(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光光を発射する光源を有する露光光学手段と、
マスクを保持するマスクホルダ手段と、
基板を載置して平面内で移動可能なステージ手段と、
前記露光光学手段と前記ステージ手段とを制御して前記ステージ手段に載置された基板
上を順次露光する制御手段と
を備えた露光装置であって、
前記露光光学手段は、前記光源から発射された露光光を多数の点光源に変換する光インテグレータと、該光インテグレータを透過した露光光を平行光に変換するコリメートミラーと、該コリメートミラーで平行光に変換された露光光を平面鏡で反射して前記マスクホルダ手段に保持されているマスクに照射するミラーユニットとを備え、
該ミラーユニットは、前記平面鏡の前記露光光を反射する面と反対側の面を押すアクチ
ュエータを２次元状に配列して装備し、
前記ステージ手段に載置された基板の表面に相当する位置にピンホールを配置して目視
目盛りガイドと撮像カメラとを有するピンホールカメラを更に備え、
前記制御手段は、前記ピンホールカメラの前記ステージ手段に載置された基板の表面に
相当する位置に配置した前記ピンホールを通過して前記目盛りガイド上に投影された像を
前記撮像カメラで撮像して得た画像から得られる前記光インテグレータの点光源に関する
情報に基づき２次元状に配列された個々のアクチュエータを制御
することを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記光インテグレータは、複数のフライアイレンズで構成されており、前記露光光から
得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は前記複数のフライアイレンズのう
ちの前記光源に一番近いフライアイレンズにより形成される点光源の情報であることを特
徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記光インテグレータの点光源に関する情報を用いて算出された前記
ミラーユニットの2次元に配列された個々のアクチュエータの駆動量の情報に基づいて該
アクチュエータを制御することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項４】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、該点光源から
の光の前記基板の表面に対応する位置に入射する入射角の情報と、前記点光源の照度分布
の情報であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の露光装置。
【請求項５】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、前記ステージ
手段に載置された基板の表面に相当する位置にピンホールを設置したピンホールカメラで
撮像して得た前記露光光の画像を処理することにより得られた情報であることを特徴とす
る請求項１乃至３の何れかに記載の露光装置。
【請求項６】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、前記ピンホー
ルカメラを前記露光光が照射される領域内を順次移動させて取得した前記露光光の画像を
処理することにより得られた情報であることを特徴とする請求項５記載の露光装置。
【請求項７】
前記ピンホールカメラの目視ガイド上に投影される像の数は、前記光インテグレータで
変換される前記多数の点光源の数と同じであることを特徴とする請求項１記載の露光装置
。
【請求項８】
前記ピンホールカメラの目視ガイド上に投影された像を前記撮像カメラで撮像して得られ
た画像における中心位置と、前記目視ガイドの像を前記撮像カメラで撮像して得られた画
像における中心位置とのずれ量から中心光線角度を算出することを特徴とする請求項１記
載の露光装置。
【請求項９】
前記ステージ手段を一定のピッチずつ移動させて各位置で前記ピンホールカメラの目視ガ
イド上に投影された像を前記撮像カメラで撮像して得られた画像における中心位置と、前
記目視ガイドの像を前記撮像カメラで撮像して得られた画像における中心位置とのずれ量
から中心光線角度を算出し、前記各位置ごとに算出した中心光線角度から中心光線角度分
布図を作成することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項１０】
光源から発射された露光光を光学系を介して光を透過するパターンが形成されたマスク
に照射し、該マスクに照射された露光光のうち前記パターンを透過した露光光を前記マス
クと近接して配置された基板の第１の領域に塗布されたレジスト上に投射して該レジスト
を露光することを前記基板の全面に亘って繰返すことにより、前記マスクに形成されたパ
ターンで前記基板の全面を露光する方法であって、
前記露光光を前記マスクに照射することを、前記光源から発射された露光光を光インテ
グレータを透過させて複数の点光源に変換し、該光インテグレータを透過して複数の点光
源に変換された露光光をコリメートミラーで平行光に変換し、該平行光に変換された露光
光を裏面にアクチュエータを２次元状に配列して装備した平面鏡で反射して前記マスクに
照射することにより行い、
前記平面鏡の裏面に２次元状に配列したアクチュエータを、前記露光する基板の表面に
相当する位置にピンホールを配置して目視目盛りガイドと撮像カメラとを有するピンホー
ルカメラの前記ピンホールを通過して前記目盛りガイド上に投影された像を前記撮像カメ
ラで撮像して得た画像から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報に基づき
前記２次元状に配列されたアクチュエータの個々のアクチュエータを制御することを特徴
とする露光方法。
【請求項１１】
前記光インテグレータは、複数のフライアイレンズで構成されており、前記露光光から
得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は前記複数のフライアイレンズのう
ちの前記光源に一番近いフライアイレンズにより形成される点光源の情報であることを特
徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１２】
前記２次元状に配列したアクチュエータを制御することを、前記光インテグレータの点
光源に関する情報を用いて算出された前記個々のアクチュエータの駆動量に基づいて制御
することを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１３】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、該点光源から
の光の前記露光する基板の表面に相当する位置に入射する入射角の情報と、前記点光源の
照度分布の情報であることを特徴とする請求項１０乃至１２の何れかに記載の露光方法。
【請求項１４】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、前記露光する
基板の表面に相当する位置にピンホールを設置したピンホールカメラで撮像して得た前記
露光光の画像を処理することにより得られた情報であることを特徴とする請求項１０乃至
１２の何れかに記載の露光方法。
【請求項１５】
前記露光光から得られる前記光インテグレータの点光源に関する情報は、前記ピンホー
ルカメラを前記露光光が照射される領域内を順次移動させて取得した前記露光光の画像を
処理することにより得られた情報であることを特徴とする請求項１４記載の露光方法。
【請求項１６】
前記ピンホールカメラの目視ガイド上に投影される像の数は、前記光インテグレータで
変換される前記複数の点光源の数と同じであることを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【請求項１７】
前記ピンホールカメラの目視ガイド上に投影された像を前記撮像カメラで撮像して得られ
た画像における中心位置と、前記目視ガイドの像を前記撮像カメラで撮像して得られた画
像における中心位置とのずれ量から中心光線角度を算出することを特徴とする請求項１０
記載の露光方法。
【請求項１８】
前記基板を一定のピッチずつ移動させて各位置で前記ピンホールカメラの目視ガイド上に
投影された像を前記撮像カメラで撮像して得られた画像における中心位置と、前記目視ガ
イドの像を前記撮像カメラで撮像して得られた画像における中心位置とのずれ量から中心
光線角度を算出し、前記各位置ごとに算出した中心光線角度から中心光線角度分布図を作
成することを特徴とする請求項１０記載の露光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はフラットパネルディスプレイの製造工程でガラス基板上にパターンを形成する際の露光技術に係り、特に、液晶ディスプレイのカラーフィルター製造工程の露光工程で大面積のガラス基板にパターンを均一に露光するのに適した露光方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の液晶ディスプレイ製造における製造工程例を図２９に示す。まず、ガラス基板工程９２１、９２２において、ガラス基板の切断を行った後、前面版、裏面版の二つの工程に分けられる。裏面版では、アレイ工程９２３において、ガラス基板上に成膜工程、フォトリソグラフィ工程、を繰り返し、薄膜トランジスタを形成する。また、前面版では、カラーフィルター工程９２４にて、赤、緑、青のカラーフィルターを基板上に形成し、上部に透明電極（ITO）を生成する。その後、前記２つの工程から出来上がった両基板を次のセル工程２５で組合せ、その間に液晶物質を入れる。さらに、モジュール工程２６では、バックライトや駆動用電源など組み付け、液晶ディスプレイが完成される。
【０００３】
ここで、カラーフィルター工程の詳細について図１０にて述べる。顔料をベースとしたカラーレジストをガラス上に塗布し、露光や現像を伴うフォトリソグラフィ法が現在主流となっている。まず、洗浄工程１０３１にてガラス基板表面を洗浄し、塗布工程１０３２にてガラス基板全面に、カラーレジストを塗布する。（カラーレジスト塗布工程）その後、露光工程１０３３にてフォトマスクを介してパターン露光してＵＶ硬化し、不溶化させる。その後、現像工程１０３４にて現像液によりカラーレジストの不要な部分を除去したあと、再び洗浄工程１０３５にて現像後の表面を洗浄し、ベークにて硬化させる。（現像・ベーキング）そして、カラーレジスト塗布、露光、現像・ベーキング工程を3回繰り返す。その後、オーバーコート工程１０３６、洗浄工程１０３７、検査工程１０３８を経て、ITO膜形成工程１０３９にて、スパッタリング法を用いてITO（透明誘電）膜を形成し、最終検査工程１０４０を行い、次のセル組み立て工程へ入る仕組みとなっている。
【０００４】
カラーフィルターの構造例を図１１に示す。ガラス基板１１４１の上に、ブラックマトリクス１１４２、RGBの３原色のパターン１１４３、１１４４、１１４５を形成し、ITO膜４６を形成したものがカラーフィルターである。
【０００５】
また、カラーフィルター工程の露光工程で用いられる露光装置としては、レンズまたは鏡を用いてフォトマスクのパターンを基板上に投影するプロジェクション方式と、マスクと基板との間に微小な間隔（プロキシミティギャップ）を設けてマスクのパターンを基板へ転写するプロキシミティ方式とがある。プロキシミティ方式は、プロジェクション方式に比べてパターン解像能は劣るが、照射光学系の構成が簡単で、かつ処理能力が高く量産用に適している。
【０００６】
プロキシミティ露光では、露光面の表面に感光剤を塗布したガラス基板を設置し、マスクステージに保持されたマスクとガラス基板とが数百μmのギャップを維持した状態で露光光を照射して、マスクを抜けた光により、ガラス基板に塗布された感光剤が露光される。
【０００７】
液晶ディスプレイは１枚のガラス基板から数枚〜数十枚のパネル（面取り数）を作成することが可能であり、この面取り数を増やすことで、生産効率・歩留り向上が見込めるため、ガラス基板・マスクの大型化が進んできた。
【０００８】
液晶ディスプレイ用ガラス基板の露光装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、光源から発射した光をミラーを組合わせた光路に沿って進ませてマスクに照射し基板上に露光パターンを投影する構成において、ミラーを組合わせた光路の途中にフライアイレンズを設置して光強度を均一化する構成が記載されている。しかし，大型化が進むことにより，ガラス基板やマスクは処理熱による伸縮チャックによる変形が起こりやすく、これを無視して露光を行なうと、形成したパターンにずれが生じてしまう可能性があるという問題があった。
【０００９】
この問題の解決手段として、特開２００５−１２９７８５号公報（特許文献２）には、マスクの直前に配置したコリメートミラーの辺部分を、中央部を支点として面に対して交差する方向へ変位させることにより、極めて容易に、フォトマスク上に照射する光の露光倍率を調整して、露光時におけるフォトマスクの伸縮の状態および被露光基板の伸縮の状態に応じて被露光基板上に作成すべきパターンの大きさを調整することができる構成が記載されている。
一方、再公表特許ＷＯ２００７−１４５０３８号公報（特許文献３）には、マスクと基板との平面ずれ量を検出し、コリメーションミラーによって反射される露光用の光の照射角度を、検出された平面ずれ量に応じて設定することにより、露光面上での照度ムラやばらつきを小さくしてより均一な倍率補正を可能にしてパターン形成精度補正を実現する方法が記載されている。
【００１０】
また、特開２０１０−２５６４２８号公報（特許文献４）には、照明光源を複数の半導体発光素子で形成して、点灯する半導体発光素子の数を変更して露光光の照度を調整する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１７７５４８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２９７８５号公報
【特許文献３】再公表特許ＷＯ２００７−１４５０３８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２５６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
液晶ディスプレイの高精細化、３Ｄ表示に対応するためには、リソグラフィ工程において大面積のガラス基板上により微細で高精度な画素パターンを形成することが重要になる。そのために、リソグラフィ工程において大面積のガラス基板上にパターンを露光するための露光装置には、ガラス基板上の広い領域にパターンを均一に露光することが求められる。  
特許文献１には、露光光の光路中にフライアイレンズを配置して光強度を均一化する構成が記載されているが、露光するガラス基板の面積が大面積化し、これに伴ってマスクの面積も大きくなってくると、フライアイレンズだけでは十分な露光光の均一化を図ることができない。
【００１３】
一方、特許文献２に記載されている方法では、被露光基板の大きさあるいはフォトマスクの大きさが露光のたびに変化するような場合も容易に補正して常に高精度な露光を行うことができるが、ミラーの変形に寄与する調整機構は４箇所と少なく、ミラーを局所的に変形させたい場合でも、変形される範囲が大きく、全体の補正はラフになってしまうため、マスクの面積が大きくなった場合、所望の露光パターンを高精度で再現するのは難しい。
【００１４】
また、特許文献３に記載されている方法では、露光装置の変形対象となる鏡の設置時の初期形状が把握されていないため、鏡の初期形状が予想より大きく湾曲していた場合、形状を補正する際、鏡の許容応力を超えてしまい、破損させてしまう可能性がある。また、初期形状が把握できない場合、実際の形状と理想形状（目標中心光線角度・照度分布を満たす形状）との差を定量化できないため、調整機構への正確なフィードバックが行えず、調整に時間がかかってしまう可能性がある。
【００１５】
更に、特許文献４に記載された方法では、照明光源を構成する複数の半導体発光素子の点灯する数を変更して露光光の照度を調整することができるが、光路中にフライアイレンズなどの光インテグレータ素子や複数のミラーが配置された構成において、マスクから一番離れている光源の側でマスクに照射する光の分布を微細に調整することは難しい。
【００１６】
本発明の第一の目的は、露光光学系でマスクの直前に設置されている平面鏡について、許容応力を超えずに、露光面上の中心光線角度・照度分布を厳密に制御することにより、高精度なパターンの露光を行うことを可能にする方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の第二の目的は、露光面上の中心光線角度・照度分布を厳密に制御するための光学系の調整を短時間で実現することを可能にする方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記第一の目的は、中心光線角度測定手段と光学シミュレータ等の手段により、現状の平面鏡形状を把握し、平面鏡の湾曲許容応力量内で平面鏡を変形させることにより解決される。
【００１９】
上記第二の目的は、中心光線角度測定手段と光学シミュレータ等の手段により、現状の平面鏡形状と理想形状との比較を行い、算出された補正量を平面鏡へフォードバックすることにより解決される。
【００２０】
具体的には、始めにピンホールカメラにより、露光面上での光線の中心光線角度を実測する。上記実測値から、光学シミュレータによって実機の平面鏡の形状を算出し、さらに、露光面上での光線の中心光線角度・照度分布が目標値を満たすための、平面鏡の変形条件を求め、上記より得た平面鏡最適形状と、現状の平面鏡との形状差を算出し、実機の平面鏡裏面のアクチュエータへ自動でフィードバックすることにより達成する。
【００２１】
即ち、上記課題を解決するために、本発明では、露光光を発射する光源を有する露光光
学手段と、マスクを保持するマスクホルダ手段と、基板を載置して平面内で移動可能なス
テージ手段と、露光光学手段とステージ手段とを制御してステージ手段に載置された基板
上を順次露光する制御手段とを備えた露光装置において、露光光学手段は、光源から発射された露光光を多数の点光源に変換する光インテグレータと、この光インテグレータを透過した露光光を平行光に変換するコリメートミラーと、このコリメートミラーで平行光に変換された露光光を平面鏡で反射してマスクホルダ手段に保持されているマスクに照射するミラーユニットとを備え、このミラーユニットは、平面鏡の露光光を反射する面と反対側の面を押すアクチュエータを２次元状に配列して装備し、ステージ手段に載置された基板の表面に相当する位置にピンホールを配置して目視目盛りガイドと撮像カメラとを有するピンホールカメラを更に備え、制御手段は、ピンホールカメラのステージ手段に載置された基板の表面に相当する位置に配置したピンホールを通過して目盛りガイド上に投影された像を撮像カメラで撮像して得た画像から得られる光インテグレータの点光源に関する情報に基づき２次元状に配列された個々のアクチュエータを制御するようにした。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明では、光源から発射された露光光を光学系を
介して光を透過するパターンが形成されたマスクに照射し、このマスクに照射された露光
光のうちパターンを透過した露光光をマスクと近接して配置された基板の第１の領域に塗
布されたレジスト上に投射してこのレジストを露光することを基板の全面に亘って繰返す
ことにより、マスクに形成されたパターンで基板の全面を露光する方法において、露光光
をマスクに照射することを、光源から発射された露光光を光インテグレータを透過させて
複数の点光源に変換し、この光インテグレータを透過して複数の点光源に変換された露光
光をコリメートミラーで平行光に変換し、この平行光に変換された露光光を裏面にアクチ
ュエータを２次元状に配列して装備した平面鏡で反射してマスクに照射することにより行
い、平面鏡の裏面に２次元状に配列したアクチュエータを、露光する基板の表面に相当する位置にピンホールを配置して目視目盛りガイドと撮像カメラとを有するピンホールカメラのピンホールを通過して目盛りガイド上に投影された像を撮像カメラで撮像して得た画像から得られる光インテグレータの点光源に関する情報に基づき２次元状に配列されたアクチュエータの個々のアクチュエータを制御するようにした。
【発明の効果】
【００２３】
これにより、液晶ディスプレイの製造に対して、マスクが大型化し、より厳密なパター
ン制御が求められる場合でも、平面鏡の精密な制御を可能とすることで、製造歩留りを向上させることができ、産業廃棄物低減などが実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施例による露光装置の概略の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】ミラーユニット１２０の側面図である。
【図２Ｂ】ミラーユニット１２０のＣ−Ｃ´断面矢視図である。
【図３】プロキシミティ方式の光学系の中心光線角度を計測するための構成を単純化して表示した図である。
【図４】露光面上での光線の中心光線角度を算出する際に使用するピンホールカメラの概略の構成を示す正面の断面図である。
【図５】プロキシミティ方式の光学系の中心光線角度を計測して調整して均一な照度分布を得るための処理のフローを示すフローチャートである。
【図６】目視用メモリガイド上に投影されたピンホールを透過した光の像を撮像して得たピンホールカメラの画像からプロキシミティ方式の光学系の中心光線角度を算出する方法を示すピンホールカメラで撮像した画像である。
【図７】ピンホールカメラで実測した露光面での光線の入射角度分布を示す分布図である。
【図８】シミュレーションにより算出した露光面での照度分布を示す分布図である。
【図９】液晶ディスプレイの製造工程フローの一例を示す図である。
【図１０】液晶ディスプレイのカラーフィルター製造工程フローの一例を示す図である。
【図１１】液晶ディスプレイのカラーフィルターの構造の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
本実施例は、液晶ディスプレイ製造において、プロキシミティ露光方式を用いて実施されるものである。
【００２７】
図１、図８を用いて、本発明を実施するための装置の一例を示し、プロキシミティ露光光学系の平面鏡の形状を最適化し、目標の中心光線角度・照度分布を満たす様な平面鏡の最適条件を算出・実際の光学系へフィードバックさせる方法について説明する。
【００２８】
図１は、本発明に係る露光装置１００の一実施形態の全体構成を示す概略図の例である。露光装置１００は、露光光学系ユニット１１０、ステージユニット１３０、制御・駆動ユニット１５０を備えて構成されている。露光光学系ユニット１１０とステージユニット１３０とは、正常な環境を維持するために外部からの気流を遮断するための筐体１０１で覆われている。筐体１０１には、内部の気体を外部に排気するための排気口１０２が設けられている。
【００２９】
露光光学系ユニット１１０は、水銀ランプなどの紫外線を含む光を発射するランプ１１１と楕円鏡１１２からなる光源１１３と、光源１１３から発射された露光光の光路を変換するための第１のミラー１１４、この第１のミラー１１４で変換された露光光の光路上に配置されて露光光の遮断と通過（オンとオフ）を切り替えるシャッタ１１５、シャッタ１１５を通過した露光光の強度の分布を均一化するために第１フライアイレンズ１１６１と第２フライアイレンズ１１６２の組合せで構成された光インレグレータ１１６、光インテグレータ１１６で強度分布が均一化された露光光の光路を変換する第２のミラー１１７、第２のミラー１１７で光路が変換された露光光を反射して平行光を形成するコリメートミラー１１８、このコリメートミラー１１８で形成された平行光をマスク１４０の方向に反射するミラーユニット１２０を備えている。尚、シャッタ１１５は、図示していないシャッタ駆動機構により露光光の遮断と通過を切り替える。
【００３０】
ステージユニット１３０は、Ｘ方向に移動するＸステージ１３１、紙面に対して垂直なＹ方向に移動するＹステージ１３２、Ｚ方向に移動するＺステージ１３３、Ｚ軸の周りに回転するθステージ１３４、試料（基板）１をチャックする基板チャック１３５を備えている。
【００３１】
マスク１４０は、試料１との間にわずかなギャップを保った状態でマスクホルダ１４１に保持される。マスクホルダ１４１には、マスクをＺ方向に上下移動させる駆動手段（図示せず）が内蔵されている。
【００３２】
制御・駆動ユニット１５０は、ステージユニット１３０の各ステージの動きを制御するステージ制御部１５１、ステージユニット１３０の基板チャック１３５の動作を制御する基板チャック制御部１５２、マスクホルダ１４１のマスク１４０の保持を制御するマスクホルダ駆動部１５３、光源１１３のランプ１１１のオン・オフや光量を制御するランプ電源制御部１５４、シャッタ１１５による露光光の遮断と通過を切り替えを制御するシャッタ切替制御部１５５、ミラーユニット１２０を制御するミラーユニット制御部１５６及び全体を制御する全体制御部１５７を備えている。
【００３３】
ミラーユニット１２０は、図２Ａに示すように、平面鏡１２１、複数のアクチュエータ１２２、アクチュエータ駆動部１２３を備えて構成されている。図２Ｂは、平面鏡１２１に対する複数のアクチュエータ１２２の配置を示す図である。複数のアクチュエータ１２２としては、ピエゾ素子を用いる。アクチュエータ駆動部１２３は外部からの信号を受けて、２次元状に配列した複数のアクチュエータ１２２を個々に制御して平面鏡１２１の裏面に押し付けて平面鏡１２１の微小な凹凸量を調整する。
【００３４】
また制御・駆動ユニット１５０は、ミラーユニット制御部１５６でミラーユニット１２０を制御して、平面鏡１２１の裏面に２次元状に配列した複数のアクチュエータ１２２を、後述する露光する基板の表面に相当する位置に照射した露光光から得られる光インテグレータの点光源に関する情報を用いて算出された個々のアクチュエータ１２２の駆動量に応じて駆動する。
【００３５】
次に、上記した構成による動作を説明する。先ず、ステージユニット１３０がマスクホルダ１４１から外れた場所で図示していない基板ハンドリング装置で搬送された基板１を受け取り、基板チャック制御部１５２で駆動制御された基板チャック１３５により基板１をチャックして保持した状態で基板１がマスクホルダ１４１の下に位置するように移動する。このとき、シャッタ１１５はシャッタ切替制御部１５５で制御されて露光光を遮断している。また、マスクホルダ１４１は、移動してくる基板１とマスク１４０との干渉を避けるために、図示していない駆動手段によりＺ方向に対比している。
【００３６】
基板１のマスクホルダ１４１の下への移動が完了すると、マスク１４０は図示していない駆動手段で駆動されて下降し、基板１と所定のギャップを形成する。
【００３７】
次に、ランプ電源制御部１５４で制御されて光源１１３のランプ１１１がオンの状態で、シャッタ切替制御部１５５はシャッタ１１５を制御して露光光を通過させる。シャッタ１１５を通過した露光光は、第２ミラー１１７、コリメートミラー１１８、ミラーユニット１２０の平面鏡１２１で順次反射されてマスクホルダ１４１に保持されているマスク１４０に照射される。このマスク１４０に照射された露光光のうち、マスク１４０に形成された光透過パターンを透過した露光光により、マスク１４０と微小なギャップを持って基板チャック１３５でチャックされている基板１の表面に塗布されたレジストのうちマスク１４０の直下にあるレジストが露光される。
【００３８】
所定の時間レジストを露光した後、シャッタ切替制御部１５５はシャッタ１１５を制御して露光光を遮光する。露光光がシャッタ１１５で遮光された状態で、マスク１４０は図示していない駆動手段で駆動されて上昇する。次に、ステージ制御部１５１はＸステージ１３１（又はＹステージ１３２）を駆動・制御して基板１上の次の露光領域がマスク１４０の直下に位置するように基板１を移動させる。次の露光領域がマスク１４０の直下に位置した状態で、マスク１４０は図示していない駆動手段で駆動されて下降し、基板１の次の露光領域との間に所定のギャップを形成する。
【００３９】
このように、基板１の新たな露光領域がマスク１４０の直下に位置した状態で、再びシャッタ切替制御部１５５がシャッタ１１５を制御して露光光を透過させ、透過した露光光がマスク１４０に照射されてマスク１４０の直下にある基板１の表面に塗布されたレジストが露光される。
【００４０】
このように、シャッタ１１５による露光光の遮光と透過（オンとオフ）との切替とステージ制御部１５１による各ステージの移動を繰返すことにより、基板１の全面が露光される。
【００４１】
上記したような構成で基板１の全面の露光を行う露光装置において、基板１の全面に亘って均一で高精度なパターンの露光を実現するためには、基板１の露光面上における露光光の中心光線角度がほぼ垂直になるようにし、かつ、照度分布が均一になるようにすることが必要になる。以下に、露光光の中心光線角度および照度分布を制御する方法とその手段について説明する。
【００４２】
ここでは、説明を簡単にするために、図１に示した露光光学系１１０の光源部１１３から基板１までの光路を単純化して図３のように表示する。図３に示した構成において、ミラーユニット１２０の平面鏡１２１の形状を最適化し、目標の中心光線角度・照度分布を満たす様な平面鏡１２１の最適条件を算出して実際の光学系へフィードバックさせる方法について説明する。
【００４３】
図３に示した構成において、３００はピンホールカメラ、３１０はシミュレータを搭載したＰＣである。ピンホールカメラ３００は、上面が露光時の基板１の露光面の位置１１と一致するようにステージユニット１３０で高さと位置が調整されている。
【００４４】
ピンホールカメラ３００は、図４に示すように、筐体３０１の上面にピンホール３０２を設けたピンホール板３０３が取付けられている。筐体３０１の内部でピンホール３０２の真下には目視用メモリガイド３０４が固定されており、ＣＣＤカメラ３０５で目視用メモリガイド３０４と目視用メモリガイド３０４上に投影されたピンホール３０２を透過した光の投影像を撮像する。
【００４５】
次に、ピンホールカメラ３００で撮像した画像を用いて基板１の露光面上の中心光線角度、照度分布を厳密に制御する手順を図５を用いて説明する。
【００４６】
まず始めに、図４に示すようなピンホールカメラ３００のピンホール３０２が図３に示すように露光時の基板１の露光面の位置１１と一致するようにステージユニット１３０で高さと位置が調整された状態で、このピンホールカメラ３００を用いて、露光面上に到達する光線の中心光線角度を実測する（Ｓ５０１）。このピンホールカメラ３００において、ピンホール３０２から目視目盛りガイド３０４までの距離はＬ１、目視目盛りガイド３０４からカメラ３０５までの距離はＬ２で配置する。図３に示したような構成で、光源１１３から発射した露光光は、露光面位置１１に到達してその一部がピンホール３０２を通り、ピンホール３０２を通過した光はピンホール３０２の直下Ｌ１の距離の位置に配置された目視用目盛りガイド３０４上に投影される。このピンホールを通過した露光光の投影像と目視目盛りガイド３０４を同時にＣＣＤカメラ３０５で撮影し、画像を取得する（Ｓ５０１）。
【００４７】
図６に示す取得画像６０には、多数のスポット状の像６２と目視メモリガイドの像６１が含まれている。多数のスポット状の像６２は、第一フライアイレンズ１６１１を構成するレンズの個数に相当する集光点（図６の場合は、１０×１０列）から構成されている。
【００４８】
上記取得画像６０から、目視目盛りガイドの像６１の中心位置５３と多数のスポット状の像６２の中心位置５４のＸ方向のずれ量Ｄ１、Ｙ方向のずれ量Ｄ２を算出し、中心光線角度をtan-1（Ｄ２／Ｄ１）により決定する。
【００４９】
上記に説明した方法を用いて、ピンホールカメラ３００を搭載しているステージ３００を一定のピッチ（例えば、図２Ｂに示したミラーユニット１２０の平面鏡１２１の裏面に配置した多数のアクチュエータ１２２の間隔に相当する距離）ずつ移動させて各位置でピンホールカメラ３００で撮像することを繰返してマスク１４０を用いた１回の露光による露光面に相当する領域（露光領域）内における中心光線角度をマトリクス状に計測し、その結果から図７に７０として示すような中心光線角度分布図を作成する。
【００５０】
次に、上記により露光領域内においてマトリクス状に計測した中心光線角度の実測値を用いて、平面鏡１２１の形状をＰＣ３１０に搭載したシミュレータを用いて算出する（Ｓ５０２）。
【００５１】
平面鏡形状算出方法は、露光面上での中心光線角度の各計測位置の値を入力値とし、シミュレーション上の光学系の平面鏡モデル作成時に適用した例えば、ＸＹ多項式平面の係数（X、Y、X2、ＸＹ、Y2、X3、X2Y、ＸＹ2、Y3）を変数値として、上記入力値に対応する形状となる様、シミュレーションにより平面鏡最適化を実施する。その結果得られた係数を基に平面鏡１２１の形状を算出する。
【００５２】
最適化方法は、目標値を求める為に、初期条件として設定した中心光線角度（例えば、0°）と、上記ＸＹ多項式の変数を変化させ、初期値をわずかに変化させた場合の中心光線角度との変化率を求め、それらの値から、最小二乗法または減衰最小二乗法により、最良解を得るというものである。下記（数１）にて、ＸＹ多項式の詳細を示す。
0005554753.tif 000002
ここで、ｚ：平面鏡湾曲量  ｃ：平面鏡曲率  ｋ：コーニック定数  ｃｊ：ｘｙの係数
ｒ：（ｘ２＋ｙ２）１／２  ｎｔ：多項式項数  
平面鏡１２１の実際の形状を算出した後、中心光線角度を目標値０．２５°へ到達させるため、シミュレーションにより露光面上での光線の入射角度が０°に近づく様、平面鏡を最適化する（Ｓ５０３）。例えば、実測した中心光線角度が０°〜０．６°の範囲で分布を持っていたとする（図７の領域７１（中心光線角度０°〜０．２°）、領域７２（中心光線角度０．２°〜０．４°）、領域７３（中心光線角度０．４°〜０．６°））。この値を入力値として、ＰＣ３１０に搭載したシミュレータにて、光線の中心光線角度の目標値を０°と設定し、平面鏡に適用しているＸＹ多項式の係数（X、Y、X2、ＸＹ、Y2、X3、X2Y、ＸＹ2、Y3）を変数とし、中心光線角度が上記目標値に入る様、シミュレーションにより平面鏡最適化を実施する。
【００５３】
次に、平面鏡１２１を上記最適化の結果を基に変形した場合、照度分布も目標値を満たすか、平面鏡最適化結果を反映させたモデルを作成し、これを用いて露光面上での照度分布をシミュレーションにより算出する（Ｓ５０４）。次に、得られた照度分布が、目標値±２．５％を満たしているかを確認する（Ｓ５０５）。
【００５４】
もし、Ｓ５０５において、シミュレーションから得た照度分布が目標値を達成していない（ＮＯ）と判断した場合は、照度分布が均一になる様、中心光線角度が目標値から外れない許容範囲内で、光線の中心光線角度を変更し （Ｓ５０６）、Ｓ５０４へ戻ってシミュレーションにより露光面上での照度分布を算出し、再びＳ５０６に進んで、得られた照度分布が目標値±２．５％以下を満たしているかを確認することを繰返す。
【００５５】
照度分布が目標値を満たすようにするために平面鏡の形状を修正する方法として、具体的には、図８に示すような照度分布図中に、照度分布が±３％と、目標値（±２．５％）を超えたエリア８０があった場合、その部分に到達する光線の方向をランダムにさせる様に、平面鏡のＸＹ多項式の係数を再度計算する。
【００５６】
Ｓ５０５で照度分布が目標値を満たすことが確認された場合（ＹＥＳ）、得られた平面鏡の最適化形状を再現させるため、上記再計算から得られたシミュレーションによる平面鏡の形状と実際の平面鏡１２１の形状との差分を算出し、その差分より、平面鏡裏面に設置されているアクチュエータの各位置における補正量（最大３ｍｍ）を決定し（Ｓ５０７）、この決定したアクチュエータの補正量の情報を制御・駆動ユニット１５０のミラーユニット制御部１５６へ送信され、ミラーユニット制御部１５６で受信したアクチュエータの補正量の情報に基づいてミラーユニット１２０の平面鏡１２１の調整機構であるアクチュエータ１２２を動かすことでフィードバックして調整する （Ｓ５０８）。
【００５７】
その後、ピンホールカメラ３００を用いて露光面１１の露光領域における中心光線角度
を実測し（Ｓ５０９）、露光面での光線の中心光線角度が目標値を達成しているか確認し
（Ｓ５１０）、目標値を達成していればフィードバック終了となる。目標値が達成してい
ない場合、Ｓ５０３へ戻って実測した平面鏡の中心光線角度の結果をシミュレーションモ
デルに反映させ、再度シミュレーションにより、Ｓ５０４からＳ５０９までを実施し、実
測値が目標値を満たすまで繰り返し、実測値が目標値を満たした時点で終了とする。
【００５８】
これら上記手順によって、基板１の表面に塗布されたレジストを露光するパターン形状の補正を行う。
【００５９】
また、制御・駆動部１５０のミラーユニット制御部１５６に送られたアクチュエータ１２２の補正量の情報は、ミラーユニット制御部１５６に記憶保持される。これにより、一旦露光装置１００の電源を切って、再び電源を接続した場合でも、ミラーユニット制御部１５６は、記憶保持されていたアクチュエータの補正量の情報を用いてミラーユニット１２０の個々のアクチュエータ１２２を制御して、平面鏡１２１を電源を切る前の状態に再現することができる。
【００６０】
このようにして中心光線角度と照度分布とが調整された露光光学系を用いて基板１の表面に塗布されたレジストにマスク１４０に形成されたパターンを露光することにより、高精度で基板全面に亘って均一なパターンの露光を実現することができる。
【００６１】
上記に説明したピンホールカメラを用いた露光光の中心光線角度と照度分布との調整は、露光装置で実際の基板上に露光を開始する前に行うが、露光装置で一定の枚数の基板を露光するごとに定期的に実施しても良く、また、光学系の調整、部品交換を行った後に行うようにしても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１００…露光装置    １１０…露光光学系ユニット    １２０…ミラーユニット    １２１…平面鏡    １２２…アクチュエータ    １２３…アクチュエータ駆動部    １３０…ステージユニット    １４０…マスク    １５０…制御・駆動ユニット    ３００…ピンホールカメラ    ３１０…ＰＣ    
【図１】
0005554753.tif 000003
【図２Ａ】
0005554753.tif 000004
【図２Ｂ】
0005554753.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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