(57)【要約】【課題】  可変形成マスクを用いた走査型露光装置であって、高いスループットで露光を行なうことができる走査型露光装置を提供する。【解決手段】  所定のパターンを形成する可変成形マスクと、感光基板Ｐを載置する基板ステージＰＳＴと、前記可変成形マスクからの光ビームにより前記感光基板Ｐ上に像を形成する露光光学系Ｌ１〜Ｌ３とを備え、前記感光基板Ｐ上に前記所定のパターンを露光する走査型露光装置において、前記露光光学系Ｌ１〜Ｌ３は、前記可変成形マスクからの前記光ビームの主光線を前記感光基板Ｐ面に対してほぼ直交するように進行方向を偏向する光学部材を備える。【選択図】  図１
2007279113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンを形成する可変成形マスクと、感光基板を載置する基板ステージと、前記可変成形マスクからの光ビームにより前記感光基板上に像を形成する露光光学系とを備え、前記感光基板上に前記所定のパターンを露光する走査型露光装置において、
前記露光光学系は、前記可変成形マスクからの前記光ビームの主光線を前記感光基板面に対してほぼ直交するように進行方向を偏向する光学部材を備えることを特徴とする走査型露光装置。
【請求項２】
前記可変成形マスクは、複数の部分可変成形マスクを有し、
前記光学部材は、前記複数の部分可変成形マスクのうち少なくとも１つからの前記光ビームの主光線を偏向することを特徴とする請求項１記載の走査型露光装置。
【請求項３】
前記複数の部分可変成形マスクからの前記光ビームは、前記感光基板上で連続したパターンの像を形成することを特徴とする請求項２記載の走査型露光装置。
【請求項４】
前記複数の部分可変成形マスクからの前記光ビームは、前記感光基板上でほぼ一列に連続した複数の露光領域を形成することを特徴とする請求項２または請求項３記載の走査型露光装置。
【請求項５】
前記複数の部分可変成形マスクからの前記光ビームは、前記感光基板上で少なくとも一部が重複す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走査型露光装置。
【請求項６】
前記複数の部分可変成形マスクの配置間隔と前記複数の露光領域の配置間隔とが異なることを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項７】
前記光学部材は、複数のマイクロプリズムにより構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項８】
前記露光光学系は、前記複数の部分可変成形マスクに対応するように配置された複数の部分露光光学ユニットを備えることを特徴とする請求項２乃至請求項７の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項９】
前記露光光学系は、複数のマイクロレンズを備え、
前記複数のマイクロレンズは、前記複数の部分可変成形マスクの何れか介した前記光ビームの主光線が前記複数のマイクロレンズの何れかの前記焦点位置を通過する位置に配置され、前記光学部材を介した前記光ビームの主光線を前記感光基板面に対してほぼ直交するように導くことを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１０】
前記露光光学系は、像側テレセントリックな光学系であることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１１】
前記複数の部分可変成形マスクからの前記光ビームの主光線を、前記光学部材に導く偏向光学部材を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項１０の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１２】
前記複数の可変成形マスクのうち少なくとも一つの部分可変成形マスクは、該部分可変成形マスクの位置を調整する位置調整機構を備えることを特徴とする請求項２乃至請求項１１の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１３】
前記感光基板は、フラットパネル表示素子用の基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１４】
前記感光基板は、外径が５００ｍｍよりも大きい感光基板であることを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか一項に記載の走査型露光装置。
【請求項１５】
請求項１乃至請求項１４の何れか一項に記載の走査型露光装置を用いて所定のパターンを感光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基板を現像する現像工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【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ィ工程で製造するための走査型露光装置及び該走査型露光装置を用いたデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子等を製造する場合において、投影光学系を介してマスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、フォトレジスト等が塗布されたプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が使用されている。
【０００３】
従来は、プレート上の各ショット領域にそれぞれマスクのパターンを一括して露光するステップアンドリピート方式の投影露光装置（ステッパ）が多用されていた。近年、１つの大型の投影光学系を使用する代わりに、複数の小型の投影光学ユニットを走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつ、各投影光学ユニットにおいてそれぞれのマスクのパターンを連続的にプレート上に露光するステップアンドスキャン方式の投影露光装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−５７９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プレートは液晶表示素子の大型化に伴い大型化しており、現在では１ｍ角以上のプレートも用いられており、同時にマスクも大型化している。露光装置に要求されるデバイスのパターンルールが一定であれば大型のマスクにも小型のマスクと同様の平面度が要求されるため、大型のマスクのたわみやうねりを小型のマスクのたわみやうねりと同程度に抑えるために大型のマスクの厚さを小型のマスクよりも大幅に厚くする必要がある。また、一般にＴＦＴで使用されているマスクは、コスト高の石英ガラスであるため、大型化すれば製造コストが増大する。更に、マスクの平面度を維持するためのコスト、マスクパターンの検査時間の拡大等によるコスト等が増大している。
【０００５】
そこで、マスクの代わりに可変成形マスクの一例であるＤＭＤ等を用いてパターンを基板上に露光するマスクレス露光装置が提案されている。このマスクレス露光装置においては、大型のプレートに対して高スループットで露光を行なうことが望まれている。
【０００６】
この発明の課題は、可変形成マスクを用いた走査型露光装置であって、高いスループットで露光を行なうことができる走査型露光装置及び該走査型露光装置を用いたデバイスの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の走査型露光装置は、所定のパターンを形成する可変成形マスク（８）と、感光基板（Ｐ）を載置する基板ステージ（ＰＳＴ）と、前記可変成形マスク（８）からの光ビームにより前記感光基板（Ｐ）上に像を形成する露光光学系（Ｌ１〜Ｌ３）とを備え、前記感光基板（Ｐ）上に前記所定のパターンを露光する走査型露光装置において、前記露光光学系（Ｌ１〜Ｌ３）は、前記可変成形マスク（８）からの前記光ビームの主光線を前記感光基板（Ｐ）面に対してほぼ直交するように進行方向を偏向する光学部材（１１）を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、この発明のデバイスの製造方法は、この発明の走査型露光装置を用いて所定のパターンを感光基板（Ｐ）上に露光する露光工程（Ｓ３０３）と、前記露光工程により露光された前記感光基板（Ｐ）を現像する現像工程（Ｓ３０４）とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の走査型露光装置によれば、複数の可変成形マスクからの光ビームの主光線を感光基板面に対してほぼ直交するように進行方向を偏向する光学部材を備えているため、それぞれの可変成形マスクからの光ビームにより感光基板上にほぼ一列に連続した露光領域を形成することができる。したがって、従来の走査型露光装置のように複数の露光光学ユニットを走査方向に沿って複数列配置する必要がないため、走査露光する際に走査距離を短くすることができ、スループットを向上させることができる。また、装置本体を小型化することが可能となる。
【００１０】
また、従来の走査型露光装置においては走査方向に沿って異なる列に配列された露光光学ユニットにより形成される露光領域の継ぎ誤差が発生していたが、この発明の走査型露光装置においては各可変成形マスクにより形成される露光領域を一列に連続させることができるため、継ぎ誤差の発生を防止することができ、各可変成形マスクにより形成される露光領域の継ぎ精度を向上させることができる。
【００１１】
また、この発明のデバイスの製造方法によれば、この発明の走査型露光装置を用いてデバイスを製造するため、良好なデバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態にかかる走査型露光装置について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる走査型露光装置の概略構成を示す斜視図である。第１の実施の形態においては、露光光学系を構成する複数の露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３に対して外径が５００ｍｍよりも大きいフラットパネル表示素子用のプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子等のパターンを感光性材料（レジスト）が塗布された感光基板としてのプレートＰ上に転写するステップアンドスキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。なお、外径が５００ｍｍよりも大きいとは、プレートＰの一辺または対角線が５００ｍｍよりも大きいということである。
【００１３】
また、以下の説明においては、図１中に示した直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直方向に設定される。また、この実施の形態では、プレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ方向に設定している。
【００１４】
この走査型露光装置はプレートＰ上に所定のパターンを露光するための露光光学系を備えており、露光光学系は複数（この実施の形態においては３つ）の露光光学ユニット（部分露光光学ユニット）Ｌ１〜Ｌ３を備えている。複数の露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３は、Ｙ方向（非走査方向）に並んで配置されている。
【００１５】
図示しないＬＤ光源部から射出した光ビームは、ファイバに入射する。この実施の形態においては、各露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３に対応して複数のＬＤ光源部及びファイバが設けられている。なお、１つのＬＤ光源部及び１つのファイバを設け、ファイバが各露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３に対応した複数のファイバ射出端を有するようにしてもよい。
【００１６】
図２は、露光光学ユニットＬ１の概略構成を示す図である。図示しないＬＤ光源部から射出され、ファイバ２に入射した光ビームは、ファイバ２の射出端から射出する。ファイバ２の射出端から射出した光ビームは、コリメート光学系４及びミラー６を介して、露光光学ユニットＬ１を構成するＤＭＤ（Digital Micromirror DeviceまたはDeformable Micromirror Device）８を均一に照明する。なお、ＤＭＤ８を露光光学ユニットＬ１とは別に設けるようにしてもよい。
【００１７】
図３は、ＤＭＤ（部分可変成形マスク）８の構成を示す図である。ＤＭＤ８は、図３に示すように、微小領域に区分されたデバイスとしての多数のマイクロミラー８ａを有している。各マイクロミラー８ａはその角度をそれぞれ独立に変更可能に構成されており、ＤＭＤ８は各マイクロミラー８ａの角度を変化させることによりプレートＰ上に転写される所定のパターンを形成する可変成形マスクとして機能する。即ち、プレートＰの走査に同期して、反射光が後述するリレー光学系１０に導かれるように一部のマイクロミラー８ａの角度を変化させ、反射光がリレー光学系１０とは異なる方向に進行するように他部のマイクロミラー８ａの角度を変化させることにより、対応する露光領域に投影される露光パターンを順次生成する。
【００１８】
また、ＤＭＤ（位置調整機構）８は、Ｚ軸に対して回転可能、ＸＹ方向にシフト可能、かつＺ方向に移動可能に構成されている。ＤＭＤ８をＺ軸に対して回転させることにより、プレートＰ上に形成されるパターンの像が回転する。また、ＤＭＤ８をＸＹ方向にシフトさせることにより、プレートＰ上に形成されるパターンの像がシフトする。また、ＤＭＤ８をＺ方向に移動させることにより、光路長が変化するため後述するマイクロレンズアレイ１６により絞られたスポットサイズを補正することができる。
【００１９】
ＤＭＤ８（一部のマイクロミラー８ａ）により反射された光ビームは、リレー光学系１０に入射する。リレー光学系１０は、リレーレンズ１０ａ、絞り１０ｂ及びリレーレンズ１０ｃを備えている。光ビームは、リレーレンズ１０ａ、絞り１０ｂ及びリレーレンズ１０ｃを介して、菱形プリズム１１の入射面１１ａに入射する。菱型プリズム１１の入射面１１ａに入射した光ビームは、反射面１１ｂ、１１ｃにより順次反射され、射出面１１ｄを通過する。菱形プリズム（光学部材）１１は、リレーレンズ１０ｃを通過した光ビームの主光線の進行方向を偏向する。即ち、主光線がプレートＰ面に対してほぼ直交する方向（−Ｚ方向）に進行している光ビームの進行方向が＋Ｙ方向にシフトし、露光光学ユニットＬ１の像側テレセントリック性を維持した状態で、プレートＰ面に対してほぼ直交する方向に進行する。
【００２０】
なお、露光光学ユニットＬ２及びＬ３の構成は、露光光学ユニットＬ１の菱形プリズム１１以外の構成については、露光光学ユニットＬ１の構成と同一である。露光光学ユニットＬ２は菱形プリズム１１を備えておらず、露光光学ユニットＬ３は菱形プリズム１１の代わりに、−Ｙ方向に光ビームの進行方向をシフトする菱形プリズム１１´（図４参照）を備えている。
【００２１】
図４は、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３のそれぞれを介した光ビームが後述するマイクロレンズアレイ１６に入射する光路を示す図である。露光光学ユニットＬ１のリレーレンズ１０ｃを通過した光ビームは、菱形プリズム１１により進行方向が＋Ｙ方向にシフトされて、マイクロレンズアレイ１６に入射する。露光光学ユニットＬ２のリレーレンズ１０ｄはリレーレンズ１０ｃと同一の構成を有しており、リレーレンズ１０ｄを通過した光ビームは、シフトされることなく、マイクロレンズアレイ１６に入射する。露光光学ユニットＬ３のリレーレンズ１０ｅはリレーレンズ１０ｃと同一の構成を有しており、リレーレンズ１０ｅを通過した光ビームは、菱形プリズム１１´に入射し、菱形プリズム１１´を介することにより進行方向が−Ｙ方向にシフトされて、マイクロレンズアレイ１６に入射する。
【００２２】
このとき、菱形プリズム１１，１１´により、リレーレンズ１０ａ〜１０ｃ，１０ｅからの光は、マイクロレンズアレイ１６上で連続した光ビームとなる。これにより、プレートＰ上で連続した像を形成することが可能となる。このように、マイクロレンズアレイ１６の光軸に対して、リレーレンズ１０ａ〜１０ｃ，１０ｅの配置が斜め方向に外れた際に菱形プリズム１１，１１´を用いることにより、マイクロレンズアレイ１６の光軸に沿うように入射させることとなる。なお、リレーレンズ１０ａ〜１０ｃ，１０ｅからの光ビームは、離散的な露光光学ユニットと同様に離散的となっている。
【００２３】
マイクロレンズアレイ１６は、ＤＭＤ８を構成するマイクロミラー８ａ及び露光光学ユニットＬ２，Ｌ３の各ＤＭＤを構成するマイクロミラー（図示せず）のそれぞれに対応する多数の要素レンズ１６ａを有しており、プレートＰと光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。マイクロレンズアレイ１６の各要素レンズ１６ａを通過した光ビームは、主光線がプレートＰ面に対してほぼ直交する方向（Ｚ方向）からプレートＰ上に到達する。プレートＰ上に到達した光ビームはＤＭＤ８及び露光光学ユニットＬ２，Ｌ３の各ＤＭＤ（図示せず）により形成された所定のパターンの像を形成し、レジストが塗布されたプレートＰ上には所定のパターンが露光される。このとき、ＤＭＤ８及び露光光学ユニットＬ２，Ｌ３の各ＤＭＤからの光ビームは、プレートＰ上で連続したパターンの像を形成する。即ち、各露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３が備えるＤＭＤのＹ方向における配置間隔と各露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３を介した光ビームにより形成される露光領域のＹ方向における配置間隔は異なっているが、露光光学ユニットＬ１およびＬ３が光ビームの進行方向を偏光する菱形プリズム１１及び１１´を備えているため、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３のそれぞれを介した光ビームは、プレートＰ上でＹ方向にほぼ一列に連続した複数（この実施の形態においては３つ）の露光領域を形成する。
【００２４】
図１に示すように、プレートＰを載置するプレートステージＰＳＴは、防振台３２ａ，３２ｂ及び図示しない防振台に支持されているベース３４上に設けられている。プレートステージＰＳＴは、リニアモータ３６により走査方向（Ｘ方向）に移動可能に構成されており、ガイド３７に対してエアギャップで浮上させる所謂エアステージの構成を有している。また、プレートステージＰＳＴは、非走査方向（Ｙ方向）に微量移動可能に構成されている図示しない微動ステージを有している。
【００２５】
また、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３に対するプレートステージＰＳＴのＸ方向における位置を、移動鏡４０ａ，４０ｂを用いて計測及び制御するＸレーザ干渉計３８を備えている。また、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３に対するプレートＰＳＴのＹ方向における位置を、移動鏡４２を用いて計測及び制御するＹレーザ干渉計（図示せず）を備えている。
【００２６】
また、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３の近傍には、プレートＰに設けられているアライメントマークを検出する複数のアライメント系（図示せず）及びプレートＰのＺ方向における位置を検出するオートフォーカス系（図示せず）が設けられている。また、プレートステージＰＳＴの−Ｘ方向の端部には、Ｙ方向に複数並んだＡＩＳマークを有する基準部材４４が設けられている。また、基準部材４４の下方には図示しない空間像計測センサ（ＡＩＳ）が設けられており、空間像計測センサはプレートステージＰＳＴに埋設されている。
【００２７】
空間像計測センサは、各ＤＭＤの位置と、各ＤＭＤにより形成される所定のパターンの像がプレートＰ上に投影される相対位置関係を求めるために用いられる。即ち、ＤＭＤにより形成される基準マークとＡＩＳマークが一致するようにプレートステージＰＳＴを移動し、基準マークの像とＡＩＳマークとを空間像計測センサで検出し、この検出結果に基づいてＤＭＤの位置とＤＭＤにより形成されるパターンの像がプレートＰ上に投影される位置との関係を求める。なお、この場合にＤＭＤにより形成される基準マークは、後述するパターン記憶部７４（図５参照）に記憶されており、プレートステージＰＳＴの位置はＸレーザ干渉計３８及びＹレーザ干渉計により検出される。
【００２８】
図５は、この実施の形態にかかる走査型露光装置のシステム構成を示すブロック図である。図５に示すように、この走査型露光装置は、露光処理に関する動作を統括制御する制御装置ＣＯＮＴを備えている。制御装置ＣＯＮＴには、ＤＭＤ８の各マイクロミラー８ａを個別に駆動するマイクロミラー駆動部６０が接続されている。マイクロミラー駆動部６０は、制御装置ＣＯＮＴからの制御信号に基づいてＤＭＤ８の各マイクロミラー８ａの角度を変更する。同様に、制御装置ＣＯＮＴには露光光学ユニットＬ２及びＬ３を構成するＤＭＤの各マイクロミラーを個別に駆動するマイクロミラー駆動部（図示せず）が接続されており、マイクロミラー駆動部は制御装置ＣＯＮＴからの制御信号に基づいてＤＭＤの各マイクロミラーの角度を変更する。
【００２９】
また、制御部ＣＯＮＴには、ＤＭＤ８を駆動するＤＭＤ駆動部６１が接続されている。ＤＭＤ駆動部６１は、制御装置ＣＯＮＴからの制御信号に基づいてＤＭＤ８をＺ軸に対して回転、ＸＹ平面にシフト、またはＺ方向に移動させる。同様に、制御装置ＣＯＮＴには露光光学ユニットＬ２及びＬ３を構成するＤＭＤを駆動するＤＭＤ駆動部（図示せず）が接続されており、ＤＭＤ駆動部は制御装置ＣＯＮＴからの制御信号に基づいてＤＭＤをＺ軸に対して回転、ＸＹ平面にシフト、またはＺ方向に移動させる。
【００３０】
また、制御装置ＣＯＮＴには、プレートステージＰＳＴを走査方向であるＸ方向に沿って移動させ、かつＹ方向に微小移動させるプレートステージ駆動部７２が接続されている。また、制御装置ＣＯＮＴには、アライメント系、オートフォーカス系、空間像計測センサ、照度計、Ｘレーザ干渉計３８及びＹレーザ干渉計が接続されている。また、制御装置ＣＯＮＴには、ＤＭＤ８において形成する転写パターン（露光パターンデータ）や、アライメントや空間像計測に用いられる基準マークを記憶するパターン記憶部７４が接続されている。
【００３１】
この実施の形態においては、各ＤＭＤからの光ビームによりプレートＰ上に形成される各露光領域をＹ方向に一列に継ぎ合わせて露光を行なう。したがって、各ＤＭＤにより形成されたパターンの像の相対的な位置ずれが生じている場合、その相対的な位置ずれを補正する必要がある。そこで、制御装置ＣＯＮＴは、空間像計測センサの計測結果に基づいて、各ＤＭＤにより形成されるパターンの像の相対的な位置ずれを検出する。検出された相対的な位置ずれ量に基づいて、各ＤＭＤの補正量を算出し、各ＤＭＤ駆動部を介して各ＤＭＤを適宜移動させて、各ＤＭＤにより形成されるパターンの像位置の補正を行う。
【００３２】
第１の実施の形態にかかる走査型露光装置によれば、３つのＤＭＤからの光ビームの主光線をプレートＰ面に対してほぼ直交するように進行方向をシフトする菱形プリズム１１，１１´を備えているため、それぞれのＤＭＤからの光ビームによりプレートＰ上にＹ方向にほぼ一列に連続した露光領域を形成することができる。したがって、従来の走査型露光装置のように複数の露光光学ユニットを走査方向に沿って複数列配置する必要がないため、走査露光する際に走査距離を短くすることができ、スループットを向上させることができる。また、露光装置本体を小型化することが可能となる。
【００３３】
また、従来の走査型露光装置においては走査方向に沿って異なる列に配列された露光光学ユニットにより形成される露光領域の継ぎ誤差が発生していたが、第１の実施の形態にかかる走査型露光装置においては各ＤＭＤにより形成される露光領域を一列に連続的に配置することができ、かつ各ＤＭＤにより形成されるパターンの像位置を調整することができるため、継ぎ誤差の発生を防止することができ、各ＤＭＤにより形成される露光領域の継ぎ精度を向上させることができる。
【００３４】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態にかかる走査型露光装置について説明する。図６は、第２の実施の形態にかかる走査型露光装置の構成を示す図である。なお、第２の実施の形態の説明においては、第１の実施の形態にかかる走査型露光装置の構成と同一の構成の詳細な説明は省略する。また、第２の実施の形態にかかる走査型露光装置の説明においては第１の実施の形態にかかる走査型露光装置と同一の構成には第１の実施の形態で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【００３５】
この走査型露光装置は、露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３を備えている。図７は、露光光学ユニットＬ１１の構成を示す図である。なお、露光光学ユニットＬ１２，Ｌ１３の構成は、露光光学ユニットＬ１１の構成と同一である。露光光学ユニットＬ１１は、図７に示すように、ミラー６とＤＭＤ８との間の光路中に挿脱可能に構成されている照度調整フィルタ７を備えている。照度調整フィルタ７は、その透過率分布を調整することにより、プレートＰ上に到達する光ビームの照度の調整、即ち露光光学ユニットＬ１１を介した光ビームによりプレートＰ上に形成される露光領域内の照度ムラの補正を行う。なお、図７においては、照度調整フィルタ７がミラー６とＤＭＤ８との間の光路中に挿入されている状態を示している。また、照度調整フィルタ７は、ＤＭＤ８と後述するリレーレンズ１０ａとの間の光路中に挿入してもよい。
【００３６】
ＤＭＤ８により反射された光ビームは、リレー光学系１０´のリレーレンズ１０ａ、絞り１０ｂを通過し、拡大系のリレーレンズ１０ｃ´を通過することにより拡大され、マイクロプリズム（光学部材）１４に入射する。また、図６に示すように、露光光学ユニットＬ１２及びＬ１３のそれぞれが備える拡大系のリレーレンズ（図示せず）を通過することにより拡大された光ビームもマイクロプリズム１４に入射する。マイクロプリズム１４は、リレーレンズ１０ｃ´により露光光学ユニットＬ１１の像側のテレセントリック性を崩して拡大された光ビームの主光線の向きをプレートＰに対してほぼ直交する方向に補正することにより、露光光学ユニットＬ１１の像側のテレセントリック性を回復させる機能を有する。即ち、マイクロプリズム１４を備えることにより、露光光学ユニットＬ１１は、像側テレセントリックな光学系となる。
【００３７】
図８は、マイクロプリズム１４の構成を示す図である。図８に示すように、マイクロプリズム１４の入射面は、露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３に対応して、ゾーンプレートが形成されている。各ゾーンプレートの中心は、各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３の光軸の位置に形成されている。ゾーンプレートの同心円の間隔は、リレーレンズ１０ｃ´を介してマイクロレンズアレイ１６の要素レンズ１６ａのそれぞれに入射する光ビームの主光線がプレートＰ面に対してほぼ直交するように進行方向が偏向されるように、形成されている。
【００３８】
即ち、図９に示すように、マイクロプリズム１４の入射面に入射する光ビームの入射角をθ、マイクロプリズム１４の頂角をΔ、マイクロプリズム１４の屈折率をｎとしたとき、θ＝ｓｉｎ−１（ｎ・ｓｉｎΔ）−Δの条件を満たすような頂角及び屈折率を有するマイクロプリズム１４を用いる。このようなマイクロプリズム１４を焦点距離Ｆであるマイクロレンズアレイ１６の前側焦点位置Ｆ´に配置すると、テレセントリック性を維持することができる。また、ゾーンプレートのパターンピッチ（同心円の間隔）をＰ、露光波長をλとしたとき、θ＝ｓｉｎ−１（λ／Ｐ）の条件を満たすようなパターンピッチを有するゾーンプレートを用いる。なお、このときの露光波長λは固定とする。
【００３９】
マイクロレンズアレイ１６を介してプレートＰ上に到達した光ビームはＤＭＤ８及び露光光学ユニットＬ１２，Ｌ１３の各ＤＭＤ（図示せず）により形成された所定のパターンの像を形成し、レジストが塗布されたプレートＰ上には所定のパターンが露光される。このとき、ＤＭＤ８及び露光光学ユニットＬ１２，Ｌ１３の各ＤＭＤからの光ビームは、プレートＰ上で連続したパターンの像を形成する。即ち、各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３が備えるＤＭＤのＹ方向における配置間隔と各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３を介した光ビームにより形成される露光領域のＹ方向における配置間隔は異なっているが、拡大系のリレーレンズを備えているため、露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３のそれぞれを介した光ビームは、プレートＰ上でＹ方向にほぼ一列に連続した複数（この実施の形態においては３つ）の露光領域を形成する。
【００４０】
また、プレートステージＰＳＴの近傍には、露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３を介した光ビームの照度を計測する少なくとも１つの照度センサ（図示せず）が設けられている。照度センサは、ＸＹ平面上を移動可能に構成されており、各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３から射出される光ビームの照度を計測することができる位置に移動し、各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３から射出される光ビームの照度を計測する。照度センサによる計測結果は、制御装置ＣＯＮＴ対して出力される。
【００４１】
この実施の形態においては、マイクロプリズム１４等により、各露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３を介した光ビームにより形成される露光領域内に照度ムラが発生する場合がある。その場合には、露光光学ユニットＬ１１〜Ｌ１３を介した光ビームの照度を計測し、照度調整フィルタ７を用いて、計測結果に基づいて光ビームにより照明される露光領域内における照度ムラを補正する。具体的には、制御装置ＣＯＮＴは、露光光学ユニットＬ１１を介した光ビームにより形成される露光領域内の複数の計測点上に照度センサを移動させる。照度センサは各計測点における光ビームの照度を計測し、計測結果を制御装置ＣＯＮＴに対して出力する。制御装置ＣＯＮＴは、照度センサによる各計測点における光ビームの照度の計測結果に基づいて、露光光学ユニットＬ１１を介した光ビームにより形成される露光領域内に照度ムラが発生しているか否か判別する。照度ムラが発生している場合には、照度調整フィルタ７の透過率分布を調整し、照度ムラの補正を行なう。
【００４２】
また、照度センサは露光光学ユニットＬ１２，Ｌ１３を介した光ビームにより形成される露光領域内の複数の計測点における光ビームの照度も同様に計測し、制御装置ＣＯＮＴは照度センサによる計測結果に基づいて露光光学ユニットＬ１２，Ｌ１３を介した光ビームにより形成される露光領域内に照度ムラが発生しているか否か判別する。そして、照度ムラが発生している場合には、各露光光学ユニットＬ１２、Ｌ１３が備える照度フィルタを用いて、照度ムラの補正を行なう。
【００４３】
第２の実施の形態にかかる走査型露光装置によれば、３つのＤＭＤからの光ビームを拡大する拡大系のリレーレンズ及び光ビームの主光線をプレートＰ面に対してほぼ直交するように進行方向を制御するマイクロプリズム１４を備えているため、各ＤＭＤからの光ビームによりプレートＰ上にＹ方向にほぼ一列に連続した露光領域を形成することができる。したがって、従来の走査型露光装置のように複数の露光光学ユニットを走査方向に沿って複数列配置する必要がないため、走査露光する際の走査距離を短くすることができ、スループットを向上させることができる。また、露光装置本体を小型化することが可能となる。
【００４４】
また、従来の走査型露光装置においては走査方向に沿って異なる列に配列された露光光学ユニットにより形成される露光領域の継ぎ誤差が発生していたが、第２の実施の形態にかかる走査型露光装置においては各ＤＭＤにより形成される露光領域を一列に連続的に配置することができ、かつ各ＤＭＤにより形成されるパターンの像位置を調整することができるため、継ぎ誤差の発生を防止することができ、各ＤＭＤにより形成される露光領域の継ぎ精度を向上させることができる。
【００４５】
なお、第２の実施の形態においては、プレートＰ上に３つの露光領域が隙間なく一列に連続的に形成される例を示しているが、３つの露光領域の少なくとも一部が重複するようにしてもよい。即ち、プレートＰ上に形成される３つの露光領域の継ぎ部が一部重複するようにしてもよい。この場合、継ぎ部の境界部分をわかりにくくすることが可能となる。また、継ぎ合わせる際のそれぞれの露光領域の形状は、矩形の形状であってもよいが、台形や平行四辺形、六角形などの形状が好ましい。その際、重複させる部分継ぎ部は、隣り合った露光領域の継ぎ合わせる位置に相当する位置の三角形の部分を対応させることにより、最適な露光量とすることが可能となる。
【００４６】
また、第２の実施の形態においては、拡大系のリレーレンズにより光ビームを拡大させてプレートＰ上で一列に連続したパターン像が形成されるようにしているが、拡大系のリレーレンズを用いないでプレートＰ上で一列に連続したパターン像を形成することができる。例えば、図１０に示すように、露光光学ユニットＬ１１´により形成される所定のパターンの像がプレートＰ上に転写される位置が＋Ｙ方向に移動するように、露光光学ユニットＬ１１´を構成する。また、露光光学ユニットＬ１３´により形成される所定のパターンの像がプレートＰ上に転写される位置が−Ｙ方向に移動するように、露光光学ユニットＬ１３´を構成する。そして、露光光学ユニットＬ１１´〜Ｌ１３´により一列に連続したパターン像が形成されるようにする。
【００４７】
このとき、露光光学ユニットＬ１１´〜Ｌ１３´を介した光ビームは、マイクロプリズム１４´に入射する。マイクロプリズム１４´は、露光光学ユニットＬ１１´，Ｌ１３´を介した光ビームの主光線の向きをプレートＰに対してほぼ直交する方向に補正する機能を有している。マイクロプリズム１４´を備えることにより、露光光学ユニットＬ１１´〜Ｌ１３´は、像側テレセントリックな光学系となる。これにより、プレートＰの平面度に左右されることなく像の位置精度を高く保つことができる。
【００４８】
また、図７に示すように、マイクロプリズム１４を用いることにより、プレートＰ側をテレセントリックに設定したまま、リレー光学系１０´の有効径よりも大きな露光領域を露光することができる。言い換えると、リレー光学系１０´の有効径を露光領域よりも小さくすることができるため、リレー光学系１０´の大きさを小さくすることが可能となり、配置の制約を緩和することができる。
【００４９】
また、上述の各実施の形態においては、プレートＰ上で一列に連続したパターン像を形成するために光ビームの進行方向を制御する光学部材（菱形プリズム、拡大系のリレーレンズ、マイクロプリズム）を備えているが、光学部材を備えることなくプレートＰ上に一列に連続したパターン像を形成することができる。即ち、ＤＭＤ及びマイクロレンズアレイ１６の配置位置を調整することにより光ビームの進行方向を制御し、プレートＰ上で一列に連続したパターン像を形成する。具体的には、各ＤＭＤのマイクロミラーの１つを介した光ビームの主光線がこのマイクロミラーに対応するマイクロレンズアレイ１６の要素レンズ１６ａの焦点位置を通過するように、各要素レンズ１６ａを配置する。このように要素レンズ１６ａを配置することにより、各要素レンズ１６ａを通過した光ビームの主光線をプレートＰ面に対してほぼ直交するように導くことができる。
【００５０】
また、上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置においては、各露光光学ユニットが備えるＤＭＤがプレート上に形成されるパターンの像位置を調整する位置調整機構として機能しているが、少なくとも１つのＤＭＤが位置調整機構として機能すればよい。また、ＤＭＤをＺ方向に移動することにより光路長の調整を行っているが、露光光学ユニットＬ１〜Ｌ３を構成する他の光学部材により光路長の調整を行うようにしてもよい。
【００５１】
また、上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置においては、各露光光学ユニットが部分可変成形マスクとしてのＤＭＤを備えて構成されている例を示しているが、１つのＤＭＤを複数の領域に分解し、分解されたそれぞれの領域を部分可変成形マスクとして機能させるようにしてもよい。
【００５２】
また、上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置においては、マイクロレンズアレイを備えているが、マイクロレンズアレイを用いず、マイクロレンズアレイの位置にそのままパターンを投影する構成にしてもよいことは言うまでもない。
【００５３】
また、複数の露光光学ユニットのそれぞれに対応して、複数の部分可変成形マスク（ＤＭＤ）をそれぞれ設けるような実施の形態を一例として示したが、複数の露光光学ユニットに対して１つの可変成形マスクを設けるようにしてもよいことは言うまでもない。
【００５４】
また、本実施の形態のように複数の露光光学ユニットにより投影される投影領域の間隔と複数の露光光学ユニットの間隔とが異なる場合に本発明は有効である。したがって、本実施の形態のように連続した露光領域となるものでもよいし、複数の露光領域に離散的に離散したパターンであってもよい。
【００５５】
なお、本実施の形態では、可変成形マスクを用いるものを示したが、一般的な透過型マスクや反射型マスクを用いるような構成であっても適応することが可能である。その際には、マイクロレンズアレイを省いた構成としてもよい。
【００５６】
上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置では、投影光学系を用いて可変成形マスクとしてのＤＭＤにより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（露光工程）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走査型露光装置を用いて感光性基板としての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つき図１１のフローチャートを参照して説明する。
【００５７】
先ず、図１１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走査型露光装置を用いて、ＤＭＤにより形成されたパターンの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うことによって、ＤＭＤにより形成されたパターンに対応する回路パターンが、各プレート上の各ショット領域に形成される。
【００５８】
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。上述の半導体デバイス製造方法によれば、上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置を用いて露光を行なっているため、良好な半導体デバイスを得ることができる。なお、ステップＳ３０１〜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が、これらの工程に先立って、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。
【００５９】
また、上述の各実施の形態にかかる走査型露光装置では、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１２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いて説明する。まず、図１２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かかる走査型露光装置を用いて可変成形マスクとしてのＤＭＤにより形成された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、所謂光リソグラフィ工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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、エッチング工程、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。
【００６０】
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本のストライプ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。
【００６１】
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（液晶セル）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かかる走査型露光装置を用いて露光を行なっているため、良好な液晶表示素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施の形態にかかる走査型露光装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる露光光学ユニットの構成を示す図である。
【図３】第１の実施の形態にかかるＤＭＤの構成を示す図である。
【図４】露光光学ユニットを介した光ビームがマイクロレンズアレイに入射する光路を示す図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる走査型露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態にかかる走査型露光装置の概略構成を示す図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる露光光学ユニットの構成を示す図である。
【図８】マイクロプリズムの構成を示す図である。
【図９】マイクロプリズムの構成要件を説明するための図である。
【図１０】実施の形態にかかる走査型露光装置の他の構成を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態にか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。
【図１２】この発明の実施の形態にか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。
【符号の説明】
【００６３】
２…ファイバ、４…コリメート光学系、６…ミラー、７…照度調整フィルタ、８…ＤＭＤ、１０，１０´…リレー光学系、１１，１１´…菱形プリズム、１４…マイクロプリズム、１６…マイクロレンズアレイ、３８…Ｘレーザ干渉計、４４…基準部材、Ｌ１〜Ｌ３，Ｌ１１〜Ｌ１３…露光光学ユニット、Ｐ…プレート、ＰＳＴ…プレートステージ、ＣＯＮＴ…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【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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【図１２】
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