposure start position. High-throughput exposure can be performed. In addition, since step movement in the scanning direction and non-scanning direction of the position of the substrate stage is hardly performed, it is possible to perform exposure with high throughput.
  • (2X X 2Y) exposure areas are obtained by sequentially scanning six (2X X 3Y) exposure areas. It is also effective for scanning exposure in order.
  • the position of the substrate stage with respect to the projection optical system when the alignment system detects the alignment mark and the projection optical system when starting the scanning exposure is changed from the position of the alignment mark detected by the alignment system to the projection optical system in the running and non-running directions.
  • the alignment system may be placed at a position where scan exposure can be started with little step movement. Conversely, the alignment mark arrangement may be changed.
  • FIG. 15 is a view showing the schematic arrangement of an exposure apparatus that works on the second embodiment.
  • a mask stage MS T2 that supports a mask M2 on which a pattern is formed, and a substrate that supports a photosensitive substrate P2 whose outer diameter is larger than 500 mm, in which a photosensitive agent (resist) is applied to a glass substrate.
  • a photosensitive agent resist
  • Illumination optical system IL2 that illuminates stage PST2 and mask M2 supported by mask stage MST2 with exposure light EL, and photosensitivity that supports pattern image of mask M2 illuminated by exposure light EL on substrate stage PST2
  • a projection optical system PL for projecting onto the conductive substrate P2, a column 100 for supporting the projection optical system PL via the surface plate 1, and a control device (control unit) CONT2 for controlling overall operations related to exposure processing.
  • the column 100 is installed on a base plate 110 placed horizontally on the floor.
  • the projection optical system PL has a plurality of (7 in this embodiment) reflective-reflective projection optical modules
  • the illumination optical system IL2 also has the number of projection optical modules and There are a plurality (seven in this embodiment) of illumination optical modules corresponding to the arrangement.
  • This exposure apparatus is a scanning projection exposure apparatus that performs scanning exposure by synchronously moving the mask M2 and the photosensitive substrate P2 with respect to the projection optical system PL, and constitutes a so-called multi-lens scanning exposure apparatus. ing. Further, this exposure apparatus is provided with an autofocus system 500, 520 and an alignment system 540 between the projection optical system PL and the photosensitive substrate P2 and sandwiching an exposure area formed by the projection optical system PL. It has been.
  • the synchronous movement direction of the mask M2 and the photosensitive substrate P2 is the X-axis direction (scanning direction), and the direction perpendicular to the X-axis direction in the horizontal plane is the Y-axis direction (non-scanning direction), and the X-axis
  • the direction perpendicular to the direction and the Y-axis direction is the Z-axis direction.
  • the directions around the X, Y, and Z axes are the ⁇ , ⁇ , and ⁇ directions.
  • the illumination optical system IL2 has a light source, and illuminates the mask ridge 2 with a plurality of slit-shaped illumination areas by exposure light emitted from the light source.
  • a mercury lamp is used as a light source in this embodiment, and as exposure light, a wavelength selection filter (not shown) is used for the g- line (436 nm), h-line (405 nm), and i-line (365 nm), which are wavelengths necessary for exposure. ) Etc. are used.
  • Mask stage MST2 is provided on column 100, and a mask holder 20 that holds mask M2 and a pair of masks 20 that can move mask holder 20 with a predetermined stroke in the X-axis direction. And a near motor (not shown). Although not shown, the mask stage MST2 also has a moving mechanism that moves the mask holder 20 that holds the mask M2 in the Y-axis direction and the ⁇ Z direction.
  • Substrate stage PST2 is provided on base plate 110.
  • the substrate stage PST2 is provided on the substrate holder 30 that holds the photosensitive substrate P2, the guide stage 35 that supports the substrate holder 30 while being guided in the Y-axis direction, and the guide stage 35.
  • a linear motor (not shown) that moves in the Y-axis direction, and a pair of linear motors (not shown) that can move the substrate holder 30 on the base plate 110 together with the guide stage 35 in the X-axis direction with a predetermined stroke. It has.
  • the substrate holder 30 holds the photosensitive substrate P2 via the vacuum chuck.
  • the substrate stage PST2 has a moving mechanism for moving the substrate holder 30 in the Z-axis direction, ⁇ X and ⁇ Y directions.
  • the projection optical system PL includes a plurality (seven) of projection optical modules PLa, PLc, PLe, and PLg, and three projection optical modules (not shown) (hereinafter referred to as projection optical modules PLb, PLd, and PLf). )have.
  • the plurality of projection optical modules PLa to PLg are supported by one surface plate 1. Then, as shown in FIG. 15, the surface plate 1 that supports the projection optical modules PLa to PLg is supported by the column 100 via the support portion 2 and is supported.
  • the four projection optical modules PLa, PLc, PLe, and PLg are arranged in parallel in the Y-axis direction (non-scanning direction), and are disposed on the front side in the X-axis direction (scanning direction) (hereinafter referred to as the first).
  • Projection optics unit The three projection optical modules PLb, PLd, and PLf are arranged in the Y-axis direction and are arranged on the rear side in the X-axis direction (hereinafter referred to as a second projection optical unit).
  • the first projection optical unit and the second projection optical unit are arranged so as to face each other in the X-axis direction, and each projection optical module PLa, PLc, PLe, PLg constituting the first projection optical unit is connected to the first projection optical unit.
  • the projection optical modules PLb, PLd, and PLf constituting the two projection optical units are arranged in a staggered manner. That is, the adjacent projection optical modules are arranged with a predetermined amount of displacement in the Y-axis direction.
  • Each of the projection optical modules PLa to PLg constituting the first projection optical unit and the second projection optical unit includes a lens barrel PK (see FIG. 16) and a plurality of lenses arranged inside the lens barrel PK. It has the optical element.
  • FIG. 16 is a diagram showing a schematic configuration of one projection optical module PLf among the three projection optical modules PLb, PLd, and PLf constituting the second projection optical unit.
  • the force for explaining the projection optical module PLf The other projection optical modules PLa to PLg have the same configuration as the projection optical module PLf.
  • the projection optical module PLf projects and exposes a pattern image existing in the illumination area of the mask M2 illuminated with the exposure light EL by the illumination optical module onto the photosensitive substrate P2.
  • Two sets of catadioptric optical systems 151 and 152 and a field stop are provided.
  • the light beam that has passed through the mask M2 enters the first set of catadioptric optical system 151.
  • a field stop (not shown) is disposed at the intermediate image position of the pattern formed by the catadioptric optical system 151.
  • the field stop sets a projection area on the photosensitive substrate P2. For example, the projection area is set in a trapezoidal shape on the photosensitive substrate P2.
  • the light beam that has passed through the field stop is incident on the second set of catadioptric optical system 152.
  • the catadioptric optical system 152 has the same configuration as the catadioptric optical system 151.
  • the light beam emitted from the catadioptric optical system 152 forms a pattern image of the mask M2 on the photosensitive substrate P2 at an equal magnification.
  • the exposure apparatus also includes a laser interference system that measures the position of the mask holder 20 (mask stage MST2).
  • An X moving mirror (not shown) extending in the Y-axis direction is provided at the edge of the mask holder 20 on the ⁇ X side, and a Y moving mirror 71 extending in the X axis direction is provided at the edge of the mask holder 20 on the Y side.
  • a laser interferometer (not shown) is provided at a position facing the X moving mirror.
  • a laser interferometer 74 is provided at a position facing the Y moving mirror 71.
  • a laser interferometer and a laser interferometer 74 (not shown) are installed on the column 100.
  • a reference mirror and a reference mirror 77 are attached to the surface plate 1.
  • a reference mirror (not shown) is provided at a position facing a laser interferometer (not shown), and a reference mirror 77 is provided at a position facing the laser interferometer 74.
  • the measurement result of the laser interferometer (not shown) is output to the control device CONT2, and the control device CONT2 is based on the measurement result of the laser interferometer in the X-axis direction of the mask holder 20 (mask stage MST2). Control the position at. Measurement by laser interferometer 74 The result is output to the control device CONT2, and the control device CONT2 controls the position of the mask holder 20 (mask stage MST2) in the Y-axis direction based on the measurement result of the laser interferometer 74.
  • control device CONT2 determines the position of the surface plate 1 supporting each projection optical module (positions in the X-axis, Y-axis, ⁇ , ⁇ , and ⁇ directions) based on the measurement results obtained by the laser interferometers. ) Is calculated.
  • the control device CONT2 controls the attitude of the mask holder 20 based on the attitude measurement result of the surface plate 1.
  • the exposure apparatus includes a laser interference system that measures the position of the substrate holder 30 (substrate stage PST2).
  • An X moving mirror (not shown) extending in the axis direction is provided at the edge of the substrate holder 30 on the —X side, and the axis of the substrate holder 30 extends in the X axis direction on the edge of the ring. Is provided.
  • a laser interferometer (not shown) is provided at a position facing the X moving mirror, and is installed on the base plate 110. Further, a laser interferometer 85 is provided so as to hang from the column 100 at a position facing the heel moving mirror 81.
  • a reference mirror (not shown) is provided at a position facing each of the laser interferometers.
  • the measurement result of the laser interferometer (not shown) is output to the control device CONT2, and the control device CONT2 controls the position of the substrate holder 30 (substrate stage PST2) in the X-axis direction based on the measurement result of each laser interferometer.
  • the measurement result of the laser interferometer 85 is output to the control device CONT2, and the control device C ⁇ 2 controls the position of the substrate holder 30 (substrate stage PS ⁇ 2) in the vertical direction based on the measurement result of each laser interferometer. To do.
  • control device CONT2 determines the position of the surface plate 1 that supports each projection optical module (positions in the X-axis, H ) Is calculated.
  • the control device CONT2 controls the attitude of the substrate holder 30 based on the attitude measurement result of the surface plate 1.
  • the autofocus system 500 that detects the position (focus position) in the Z-axis direction on the X side is provided.
  • the autofocus system 500 includes a plurality of (three in this embodiment) arranged in a direction (Y-axis direction) orthogonal to the running direction. ) Photosensitive substrate position detection systems 500a, 500b, 500c and a plurality (two in this embodiment) of mask position detection systems arranged in the Y-axis direction (not shown).
  • Photosensitive substrates detected by 500a to 500c Focus position at three position detection points on the exposed surface of ⁇ 2 and Mask M2 pattern formation detected by two mask position detection systems The focus positions at the two position detection points on the surface are output to the control device CONT2.
  • the second projection optical unit is constituted by projection optical units PLb, PLd, and PLf, and the light flux that passes through each of the projection optical units PLb, PLd, and PLf is changed to a photosensitive substrate.
  • An auto-force system 520 is provided that forms a projection area on P2 and detects a position (focus position) in the Z-axis direction on the + X side of the projection area.
  • the autofocus system 520 includes a plurality of (two in this embodiment) photosensitive substrate position detection systems arranged in the Y-axis direction, and a plurality of (not shown) arranged in the Y-axis direction (this embodiment It has 2) mask position detection systems.
  • the focus position at two position detection points of the exposed surface of the photosensitive substrate P2 detected by the two photosensitive substrate position detection systems, and the pattern formation surface of the mask M2 detected by the two mask position detection systems are output to the control device CONT2.
  • an alignment system 540 for detecting a plurality of alignment marks provided on the photosensitive substrate P2 is provided on the ⁇ X side of the autofocus system 500.
  • the alignment system 540 has a plurality (six in this embodiment) of alignment mark detection systems arranged in the Y-axis direction, and is provided corresponding to each alignment mark detection system. The alignment mark position on the photosensitive substrate P2 is detected.
  • the alignment system 540 includes the positions of the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 with respect to the projection optical system PL when detecting the alignment mark on the photosensitive substrate P2, and the projection optical system PL when starting the scanning exposure.
  • the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 are positioned so as to substantially coincide with each other. That is, the alignment system 540 immediately after the alignment is performed by the alignment system 540, the scanning direction (X-axis direction) and non-scanning of the positions of the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 with respect to the projection optical system PL. It is arranged at a position where scan exposure can be started without performing step movement in the direction (Y-axis direction).
  • the alignment mark position detected by each alignment mark detection system is output to control device CONT2.
  • the control device CONT2 calculates and stores the baseline amount based on a plurality of alignment mark positions detected by the alignment system 540 and the relative positional relationship between the mask ⁇ 2 and the alignment system 540. Based on the above, the alignment correction value for aligning the mask ⁇ 2 and the photosensitive substrate ⁇ 2 is calculated.
  • the control device CONT2 corrects the position of the substrate stage PST2 (or the mask stage MST2) during acceleration and settling of the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 based on the calculated alignment correction value.
  • control device CONT2 replaces the photosensitive substrate P2, and places the photosensitive substrate P2 on the substrate stage PST2.
  • the controller CONT2 moves the substrate stage PST2 to a position where the alignment system 540 can detect the position of the alignment mark provided on the photosensitive substrate P2, and the alignment system 540 detects the alignment mark. Get the alignment mark position.
  • the control device CONT2 determines the mask M2 based on the detected alignment mark position, the relative positional relationship between the mask M2 and the alignment system 540, and the baseline amount calculated and stored in advance. Alignment correction value for alignment with photosensitive substrate P2 is calculated.
  • the control device CONT2 detects the alignment mark position without step-moving the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 in the X-axis direction (scanning direction) or the Y-axis direction (non-scanning direction). Scan exposure is started from the position (exposure process).
  • the control device CONT2 corrects the position of the substrate stage PST2 (or the mask stage MST2) during acceleration and settling of the mask stage MST2 and the substrate stage PST2 based on the calculated alignment correction value.
  • the substrate stage PST is moved, and the photosensitive substrate P2 is replaced with a new photosensitive substrate.
  • the positions of the mask stage and the substrate stage with respect to the projection optical system when the alignment mark is detected by the alignment system, and the projection when the scanning exposure is started Since the positions of the mask stage and substrate stage with respect to the optical system are substantially coincident, scanning exposure can be started immediately after the alignment mark is detected. Therefore, the time for moving the mask stage and the substrate stage from the alignment mark detection position to the scan exposure start position can be shortened, and exposure can be performed with high throughput. In addition, since the alignment mark detection position and the scan exposure start position substantially coincide with each other, movement to the scan exposure start position and step movement of the substrate stage can be eliminated. As a result, it is possible to reduce the operation of generating extra vibration in the apparatus.
  • the alignment system and the first and second projection optical units are arranged so that the scan exposure start position for starting the scan exposure and the alignment mark detection position for detecting the alignment mark substantially coincide with each other. It is possible to start scanning exposure immediately after alignment by setting the relative position in the device or by setting the positional relationship between the alignment mark and the exposure area according to the relative position in the device. Become. By preventing unnecessary movement of the substrate stage before the start of scan exposure in this way, it is possible to reduce vibrations of the apparatus that affect scan exposure, and to improve the transfer accuracy of scan exposure.
  • the substrate stage PST is moved to the position where the alignment mark is detected, and then the alignment is performed before the scan exposure starts.
  • the time to attenuate the vibration it is possible to reduce the vibration, and there is also an effect that the extra vibration is attenuated at the start of the scanning exposure without interfering with the alignment operation.
  • the alignment signal which is the alignment mark detection signal
  • the attenuation of the apparatus vibration can be confirmed, and the scan exposure can be started after the apparatus vibration falls below a predetermined value. Become.
  • a force KrF excimer laser (248 nm) using an ultraviolet light source such as g-line (436 nm), h-line (404.7 nm), i-line (365 nm), ArF excimer laser (193nm), F laser (157nm), Kr laser (146nm), Ar laser (126 ⁇
  • a vacuum ultraviolet light source such as m can be used.
  • the alignment system is arranged on the front side in the X-axis direction (scanning direction) from the exposure region formed by the first projection optical unit.
  • the alignment system may be arranged behind the exposure area formed by the second projection optical unit in the X-axis direction.
  • the use of the exposure apparatus is not limited to a liquid crystal exposure apparatus that exposes a liquid crystal display element pattern on a square glass plate.
  • an exposure apparatus for semiconductor manufacturing or a thin film magnetic head can be used.
  • the present invention can be widely applied to an exposure apparatus for manufacturing.
  • the reticle is illuminated by the illumination optical system, and the transfer pattern formed on the mask using the projection optical system is used as the photosensitive substrate (plate).
  • Microdevices semiconductor elements, imaging elements, liquid crystal display elements, thin film magnetic heads, etc.
  • FIG. This will be described with reference to a flowchart.
  • step S301 of FIG. 17 a metal film is deposited on one lot of plates.
  • step S302 a photoresist is applied on the metal film on the one lot of plates.
  • step S303 using the exposure apparatus according to each of the above-described embodiments, the pattern image on the mask is sequentially exposed and transferred to each shot area on the one lot of plates via the projection optical system.
  • step S304 the photoresist on the one lot of plate is developed, and in step S305, the resist pattern is used as an etching mask on the one lot of the plate so that the pattern on the mask is obtained. Circuit pattern force corresponding to S, shaped in each shot area on each plate Made.
  • a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer and the like.
  • exposure can be performed with high throughput using the above-described exposure apparatus, and a microdevice having a fine circuit pattern can be obtained favorably. it can.
  • the metal is vapor-deposited on the plate, the resist is coated on the metal film, and the exposure, development, and etching processes are performed. Prior to these processes, the plate It goes without saying that after a silicon oxide film is formed on the silicon oxide film, a resist is coated on the silicon oxide film, and each step such as exposure, development, and etching may be performed.
  • a pattern may be formed on the photosensitive substrate.
  • a liquid crystal display as a micro device is formed by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). An element can also be obtained.
  • a mask pattern is transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) using an exposure apparatus that is powerful in each of the above embodiments. The process is executed.
  • a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate.
  • the exposed substrate is subjected to various processes such as a developing process, an etching process, and a resist stripping process, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming process S402.
  • a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix, or R, G, A color filter is formed by arranging a set of three B filters in the horizontal scanning line direction.
  • a cell assembly step S403 is performed.
  • the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S401 and the color filter obtained in the color filter forming step S402. Assemble a liquid crystal panel (liquid crystal cell) using a filter.
  • liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern forming step S401 and the color filter obtained in the color filter forming step S402. ).
  • a module assembly step S404 components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal sensor) are attached to complete the liquid crystal display element.
  • components such as an electric circuit and a backlight for performing display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal sensor) are attached to complete the liquid crystal display element.
  • the exposure apparatus, the exposure method, and the microdevice manufacturing method of the present invention are suitable for manufacturing a microdevice such as a flat panel display element such as a liquid crystal display element at a high throughput in the lithographic process. ing.

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Abstract

　マスクＭを載置するマスクステージＭＳＴと感光性基板Ｐを載置する基板ステージＰＳＴとを投影光学系ＰＬ１～ＰＬ１１に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板Ｐ上に前記マスクＭのパターンをスキャン露光する露光装置において、前記感光性基板Ｐ上に設けられたアライメントマークａ１９～ａ２４を検出する際の前記投影光学系ＰＬ１～ＰＬ１１に対する前記基板ステージＰＳＴの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系ＰＬ１～ＰＬ１１に対する前記基板ステージＰＳＴの位置とは、略一致する。

Description

明 細 書
露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法
技術分野
[0001] この発明は、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソ グラフイエ程で製造するための露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露 光装置を用いたマイクロデバイスの製造方法に関するものである。
背景技術
[0002] 現在、液晶表示デバイス等のフラットパネル表示素子等の製造にぉレ、ては、マスク 上に形成された非常に微細なパターンを感光性基板上に転写するフォトリソグラフィ の手法が用いられている。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、二次 元移動するマスクステージに載置されているマスク上に形成された原画となるパター ンを、投影光学系を介して、二次元移動する基板ステージに載置されているフオトレ ジスト等の感光剤が塗布された感光性基板上に、投影露光する投影露光装置が用 レ、られている。
[0003] この投影露光装置としては、感光性基板上にマスクのパターン全体を同時に転写 する一括型露光装置と、マスクステージと基板ステージとを同期走查することによりマ スクのパターンを連続的に感光性基板上に転写する走查型露光装置とが主に用い られている。液晶表示デバイスを製造する際には、隣り合う投影領域 (露光領域)が 走査方向で所定量変位するように、かつ隣り合う投影領域の端部 (継ぎ部）が走査方 向と直交する方向に重複するように配置された複数の投影光学系を備えたマルチレ ンズ方式の走查型露光装置（マルチレンズスキャン型露光装置）が主に用いられて レヽる（例えば、特開 2003— 347184号公報参照）。
発明の開示
[0004] 従来の走査型露光装置においては、図 19及び図 20に示すように、投影光学系を 構成し、走査方向に所定の間隔で配置される第 1投影光学ユニット 200〜202と第 2 投影光学ユニット 203, 204との間にァライメント系 205a〜205fが配置されていた。 従って、基板ステージ 206のスキャン開始から基板上への露光を開始するまでに要 する加速と整定のための距離を設ける必要があるため、ァライメント直後の投影光学 系に対する基板ステージ 206の位置（図 19参照）を、露光開始直前の投影光学系に 対する基板ステージ 206の位置（図 20参照）まで移動させる必要があり、つまり基板 ステージを走查方向とは逆の方向に移動させた後、走查方向に移動させて露光を開 始することになり、スループットの低下を招いていた。
[0005] この発明の課題は、ァライメント直後から露光開始直前までの時間を短縮すること 力 Sできる露光装置、該露光装置を用いた露光方法及び該露光装置を用いたマイクロ デバイスの製造方法を提供することである。
[0006] この発明の露光装置は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する 基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板 上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光装置にぉレ、て、前記感光性基板 上に設けられたァライメントマークを検出する際の前記投影光学系に対する前記基 板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影光学系に対する前 記基板ステージの位置とは、略一致することを特徴とする。
[0007] また、この発明の露光装置は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載 置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に走査方向に同期移動させな がら行うスキャン露光、及び前記基板ステージに対する前記投影光学系の位置の前 記走査方向または前記走査方向と直交する方向へのステップ移動を繰り返すことに より、前記感光性基板上に前記マスクのパターンを複数回に分けて分割露光する露 光装置において、前記感光性基板上に設けられたァライメントマークを検出するァラ ィメント系と、前記ァライメント系に対して前記ァライメントマークが所定の位置となるよ うに前記基板ステージを位置制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記ァライメ ント系による前記ァライメントマークの検出位置から、前記投影光学系に対する前記 基板ステージの位置の前記走查方向及び前記走查方向と直交する方向への前記ス テツプ移動をほとんど行うことなく露光を開始できる位置に、前記ァライメント系を配置 することを特徴とする。
[0008] また、この発明の露光方法は、マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載 置する基板ステージとを投影光学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性 基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光方法にぉレ、て、前記感光性 基板上に設けられたァライメントマークを検出する検出工程と、前記感光性基板上に 前記マスクのパターンをスキャン露光する露光工程とを含み、前記検出工程による検 出時の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記露光工程による スキャン露光を開始する直前の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置 とが略一致することを特徴とする。
[0009] また、この発明のマイクロデバイスの製造方法は、この発明の露光装置またはこの 発明の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上に露光する露光工程と、 前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを 特徴とする。
[0010] この発明の露光装置によれば、ァライメントマークを検出する際の投影光学系に対 する基板ステージの位置とスキャン露光を開始する際の投影光学系に対する基板ス テージの位置とが略一致しているため、ァライメントマークの検出後直ちにスキャン露 光を開始することができる。従って、ァライメントマークの検出位置からスキャン露光開 始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで 露光を行うことができる。
[0011] また、この発明の露光方法によれば、検出工程によりァライメントマークを検出する 際の投影光学系に対する基板ステージの位置と露光工程によりスキャン露光を開始 する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致しているため、検出ェ 程によるァライメントマーク検出後直ちに露光工程によるスキャン露光を開始すること ができる。従って、ァライメントマークの検出位置からスキャン露光開始位置まで基板 ステージを移動させる時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことが できる。
[0012] また、この発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、この発明の露光装置また はこの発明の露光方法を用いて露光を行うため、高いスループットでマイクロデバイ スの製造を行うことができる。
[0013] また、この発明の露光装置によれば、走査方向の前方側に配置された第 1投影光 学ユニットと走査方向の後方側に配置された第 2投影光学ユニットとを備えた投影光 学系に対して、第 1投影光学ユニットの露光領域の走査方向の前方側または第 2投 影光学ユニットの露光領域の後方側にァライメント光学系を設けるようにしたので、感 光性基板の露光領域の一端に設けられたァライメントマークの検出後、直ちにスキヤ ン露光を開始することができる。従って、図 20に示した従来技術のように、基板ステ ージを走查方向とは逆の方向に移動させた後、走查方向に移動させて露光開始を することがなくなり、また基板ステージの位置の走查方向及び非走查方向へのステツ プ移動をほとんどしないので、スキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる 時間を短縮することができ、高スループットで露光を行うことができる。
[0014] また、この発明の露光方法では、投影光学系に対してスキャン露光開始位置に基 板ステージの位置を制御した後、感光性基板に設けられたァライメントマークを検出 するようにしたので、ァライメント系によるァライメントマーク検出後、直ちにスキャン露 光を開始することができる。従って、スキャン露光開始前に装置が振動しているような 場合においても、ァライメントマークを検出する位置に基板ステージを移動させた後、 ァライメントすることにより、スキャン露光開始までに振動が減衰する時間を設定する ことで、振動を低減させることが可能となり、ァライメント動作を妨げることなぐ余計な 振動が減衰した後に、スキャン露光を開始することができるという効果も有する。
[0015] また、この発明の露光方法では、感光性基板を載置する基板ステージを投影光学 系に対して相対的に移動させて、前記感光性基板上にパターンをスキャン露光する 露光方法において、前記感光性基板上に設けられたァライメントマークを検出する際 の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始す る際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とは、略一致するようにし たので、ァライメント系によるァライメントマーク検出後、直ちにスキャン露光を開始す ること力 Sできる。
図面の簡単な説明
[0016] [図 1]第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
[図 2]第 1の実施の形態に力かる投影露光装置の概略構成を示す斜視図である。
[図 3]第 1の実施の形態に力かる感光性基板の構成を示す図である。
[図 4]第 1の実施の形態に力かるァライメント系及びオートフォーカス系の配置を示す 図である。
園 5]第 1の実施の形態に力かる投影露光装置を用いた露光方法を説明するための フローチャートである。
園 6]感光性基板を交換した際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図 である。
[図 7]第 1のァライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図であ る。
園 8]第 2のァライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図であ る。
[図 9]第 2の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図で ある。
[図 10]第 3の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図 である。
[図 11]第 3のァライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図で ある。
[図 12]第 4のァライメントの際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図で ある。
[図 13]第 5の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図 である。
[図 14]第 6の露光を開始する際の投影光学系に対する感光性基板の位置を示す図 である。
[図 15]第 2の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示す図である。
園 16]第 2の実施の形態に力かるオートフォーカス系及びァライメント系の位置関係 を示す図である。
園 17]この発明の実施の形態に力かるマイクロデバイスとしての半導体デバイスの製 造方法を示すフローチャートである。
園 18]この発明の実施の形態に力かるマイクロデバイスとしての液晶表示素子の製 造方法を示すフローチャートである。 [図 19]従来の露光装置におけるァライメントの際の投影光学系に対する基板ステー ジの位置を示す図である。
[図 20]従来の露光装置におけるスキャン露光開始の際の投影光学系に対する基板 ステージの位置を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、図面を参照して、この発明の第 1の実施の形態に力、かる投影露光装置につ いて説明する。図 1はこの第 1の実施の形態にかかる投影露光装置の概略構成を示 す図であり、図 2は図 1に示す投影露光装置の概略斜視図である。
[0018] 図 1及び図 2において、露光装置 EXは、露光光でマスク Mを照明する複数の照明 系モジュール 10a〜10kを備えた照明光学系 ILと、マスク Mを支持するマスクステー ジ MSTと、照明系モジュール 10a〜： 10kのそれぞれに対応して配置され、露光光で 照明されたマスク Mのパターンの像をガラスプレートにレジスト（感光剤）を塗布した 外径が 500mmよりも大きい感光性基板 P上に投影する複数の投影光学モジュール PL1〜PL11を備えた投影光学系とを備えている。また、感光性基板 Pを支持する基 板ステージ PSTと、レーザ光を用いてマスクステージ MSTの位置を検出するマスク 側レーザ干渉計 39a, 39bと、レーザ光を用いて基板ステージ PSTの位置を検出す る基板側レーザ干渉計 43a， 43bとを備えている。この実施の形態において、照明系 モジュールは 10a〜10kの 11個であり、図 1には照明系モジュール 10aに対応するも ののみが示されているが、照明系モジュール 10a〜： 10kのそれぞれは同様の構成を 有している。
[0019] 露光装置 EXは、マスクステージ MSTに支持されているマスク Mと、基板ステージ P STに支持されてレ、る感光性基板 Pとを投影光学モジュール PL：!〜 PL11に対して相 対的に同期移動させて、感光性基板 P上にマスク Mのパターンをスキャン露光する 走查型投影露光装置である。以下の説明において、投影光学モジュール PL：!〜 PL 11の光軸方向を Z軸方向とし、 Z軸方向に垂直な方向でマスク M及び感光性基板 P の同期移動方向（走査方向）を X軸方向とし、 Z軸方向及び X軸方向に直交する方向 (非走査方向）を Y軸方向とする。
[0020] 図 1に示すように、照明光学系 ILは、露光用光源 6と、露光用光源 6から射出された 光束を集光する楕円鏡 6aと、楕円鏡 6aにより集光された光束のうち露光に必要な波 長の光束を反射し、その他の波長の光束を透過させるダイクロイツクミラー 7と、ダイク 口イツクミラー 7により反射された光束のうち更に露光に必要な波長のみを通過させる 波長選択フィルタ 8と、波長選択フィルタ 8からの光束を複数本（この実施の形態にお いては 11本）に分岐して、反射ミラー 11を介して照明系モジュール 10a〜： 10kのそ れぞれに入射させるライトガイド 9とを備えている。この実施の形態における露光用光 源 6には水銀ランプが用いられ、露光光としては、波長選択フィルタ 8により、露光に 必要な波長である g線（436nm)、 h線（405nm)、 i線（365nm)などが用いられる。
[0021] 照明系モジュール 10aは、照明シャツタ 12と、リレーレンズ 13と、リレーレンズ 13を 通過した光束をほぼ均一な照度分布の光束に調整して露光光に変換するォプティ カノレインテグレータ 14と、ォプティカノレインテグレータ 14からの露光光を集光してマ スク Mを均一な照度で照明するコンデンサレンズ 15とを備えている。この実施の形態 においては、照明系モジュール 10aと同じ構成を有する照明系モジュール 10b〜10 kが X軸方向と Y軸方向とに一定の間隔をもって配置されている。
[0022] 照明シャツタ 12は、ライトガイド 9の光路下流側に光束の光路に対して進退自在に 配置されており、光束を遮蔽、または通過させる。照明シャツタ 12には、この照明シャ ッタ 12を光束の光路に対して進退移動させるシャツタ駆動部 12Dが設けられており、 制御装置 CONTによりその駆動が制御される。照明シャツタ 12を通過した光束は、リ レーレンズ 13を介してオプティカルインテグレータ 14に達する。オプティカルインテグ レータ 14の射出面側には、二次光源が形成され、オプティカルインテグレータ 14か らの露光光は、コンデンサレンズ 15を介してマスクステージ MSTに支持されている マスク Mを均一な照度で照射する。そして、照明系モジュール 10a〜 10kのそれぞれ 力 射出した露光光は、マスク M上の異なる照明領域のそれぞれを照明する。
[0023] マスク Mを支持するマスクステージ MSTは、移動可能に設けられており、一次元の 走查露光を行うべく X軸方向への長いストロークと、走查方向と直交する Y軸方向へ の所定距離のストロークとを有している。図 1に示すように、マスクステージ MSTは、 このマスクステージ MSTを X軸方向及び Y軸方向に駆動するマスクステージ駆動部 MSTDを有してレ、る。マスクステージ駆動部 MSTDは制御装置（制御部） CONTに より制御される。
[0024] 図 2に示すように、マスク側レーザ干渉計は、マスクステージ MSTの X軸方向にお ける位置を検出する Xレーザ干渉計 39aと、マスクステージ MSTの Y軸方向における 位置を検出する Yレーザ干渉計 39bとを備えている。マスクステージ MSTの + X側の 端縁には Y軸方向に延在する X移動鏡 38aが設けられている。一方、マスクステージ MSTの + Y軸方向の端縁には X移動鏡 38aに直交するように、 X軸方向に延在する Y移動鏡 38bが設けられている。 X移動鏡 38aには Xレーザ干渉計 39aが対向して配 置されており、 Y移動鏡 38bには Yレーザ干渉計 39bが対向して配置されている。
[0025] Xレーザ干渉計 39aは、 X移動鏡 38aに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照 射により X移動鏡 38aで発生した光（反射光）は Xレーザ干渉計 39a内部のディテクタ により受光される。 Xレーザ干渉計 39aは、 X移動鏡 38aからの反射光に基づいて、 内部の参照鏡の位置を基準として X移動鏡 38aの位置、すなわちマスクステージ MS Tの X軸方向における位置を検出する。
[0026] Yレーザ干渉計 39bは、 Y移動鏡 38bに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照 射により Y移動鏡 38bで発生した光（反射光）は、 Yレーザ干渉計 39b内部のディテク タにより受光される。 Yレーザ干渉計 39bは、 Y移動鏡 38bからの反射光に基づいて 、内部の参照鏡の位置を基準として Y移動鏡 38bの位置、すなわちマスクステージ M ST (ひいてはマスク M)の Y軸方向における位置を検出する。なお、マスク Mの位置 は、マスクステージ MSTに対するマスク Mの各位置を計測しておくことにより、レーザ 干渉計の検査値でモニタすることができる。
[0027] レーザ干渉計 39a, 39bのそれぞれにより検出された検出結果は、制御装置 CON Tに対して出力される。制御装置 CONTは、レーザ干渉計 39a, 39bのそれぞれの 検出結果に基づレ、て、マスクステージ駆動部 MSTDを介してマスクステージ MSTを 駆動し、マスク Mの位置制御を行う。
[0028] マスク Mを透過した露光光は、投影光学モジュール PL1〜PL11のそれぞれに入 射する。投影光学モジュール PL1〜PL11のそれぞれは、マスク Mの照明領域に存 在するパターンの像を感光性基板 P上に投影露光するものであり、照明系モジユー ノレ 10a〜 10kのそれぞれに対応して配置されている。投影光学モジュール PL1、 PL 3, PL5, PL7, PL9, PL11 (第 1投影光学ユニット）と投影光学モジュール PL2, PL
4, PL6, PL8, PL10 (第 2投影光学ユニット）とは 2列に千鳥状に配列されている。 すなわち、千鳥状に配置されている投影光学モジュール PL1〜PL11のそれぞれは 、隣り合う投影光学系（例えば投影光学モジュール PL1と PL2、 PL2と PL3)を X軸 方向に所定量変位させて配置されている。投影光学モジュール PL：!〜 PL11のそれ ぞれを通過した露光光は、基板ステージ PSTに支持されてレ、る感光性基板 P上の異 なる投影領域にマスク Mの照明領域に対応したパターンの像を結像する。照明領域 のマスク Mのパターンは、レジストが塗布された感光性基板 P上に転写される。感光 性基板 P上には、図 3に示すように、後述するァライメント系 54により検出されるァライ メントマーク al〜a24が設けられている。
[0029] 感光性基板 Pを支持する基板ステージ PSTは、移動可能に構成されており、一次 元の走查露光を行うべく X軸方向への長いストロークと、走查方向と直交する方向に ステップ移動するための Y軸への長いストロークとを有している。また、基板ステージ PSTは、この基板ステージ PSTを X軸方向及び Y軸方向、更に Z軸方向に駆動する 基板ステージ駆動部 PSTDを有している。基板ステージ駆動部 PSTDは、制御装置 CONTにより制御される。
[0030] この露光装置においては、基板ステージ PSTに対する投影光学モジュール PL1〜 PL11の位置の X軸方向（走査方向）または Y軸方向（非走査方向）へのステップ移 動を繰り返すことにより、マスク Mのパターンが図 3に示す感光性基板 P上の露光面 R 1〜R6に分けて分割露光される。
[0031] 図 2に示すように、基板側レーザ干渉計は、基板ステージ PSTの X軸方向における 位置を検出する Xレーザ干渉計 43aと、基板ステージ PSTの Y軸方向における位置 を検出する Yレーザ干渉計 43bとを備えている。基板ステージ PSTの + X側の端縁 には、 Y軸方向に延在する X移動鏡 42aが設けられている。一方、基板ステージ PST の— Y側の端縁には、 X移動鏡 42aに直交するように、 X軸方向に延在する Y移動鏡 42bが設けられている。 X移動鏡 42aには、 Xレーザ干渉計 43aが対向して配置され ており、 Y移動鏡 42bには、 Yレーザ干渉計 43bが対向して配置されている。
[0032] Xレーザ干渉計 43aは、 X移動鏡 42aに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照 射により X移動鏡 42aで発生した光（反射光）は、 Xレーザ干渉計 43a内部のディテク タにより受光される。 Xレーザ干渉計 43aは、 X移動鏡 42aからの反射光に基づいて、 内部の参照鏡の位置を基準として X移動鏡 42aの位置、すなわち基板ステージ PST (ひいては感光性基板 P)の X軸方向における位置を検出する。
[0033] Yレーザ干渉計 43bは、 Y移動鏡 42bに対してレーザ光を照射する。レーザ光の照 射により Y移動鏡 43bで発生した光（反射光）は、 Yレーザ干渉計 43b内部のディテク タにより受光される。 Yレーザ干渉計 43bは、 Y移動鏡 42bからの反射光に基づいて 、内部の参照鏡の位置を基準として Y移動鏡 42bの位置、すなわち基板ステージ PS Tの Y軸方向における位置を検出する。なお、感光性基板 Pの位置は、基板ステージ PSTに対する感光性基板 Pの各位置を計測しておくことにより、レーザ干渉計の検查 値でモニタすることができる。レーザ干渉計 43a, 43bのそれぞれにより検出された検 出結果は、制御装置 CONTに対して出力される。
[0034] マスクステージ MST及び基板ステージ PSTのそれぞれは、制御装置 CONTの制 御のもとで、マスクステージ駆動部 MSTD及び基板ステージ駆動部 PSTDにより独 立して移動可能となっている。そして、この実施の形態では、マスク Mを支持したマス クステージ MSTと感光性基板 Pを支持した基板ステージ PSTとが投影光学モジユー ル PL1〜PL11に対して任意の走査速度（同期移動速度）で X軸方向に同期移動す るようになっている。
[0035] また、投影光学モジュール PL1 , PL3、 PL5, PL7, PL9, PL11 (第 1投影光学ュ ニット）の X側には、マスク Mのパターン形成面及び感光性基板 Pの被露光面の Z 軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス系 50が設けられ ている。オートフォーカス系 50は、図 4に示すように、走查方向に直交する方向（Y方 向）に配列された複数 (この実施の形態においては 3つ）の感光性基板位置検出系 5 0a， 50b, 50c,及び図示しない Y方向に配列された複数（この実施の形態において は 2つ）のマスク位置検出系を有している。なお、図 4に示す P1は、投影光学モジュ ール PL1を介した光束が感光性基板 Ρ上を露光する領域 (露光領域)であり、 Ρ2〜Ρ 11のそれぞれは、投影光学モジュール PL2〜PL11のそれぞれを介した光束が感 光性基板 P上を露光する領域 (露光領域)である。 3つの感光性基板位置検出系 50a 〜50cにより検出された感光性基板 Pの被露光面の 3つの位置検出点におけるフォ 一カス位置、及び 2つのマスク位置検出系により検出されたマスク Mのパターン形成 面の 2つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置 CONTに対して出力さ れる。
[0036] また、投影光学モジュール PL2， PL4, PL6, PL8, PL10 (第 2投影光学ユニット） の + X側には、マスク Mのパターン形成面及び感光性基板 Pの被露光面の Z軸方向 における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォーカス系 52が設けられている。 即ち、オートフォーカス系 50, 52は、第 1投影光学ユニットと第 2投影光学ユニットと を走查方向（X方向）に挟み込む位置関係にある。オートフォーカス系 52は、図 4に 示すように、 Y方向に配列された複数 (この実施の形態にぉレ、ては 2つ）の感光性基 板位置検出系 52a， 52b,及び図示しない Y方向に配列された複数 (この実施の形 態においては 2つ）のマスク位置検出系を有している。また、 2つの感光性基板位置 検出系 52a, 52bにより検出された感光性基板 Pの被露光面の 2つの位置検出点に おけるフォーカス位置、及び 2つのマスク位置検出系により検出されたマスク Mのパ ターン形成面の 2つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置 CONTに対 して出力される。
[0037] また、オートフォーカス系 50の— X側には、図 4に示すように、感光性基板 P上に設 けられた複数のァライメントマークを検出するァライメント系 54が設けられている。ァラ ィメント系 54は、図 4に示すように、 Y方向に配列された複数 (この実施の形態におい ては 6つ）のァライメントマーク検出系 54a〜54fを有している。ァライメント系 54は、図 3に示す感光性基板 P上のァライメントマーク al〜a24のうち、露光面 R1〜R3のスキ ヤン露光を行う前に、第 1のァライメントとして、それぞれのァライメントマーク検出系 5 4a〜54fに対応して設けられているァライメントマーク al 3〜al8の位置を検出する。 同様に、ァライメント系 54は、第 2のァライメントとして、それぞれのァライメントマーク 検出系 54a〜54fに対応して設けられているァライメントマーク al 9〜a24の位置を検 出する。
[0038] また、ァライメント系 54は、露光面 R4〜R6のスキャン露光を行う前に、第 3のァライ メントとして、それぞれのァライメントマーク検出系 54a〜54fに対応して設けられてい るァライメントマーク al〜a6の位置を検出する。同様に、ァライメント系 54は、第 4の ァライメントとして、それぞれのァライメントマーク検出系 54a〜54fに対応して設けら れているァライメントマーク a7〜al2の位置を検出する。
[0039] ァライメント系 54は、第 2のァライメントとして感光性基板 P上のァライメントマーク al 9〜a24を検出する際の投影光学モジュール PL1〜PL11に対する基板ステージ PS tの位置と、露光面 R2のスキャン露光を開始する際の投影光学モジュール PL：!〜 PL 11に対する基板ステージ PSTの位置とが略一致するように配置されている。また、第 4のァライメントとして感光性基板 P上のァライメントマーク a7〜al2を検出する際の投 影光学モジュール PL1〜PL11に対する基板ステージ PSTの位置と、露光面 R5の スキャン露光を開始する際の投影光学モジュール PL：!〜 PL11に対する基板ステー ジ PSTの位置とが略一致するように配置されてレ、る。
[0040] 即ち、ァライメント系 54は、ァライメント系 54により第 2のァライメントが行われた直後 に、投影光学モジュール PL1〜PL11に対する基板ステージ PSTの位置の走査方 向（X軸方向）及び非走査方向（Y軸方向）へのステップ移動を行うことなく露光面 R2 のスキャン露光を開始することができる位置に配置されている。つまり、ステップ移動 を行うことにより装置が振動したり傾いたりして装置の状態が不安定となるが、第 2の ァライメントを行った後に、スキャンを開始することで装置が安定になるまで待つ必要 がなくなる。また、基板ステージ PSTが非走査方向に多少移動した場合においても 装置の状態が安定してレ、れば問題なレ、。
[0041] また、 6つのァライメントマーク検出系 54a〜54fにより検出された各ァライメントマ一 ク al〜a24の位置は、制御装置 CONTに対して出力される。制御装置 CONTは、ァ ライメント系 54により第 1のァライメント及び第 2のァライメントとして検出されたァライメ ントマーク al 3〜a24の位置、及びマスク Mとァライメント系 54との相対位置関係に基 づレ、て予め算出され記憶されてレ、るベースライン量に基づレ、て、マスク Mと感光性基 板 P上の露光面 R1〜R3との位置合わせを行うためのァライメント補正値を算出する 。制御装置 CONTは、算出されたァライメント補正値に基づいて、露光面 R2上にマ スク Mのパターンが露光される前の基板ステージ PSTの加速及び整定中に、基板ス テージ駆動部 PSTDほたはマスクステージ駆動部 MSTD)を駆動させることにより、 基板ステージ PST (またはマスクステージ MST)の位置を補正する。
[0042] また、制御装置 CONTは、ァライメント系 54により第 3のァライメント及び第 4のァラ ィメントとして検出されたァライメントマーク al〜al 2の位置、及びマスク Mとァライメン ト系 54との相対位置関係に基づいて予め算出され記憶されているベースライン量に 基づいて、マスク Mと感光性基板 P上の露光面 R4〜R6との位置合わせを行うための ァライメント補正値を算出する。制御装置 CONTは、算出されたァライメント補正値に 基づレ、て、露光面 R5上にマスク Mのパターンが露光される前の基板ステージ PST の加速及び整定中に、基板ステージ駆動部 PSTDほたはマスクステージ駆動部 M STD)を駆動させることにより、基板ステージ PSTほたはマスクステージ MST)の位 置を補正する。
[0043] 次に、図 5に示すフローチャートを参照して、第 1の実施の形態に力、かる露光装置 を用いた露光方法について説明する。
[0044] まず、制御装置 CONTは、感光性基板 Pの交換を行い、感光性基板 Pを基板ステ ージ PSTに載置する（ステップ S10)。図 6は、感光性基板 Pの交換を行った直後の 投影光学モジュール PL1〜PL11に対する感光性基板 Pの位置を示す図である。
[0045] 次に、制御装置 CONTは、図 7に示すように、ァライメント系 54 (ァライメントマーク 検出系 54a〜54f)が第 1のァライメントとして感光性基板 P上に設けられているァライ メントマーク al3〜al8の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆 動させることにより基板ステージ PSTを移動させる。そして、制御装置 CONTは、ァラ ィメント系 54 (ァライメントマーク検出系 54a〜54f)により検出された第 1のァライメント としてァライメントマーク al 3〜al8の位置を取得する（ステップ SI 1)。
[0046] 次に、制御装置 CONTは、図 8に示すように、ァライメント系 54 (ァライメントマーク 検出系 54a〜54f)が第 2のァライメントとして感光性基板 P上に設けられているァライ メントマーク al9〜a24の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆 動させることにより基板ステージ PSTを移動させる。そして、制御装置 CONTは、ァラ ィメント系 54 (ァライメントマーク検出系 54a〜54f)により検出された第 2のァライメント としてァライメントマーク al 9〜a24の位置を取得する（ステップ S12)。
[0047] 次に、制御装置 CONTは、ステップ S11及びステップ S12において検出されたァラ ィメントマーク al3〜a24の位置及びマスク Mとァライメント系 54との相対位置関係に 基づレ、て予め算出され記憶されてレ、るベースライン量に基づレ、て、マスク Mと感光性 基板 P上の露光面 R1〜R3との位置合わせを行うためのァライメント補正値を算出す る。
[0048] 次に、制御装置 CONTは、ステップ S12において第 2のァライメントが終了した後、 基板ステージ PSTを X軸方向（走查方向）または Y軸方向（非走查方向）にステップ 移動させることなぐ第 2のァライメントとしてァライメントマーク al 9〜a24の位置の検 出を行った位置から、露光面 R2のスキャン露光（第 1の露光）を開始する (ステップ S 13、露光工程)。ここで、制御装置 CONTは、算出されたァライメント補正値に基づ レ、て、露光面 R2上にマスク Mのパターンが露光される前の基板ステージ PSTの加 速及び整定中に、基板ステージ駆動部 PSTD (またはマスクステージ駆動部 MSTD )を駆動させることにより、基板ステージ PSTほたはマスクステージ MST)の位置を 補正する。
[0049] 次に、制御装置 CONTは、図 9に示すように、露光面 R3の露光を開始することがで きる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆動させることにより基板ステージ PSTを 移動させる。そして、制御装置 CONTは、露光面 R3のスキャン露光（第 2の露光）を 開始する（ステップ S14、露光工程)。次に、制御装置 CONTは、図 10に示すように 、露光面 R1の露光を開始することができる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆 動させることにより基板ステージ PSTを移動させる。そして、制御装置 CONTは、露 光面 R1のスキャン露光（第 3の露光）を開始する（ステップ S 15、露光工程)。
[0050] なお、制御装置 CONTは、ステップ S14において露光面 Rl、ステップ S15におい て露光面 R3のスキャン露光を行っている力 ステップ S14において露光面 R3、ステ ップ S15において露光面 R1のスキャン露光を行うようにしてもよい。
[0051] 次に、制御装置 CONTは、図 11に示すように、ァライメント系 54 (ァライメントマーク 検出系 54a〜54f)が第 3のァライメントとして感光性基板 P上に設けられているァライ メントマーク al〜a6の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆動 させることにより基板ステージ PSTを移動させる。そして、ァライメント系 54 (ァライメン トマーク検出系 54a〜54f)により検出された第 3のァライメントとしてァライメントマーク al〜a6の位置を取得する（ステップ S16)。
[0052] 次に、制御装置 CONTは、図 12に示すように、ァライメント系 54 (ァライメントマーク 検出系 54a〜54f)が第 4のァライメントとして感光性基板 P上に設けられているァライ メントマーク a7〜al 2の位置を検出できる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆 動させることにより基板ステージ PSTを移動させる。そして、ァライメント系 54 (ァライメ ントマーク検出系 54a〜54f)により検出された第 4のァライメントとしてァライメントマ ーク a7〜al2の位置を取得する（ステップ S17)。
[0053] 次に、制御装置 CONTは、ステップ S16及びステップ S17において検出されたァラ ィメントマーク al〜al 2の位置及びマスク Mとァライメント系 54との相対位置関係に 基づレ、て予め算出され記憶されてレ、るベースライン量に基づレ、て、マスク Mと感光性 基板 P上の露光面 R4〜R6との位置合わせを行うためのァライメント補正値を算出す る。
[0054] 次に、制御装置 CONTは、ステップ S17において第 4のァライメントが終了した後、 基板ステージ PSTを X軸方向（走査方向）または Y軸方向（非走査方向）にステップ 移動させることなぐ第 4のァライメントとしてァライメントマーク a7〜al 2の位置の検出 を行った位置から、露光面 R5のスキャン露光（第 4の露光）を開始する (ステップ S18 、露光工程)。ここで、制御装置 CONTは、算出されたァライメント補正値に基づいて 、露光面 R5上にマスク Mのパターンが露光される前の基板ステージ PSTの加速及 び整定中に、基板ステージ駆動部 PSTD (またはマスクステージ駆動部 MSTD)を 駆動させることにより、基板ステージ PST (またはマスクステージ MST)の位置を補正 する。
[0055] 次に、制御装置 CONTは、図 13に示すように、露光面 R6の露光を開始することが できる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆動させることにより基板ステージ PST を移動させる。そして、露光面 R6のスキャン露光（第 5の露光）を開始する（ステップ S 19、露光工程)。次に、制御装置 CONTは、図 14に示すように、露光面 R4の露光を 開始することができる位置に、基板ステージ駆動部 PSTDを駆動させることにより基 板ステージ PSTを移動させる。そして、制御装置 CONTは、露光面 R4のスキャン露 光（第 6の露光）を開始する（ステップ S20、露光工程)。 [0056] なお、ステップ S19において露光面 R6、およびステップ S20において露光面 R4の スキャン露光を行っている力 ステップ S19において露光面 R4、およびステップ S20 におレ、て露光面 R6のスキャン露光を行うようにしてもょレ、。
[0057] ステップ S20において露光面 R4のスキャン露光を終了した後、基板ステージ駆動 部 PSTDを駆動させることにより基板ステージ PSTを移動させ、感光性基板 Pから新 たな感光性基板への交換を行う。
[0058] この第 1の実施の形態に力かる露光装置によれば、ァライメント系により第 2のァライ メント及び第 4のァライメントとしてァライメントマークを検出する際の投影光学系に対 する基板ステージの位置と、第 1のスキャン露光及び第 4のスキャン露光を開始する 際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致しているため、第 2のァライ メントマーク及び第 4のァライメントマークの検出後直ちに第 1のスキャン露光及び第 4 のスキャン露光を開始することができる。従って、第 2のァライメントマークの検出位置 及び第 4のァライメントマークの検出位置から第 1のスキャン露光開始位置及び第 4 のスキャン露光開始位置まで基板ステージを移動させる時間を短縮することができ、 高スループットで露光を行うことができる。また、基板ステージの位置の走査方向及 び非走査方向へのステップ移動をほとんどしないので、高スループットで露光を行う こと力 Sできる。
[0059] なお、この第 1の実施の形態に力かる露光装置においては、 6つ（2X X 3Y)の露光 領域を順番にスキャン露光している力 4つ（2X X 2Y)の露光領域を順番にスキャン 露光する際にも有効である。
[0060] また、この第 1の実施の形態に力かる露光装置においては、ァライメント系がァライ メントマークを検出する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とスキャン露光 を開始する際の投影光学系に対する基板ステージの位置とが略一致するように配置 されているが、制御装置がァライメント系によるァライメントマークの検出位置から投影 光学系に対する基板ステージの位置の走查方向及び非走查方向へのステップ移動 をほとんど行うことなくスキャン露光を開始できる位置にァライメント系を配置するよう にしてもよレ、。また、逆にァライメントマークの配置を変更してもよい。
[0061] 次に、図面を参照して、この発明の第 2の実施の形態に力かる露光装置について 説明する。図 15は、第 2の実施の形態に力かる露光装置の概略構成を示す図である 。図 15に示すように、パターンが形成されたマスク M2を支持するマスクステージ MS T2と、ガラス基板に感光剤（レジスト）が塗布された外径が 500mmよりも大きい感光 性基板 P2を支持する基板ステージ PST2と、マスクステージ MST2に支持されたマ スク M2を露光光 ELで照明する照明光学系 IL2と、露光光 ELで照明されたマスク M 2のパターン像を基板ステージ PST2に支持されている感光性基板 P2に投影する投 影光学系 PLと、投影光学系 PLを定盤 1を介して支持するコラム 100と、露光処理に 関する動作を統括制御する制御装置（制御部） CONT2とを備えている。コラム 100 は、床面に水平に載置されたベースプレート 110上に設置されている。この実施の形 態において、投影光学系 PLは複数 (この実施の形態においては 7つ）並んだ反射屈 折型の投影光学モジュールを有しており、照明光学系 IL2も投影光学モジュールの 数及び配置に対応して複数 (この実施の形態においては 7つ）の照明光学モジユー ルを有している。
[0062] この露光装置は、投影光学系 PLに対してマスク M2と感光性基板 P2とを同期移動 させてスキャン露光する走査型投影露光装置であって、所謂マルチレンズスキャン型 露光装置を構成している。また、この露光装置は、投影光学系 PLと感光性基板 P2と の間であって、投影光学系 PLにより形成される露光領域を挟む位置にオートフォー カス系 500, 520及びァライメント系 540が設けられている。以下の説明において、マ スク M2及び感光性基板 P2の同期移動方向を X軸方向（走査方向）、水平面内にお いて X軸方向と直交する方向を Y軸方向（非走査方向）、 X軸方向及び Y軸方向と直 交する方向を Z軸方向とする。また、 X軸、 Y軸、及び Z軸まわりのそれぞれの方向を Θ Χ、 θ Υ、及び Θ Ζ方向とする。
[0063] 照明光学系 IL2は、光源を有し、光源から射出された露光光によりマスク Μ2を複数 のスリット状の照明領域で照明する。この実施の形態における光源には水銀ランプが 用いられ、露光光としては、不図示の波長選択フィルタにより、露光に必要な波長で ある g線（436nm)、 h線（405nm)、 i線（365nm)などが用いられる。
[0064] マスクステージ MST2は、コラム 100上に設けられており、マスク M2を保持するマ スクホノレダ 20と、マスクホルダ 20を X軸方向に所定ストロークで移動可能な一対のリ ニァモータ（図示せず）とを備えている。また、マスクステージ MST2は、不図示では あるが、マスク M2を保持するマスクホルダ 20を Y軸方向及び θ Z方向に移動する移 動機構も有している。
[0065] 基板ステージ PST2は、ベースプレート 110上に設けられている。基板ステージ PS T2は、感光性基板 P2を保持する基板ホルダ 30と、基板ホルダ 30を Y軸方向に案内 しつつ移動自在に支持するガイドステージ 35と、ガイドステージ 35に設けられ、基板 ホルダ 30を Y軸方向に移動するリニアモータ（図示せず）と、ベースプレート 110上に おいて基板ホルダ 30をガイドステージ 35とともに X軸方向に所定ストロークで移動可 能な一対のリニアモータ（図示せず）とを備えている。基板ホルダ 30は、バキュームチ ャックを介して感光性基板 P2を保持する。更に、基板ステージ PST2は、基板ホルダ 30を Z軸方向、 θ X及び θ Y方向に移動する移動機構も有している。
[0066] 投影光学系 PLは、複数（7つ）並んだ投影光学モジュール PLa, PLc, PLe, PLg 及び図示しない 3つの投影光学モジュール (以下、投影光学モジュール PLb, PLd, PLfとレ、う。）を有している。また、これら複数の投影光学モジュール PLa〜PLgは、 1 つの定盤 1に支持されている。そして、図 15に示すように、投影光学モジュール PLa 〜PLgを支持してレ、る定盤 1は、コラム 100に対して支持部 2を介して支持されてレ、る
[0067] 4つの投影光学モジュール PLa, PLc, PLe, PLgは、 Y軸方向（非走査方向）に並 んでおり、 X軸方向（走査方向）の前方側に配置されている（以下、第 1投影光学ュニ ットとレ、う。）。また、 3つの投影光学モジュール PLb, PLd, PLfは、 Y軸方向に並ん でおり、 X軸方向の後方側に配置されている（以下、第 2投影光学ユニットという。）。 また、第 1投影光学ユニットと第 2投影光学ユニットとは、 X軸方向において対向する ように配置されており、第 1投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュール PLa， PLc, PLe, PLgと第 2投影光学ユニットを構成する各投影光学モジュール PLb, PL d, PLfとは千鳥状に配置されている。即ち、隣り合う投影光学モジュールは、 Y軸方 向に所定量変位させて配置されている。第 1投影光学ユニット及び第 2投影光学ュニ ットを構成する各投影光学モジュール PLa〜PLgのそれぞれは、鏡筒 PK (図 16参 照）と、鏡筒 PKの内部に配置されている複数の光学素子を有している。 [0068] 図 16は、第 2投影光学ユニットを構成する 3つの投影光学モジュール PLb, PLd, PLfのうちの 1つの投影光学モジュール PLfの概略構成を示す図である。以下では、 投影光学モジュール PLfについて説明する力 他の投影光学モジュール PLa〜PLg も、投影光学モジュール PLfと同様の構成である。
[0069] 投影光学モジュール PLfは、図 16に示すように、照明光学モジュールにより露光光 ELで照明されたマスク M2の照明領域に存在するパターン像を感光性基板 P2に投 影露光するものであり、二組の反射屈折型光学系 151， 152と不図示の視野絞りとを 備えている。マスク M2を通過した光束は、 1組目の反射屈折型光学系 151に入射す る。反射屈折型光学系 151により形成されるパターンの中間像位置には不図示の視 野絞りが配置されている。視野絞りは、感光性基板 P2上における投影領域を設定す るものであって、例えば感光性基板 P2上に投影領域を台形状に設定する。視野絞り を通過した光束は、 2組目の反射屈折型光学系 152に入射する。
[0070] 反射屈折型光学系 152は、反射屈折型光学系 151と同様の構成を有する。反射 屈折型光学系 152から射出した光束は、感光性基板 P2上にマスク M2のパターン像 を正立等倍で結像する。感光性基板 P2上には、後述するァライメント系 540により検 出される複数のァライメントマークが設けられてレ、る。
[0071] また、この露光装置は、マスクホルダ 20 (マスクステージ MST2)の位置を計測する レーザ干渉システムを備えている。マスクホルダ 20の—X側の端縁には Y軸方向に 延びる図示しない X移動鏡が設けられ、マスクホルダ 20の Y側の端縁には X軸方 向に延びる Y移動鏡 71が設けられている。 X移動鏡に対向する位置には図示しない レーザ干渉計が設けられている。まら、 Y移動鏡 71に対向する位置にはレーザ干渉 計 74が設けられている。図示しないレーザ干渉計及びレーザ干渉計 74は、コラム 10 0上に設置されている。また、定盤 1には図示しない参照鏡及び参照鏡 77が取り付け られている。図示しない参照鏡は図示しないレーザ干渉計に対向する位置に設けら れ、参照鏡 77はレーザ干渉計 74に対向する位置に設けられている。
[0072] 図示しないレーザ干渉計の計測結果は、制御装置 CONT2に対して出力され、制 御装置 CONT2は、レーザ干渉計の計測結果に基づいて、マスクホルダ 20 (マスクス テージ MST2)の X軸方向における位置を制御する。また、レーザ干渉計 74の計測 結果は、制御装置 CONT2に対して出力され、制御装置 CONT2は、レーザ干渉計 74の計測結果に基づいて、マスクホルダ 20 (マスクステージ MST2)の Y軸方向に おける位置を制御する。即ち、制御装置 CONT2は、各レーザ干渉計による計測結 果に基づいて、各投影光学モジュールを支持した定盤 1の姿勢 (X軸、 Y軸、 Θ Χ、 Θ Υ、及び θ Ζ方向における位置）を算出する。制御装置 CONT2は、定盤 1の姿勢計 測結果に基づレ、て、マスクホルダ 20の姿勢を制御する。
[0073] また、この露光装置は、基板ホルダ 30 (基板ステージ PST2)の位置を計測するレ 一ザ干渉システムを備えている。基板ホルダ 30の—X側の端縁には、 Υ軸方向に延 びる図示しない X移動鏡が設けられ、基板ホルダ 30の— Υは輪の端縁には X軸方向 に延びる Υ移動鏡 81が設けられている。 X移動鏡に対向する位置には、図示しない レーザ干渉計が設けられており、ベースプレート 110に設置されている。また、 Υ移動 鏡 81に対向する位置には、レーザ干渉計 85がコラム 100から垂下するように設けら れている。
[0074] 投影光学モジュールの鏡筒 ΡΚには、図示しない参照鏡がレーザ干渉計のそれぞ れに対向する位置に設けられている。図示しないレーザ干渉計の計測結果は、制御 装置 CONT2に対して出力され、制御装置 CONT2は各レーザ干渉計の計測結果 に基づいて基板ホルダ 30 (基板ステージ PST2)の X軸方向における位置を制御す る。また、レーザ干渉計 85の計測結果は制御装置 CONT2に出力され、制御装置 C ΟΝΤ2は、各レーザ干渉計の計測結果に基づいて基板ホルダ 30 (基板ステージ PS Τ2)の Υ軸方向における位置を制御する。即ち、制御装置 CONT2は、各レーザ干 渉計による計測結果に基づいて、各投影光学モジュールを支持した定盤 1の姿勢 (X 軸、 Υ軸、 Θ X、 θ Υ、及び θ Ζ方向における位置）を算出する。制御装置 CONT2は 、定盤 1の姿勢計測結果に基づいて、基板ホルダ 30の姿勢を制御する。
[0075] また、図 15及び図 16に示すように、第 1投影光学ユニットを構成する投影光学モジ ユール PLa、 PLc、 PLe、 PLgのそれぞれを介する光束が感光基板 P2上に形成する 投影領域の— X側の Z軸方向における位置（フォーカス位置）を検出するオートフォ 一カス系 500が設けられている。オートフォーカス系 500は、図 12に示すように、走 查方向と直交する方向 (Y軸方向）に配列された複数 (この実施の形態においては 3 つ）の感光性基板位置検出系 500a, 500b, 500c及び図示しない Y軸方向に配列 された複数 (この実施の形態においては 2つ）のマスク位置検出系を有している。 3つ の感光性基板位置検出系 500a〜500cにより検出された感光性基板 Ρ2の被露光 面の 3つの位置検出点におけるフォーカス位置、及び 2つのマスク位置検出系により 検出されたマスク M2のパターン形成面の 2つの位置検出点におけるフォーカス位置 は、制御装置 CONT2に対して出力される。
[0076] また、図 16に示すように、第 2投影光学ユニットは、投影光学ユニット PLb， PLd, P Lfにより構成され、投影光学ユニット PLb， PLd, PLfのそれぞれを介する光束が、 感光性基板 P2上に投影領域を形成し、投影領域の +X側の Z軸方向における位置 (フォーカス位置）を検出するためのオートフォース系 520が設けられている。オート フォーカス系 520は、 Y軸方向に配列された複数（この実施の形態においては 2つ） の感光性基板位置検出系、及び図示しなレ、 Y軸方向に配列された複数 (この実施の 形態においては 2つ）のマスク位置検出系を有している。また、 2つの感光性基板位 置検出系により検出された感光性基板 P2の被露光面の 2つの位置検出点における フォーカス位置、及び 2つのマスク位置検出系により検出されたマスク M2のパターン 形成面の 2つの位置検出点におけるフォーカス位置は、制御装置 CONT2に対して 出力される。
[0077] また、オートフォーカス系 500の— X側には、感光性基板 P2に設けられている複数 のァライメントマークを検出するァライメント系 540が設けられている。ァライメント系 5 40は、 Y軸方向に配列された複数（この実施の形態においては 6つ）のァライメントマ ーク検出系を有しており、それぞれのァライメントマーク検出系に対応して設けられて レ、る感光性基板 P2上のァライメントマーク位置を検出する。
[0078] ァライメント系 540は、感光性基板 P2上のァライメントマークを検出する際の投影光 学系 PLに対するマスクステージ MST2及び基板ステージ PST2の位置と、スキャン 露光を開始する際の投影光学系 PLに対するマスクステージ MST2及び基板ステー ジ PST2の位置とが略一致するように配置されている。即ち、ァライメント系 540は、ァ ライメント系 540によりァライメントが行われた直後に、投影光学系 PLに対するマスク ステージ MST2及び基板ステージ PST2の位置の走查方向（X軸方向）及び非走查 方向（Y軸方向）へのステップ移動を行うことなくスキャン露光を開始することができる 位置に配置されている。
[0079] また、各ァライメントマーク検出系により検出されたァライメントマーク位置は、制御 装置 CONT2に対して出力される。制御装置 CONT2は、ァライメント系 540により検 出された複数のァライメントマーク位置、及びマスク Μ2とァライメント系 540との相対 位置関係に基づレ、て予め算出され記憶されてレ、るベースライン量に基づレ、て、マス ク Μ2と感光性基板 Ρ2との位置合わせを行うためのァライメント補正値を算出する。 制御装置 CONT2は、算出されたァライメント補正値に基づいて、マスクステージ MS T2及び基板ステージ PST2の加速及び整定中に、基板ステージ PST2 (またはマス クステージ MST2)の位置を補正する。
[0080] 次に、第 2の実施の形態に力、かる露光装置を用いた露光方法について説明する。
まず、制御装置 CONT2は、感光性基板 P2の交換を行い、感光性基板 P2を基板ス テージ PST2に載置する。
[0081] 次に、制御装置 CONT2は、ァライメント系 540が感光性基板 P2上に設けられてい るァライメントマークの位置を検出できる位置に、基板ステージ PST2を移動させ、ァ ライメント系 540により検出されたァライメントマークの位置を取得する。次に、制御装 置 CONT2は、検出されたァライメントマークの位置及びマスク M2とァライメント系 54 0との相対位置関係と、予め算出され記憶されているベースライン量とに基づいて、 マスク M2と感光性基板 P2との位置合わせを行うためのァライメント補正値を算出す る。
[0082] 次に、制御装置 CONT2は、マスクステージ MST2及び基板ステージ PST2を X軸 方向（走査方向）または Y軸方向（非走査方向）にステップ移動させることなぐァライ メントマーク位置の検出を行った位置から、スキャン露光を開始する（露光工程)。ここ で、制御装置 CONT2は、算出されたァライメント補正値に基づいて、マスクステージ MST2及び基板ステージ PST2の加速及び整定中に、基板ステージ PST2 (または マスクステージ MST2)の位置を補正する。感光性基板 P2上へのスキャン露光を終 了した後、基板ステージ PSTを移動させ、感光性基板 P2から新たな感光性基板へ の交換を行う。 [0083] この第 2の実施の形態に力かる露光装置によれば、ァライメント系によりァライメント マークを検出する際の投影光学系に対するマスクステージ及び基板ステージの位置 と、スキャン露光を開始する際の投影光学系に対するマスクステージ及び基板ステー ジの位置とが略一致しているため、ァライメントマークの検出後ただちに、スキャン露 光を開始することができる。従って、ァライメントマークの検出位置からスキャン露光開 始位置までマスクステージ及び基板ステージを移動させる時間を短縮することができ 、高いスループットで露光を行うことができる。また、ァライメントマークの検出位置とス キャン露光開始位置とが略一致しているため、スキャン露光開始位置への移動や基 板ステージのステップ移動をなくすことができる。これにより装置に余計な振動を発生 させる動作を少なくすることができる。
[0084] このように、スキャン露光を開始するスキャン露光開始位置と、ァライメントマークを 検出するァライメントマーク検出位置とをほぼ一致させるように、ァライメント系と第 1及 び第 2投影光学ユニットとの装置内の相対位置を設定する力、、もしくは装置内の相対 位置に応じてァライメントマークと露光領域との位置関係を設定することにより、ァライ メント直後にスキャン露光を開始することが可能となる。このようにスキャン露光開始前 に基板ステージの不要な移動をさせないことにより、スキャン露光の際に影響する装 置の振動などを少なくすることが可能となり、スキャン露光の転写精度の向上を期待 できる。
[0085] また、スキャン露光開始前に装置が振動しているような場合においても、ァライメント マークを検出する位置に基板ステージ PSTを移動させた後、ァライメントさせることに より、スキャン露光開始までに振動が減衰する時間を設定することで振動を低減させ ることが可能となり、ァライメント動作を妨げることなぐスキャン露光開始時には、余計 な振動が減衰しているという効果もある。また、逆にァライメントマークの検出信号で あるァライメント信号をモニタすることにより、装置振動の減衰を確認でき、装置振動 が所定値以下になった後にスキャン露光を開始するようにすることも可能となる。
[0086] また、投影光学系に対してマスクステージ及び基板ステージをスキャンして露光す る露光装置で、スキャン方向のどちらか一方向に基板の位置を検出するァライメント 系が設けられている場合、ァライメント系が設けられている側から基板をローデイング するように配置すれば、ァライメント動作と露光動作との間に無駄な動きがあまりなく なり、本発明を適用することにより更に改善される。
[0087] なお、上述の各実施の形態においては、 g線（436nm)、 h線（404. 7nm)、 i線（3 65nm)等の紫外光源を用いている力 KrFエキシマレーザ（248nm)、 ArFエキシ マレーザ（193nm)、 Fレーザ（157nm)、 Krレーザ（146nm)、 Arレーザ（126η
2 2 2
m)等の真空紫外光源などを用いることができる。
[0088] また、上述の各実施の形態に力、かる露光装置においては、ァライメント系が第 1投 影光学ユニットにより形成される露光領域より X軸方向（走査方向）の前方側に配置さ れているが、ァライメント系が第 2投影光学ユニットにより形成される露光領域より X軸 方向の後方側に配置されるようにしてもよい。
[0089] 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露 光する液晶用の露光装置に限定されることなぐ例えば、半導体製造用の露光装置 や、薄膜磁気ヘッドを製造するための露光装置にも広く適用できる。
[0090] 上述の各実施の形態にかかる露光装置では、照明光学系によってレチクル (マスク )を照明し、投影光学系を用いてマスクに形成された転写用のパターンを感光性基 板（プレート）に露光することにより、マイクロデバイス（半導体素子、撮像素子、液晶 表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、上述の各実施の形態 にかかる露光装置を用いて感光性基板としてプレート等に所定の回路パターンを形 成することによって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際の手法の一例 にっき図 17のフローチャートを参照して説明する。
[0091] まず、図 17のステップ S301において、 1ロットのプレート上に金属膜が蒸着される。
次のステップ S302において、その 1ロットのプレート上の金属膜上にフォトレジストが 塗布される。その後、ステップ S303において、上述の各実施の形態にかかる露光装 置を用いて、マスク上のパターン像が投影光学系を介して、その 1ロットのプレート上 の各ショット領域に順次露光転写される。その後、ステップ S304において、その 1ロッ トのプレート上のフォトレジストの現像が行なわれた後、ステップ S305において、その 1ロットのプレート上でレジストパターンをマスクとしてエッチングを行なうことによって、 マスク上のパターンに対応する回路パターン力 S、各プレート上の各ショット領域に形 成される。
[0092] その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を行うことによって、半導体素子 等のデバイスが製造される。上述のマイクロデバイス製造方法によれば、上述の各実 施の形態に力、かる露光装置を用いて高スループットで露光を行うことができ、微細な 回路パターンを有するマイクロデバイスを良好に得ることができる。なお、ステップ S3 01〜ステップ S305では、プレート上に金属を蒸着し、その金属膜上にレジストを塗 布、そして露光、現像、エッチングの各工程を行っている力 これらの工程に先立つ て、プレート上にシリコンの酸化膜を形成後、そのシリコンの酸化膜上にレジストを塗 布、そして露光、現像、エッチング等の各工程を行っても良いことはいうまでもない。
[0093] なお、上述の各実施の形態にかかる露光装置では、感光性基板上にマスクのバタ ーンを露光することを示した力 あら力、じめパターンが形成されたマスクを用いずに、 感光性基板上にパターンを形成するようにしてもよい。
[0094] また、上述の各実施の形態に力かる露光装置では、プレート（ガラス基板）上に所 定のパターン（回路パターン、電極パターン等）を形成することによって、マイクロデバ イスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、図 18のフローチャートを参照し て、このときの手法の一例につき説明する。図 18において、パターン形成工程 S401 では、上述の各実施の形態に力かる露光装置を用いてマスクのパターンを感光性基 板（レジストが塗布されたガラス基板等）に転写露光する、所謂光リソグラフイエ程が 実行される。この光リソグラフイエ程によって、感光性基板上には多数の電極等を含 む所定パターンが形成される。その後、露光された基板は、現像工程、エッチングェ 程、レジスト剥離工程等の各工程を経ることによって、基板上に所定のパターンが形 成され、次のカラーフィルタ形成工程 S402へ移行する。
[0095] 次に、カラーフィルタ形成工程 S402では、 R (Red)、 G (Green)、 B (Blue)に対応し た 3つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、または R、 G、 Bの 3本のストラ イブのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列されたりしたカラーフィルタを形成 する。そして、カラーフィルタ形成工程 S402の後に、セル組み立て工程 S403が実 行される。セル組み立て工程 S403では、パターン形成工程 S401にて得られた所定 パターンを有する基板、およびカラーフィルタ形成工程 S402にて得られたカラーフィ ルタ等を用いて液晶パネル (液晶セル）を組み立てる。セル組み立て工程 S403では 、例えば、パターン形成工程 S401にて得られた所定パターンを有する基板とカラー フィルタ形成工程 S402にて得られたカラーフィルタとの間に液晶を注入して、液晶 パネル (液晶セル）を製造する。
[0096] その後、モジュール組み立て工程 S404にて、組み立てられた液晶パネル (液晶セ ノレ）の表示動作を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付けて液晶表示 素子として完成させる。上述の液晶表示素子の製造方法によれば、上述の各実施の 形態に力かる露光装置を用いて高スループットで露光を行うことができ、微細な回路 パターンを有する液晶表示素子を良好に得ることができる。
産業上の利用可能性
[0097] 以上のように、この発明の露光装置、露光方法及びマイクロデバイスの製造方法は 、液晶表示素子等のフラットパネル表示素子等のマイクロデバイスをリソグラフイエ程 で高スループットで製造するのに適している。

Claims

請求の範囲
[1] マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光 学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターン をスキャン露光する露光装置にぉレ、て、
前記感光性基板上に設けられたァライメントマークを検出する際の前記投影光学 系に対する前記基板ステージの位置と、前記スキャン露光を開始する際の前記投影 光学系に対する前記基板ステージの位置とは、略一致することを特徴とする露光装 置。
[2] 前記ァライメントマークを検出するァライメント系は、前記ァライメントマークを検出す る際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置と前記スキャン露光を開 始する際の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置とが略一致するように 配置されることを特徴とする請求項 1記載の露光装置。
[3] マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光 学系に対して相対的に走査方向に同期移動させながら行うスキャン露光、及び前記 基板ステージに対する前記投影光学系の位置の前記走査方向または前記走査方 向と直交する方向へのステップ移動を繰り返すことにより、前記感光性基板上に前記 マスクのパターンを複数回に分けて分割露光する露光装置において、
前記感光性基板上に設けられたァライメントマークを検出するァライメント系と、 前記ァライメント系に対して前記ァライメントマークが所定の位置となるように前記基 板ステージを位置制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記ァライメント系による前記ァライメントマークの検出位置から、前 記投影光学系に対する前記基板ステージの位置の前記走査方向及び前記走査方 向と直交する方向への前記ステップ移動をほとんど行うことなく露光を開始できる位 置に、前記ァライメント系を配置することを特徴とする露光装置。
[4] 前記投影光学系は、前記走査方向の前方側に配置された第 1投影光学ユニットと 前記走査方向の後方側に配置された第 2投影光学ユニットとを備え、
前記ァライメント系は、前記第 1投影光学ユニットにより形成される露光領域より前 記走査方向の前方側または前記第 2投影光学ユニットにより形成される露光領域より 前記走査方向の後方側に配置されることを特徴とする請求項 2または請求項 3記載 の露光装置。
[5] 前記ァライメント系による前記ァライメントマークの検出は、前記ァライメント系による 検出位置から前記スキャン露光を開始することができる前記感光性基板上の位置に 配置された前記ァライメントマークを用いて行なわれることを特徴とする請求項 2乃至 請求項 4の何れか一項に記載の露光装置。
[6] 前記感光性基板は、外径が 500mmよりも大きいことを特徴とする請求項 1乃至請 求項 5の何れか一項に記載の露光装置。
[7] マスクを載置するマスクステージと感光性基板を載置する基板ステージとを投影光 学系に対して相対的に同期移動させて、前記感光性基板上に前記マスクのパターン をスキャン露光する露光方法にぉレ、て、
前記感光性基板上に設けられたァライメントマークを検出する検出工程と、 前記感光性基板上に前記マスクのパターンをスキャン露光する露光工程とを含み、 前記検出工程による検出時の前記投影光学系に対する前記基板ステージの位置 と、前記露光工程によるスキャン露光を開始する直前の前記投影光学系に対する前 記基板ステージの位置とが略一致することを特徴とする露光方法。
[8] 前記感光性基板は、外径が 500mmよりも大きいことを特徴とする請求項 7記載の 露光方法。
[9] 請求項 1乃至請求項 6の何れか一項に記載の露光装置を用いて所定のパターンを 感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、 を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
[10] 請求項 7または請求項 8記載の露光方法を用いて所定のパターンを感光性基板上 に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と、 を含むことを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
[11] 感光性基板と投影光学系とを相対移動させて、前記感光性基板上にパターンを走 查露光する露光装置にぉレ、て、 前記投影光学系は、前記走査方向の前方側に配置された第 1投影光学ユニットと 前記走査方向の後方側に配置された第 2投影光学ユニットとを備え、
前記投影光学系に隣接して設けられると共に、前記感光性基板上に設けられたァ ライメントマークを検出するァライメント系を備え、
前記ァライメント系は、前記第 1投影光学ユニットにより形成される露光領域より前 記走査方向の前方側または前記第 2投影光学ユニットにより形成される露光領域より 前記走査方向の後方側に配置されることを特徴とする露光装置。
[12] 前記走査露光を開始する際の前記感光性基板の位置が、該感光性基板に設けら れたァライメントマークを前記ァライメント系で検出可能な位置となるように制御される ことを特徴とする請求項 11に記載の露光装置。
[13] 前記走査露光を開始する際の前記感光性基板の位置において、該感光性基板に 設けられたァライメントマークの検出動作を前記ァライメント系で行なうことを特徴とす る請求項 11または請求項 12に記載の露光装置。
[14] 感光性基板を載置する基板ステージを有し、前記基板ステージを走査方向に移動 して前記感光性基板を走査露光する露光装置において、
前記感光性基板上にパターン像を投影する投影光学系と、
前記投影光学系による前記パターン像の投影領域に対して前記走査方向の一方 の方向に検出領域が配置され、前記感光性基板のァライメントマークを検出するァラ ィメント系と、
前記ァライメント系の検出結果に基づく前記感光性基板の走査露光時に前記基板 ステージを前記走査方向の他方の方向に移動する駆動装置と、
を備えることを特徴とする露光装置。
[15] 前記駆動装置は、前記感光性基板上で前記走査方向に離れた複数のァライメント マークの前記ァライメント系による検出時に前記基板ステージを前記走查方向の一 方の方向に移動することを特徴とする請求項 14に記載の露光装置。
[16] 前記複数のァライメントマークのうち前記走查方向に関して最も他方の側に配置さ れるァライメントマークの検出時、前記感光性基板上で走查露光すべき所定領域が 前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に離れるように、前記走査方向 に関する前記投影領域と前記検出領域との位置関係が決定されることを特徴とする 請求項 15に記載の露光装置。
[17] 前記投影光学系は、前記走査方向と交差する方向に関する位置が異なる複数の 前記投影領域を有することを特徴とする請求項 14乃至請求項 16の何れか一項に記 載の露光装置。
[18] 前記投影光学系は、前記走査方向に関する位置が異なる複数の前記投影領域を 有することを特徴とする請求項 14乃至請求項 17の何れか一項に記載の露光装置。
[19] 感光性基板が載置される基板ステージを有し、前記基板ステージを走查方向に移 動して前記感光性基板を走查露光する露光装置において、
前記走査方向と交差する方向に関する位置が異なる複数の投影領域にそれぞれ パターン像を投影する投影光学系と、
前記複数の投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に検出領域が配置され 、前記感光性基板のァライメントマークを検出するァライメント系と、を備えることを特 徴とする露光装置。
[20] 前記感光性基板を前記基板ステージに受け渡す交換位置が、前記投影領域に対 して前記走査方向の他方の方向に設定されることを特徴とする請求項 14乃至請求 項 19の何れか一項に記載の露光装置。
[21] 前記交換位置にて前記複数のァライメントマークのうち前記走査方向に関して最 も一方の方向に配置されるァライメントマークが前記検出領域と一致あるいは前記走 查方向の他方の方向に離れるように、前記走査方向に関する前記検出領域と前記 交換位置との位置関係が決定されることを特徴とする請求項 7に記載の露光装置。
[22] 感光性基板と投影光学系とを相対的に走査させて、前記感光性基板上にパターン を走查露光する露光方法にぉレ、て、
前記パターンを形成するための走査露光を開始する開始位置に前記感光性基板 を位置制御し、前記感光性基板に設けられたァライメントマークを検出することを特 徴とする露光方法。
[23] 前記ァライメントマークを検出した後、前記開始位置に制御された前記感光性基板 を走查露光のために移動制御することを特徴とする請求項 22に記載の露光方法。
[24] 前記感光性基板の移動制御は、前記投影光学系に対する前記感光性基板の加速 を含むことを特徴とする請求項 23記載の露光方法。
[25] 前記感光性基板に設けられたァライメントマークを検出するァライメント動作の時間 に、装置の振動が減衰する時間を設定することを特徴とする請求項 22乃至請求項 2
4の何れか一項に記載の露光方法。
[26] 感光性基板を載置する基板ステージを投影光学系に対して相対的に移動させて、 前記感光性基板上にパターンをスキャン露光する露光方法において、
前記投影光学系によるパターン像の投影領域に対して前記走査方向の一方の方 向に検出領域が配置されるァライメント系を用いて、前記基板ステージを前記走查方 向の一側に移動して、前記感光性基板上で前記走查方向に離れた複数のァライメン トマークを順次検出し、
前記ァライメントマークの検出結果に基づいて前記基板ステージを前記走查方向 の他側に移動して前記感光性基板を走査露光することを特徴とする露光方法。
[27] 前記複数のァライメントマークのうち前記走査方向に関して最も他方の方向に配置 されるァライメントマークの検出時、前記感光性基板上で走査露光すべき所定領域 が前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向に離れることを特徴とする請 求項 26に記載の露光方法。
[28] 前記投影領域に対して前記走査方向の一方の方向にて、前記感光性基板の前記 基板ステージへの受け渡しが行われることを特徴とする請求項 27または請求項 28に 記載の露光方法。
[29] 前記交換位置にて前記複数のァライメントマークのうち前記走査方向に関して最も 一方の方向に配置されるァライメントマークが前記検出領域と一致あるいは前記走查 方向の他方の方向に離れることを特徴とする請求項 28に記載の露光方法。
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