(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターンを有したマスクと基板とを走査方向に同期移動して、前記マスクのパターンの像を前記基板に露光する露光方法において、
前記基板の変形を検出する検出ステップと、
前記走査方向の間隔が所定距離に設定されて配列された第１列及び第２列の投影光学系群によって前記パターンの像を前記基板に投影する投影ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記同期移動中に、前記走査方向と前記投影光学系の光軸とに直交する方向に前記マスクを移動して、前記マスクと前記基板との相対位置を補正する補正ステップと、
前記検出ステップの検出結果と前記所定距離とに基づいて前記同期移動中に前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせ、前記第１列及び前記第２列の投影光学系群の間で相対的に前記パターンの像の位置を前記直交する方向にシフトさせるシフトステップと、
を含むことを特徴とする露光方法。
【請求項２】
請求項１に記載の露光方法において、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記同期移動中に前記パターンの像の倍率を前記投影光学系ごとに調整する倍率調整ステップを含むことを特徴とする露光方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の露光方法において、
前記検出ステップは、
前記マスクと前記基板とのそれぞれに前記走査方向に３個以上並んで設けられた位置合わせマークを検出するマーク検出ステップと、
前記マーク検出ステップの結果に基づいて、前記基板の変形を表す関数を算出する算出ステップと、を含み、
前記補正ステップは、前記関数に基づいて前記直交する方向に前記マスクを移動し、
前記シフトステップは、前記関数に基づいて前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせることを特徴とする露光方法。
【請求項４】
請求項２に記載の露光方法において、
前記検出ステップは、
前記マスクと前記基板とのそれぞれに前記走査方向に３個以上並んで設けられた位置合わせマークを検出するマーク検出ステップと、
前記マーク検出ステップの結果に基づいて、前記基板の変形を表す関数を算出する算出ステップと、を含み、
前記補正ステップは、前記関数に基づいて前記直交する方向に前記マスクを移動し、
前記シフトステップは、前記関数に基づいて前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせ、
前記倍率調整ステップは、前記関数に基づいて前記倍率を前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする露光方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の露光方法において、
前記マーク検出ステップは、前記マスクと前記基板とのそれぞれに、前記走査方向に３個以上並ぶとともに前記直交する方向に複数個並んで設けられた前記位置合わせマークを検出し、
前記算出ステップは、前記直交する方向に並ぶ前記位置合わせマークごとに、前記走査方向に並んだ３個以上の前記位置合わせマークの検出結果に基づいて前記関数を算出することを特徴とする露光方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記算出ステップは、前記走査方向に３個以上並んで設けられた前記位置合わせマークの検出結果を２つ以上の直線、または曲線に近似して前記関数を算出することを特徴とする露光方法。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の露光方法において、
前記第１列及び第２列の投影光学系群内に配列された複数の前記投影光学系は、前記直交する方向に沿って千鳥状に前記パターンの像を投影するとともに、該直交する方向に関して前記パターンの像の一部を重複して投影することを特徴とする露光方法。
【請求項８】
パターンを有したマスクを保持するマスクテーブルと基板を保持する基板テーブルとを走査方向に同期移動して、前記マスクのパターンの像を前記基板に露光する走査型露光装置において、
前記基板の変形を検出する検出装置と、
前記走査方向の間隔が所定距離に設定されて配列され、前記パターンの像を前記基板に投影する第１列及び第２列の投影光学系群と、
前記検出装置の検出結果に基づいて前記同期移動中に、前記走査方向と前記投影光学系の光軸とに直交する方向に前記マスクテーブルを移動して、前記マスクテーブルと前記基板テーブルとの相対位置を補正する補正機構と、
前記検出装置の検出結果と前記所定距離とに基づいて前記同期移動中に前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせ、前記第１列及び前記第２列の投影光学系群の間で相対的に前記パターンの像の位置を前記直交する方向にシフトさせるシフター部と、
を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
【請求項９】
請求項８に記載の走査型露光装置において、
前記検出装置の検出結果に基づいて前記同期移動中に前記パターンの像の倍率を前記投影光学系ごとに調整する倍率調整部を備えたことを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の走査型露光装置において、
前記検出装置は、
前記マスクと前記基板とのそれぞれに前記走査方向に３個以上並んで設けられた位置合わせマークを検出するマーク検出顕微鏡と、
前記マーク検出顕微鏡の結果に基づいて、前記基板の変形を表す関数を算出する算出部と、を含み、
前記補正機構は、前記関数に基づいて前記直交する方向に前記マスクステージを移動し、
前記シフター部は、前記関数に基づいて前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせることを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１１】
請求項９に記載の走査型露光装置において、
前記検出装置は、
前記マスクと前記基板とのそれぞれに前記走査方向に３個以上並んで設けられた位置合わせマークを検出するマーク検出顕微鏡と、
前記マーク検出顕微鏡の結果に基づいて、前記基板の変形を表す関数を算出する算出部と、を含み、
前記補正機構は、前記関数に基づいて前記直交する方向に前記マスクステージを移動し、
前記シフター部は、前記関数に基づいて前記パターンの像の位置を前記投影光学系ごとに前記直交する方向にシフトさせ、
前記倍率調整部は、前記関数に基づいて前記倍率を前記投影光学系ごとに調整することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の走査型露光装置において、
前記マーク検出顕微鏡は、前記マスクと前記基板とのそれぞれに、前記走査方向に３個以上並ぶとともに前記直交する方向に複数個並んで設けられた前記位置合わせマークを検出し、
前記算出部は、前記直交する方向に並ぶ前記位置合わせマークごとに、前記走査方向に並んだ３個以上の前記位置合わせマークの検出結果に基づいて前記関数を算出することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の走査型露光装置において、
前記算出部は、前記走査方向に並んだ３個以上の前記位置合わせマークの検出結果を２つ以上の直線、または曲線に近似して前記関数を算出することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１４】
請求項８乃至１３のいずれか一項に記載の走査型露光装置において、
前記第１列及び第２列の投影光学系群内に配列された複数の前記投影光学系は、前記直交する方向に沿って千鳥状に配置され、該直交する方向に関して前記パターンの像の一部を重複して投影することを特徴とする走査型露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の露光方法において、
液晶表示装置を製造する際のフォトリソグラフィ工程で用いられることを特徴とする露光方法。
【請求項１６】
請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の走査型露光装置において、
液晶表示装置を製造する際のフォトリソグラフィ工程で用いられることを特徴とする走査型露光装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、半導体装置、液晶表示装置、あるいは薄膜磁気ヘッド等を製造する際のフォトリソグラフィ工程で用いられる露光方法および走査型露光装置に関し特に、プロセス中において変形が生じた基板を露光するのに好適な露光方法および走査型露光装置に関する。
背景技術
近年、パソコン、テレビ等の表示素子として、液晶表示装置が多用されるようになってきている。この液晶表示装置は、ガラス基板上に透明電極層やスイッチング素子を構成する複数のパターン層が積層されて作製されている。これらのパターン層はフォトリソグラフィの手法を用いてパターニングされる。この液晶表示装置の製造におけるフォトリソグラフィー工程では、例えば、マスク上に形成された原画パターンの像を投影光学系を介してガラス基板上に投影し、ガラス基板上に塗布されたフォトレジスト層を感光させることによりパターンを転写する投影露光装置が用いられている。
このような投影露光装置の一例として、ガラス基板（プレート）に対して露光処理を行う走査型露光装置を図１２および図１３を用いて説明する。図１２は、従来の走査型露光装置の概略の構成を示す斜視図である。また、図１３は、図１２に示す従来の走査型露光装置で行われるマスクとプレートとの位置合わせ（アライメント）動作を説明するための図である。
まず、図１２において、断面がコ字状に形成されたキャリッジ２１の一方の側壁部にプレート２２が保持され、他方の側壁部にマスク２３が保持される。そして、照明系２４から照射される露光光によってキャリッジ２１に保持されたマスク２３の一部の領域のパターンが照明され、マスク２３を透過した露光光が投影光学系２５を透過することにより、プレート２２上の一部の領域にマスク２３の一部の領域のパターンが転写される。そして、このような動作と共に、キャリッジ２１がガイド２６上を所定の方向Ａ（走査方向）へ移動され、マスク２３上のパターン領域の全面がプレート２２上に転写される。
さて、上述のような露光動作においては、マスク２３に形成されたパターンの投影像とプレート２２上に既に形成されているパターン層とが正確に重ね合わせされる必要がある。そこで、マスク２３とプレート２２とのアライメントが行われる。
このアライメントを行うため、マスク２３上に形成されたアライメントマークと、プレート２２上に形成されたアライメントマークとをアライメント顕微鏡２６、２７により観察し、これらの位置ずれを検出してマスク２３とプレート２２の位置関係の補正が行われる。プレート２２およびマスク２３のＹ方向両端部にはＸ方向に沿って複数のアライメントマークが形成されており、それらの１または複数に対してアライメント顕微鏡２６、２７による観察が行われる。そして、これらアライメント顕微鏡２６、２７の検出結果に基づいて、マスク２３に対するプレート２２の相対位置、相対サイズ等が把握され、これに基づいて、マスク２３の位置を調整したり、あるいは、投影光学系２５の倍率を補正したりする。
例えば、上述のアライメント顕微鏡２６、２７による検出結果により、図１３（ａ）に示すように、プレート２２とマスク２３とが相対的にＸ方向およびＹ方向に平行にずれている（シフトしている）状態であることが判明したら、マスク２３を保持しているマスクテーブル３２をＸ方向に移動させるアクチュエータ２８、およびＹ方向に移動させる２つのアクチュエータ２９、３０を駆動することにより所定量マスク２３を平行移動させる（シフト補正）。
また、図１３（ｂ）に示すように、プレート２２とマスク２３とがＺ軸回りに回転ずれを生じている場合には、アクチュエータ２９、３０の駆動量を異ならせることによりマスク２３を所定量回転させる（ローテーション補正）。また、図１３（ｃ）に示すように、マスク２３とプレート２２との相対的な大きさが異なる場合には、Ｙ方向については投影光学系２５の倍率を補正すると共に、Ｘ方向については、アクチュエータ２８を駆動して、キャリッジ２１が走査移動している最中にマスク２３をＸ方向に移動させてマスク２３とプレート２２との相対走査速度を所定量変更するようにしてＸ方向の倍率を補正するようにする（スケーリング補正）。
具体的には、例えば、プレート２２がＸ方向に４ｐｐｍ伸びている場合には、マスク２３はキャリッジ２１の走査に従って走査方向とは逆方向に４ｐｐｍ分移動させるようにアクチュエータ２８を駆動すればよい。
なお、マスク２３のアライメントマークは、マスク作成時に予め作成され、プレート２２のアライメントマークは、一般には、初回の露光処理時において作成される。
ところで、一般に投影露光装置に搬送されて露光処理されるプレートは、プロセス中に複数回の加熱処理を通過して、何層にも渡って原画パターンの露光が繰り返される。主にこのプロセス中における加熱処理により、プレートが伸縮等してその形状が変化してしまう場合がある。例えば、図１４（ａ）に示すように、平面形状が長方形で、各辺部がほぼ直線状であったプレートが、種々のプロセスを経ることにより、図１４（ｂ）に示すように、Ｙ方向に曲線的に曲がってしまったり、図１４（ｃ）に示すように、平行四辺形形状に変形してしまうことがある。
ところが、これら図１４（ｂ）、（ｃ）に示すような変形を生じているプレートを露光しようとすると、露光動作におけるＸ方向への走査移動と共にＹ方向の変形量が逐次変化してしまうので、従来のシフト補正、ローテーション補正、およびスケーリング補正では十分にアライメントの補正をすることができないという問題を有している。正確なアライメントが行われずに露光されたパターンは、下地のパターンとの間に無視できない重ね合わせ誤差を生じることになり、結果として、プレート上に形成した多数の素子の特性がプレートの領域毎に異なってしまうという問題を生じてしまう。
本発明の目的は、変形した基板に対して正確な位置合わせを行うことのできる露光方法および走査型露光装置を提供することにある。
発明の開示
本発明の一実施の形態を表す図１乃至図１１に対応付けて説明すると、上記目的は、パターンを有したマスク（５）と基板（４）とを同期移動して、マスク（５）のパターンを基板（４）に露光する露光方法において、基板（４）の形状の変化を検出するステップと、検出結果に応じて同期移動中にマスク（５）と基板（４）との相対位置を補正するステップとを含むことを特徴とする露光方法によって達成される。
また、本発明の露光方法において、マスク（５）のパターンは投影光学系（３，１５）により基板（４）に投影されるようにしてもよい。また、本発明の露光方法において、補正するステップは、同期移動方向と投影光学系（３，１５）の光軸方向とにほぼ直交する方向にマスク（５）を移動するようにしてもよい。
また、本発明の露光方法において、基板（４）の形状の変化を検出するステップは、マスク（５）と基板（４）とに設けられた同期移動方向に並んだ少なくとも３点以上の位置合わせマークによる位置合わせに基づいて基板（４）の形状の変化を検出し、補正するステップは、検出結果を少なくとも２つ以上の直線、または曲線の関数に近似し、関数に基づいて相対位置の補正をするようにしてもよい。
また、上記目的は、パターンを有したマスク（５）と基板（４）とを同期移動して、マスク（５）のパターンを基板（４）に露光する走査型露光装置において、基板（４）の形状の変化を検出する検出装置（１，２）と、検出結果に応じて同期移動中にマスク（５）と基板（４）との相対位置を補正する補正機構（１３、１６）とを備えたことを特徴とする走査型露光装置によって達成される。
また、本発明の走査型露光装置において、マスク（５）のパターンを基板（４）に投影する投影光学系（３，１５）を備えるようにしてもよい。また、本発明の走査型露光装置において、投影光学系（１５）は、正立正像の投影レンズを複数備えるようにしてもよい。またさらに、本発明の走査型露光装置において、投影光学系（３，１５）の投影倍率を調整する倍率調整機構（１９、１００）を備え、補正機構（１３）は、検出結果に応じて倍率調整機構（１９、１００）を制御するようにしてもよい。また、本発明の走査型露光装置において、投影光学系（１５）により基板（４）に投影されるパターンの位置を調節する位置調節機構（１００）を備えるようにしてもいい。倍率調整機構（１９、１００）と位置調節機構（１００）とを併用することによりどのような基板（４）の変形にも対応でき、マスク（５）のパターンを基板（４）に精度よく転写することができる。
また上記本発明の露光方法において、同期移動中に投影光学系（３，１５）の投影倍率を調整するステップを含むことを特徴とする。また上記本発明の露光方法において、投影光学系（１５）は正立正像の投影レンズを複数備え、露光は複数の投影レンズの投影領域の一部を重複して行われることを特徴とする。
さらに上記本発明の露光方法において、同期移動中に、投影光学系（１５）により基板（４）に投影されるパターンの位置を調節するステップを含むことを特徴とする。この露光方法において、補正するステップは、同期移動方向と投影光学系（１５）の光軸方向とにほぼ直交する方向にマスク（５）を移動することを特徴とする。さらに、同期移動中に、投影光学系（１５）の投影倍率を補正するステップを含むことを特徴とする。
また、上記本発明の走査型露光装置において、補正機構（１３、１６）は、マスク（５）を保持するマスクステージを同期移動方向と投影光学系（１５）の光軸方向とにほぼ直交する方向に駆動することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１の実施の形態による走査型露光装置を図１乃至図３を用いて説明する。なお、走査型露光装置は、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  ５，６０２，６２０、Ｕ．Ｓ．Ｐａｔｅｎｔ  ５，６１７，１８１及び本願出願人により１９９６年１１月４日に米国特許庁に出願された出願番号０８／７４３０９６に記載されており、これらの記載は本願明細書に包含される。まず、本実施の形態による走査型露光装置の概略の構成を図１を用いて説明する。なお、図１において、投影光学系３の光軸に平行にＺ軸をとり、キャリッジ７の走査方向にＸ軸をとり、Ｚ軸およびＸ軸に直交する方向にＹ軸をとっている。
本走査型露光装置には、断面がコ字状に形成されたキャリッジ７が備えられ、キャリッジ７は図示しない駆動機構によってガイド８上を図中Ａ方向に移動できるようになっている。このキャリッジ７は、一方の側壁部に図示しないプレートテーブルを有し、他方の側壁部にマスクテーブル９を有し、プレートテーブルおよびマスクテーブル９にプレート４およびマスク５を保持させると、プレート４およびマスク５が対向するように形成されている。また、キャリッジ７には、複数（本実施の形態では、３つ）のアクチュエータ１０〜１２が備えられ、これらアクチュエータ１０〜１２によりマスクテーブル９がＸ軸方向、Ｙ軸方向、および、Ｘ−Ｙ平面における回転方向の移動ができるようになっており、マスク５とプレート４との相対位置を変えることができるようになっている。
さらに、本走査型露光装置は、露光光を照射する照明系６を有しており、照明系６は、図示しない照明絞りやオプティカルインテグレータを用いてマスクの一部分を照度一定で照明するようになっている。そして、照明系６に対向して投影光学系３がマスク５とプレート４との間に備えられている。この投影光学系３は、マスク５を通過した露光光によってマスク５の一部分のパターンをプレート４の一部分に正立像（上下左右方向の横倍率が正となる像）として転写する。従って、マスク５およびプレート４がキャリッジ７の移動に伴って一体的に矢印Ａ方向に移動することにより、マスク５の全パターンがプレート４の全面に転写されるようになっている。また、投影光学系３は、複数の投影レンズ群から構成され、各投影レンズ群間の気体の圧力等を調整できる構成となっており、気体の圧力等を調整することによりパターンの投影倍率を調整することができる倍率調整機構１９を備えている。
さらに、本走査型露光装置には、アライメント顕微鏡１、２がマスク５の照明系６側に投影光学系３の光軸に平行な向きに向けられて設けられており、マスク５および投影光学系３を介してプレート４を観察できる構成となっている。このアライメント顕微鏡１、２は、走査露光前にマスク５およびプレート４のアライメントマークを検出し、検出結果を制御装置１３に出力するようになっている。なお、アライメント顕微鏡１は、マスク５およびプレート４の中心から＋Ｙ方向側のアライメントマークを観察するように、またアライメント顕微鏡２はマスク５およびプレート４の中心から−Ｙ方向側のアライメントマークを観察するように、図中Ｙ軸方向方向に離間して設けられている。
制御装置１３はアライメント顕微鏡１、２から出力された検出結果に基づいて、従来と同様なシフト補正、ローテーション補正を行い、さらに、プレート４の形状を把握し、走査方向に対するプレート４の形状のＹ軸方向の変化を近似した関数を求めると共に、走査方向に対するプレート４のＹ軸方向のプレート幅の変形率を検出する。また、制御装置１３はキャリッジ７の走査方向の移動に伴って、上記求めた関数に従ってアクチュエータ１０〜１２を駆動させてマスクテーブル９を移動させると共に、検出した変形率に応じて倍率調整機構１９を制御して投影光学系３の投影倍率を変更するようになっている。
次に、本実施の形態による走査型露光装置を用いた露光方法を説明する。
まず、走査露光処理の前に行われるアライメントの動作を図２を用いて説明する。図２（ａ）は、変形が生じていない状態のプレート４を示している。この状態では、アライメントマークＰＭが、Ｙ軸に平行な方向に複数個（図２（ａ）中では、２つ）設けられ、Ｘ軸に平行な方向に複数組（図２（ａ）中では、３組）設けられている。図２（ｂ）は、プロセス中において変形が生じた状態のプレート４を示している。この状態では、アライメントマークＰＭが、プレート４の変形に応じて図２（ａ）に示した位置から変位してしまっている。図２（ｃ）は、マスク５を示している。マスク５上のアライメントマークＭＭは、図２（ａ）に示すプレート４のアライメントマークＰＭと対応するように、Ｙ軸に平行な方向に複数個（図２（ｃ）中では、２つ）設けられ、Ｘ軸に平行な方向に複数組（図２（ｃ）中では、３組）設けられている。図２（ｄ）は、図２（ｂ）に示した変形が生じたプレート４と図２（ｃ）のマスク５とがキャリッジ７に保持されているときの一状態を示している。
この図２（ｄ）において、まず、アライメント顕微鏡１、２がマスク５上のアライメントマークＭＭを観察すると共に、マスク５および投影光学系３を介してプレート４上のアライメントマークを観察し（図２（ｄ）の右上のアライメントマークＰＭ、ＭＭの重ね合わせ像の拡大図を図２（ｅ）に示す。）、プレート４およびマスク５のアライメントマークＰＭ、ＭＭのＸ、Ｙ方向の検出結果を制御装置１３へ出力する。制御装置１３は、検出結果に基づいてマスク５とプレート４とのアライメントマークＰＭ、ＭＭのＸ、Ｙ方向の位置ずれ量を求め、得られた位置ずれ量に基づいて、アクチュエータ１０〜１２を所定量駆動して、シフト補正およびローテーション補正を行い、例えば走査露光において先に露光される領域に最も近いプレート４およびマスク５の対応するアライメントマークＰＭ、ＭＭの位置ずれが最も小さくなるような補正を行う。
次に、プレートの形状の変化を近似した関数を求める動作を図３を用いて説明する。図３は、アライメント顕微鏡１、２で検出されたプレート４上のアライメントマークの位置を黒丸印で示している。ここでは、便宜上アライメントマークに符号ａ〜ｆを付して各アライメントマークａ〜ｆを区別するものとする。
制御装置１３は、アライメント顕微鏡１、２の検出結果に基づき、アライメントマークａ〜ｆの位置情報からプレート４の変形を表す関数を算出する。例えば、アライメントマークｂ、ｄ、ｆを結んだ２本の直線の関数を求める。
ここで、上記の関数以外に、例えば、アライメントマークａ、ｃ、ｅを結んだ２本の直線の関数を求めてもよく、また、上記のアライメントマークａ、ｃ、ｅを結んだ直線とアライメントマークｂ、ｄ、ｆを結んだ直線との平均の関数を求めてもよい。例えば、アライメントマークｂ、ｄを結ぶ直線の傾きをａ１、アライメントマークｄ、ｆを結ぶ直線の傾きをａ２、アライメントマークａ、ｃを結ぶ直線の傾きをａ３、アライメントマークｃ、ｅを結ぶ直線の傾きをａ４として、（（ａ１＋ａ３）／２）・Ｘ、（（ａ２＋ａ４）／２）・Ｘという関数にしてもよい。
また、制御装置１３は、倍率補正のために、Ｘ軸方向に対するプレート４のＹ軸方向のアライメントマークの間隔と対応するマスク５のＹ軸方向のアライメントマークの間隔との割合、すなわちＸ軸方向に対するＹ軸方向のプレート４の変形率を求める。
次に、露光処理における動作を説明する。
キャリッジ７の一方の側壁部にプレート４が保持され、他方の側壁部にマスク５が保持された後に、照明系６により露光光を照射して、キャリッジ７に保持されたマスク５の一部の領域のパターンを照明し、投影光学系３を介して、プレート４上の一部の領域にマスク５の一部の領域のパターンを転写する。そして、このようにパターンを転写している状態において、制御装置１３がキャリッジ７をガイド８に沿って走査方向Ａへ移動させると共に、算出した関数に応じてアクチュエータ１０〜１２を制御してマスクテーブル９を移動させる。例えば、図３に示すアライメントマークｂ、ｄ、ｆによって求められた関数に応じてマスクテーブル９を移動させる場合について考察してみる。ここで、アライメントマークｂ、ｄを結ぶ直線の傾きはａ１、アライメントマークｄ、ｆを結ぶ直線の傾きはａ２であるものとする。アライメントマークｂ、ｄ間において、アライメントマークｂからＸ軸の方向にＸ１離れた部分を露光する際には、マスクテーブル９をアライメントマークｂの時の位置からＹ軸方向にａ１・Ｘ１もしくは（（ａ１＋ａ３）／２）・Ｘ１だけ移動させる。アライメントｄ、ｆ間においては、アライメントマークｄからＸ軸の方向にＸ２離れた部分を露光する際には、マスクテーブル９をアライメントマークｄの位置からＹ軸方向にａ２・Ｘ２もしくは（（ａ２＋ａ４）／２）・Ｘ２だけ移動させるようにする。
また、制御装置１３は、上記のマスクテーブル９の移動と共に、Ｙ軸方向のプレートの変形率に応じて投影光学系３の投影倍率を調整する。
このようにして、キャリッジ７が走査方向に所定距離動くと、マスク５上のパターン領域の全面がプレート４上に転写されることとなる。
このように、変形したプレートの形状に合わせてマスクを移動させて露光処理を行うことができるので、プレートに適切なパターンを転写することができる。また、変形したプレートの幅に応じてパターンの像の大きさを変えるようにしたので、プレートに適切なパターンを転写することができるようになる。
次に、本発明の第２の実施の形態による走査型露光装置を図４乃至図１１を用いて説明する。まず、本実施の形態による走査型露光装置の概略の構成を図４を用いて説明する。なお、第１の実施の形態による走査型露光装置と同一の機能、作用を有する構成要素には同一符号を付して説明を省略するものとする。
本走査型露光装置の照明系１４には、２列の照明視野絞り部１４ａ、１４ｂが備えられている。各照明視野絞り部１４ａ、１４ｂには、マスク５への露光光の照射領域を規定する台形状の開口を有する複数の視野絞り１４ｃが交互に千鳥状に備えられている。
本実施の形態においては、照明視野絞り部１４ａ側には４個の視野絞り１４ｃが設けられ、照明視野絞り部１４ｂ側には、３個の視野絞り１４ｃが設けられ、基準位置において、照明視野絞り部１４ａ、１４ｂは、双方の視野絞り１４ｃのＹ方向端部がＸ方向からみて所定量重なり合うようにして位置している。視野絞り１４ｃにおけるＸ方向に所定量重なり合う端部領域を以下、継ぎ領域と呼ぶことにする。走査露光の際この継ぎ領域を通過するマスクのパターン像は、照明視野絞り部１４ａ、１４ｂの双方で露光されて最適な積算露光量が得られるようになっている。
また、照明視野絞り部１４ａの視野絞りのＸ方向の中心位置と、照明視野絞り部１４ｂの視野絞りＸ方向の中心位置との距離はｄに設定されている。
また、本走査型露光装置には、照明視野絞り部１４ａ、１４ｂの各視野絞り１４ｃによって規定される照射領域上のマスク５のパターンをプレート４に転写するために、各視野絞り１４ｃに対応させて千鳥状に配列された７個の投影光学系１５ａ〜１５ｇが備えられている。これら投影光学系１５ａ〜１５ｇはＹ方向に２列に並べられており、各投影光学系は各視野絞り１４ｃによって規定されるマスク５上の照射領域に対してそれぞれ割り当てられている。また、各列の投影光学系１５ａ〜１５ｄ（以下、第１投影列という）、１５ｅ〜１５ｇ（以下、第２投影列という）は、図５に示してあるように、結像特性調整機構１００が備えられている。結像特性調整機構１００は、プレート４に転写されるマスク５のパターン像をマスク５のＹ方向の移動に応じてシフトさせるためのシフター部と、プレート４に転写されるマスク５のパターン像の倍率を調整する倍率調整部とから構成されている。このシフター部は、透過性の平行平面ガラスを傾斜または回転させることにより、プレート４に転写されるマスク５のパターン像をシフトさせている。また、倍率調整部は、倍率調整レンズから構成されている。なお、倍率調整部は、倍率調整レンズに代えて第１の実施の形態の倍率調整機構１９を用いることもできる。なお、結像特性調整機構１００は制御装置１６により制御されている。
また、第１投影列の各投影光学系の光軸と第２投影列の各投影光学系の光軸とのＸ方向の距離もｄに設定されている。
次に、本実施の形態による走査型露光装置による露光方法について説明する。プレート４のＹ方向の変形に基づき、マスクテーブル９をＹ方向に移動させてプレート４とマスク５とのＹ方向の相対位置を補正しつつＸ方向に走査露光する手順は、原則的に第１の実施の形態で説明したのと同様であるので、その説明は省略する。しかしながら、第１の実施の形態による走査型露光装置では、１個の投影光学系３でＹ方向全てのパターンの像を投影したので問題にならなかったが、本実施の形態のようにＹ方向に複数の投影光学系１５ａ〜１５ｇが千鳥状に配置されてＸ方向に２列を為す走査型露光装置の場合には、マスク５のＹ方向への移動に伴って複数の投影光学系１５ａ〜１５ｇによりプレート４に転写されるパターン像のＹ方向の配置を変化させる必要が生じる。
このマスク５のＹ方向への移動に伴う複数の投影光学系１５ａ〜１５ｇによりプレート４に転写されるパターン像のＹ方向の配置を最適化させるための方法を以下図６および図７を用いて説明する。
図６は、走査露光途中おける視野絞り１４ｃで規定されたプレート４上の露光領域の投影像を示している。アライメント顕微鏡１、２での観察に基づいて、プレート４の変形が２つの直線Ｋ１、Ｋ２として求められているものとする。走査露光が開始されると、まず直線Ｋ１に基づいてＸ方尚の位置に対応させてマスク５を徐々に例えば＋Ｙ方向にシフトさせてＯ位置までの走査露光を行い、Ｏ位置に達したら今度は直線Ｋ２に基づいてマスク５を−Ｙ方向に徐々にシフトさせる。図６は、制御装置１６がマスク５のＹ方向の移動に応じて図５の結像特性調整機構１００のシフター部を駆動させない場合を示す例である。図６中領域Ａは、第１時点における第１投影列の投影光学系１５ａから１５ｄによる投影像の一部を示し、領域Ａ′は、Ｘ方向の走査移動と共にマスク５をＹ方向に移動させた場合の第１時点以降の第２時点における第１投影列の投影光学系１５ａから１５ｄによる投影像の一部を示している。また、領域Ｂは、第１時点における第２投影列の投影光学系１５ｅから１５ｇによる投影像の一部を示し、領域Ｂ’は、Ｘ方向の走査移動と共にマスク５をＹ方向に移動させた場合の第１時点以降の第２時点における第２投影列の投影光学系１５ｅから１５ｇによる投影像の一部を示している。図示の通り、第１時点と第２時点では、投影領域は相対的にＹ方向に所定量シフトしているが、第１投影列と第２投影列のＹ方向の位置関係は変化させていない。
ところが、この図６に示したような配置関係で走査露光におけるマスク５のＹ方向の補正を行ってしまうと第１投影列と第２投影列との光軸間の距離ｄに依存して、第１投影列と第２投影列との双方の一部を重複して露光されるべき継ぎ領域においてつなぎ精度が劣化するという問題が生じる（これを以下、継ぎ誤差と呼ぶ）。
そこで、本実施の形態における露光方法においては、図７に示すように、マスク５のＹ方向の移動に同期させて、投影光学系の第１投影列１５ａから１５ｄのそれぞれの結像特性調整機構１００のシフター部と第２投影列１５ｅから１５ｇそれぞれの結像特性調整機構１００のシフター部とを駆動させてプレート４の転写されるパターン像をＹ方向にシフトさせるようにして、継ぎ誤差の発生を防止するようにした。図７に示すように、第１投影列１５ａから１５ｄのＹ方向位置と、第２投影列１５ｅから１５ｇに所定量のＹ方向のシフトを与えることにより、第２投影列で投影した領域Ｂで示す継ぎ領域が、その後第１投影列で投影される領域Ａ’で示す継ぎ領域により露光されるので継ぎ誤差を生じさせずに露光することができるようになる。
第１投影列１５ａから１５ｄと、第２投影列１５ｅから１５ｇとに与えるシフト量は、第１投影列１５ａから１５ｄと第２投影列１５ｅから１５ｇとの距離ｄと、例えば近似曲線Ｋ１の傾きａを用いて、それぞれ−ａ・ｄ／２、ａ・ｄ／２として求められる。
以上図７を用いて説明した手順により、近似曲線Ｋ１におけるマスク５、第１および第２投影列の駆動を行い、変極点Ｏに第２投影列の投影像Ｂが到達したら、直線Ｋ２の傾きに合うように第２投影列を所定量シフトする。その後、変極点Ｏに第１投影列の投影像Ａが到達したら、直線Ｋ２の傾きに合うように第１投影列を所定量シフトするようにする。こうすることにより、直線Ｋ２に基づくマスク５のＹ方向の移動においても、継ぎ誤差を発生させずに正確にマスク５のパターンの像をプレート４に転写させることができるようになる。
図８と図９とは、プレート４が台形状に変形した場合にプレート４のパターン像を転写する場合を示している。
図８は、投影光学系の第１投影列１５ａから１５ｄと第２投影列１５ｅから１５ｇとのそれぞれの結像特性調整機構１００の倍率調整部のみを駆動させた場合を示している。図８に示してあるように結像特性調整機構１００の倍率調整部のみ駆動させた場合には投影光学系の第１投影列１５ａから１５ｄの投影領域の一部と第２投影列１５ｅから１５ｇの投影領域の一部とで重複露光する領域がずれてしまし精度よくマスクのパターンを転写できない。そこで本実施の形態では、投影光学系の第１投影列１５ａから１５ｄと第２投影列１５ｅから１５ｇとのそれぞれの結像特性調整機構１００の倍率調整部とシフター部とを駆動させた。具体的には、パターン像の大きさを１０ｐｐｍ拡大させる場合にはプレート４に転写されるパターン像の位置も１０ｐｐｍシフトさせるようにした。これにより図９に示してあるように、投影光学系の第１投影列１５ａから１５ｄの投影領域の一部と第２投影列１５ｅから１５ｇの投影領域の一部とで重複露光する領域のずれを防止することができる。なお、走査露光中に結像特性調整機構１００の倍率調整部とシフター部とを駆動させる際も必要に応じてマスク５をＹ方向に駆動することはいうまでもない。
本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態においては、図３を用いて説明したように、３点のアライメントマークの位置に基づいて２本の直線による近似を行ってマスク５のＹ方向の位置を制御するようにしているが、本発明はもちろんこれに限られず、例えば、図１０に示すように、４個以上の多数個（ｎ個）のアライメントマークの位置を測定して（ｎ−１）個の直線により近似して、その多数の近似曲線に沿ってマスクを移動するようにしてももちろんよい。あるいは図１１に示すように、多数個（ｎ個）のアライメントマークの位置を測定して、最小自乗法により２つの直線に近似するようにしてもよい。また、マスク５のＹ方向の移動の制御は多少複雑になるが、多数個のアライメントマークの位置を最小自乗法を用いて高次の当てはめを行い、曲線で近似するようにしてもよい。
また、走査型露光装置としては、プレート４とマスク５とを水平方向に沿って保持するタイプのものでもいいし、プレート４とマスク５とをキャリッジ７を用いることなくそれぞれ独立に保持させてもいい。
産業上の利用可能性
以上の通り、本発明によれば、基板の変形に対して有効な露光を行える露光方法および走査型露光装置を実現できる。このため、複数の層に渡ってマスクパターンを露光する場合にも、マスクパターンの像の重ね合わせにずれを生じることなく露光することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１の実施の形態による走査型露光装置の概略の構成を示す斜視図である。
図２は、マスクとプレートのアライメントを説明する図である。
図３は、本発明の第１の実施の形態による露光方法を説明する図である。
図４は、本発明の第２の実施の形態による走査型露光装置の概略の構成を示す斜視図である。
図５は、投影光学系１５の結像特性調整機構１００を示す図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態による露光方法における継ぎ誤差を説明する図である。
図７は、本発明の第２の実施の形態による露光方法における継ぎ誤差を防止するための動作を示す図である。
図８は、台形状に変形した場合にプレート４を示す図である。
図９は、台形状に変形した場合にプレート４を示す図である。
図１０は、本発明の第１および第２の実施の形態による露光方法における複数のアライメントマークの位置から近似関数を求める他の方法を説明する図である。
図１１は、本発明の第１および第２の実施の形態による露光方法における複数のアライメントマークの位置から近似関数を求めるさらに他の方法を説明する図である。
図１２は、従来の走査型露光装置の概略の構成を示す斜視図である。
図１３は、従来のアライメントを示す図である。
図１４は、プロセス中に生じるプレートの変形を説明する図である。
【図１】
0004396032.tif 000002
【図２】
0004396032.tif 000003
【図３】
0004396032.tif 000004
【図４】
0004396032.tif 000005
【図５】
0004396032.tif 000006
【図６】
0004396032.tif 000007
【図７】
0004396032.tif 000008
【図８】
0004396032.tif 000009
【図９】
0004396032.tif 000010
【図１０】
0004396032.tif 000011
【図１１】
0004396032.tif 000012
【図１２】
0004396032.tif 000013
【図１３】
0004396032.tif 000014
【図１４】
0004396032.tif 000015