(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光変調状態を制御可能な２次元光変調器を用いて露光照明光から２次元光情報パターンを作成し、該作成した２次元光情報パターンを投影露光光学系を介して表面に感光性材料が塗布された被露光基板に投影して該被露光基板の表面に塗布された感光性材料を露光するパターン露光方法であって、前記被露光基板を一方向に移動させながら前記２次元光変調器を前記移動に対して前記投影露光光学系の拡大又は縮小倍率に応じた速さで前記被露光基板が移動する方向と反対の方向に移動させ、該拡大又は縮小倍率に応じた速度で移動している２次元光変調器上を前記露光照明光で前記被露光基板の移動方向と同じ方向に走査して照射することにより前記２次元光変調器で反射又は透過した光で形成された所望の第一の２次元光情報パターンの像を投影光学系を介して前記被露光基板の表面に塗布された感光性材料の第一の領域に投影して該第一の領域を露光する工程と、前記露光照明光による前記２次元光変調器上の走査を終了すると前記被露光基板を前記一方向に移動させながら前記２次元光変調器を前記被露光基板を移動させる一方向と同じ方向に前記拡大又は縮小倍率に応じた速さよりも速い速度で移動させて前記一方向への移動を開始した位置に戻すと共に前記露光した第一の領域と一部が重なって該第一の領域に隣接する第２の領域を露光するための該第一の領域に投影露光した第一の２次元光情報パターンと連続する第二の２次元光情報パターンを作成できるように前記２次元光変調器の光変調状態を制御し前記露光照明光の照明位置を前記２次元光変調器が前記一方向への移動を開始した時の位置に戻す工程とを順次繰返すことにより、前記被露光基板の表面に塗布された感光性材料を露光することを特徴とするパターン露光方法。
【請求項２】
前記被露光基板に投影される２次元光情報パターンは前記光変調状態を制御可能な２次元光変調器の一部の領域で形成され、該２次元光変調器の一部の領域が前記被露光基板と前記２次元光情報パターンとの相対的な移動に伴って移動することを特徴とする請求項１記載のパターン露光方法。
【請求項３】
前記２次元光変調器上を走査して照射する前記露光照明光は一方向に長い形状に成形されており、前記２次元光変調器上を走査することを前記露光照明光の形状の長い一方向に対して直角な方向に走査することにより行うことを特徴とする請求項１記載のパターン露光方法。
【請求項４】
光源と、該光源から発射された光を走査する走査手段と、該走査手段で走査された光を受けて２次元光情報パターンを形成する２次元光変調器手段と、該２次元光変調器手段を載置して一方向に移動可能な第１のテーブル手段と、前記走査手段で走査された光ビームのうち前記２次元光変調手段で形成された２次元光情報パターンを透過した光を入射させて被露光基板上に該２次元光情報パターンの像を所望の倍率で投影する投影光学系手段と、前記被露光基板を載置して少なくとも平面内で移動可能な第２のテーブル手段と、前記走査手段と前記２次元光変調器手段と前記第１のテーブル手段と前記第２のテーブル手段とを制御する制御手段とを備え、
該制御手段は前記第２のテーブル手段を制御して前記被露光基板を一方向に移動させながら前記第１のテーブル手段を制御して前記２次元光変調器を前記第２のテーブル手段による移動に対して前記投影露光光学系の拡大又は縮小倍率に応じた速さで前記被露光基板が移動する方向と反対の方向に移動させ、前記走査手段を制御して該拡大又は縮小倍率に応じた速度で移動している２次元光変調器上を前記露光照明光で前記被露光基板の移動方向と同じ方向に走査して照射させることにより前記２次元光変調器を制御して形成した第一の所望の２次元光情報パターンの像を前記投影光学系手段を介して前記被露光基板の表面に塗布された感光性材料の第一の領域に投影して該第一の領域を露光し、前記露光照明光による前記２次元光変調器上の走査を終了すると前記第２のテーブル手段を制御して前記被露光基板を前記一方向に移動させながら前記第１のテーブル手段を制御して前記２次元光変調器を前記被露光基板を移動させる一方向と同じ方向に前記拡大又は縮小倍率に応じた速さよりも速い速度で移動させて前記一方向への移動を開始した位置に戻すと共に前記２次元光変調器を制御して前記第一の所望の２次元光情報パターンと一部が重なって該第一の所望の２次元光情報パターンに隣接して該第一の所望の２次元光情報パターンに連続する第二の所望の２次元光情報パターンを作成し前記走査手段を制御して前記露光照明光の照明位置を前記２次元光変調器が前記一方向への移動を開始した時の位置に戻すことを繰り返すことにより前記被露光基板の表面に塗布された感光性材料の前記第１の領域に一部が重なって隣接する第２の領域と該第２の領域と一部が重なって隣接する第３の領域を順次露光することを特徴とするパターン露光装置。
【請求項５】
前記２次元光変調器手段が、液晶素子を用いて構成されていることを特徴とする請求項４記載のパターン露光装置。
【請求項６】
前記液晶素子が反射型の液晶素子であることを特徴とする請求項５記載のパターン露光装置。
【請求項７】
前記２次元光変調器手段が、微小なミラーを２次元的に多数配列して各微小ミラーを電気信号により偏向させて光変調させる機構を備えていることを特徴とする請求項４記載のパターン露光装置。
【請求項８】
前記走査手段は、前記光源から発射された光を一方向に長い形状に成形する光成形部を有し、該光成形部で一方向に長い形状に成形された光を該長い一方向に対して直角な方向に前記２次元光変調器手段上を走査することを特徴とする請求項４記載のパターン露光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被露光基板に所望のパターンを露光する方法及びその装置に関し、特に所望のパターンを専用のマスク又はレチクルを用いずに露光する方法及びその装置に関する。またこのような方法により得られるデバイスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体回路、プリント配線基板、フレキシブル配線シート、液晶やプラズマディスプレイ等の基板にパターンを形成するときには、この形成したいパターンに対応する専用のマスクあるいはレチクルを用い露光し、パターンを形成していた。すなわち、先ず形成したい回路パターンの原版となるマスクあるいはレチクルを、電子線やレーザを用いて基板上に回路パターンを描画して、形成したい回路パターン専用のマスクあるいはレチクルを作成する。次に、この回路パターンを形成した専用のマスクあるいはレチクルを用いて露光装置により感光材料を表面に塗布したウエハ基板、あるいはガラス基板などに露光し現像後エッチング処理することによりて形成していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなマスクやレチクルは、それ自体製作するのに時間と費用を要し、特に少量多品種の製品や、短納期を要求される製品の生産時に問題となっている。
【０００４】
また液晶ディスプレイ、あるいはプラズマディスプレイのように大画面の基板を製作するには非常に大きなマスクを製作する必要が生じ、大画面のマスクの製作が困難になってきている。
【０００５】
また従来のマスクによる生産ではそれぞれの回路パターンに応じた専用のマスクを多数準備しておかなければならず、マスクの保管に大きなスペースを必要とし、管理のコストが無視できない。即ちマスク保管庫を用意し、必要なマスクは保管室から必要に応じて迅速に取り出す必要が生じ、マスク基板への番号の記入、マスク保管場所の決定、これら情報に基づき、必要に応じて自動搬出するシステムなどが必要になる。
【０００６】
従来マスクを用いないで２次元光変調器を用いて基板に露光する方法が特開昭６２−２１１１５号公報、特開昭６２−２１２２０号公報及び特開昭６２−２１２９４号公報に記載されている。これらの方法は単に従来のマスクに代わり、２次元空間変調器をマスクとして用いている。しかるに２次元光変調器の画素数にはおのずと上限があり、２次元光変調器１回で変調される総画素数Ｎ（ｎ×ｎ）では所望のパターン（総画素数Ｍ）を基板に露光することができない。そこで従来はステップアンドリピート方式で少なくともＭ／Ｎ回露光を繰り返し、所望のパターンの総てを露光していた。
【０００７】
上記従来のステップアンドリピート方式には以下に示す問題点がある。第１の問題点はステップアンドリピートで露光するため特に大型基板の場合、露光を行っていないステップ移動の時間と移動後の振動の低減を待つ時間、アライメントを行う時間等が、実際に露光を行う時間に比べ、同等程度以上になり、スループットが低くなることである。
【０００８】
またステップアンドリピートの方式では投影露光レンズの円形結像フィールドに内接する正方形が１回の露光でパターンニング可能な最大面積となる。従って正方形に近い露光領域の形状で露光することにより最大のスループットが得られる。これに比べ本発明で採用している走査方式では後述するように、結像フィールド円の直径に近い長さを持ち、走査方向に直交する長辺を持ち、露光フィールド円に内接する長方形を露光フィールドとすることができる。この結果走査方向に直行する方向のステップ移動回数（走査方式の場合には走査本数となる）をステップアンドリピート方式に比べおおよそ１／√２少なくすることができる。これは両方式で同一の投影光学系を用いるならスループットの向上になる。また同一の露光フィールド幅にする条件では結像フィールドの小さな，即ち安価な結像レンズですむことを意味する。
【０００９】
第２の問題点はステップ露光の境界にパターンの不良が生ずることである。これは液晶や、プラズマなどの表示デバイスの場合に特に目立つ不良である。
【００１０】
本発明の目的は、従来の技術の課題を解決すべく、多品種少量の生産にも対応可能なパターンの露光方法及びその装置とこの露光装置を用いた電子装置（プリント基板、ＴＦＴ基板、半導体デバイスなど）の製造方法を提供することにある。
また、本発明の目的は、従来のステップアンドリピート方式のパターン露光方法を改善した新たなパターンの露光方法及びその装置とこの露光装置を用いた電子装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、光変調状態を制御可能な２次元光変調器を用いて露光照明光から２次元光情報パターンを作成し、該作成した２次元光情報パターンを投影露光光学系を介して表面に感光性材料が塗布された被露光基板に投影して被露光基板の表面に塗布された感光性材料を露光するパターン露光方法において、被露光基板を一方向に移動させながら２次元光変調器を移動に対して投影露光光学系の拡大又は縮小倍率に応じた速さで被露光基板が移動する方向と反対の方向に移動させ、拡大又は縮小倍率に応じた速度で移動している２次元光変調器上を露光照明光で被露光基板の移動方向と同じ方向に走査して照射することにより２次元光変調器で反射又は透過した光で形成された所望の第一の２次元光情報パターンの像を投影光学系を介して被露光基板の表面に塗布された感光性材料の第一の領域に投影して第一の領域を露光する工程と、露光照明光による２次元光変調器上の走査を終了すると２次元光変調器を被露光基板を移動させる一方向と同じ方向に前記拡大又は縮小倍率に応じた速さよりも速い速度で移動させて一方向への移動を開始した位置に戻すと共に露光した第一の領域と一部が重なって第一の領域に隣接する第２の領域を露光するための第一の領域に投影露光した第一の２次元光情報パターンと連続する第二の２次元光情報パターンを作成できるように２次元光変調器の光変調状態を制御し露光照明光の照明位置を２次元光変調器が一方向への移動を開始した時の位置に戻す工程とを順次繰返すことにより、被露光基板の表面に塗布された感光性材料を露光するようにした。
【００１２】
また、上記目的を達成するために、本発明では、パターン露光装置を、光源と、この光源から発射された光を走査する走査手段と、この走査手段で走査された光を受けて２次元光情報パターンを形成する２次元光変調器手段と、２次元光変調器手段を載置して一方向に移動可能な第１のテーブル手段と、走査手段で走査された光ビームのうち２次元光変調手段で形成された２次元光情報パターンを透過した光を入射させて被露光基板上に２次元光情報パターンの像を所望の倍率で投影する投影光学系手段と、被露光基板を載置して少なくとも平面内で移動可能な第２のテーブル手段と、走査手段と２次元光変調器手段と第１のテーブル手段と第２のテーブル手段とを制御する制御手段とを備え、制御手段は第２のテーブル手段を制御して被露光基板を一方向に移動させながら第１のテーブル手段を制御して２次元光変調器を第２のテーブル手段による移動に対して投影露光光学系の拡大又は縮小倍率に応じた速さで被露光基板が移動する方向と反対の方向に移動させ、走査手段を制御して拡大又は縮小倍率に応じた速度で移動している２次元光変調器上を露光照明光で被露光基板の移動方向と同じ方向に走査して照射させることにより２次元光変調器を制御して形成した第一の所望の２次元光情報パターンの像を投影光学系手段を介して被露光基板の表面に塗布された感光性材料の第一の領域に投影して第一の領域を露光し、露光照明光による２次元光変調器上の走査を終了すると第１のテーブル手段を制御して２次元光変調器を被露光基板を移動させる一方向と同じ方向に前記拡大又は縮小倍率に応じた速さよりも速い速度で移動させて一方向への移動を開始した位置に戻すと共に２次元光変調器を制御して第一の所望の２次元光情報パターンと一部が重なって第一の所望の２次元光情報パターンに隣接して第一の所望の２次元光情報パターンに連続する第二の所望の２次元光情報パターンを作成し走査手段を制御して露光照明光の照明位置を２次元光変調器が一方向への移動を開始した時の位置に戻すことを繰り返すことにより被露光基板の表面に塗布された感光性材料の第１の領域に一部が重なって隣接する第２の領域とこの第２の領域と一部が重なって隣接する第３の領域を順次露光するように構成した。
【００１３】
この際、被露光基板は走査方向における基板を露光すべき幅全体に渡り、ほぼ一定の速度で走査する。また、２次元光変調器は、上記基板の走査及び上記２次元光変調器を照射する露光ビーム位置走査並びに２次元光変調器の寸法に応じて、一定の幅を走査する。この走査後は逆方向にほぼ順方向の走査量だけ２次元空間変調器を走査する。２次元光変調器を照射する露光ビーム位置は上記２次元光変調器の走査と逆方向に２次元光変調器の順方向の走査量に応じて走査する。このようにすることにより、被露光基板を走査方向の露光すべき幅全体に渡り、露光以外の非露光時間を短くすることができ、スループットの向上が図れる。
【００１４】
上記走査方向と直角方向の露光領域全域への露光は以下のようにして行う。即ち、被露光基板を走査方向の露光すべき幅全体に渡りほぼ一定の速度で走査した後、被露光基板を、走査方向と直角な方向の上記走査時における露光幅Ｗｙにほぼ等しいかやや小さい距離Ｓｙ、走査方向と直角な方向にステップ的に移動し、再度走査を行うことを繰り返す。
【００１５】
この際、上記露光幅Ｗｙを上記ステップ移動幅ＳｙよりΔＷｙ小さくする。更に，隣接する２走査に渡り２度露光される幅ΔＷｙの領域での露光照明光による単位面積当りの全露光エネルギーが、当該領域以外の単位面積当りの全露光エネルギーに等しくする。このようにすることにより、隣接する２走査の間の領域で不連続な露光が生じることなく、従来の課題が解決できる。
【００１６】
上記に示した２次元光情報パターンは投影露光光学系により一定の露光倍率で被露光基板に投影する。このようにすることにより解像度の高い露光が可能になる。
【００１７】
また上記露光ビーム及び、２次元光変調器を上記走査方向と直交する方向に複数設ける。このようにすれば、上記基板の１回の走査により広い範囲を同時に露光することが可能になる。
【００１８】
上記複数設けられた２次元光変調器のパターン発生領域は隣接する２次元光変調器の境界域近傍で同一パターンを表示する部分を有するようにする。更にこの領域への隣接する２次元空間変調器からの露光照明光による単位面積当りの走査に伴う全露光エネルギーがこの領域以外の単位面積当りの走査に伴う全露光エネルギーに等しくする。このようにすることにより、隣接する２次元光変調器の領域で不連続な露光が生じることなく、従来の課題が解決できる。
【００１９】
上記２次元光変調器として液晶により構成されているものを用いる。また２次元変調器として微小なミラーを多数配列しそれを電気信号により偏向せしめて光変調する機構からなるものを用いても良い。これら液晶や微小なミラーを用いる２次元光変調器を反射型にすると裏面を冷却することが可能になり、露光エネルギーが大きくなっても空間変調器に損傷を与えることなく長寿命にすることが可能である。
【００２０】
走査する手段により走査される方向と直角な方向に２次元光変調器を複数設ける。このようにすることにより走査回数を減らし，短時間に所望の領域が露光でき、スループット向上が達成できる。
【００２１】
上記の複数設けられた２次元光変調器を反射型空間変調器とする時、反射型空間変調器と上記露光投影光学系の間に偏光ビームスプリッタを挿入する。さらに上記露光照明系に、露光光を直交する２つの偏光に分離する偏光ビーム分離手段を設ける。この偏光分離手段で上記の２分された偏光ビームを隣接する上記の偏光ビームスプリッタに導く。このようにすることにより、光源より出射した光エネルギーを無駄なく隣接する２つの２次元光変調器に照明することができると共に、２次元光変調器に入射し、反射した光を無駄なく被露光基板に導くことが可能になる。
【００２２】
上記の露光方法を用いることにより、１つの半導体装置あるいは表示装置あるいはプリント基板等のデバイスを１ないし複数の露光により製作する工程において，露光基板上に個々のデバイス、あるいは個々のデバイス群に異なる番号、数字、バーコード、名称、記号、絵、またはしるしを形成することが可能になる。デバイス毎、あるいは例えば半導体装置であれば１ウエハ毎に相当するデバイス群毎に異なる番号、数字、バーコード、名称、記号、絵、またはしるしを形成することが可能になれば、生産工程での品質管理、市場に出た後の事故解析等々に活用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
まず、図１乃至図１４を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。
図１において、１は露光照明系であり、内部には露光光源と２次元光変調器３に所望の指向性と強度分布を有する露光ビームを発生させる光学系が含まれている。露光照明系１の詳細な構成については後述する。２は上記露光ビームを２次元光変調器上で走査照明させる照明偏向手段の一部である偏向ミラーであり、この照射偏向手段にはミラーを図に示すようにある範囲で回転させる図示しない駆動機構とこの駆動信号を制御回路６から受信し駆動機構を駆動させる図示しない駆動回路などから構成されている。露光ビームは偏向ミラーで反射後コンデンサレンズ１１を通り２次元光変調器（空間変調器、２次元空間変調器）３を照射する。
【００２４】
空間変調器３はその詳細が図２に示されるように、絵素３１０が変調面内のｘｙ方向に多数並んでおり、３１で示される表示領域内には総絵素数が少なくとも２０００×２０００、好ましくは１００００×１００００以上になっている。本実施形態で示されている２次元光変調器は液晶でできており、液晶材料及び配向膜は露光波長である水銀ランプのｇ線やｈ線に十分耐えられる材料である。また特別な材料の選択を行うことにより更に波長の短い水銀ランプのｉ線にも耐えうる液晶２次元変調器を用いて、ｉ線で露光することも可能である。
【００２５】
２次元光変調器の変調領域はx方向にＷｍ，ｙ方向にＷｙの幅を有しておりこの表示領域の一部を含む斜線のハッチングを施した照射領域７１に露光ビームが照射されている。この照射領域７１は上記の照明偏向手段により図示する矢印のように速度Ｖｘｍで照射位置が変化する。
【００２６】
他方２次元光変調器そのものは図２に矢印Ｖｘ１で示されるようにＶｘｍとは逆方向に速い速度で、図示されない２次元光変調器ステージにより駆動される。このステージの駆動幅はほぼ２次元光変調器の表示幅Ｗｍに等しい。
【００２７】
図１で２次元光変調器３を透過した露光パターンを持った露光光は等倍の投影光学系４により被露光基板５に投影される。この基板表面上には感光材料が塗布されており、その上の露光領域７２を照射し、露光する。
【００２８】
図３は被露光基板５が図示しない基板ステージによりＶｘ２（＝−Ｖｘ１）の速度でx方向に移動し、走査露光を行っている状態を示している。基板５と投影光学系のフィールド７０１の相対的な変化を表すため、太い実線の矢印のように移動している基板５を固定し、露光フィールドを実線の矢印のように移動させて表現している。露光領域７２は図４に示すように露光フィールド７０１に内接する平行四辺形であり、ｙ方向の辺Ｌｙは走査方向と直交し，走査方向の辺Ｌｘは走査方向とは平行でない。図３の下の左方向を指す実線の細い矢印のように相対的に露光フィールドは左方向にＶｘ２の速度で相対移動する。基板が図１の右端に行けば、露光フィールドは図３の下の長い矢印のように基板５の左端に行く。この間に露光が行われる。この端までくれば、ステージはy方向にＳｙ移動し、露光フィールドは上向きの矢印のように移動する。このｙ方向の移動の間は露光を行わない。ｙ方向の移動終了後はステージを左方向に、従って露光フィールドは図３の下から２番目の長く細い矢印（点線）のように移動し，この間で露光が行われる。
【００２９】
図４は上記の露光フィールドの走査間でその境界付近の露光領域を表した図である。図３の実線の右から左への走査は露光フィールドの中心線Ｃ１―Ｃ１‘に沿ってなされ、下から２番目の左から右への走査は露光フィールドの中心線Ｃ２―Ｃ２‘に沿ってなされる。この中心線間の距離はＳｙである。平行四辺形の露光フィールドはｙ方向の幅がｗｙであり、ｗｙはＳｙより辺Ｌｘのｙ方向の長さ成分Δｗｙだけ長い。即ち、この傾いた部分は隣り合う走査の露光フィールドで重なっている。
【００３０】
このようにすることにより、前述の表示デバイスをステップアンドリピート方式で露光する場合に生じる問題、即ち２走査間の境界で上下の露光量等がわずかに変化しただけでパターンの幅等が変化し、目立つ境界線が発生するようなことがなくなる。
【００３１】
次に上記の１走査内での基板、２次元光変調器、及び走査露光ビームの動作について図５から図７を用いて説明する。図５は２次元光変調器上の投影光学系結像領域内７０１の照明偏向手段駆動に伴う露光照明光の動きを表したものである。時間の経過と共に図６の右から（a）,（b）,（c）,（d）に示すように投影光学系結像領域７０１内を斜線ハッチング部７１１，７１２，７１３及び７１４と変化する。２次元光変調器及び照明偏向手段の駆動により横線ハッチング部７０内を露光光が走査される。
【００３２】
このような走査により２次元光変調器上を露光光の位置が相対的に変化していく状況を図６に示す。図５の（a）,（b）,（c）,（d）に示した露光ビームの２次元光変調器上の位置はそれぞれ７１１、７１２、７１３及び７１４と成る。即ち２次元光変調器が左方向へ速度Ｖｘ１で移動することと照明偏向手段２により露光照明光が右方向へ速度Ｖｘｍで移動することにより、図に示すように露光照明光が変化する。
【００３３】
図７は被露光基板上の露光光と２次元光変調器の投影光学系による像の位置変化を表している。図５と６における７１１，７１２，７１３及び７１４の露光光の位置に対応する被露光基板上の露光光の位置は７２１，７２２，７２３及び７２４である。図７の上下２行の絵は図にも示してあるように被露光基板上におけるｘ方向の露光走査の中心線Ｃ１−Ｃ１は同一であり、重ねて表示すると見ずらくなるため、２次元光変調器と照明光の順次の走査を上下にずらして表している。即ち時間t0〜t0+tsの間に２次元光変調器と照明光を１走査する。操作が終われば始めの位置に時間Δtをかけて戻す。次に第２の走査を時間t0+ts+Δt〜t0+ts+Δt+tsの間に行う。
【００３４】
第２走査の開始時の露光光位置及び２次元光変調器で発生されているパターンは図の７２１‘で示されているが、これは第１の走査露光の７２４と全く同じである。これは７２４のｙ方向の中心線では７２４以外の場所に比べ走査露光により半分の露光エネルギーしか露光していないため、この位置で第２の走査を開始することにより、パターンの切れ目を生じずに露光するためである。図に示した矢印は時間と共に露光光の位置が変化していく状況を示している。第１走査が終了すると２次元光変調器ステージと照明偏向手段を駆動し、Δtの時間をかけて走査開始位置に戻す。戻すことにより第２の走査の開始露光位置が第１の走査の終了位置と等しくなる。また２次元光変調器で表示される開始のパターン７２１’が第２走査の終了時におけるパターン７２４と一致するようになっている。このようにして、被露光基板が一定速度で移動しても、連続的にパターンを露光することが可能になる。
【００３５】
図８に被露光基板の位置、２次元光変調器の位置、及び照明偏向手段による露光照明光が２次元光変調器上を走査する位置の時間経過に伴う変化をグラフに示す。図８(a)(b)は基板ステージのｘ及びｙ方向の位置変化を表す。図８(c)は２次元光変調器ステージのｘ方向の位置変化を表す。但し、２次現空間変調器のx方向は基板ステージのx方向とは向きが異なる。図８(d)は照明偏向手段の駆動による照明光が２次元光変調器上を走査する時のｘ方向の位置変化を表す。時間tが０から露光を開始し、(ｎ-1)(ts+Δt)から(ｎ-1)(ts+Δt)+tsまでの間、２次元光変調器ステージをｘ方向に移動し、その間照明偏向手段の駆動により照明光を２次元光変調器上のｘ方向に移動することにより露光を行う。但し照明光のx方向は基板のx方向と同じ向きである。
【００３６】
(ｎ-1)(ts+Δt)+tsからｎ(ts+Δt)の間に２次元光変調器ステージをｘの逆方向に高速で戻し、その間照明偏向手段も駆動し、照明光を２次元光変調器上のｘの逆方向に高速で戻す。もちろんこの戻す間は照明光を図示しないシャッタで遮光する。これを整数ｎが１からＮまで、即ちＮ(ｔｓ+Δt)の時間まで繰り返すことにより、図８(a)に示すように基板ステージｘ方向の所望の範囲を露光する。基板ステージの１走査分の露光が終了すれば図８(b)に示すように基板ステージをｙ方向にＳｙ移動し、上記の方法で、但し逆方向に第２の走査を行う。上記の動作をｙ方向の所望の領域に渡り露光されるまで繰り返し、露光が完了する。
【００３７】
図９は図１に示す露光光学系が８個並列して設置され、同時に８列分を露光する。それぞれの露光光学系の露光フィールドは７０１，７０２………７０８であり、隣接する露光フィールドのうち２個を図１０に示す。先に説明した露光光学系が１個の場合の隣接するフィールドでｘ方向の辺をｘ方向に平行とせず、若干傾きを着けている。このようにして境界線ＢＢ‘の近傍で隣り合う露光フィールドの双方から露光されるようにすることにより、境界部で生じる不連続なパターンの発生を防ぐことができる。
【００３８】
図１１は、図１に示した露光光学系１の詳細を示す図である。１７は水銀ランプ、１８は楕円面鏡、１６はその詳細を図１３，１４に示したロッドレンズアレーである。走査により露光するため、また投影レンズの対角に細長い露光領域を取るため、露光照明光を図１２の１００に示すように長円状にする。これを実現するため図１３及び図１４の１６１に示すようにｘ方向には短いＷｘ、ｙ方向には長いＷｙの辺を持つ凸面からなるレンズを図１３に示すように多数配列して用いる。
【００３９】
このようなロッドレンズアレー１６に点光源に近い水銀ランプからの光が集光されると、光源から発射したｇ線やｈ線あるいはｉ線は非常に少ない損失でロッドレンズに入射する。入射した特定の方向を向いた平行光成分の光はロッドレンズ出射端の特定の位置に集光し、ｙ方向には広がり角の大きな発散光となり、ｘ方向には広がり角の小さな発散光となって出射端から出射する。
【００４０】
出射した光はミラー１５、レンズ１４を通り、図１２に詳細を示す開口板１３に入射する。開口板には１３７１の平行四辺形の開口がある。上記のｘとｙで異なる広がり角を有する光は開口板上で１００に示すように長円の形状を有する照明光となる。ロッドレンズアレーの拡散効果により開口内の強度分布は一様になる。この開口はレンズ１２および１１により、２次元光変調器３の面に共役であるため、この開口を透過した光はこの開口の像を２次元光変調器上に結ぶ。
【００４１】
また開口１３７１を透過した光はレンズ１２の焦点位置にある照明偏向手段のミラー２の表面に集光する。このミラー面とレンズ１１の距離はレンズ１１の焦点距離に等しい。このため、レンズ１１を透過した光の主光線は照明偏向手段のミラー２の偏向角度に依存せず常時２次元光変調器に垂直照射を保ったまま、偏向角に応じて照射位置がｘ方向に変化する。このようにしてｙ方向に長い露光照明光をｘ方向に走査することができる。
【００４２】
上記した第１の実施例の変形例を、図１５と図１６に示す。
図１５と図１６とは、１つの光源から出射する照明光を２分して２つの露光照明系に分岐する例である。図１５は斜視図、図１６は側面図である。図１５の１０１と１０２は図示しない１つの光源から出射した露光光を後に詳細を示す手段により２つに分岐している。図１５と１６に示すそれぞれの露光光学系の動作は上記の説明の通りである。この実施例では２次元光変調器として、液晶等透過型のものを用いている。
【００４３】
次に、第２の実施例を、図１７を用いて説明する。
図１７は反射型の２次元光変調器を用いた例である。図１７の部品番号と図１１の部品番号の同じものは同一物を表す。水銀ランプ７より出射した光りは楕円面鏡１８で図１３と１４で説明した光インテグレータ１６に集光する。光インテグレータを通過した光はレンズ１４とシャッタ１３３を通過後開口１３１に一様な光を照射する。この開口１３１と２次元光変調器３０１及び基板５とは結像関係にある。開口１３１を透過した光は偏光ビームスプリッタ１１０で２分される。即ち偏光ビームスプリッタに入射した光のＰ偏光成分は偏光ビームスプリット面で透過し、Ｓ偏光成分は反射する。反射したＳ偏光成分の光は１／２波長板１２２３によりＰ偏光に変換されミラー１２２２で反射する。このように分岐したＰ偏光の露光光は以下に示すように、それぞれの露光光学系を通り、それぞれ基板上の７１１と７１２の領域を露光する。図１７の２軸の露光光学系で、ハッチングしたものは奥、ハッチングしてないものは手前の露光光学系である。両光学系は全く同じものであるので、以下では手前の露光光学系のみを用いて説明する。
【００４４】
偏光ビームスプリッタ１１０を透過したｙ方向に振動する直線偏光の光はレンズ１１１２を通過し、回転駆動源１１０２に付いた偏向ミラー１１１３に集光後、反射し、レンズ１１１１に入射する。レンズ１１１１を透過した光は第２の偏光ビームスプリッタ３１１に入射する。この第２の偏光ビームスプリッタに入射する光はｙ方向の直線偏光であるため、この偏光ビームスプリッタにとってはＳ偏光と成る。この結果、第２の偏光ビームスプリッタ３１１に入射した光のほぼ１００％が反射し、２次元光変調器３０１に入射する。
【００４５】
本実施例の２次元光変調器３０１は反射型の２次元光変調器である。液晶を用いた反射型の２次元変調器でも良いし、微小なミラーアレーの偏向による２次元変調器でもよい。液晶を用いる場合には、液晶を挟む２面の一方，即ち図１７の上の面はミラー面であり、下の面は透過面である。通常の透過型の液晶では液晶を挟むガラスの両面に偏光板が必要であるが、本実施例の液晶２次元光変調器ではこの偏光板が不要である。即ち、偏光ビームスプリッタ３１１がこの役割を果たしている。即ち偏光ビームスプリッタ３１１で上方に向かうｙ方向の直線偏光は２次元光変調器３０１に入射する。上面のガラスで反射した後、２次元空間変調器の各画素に印加される電圧によって生じる表示状態と，非表示状態に応じて、反射した偏光はそれぞれｘ及びy方向の直線偏光になる。このため再び偏光ビームスプリッタを通過するとx方向の直線偏光である表示状態の画素からの反射光のみが偏光ビームスプリッタを通過することになる。
【００４６】
このようにして２次元空間変調器で印加した電気信号情報が露光光の２次元情報となり、投影露光レンズ４０１により、露光基板５に結像投影され、露光される。前述したように２次元光変調器と露光照明光の走査の戻り時には露光を行ってはならないので、戻りのときにはシャッタ１３３を用いて露光光を遮光する。
【００４７】
本実施例においても上述のように、基板５と２次元光変調器３０１と偏向ミラーを矢印のように駆動することにより、基板５をほぼ一定の速度で走査させて基板全面露光することが可能になる。
【００４８】
なお上記の説明は反射型の液晶２次元光変調器を用いた説明であるが、微小な偏向ミラーを２次元配列した２次元空間変調器を用いてもよい。この場合には偏向ビームスプリッタ３１１と２次元空間変調器３０１´の間に１／４波長板を挿入する。このようにすることにより、上述の液晶２次元空間変調器同様に、表示部からの反射光をほぼ１００％露光に用いることが可能になる。また表示状態の画素部では微小ミラーの偏向角は０度とし、非表示状態の画素は偏向角をθとする。表示部で反射した光は投影露光レンズ４０１の瞳内にほぼ１００％入り、基板を露光する。他方非表示部で反射した光は露光光学系の光軸に対し２θ傾き投影露光レンズに向かう。投影露光レンズの開口数をＮＡとし、投影露光の倍率を１／Ｍとすると、ｓｉｎ（２θ）≧ＮＡ／Ｍの条件を満たすように非表示状態の画素の偏向角θを選ぶことにより、非表示部で反射した光は投影露光レンズの瞳から外れ、基板に達しない。また上記のＭが大きいときには、非表示部からの光は投影露光レンズの外を通過するので、この部分に遮光板を設けることにより、被露光基板５へのノイズ露光を避けることができる
上記では主に投影露光の倍率１／ＭでＭ＝１の場合について説明したが、Ｍは１に限られることはない。縮小露光、拡大露光いずれについても、本発明は適用できる。倍率が１／Ｍの時には基板５の走査速度に対し、２次元空間変調器と露光照明光の２次元光変調器上での走査速度は１倍のときに比べＭ倍にすれば良いことは明らかである。
【００４９】
また上記実施形態では省略したが、通常回路や表示デバイスを本方式で製作する場合には１回の露光で完成するわけではなく、数回あるいは２０回程度パターンを変えて重ね露光を行い多層膜から成るデバイスを作る。このような場合には既に基板上に形成されたパターンの上に新たなパターンを重ね露光するため、露光装置には基板上のパターンをアライメント検出し、アライメント制御する周知のアライメント機能が備わっている。
【００５０】
図１８に、本発明をウェハを処理して半導体デバイスを製造する工程に適用した例を示す。５´は半導体ＬＳＩのパターンが露光されたウエハである。このウエハには既に半導体回路となる多層の薄膜が形成されており、最上層は上述の本発明の露光装置で露光され、形成された比較的パターンの幅が粗い配線パターンである。５０１は最終的に切断され１個のデバイスとなる半導体ＬＳＩのチップである。このチップの中には配線パターン部５０１とこのデバイスの１個１個に個別に各種番号や、名称等が書き込まれているチップ個別情報領域５０３がある。このチップ個別情報領域５０３には５０４に示す製造番号や通し番号等の番号や、製造の際のパラメータや製造条件等を表す数字、名称、記号、絵、しるし等や、５０５に示すバーコード等の情報コード等々の必要な情報が本発明の露光装置により露光されている。
【００５１】
即ち、本発明の露光方法及び装置では従来のマスクを用いる場合には不可能であった基板上に作られるデバイス製品に個別に各種番号や、名称を書きこむことが可能となる。この結果、製作の段階で品質管理が容易になる。更に製品が完成し、販売され，市場に出た後も来歴が明確であるため、万が一、後に故障が発生しても、チップ個別情報領域５０３の情報を読み取ることにより、その原因解明や対策が容易に出来るようになる。
上記のチップ個別情報領域５０３をチップ上に記録するには、あらかじめ記録すべきこれらの情報を露光装置の制御回路６のメモリにその他の回路パターン情報と共に記録しておく。露光基板（ウエハ基板）の露光時の走査と同期して動かす２次元光変調器をこの記録情報に基づき駆動し、図１８の５０２と５０３の表示パターンを発生させ、露光すればよい。
【００５２】
前記の露光工程を経て製作された半導体チップからなる半導体装置、液晶やプラズマディスプレイ等の表示装置、プリント基板、フレキシブルパターン基板、あるいはマイクロマシーン装置等々のデバイスにはこのようにデバイスの１個１個にデバイス個別情報が書きこまれる。このようにすることによりデバイスそのものの製作時の品質管理が可能になる。また製品が市場に出た後も、デバイスに記録されている情報を拡大検出手段等で読み取ることにより、製品の製造時の来歴等が確実に分かり、きめこまかいメンテナンスが可能になる。また、販売経路と製品番号等の情報を管理することが可能となるため、万一の事故発生時にも迅速な対策あるいは対応が可能になる。
【００５３】
なお上記説明ではデバイス１個１個に異なる情報を書きこむ例を説明したが、例えば半導体装置で１枚のウエハから得られるものには同一の情報を記録し、１枚のウエハから得られる全チップを１つのデバイス群としてもよい。また１つのロット（通常１０〜数十枚のウエハからなる）内にあるウエハ上の同一場所のチップに同じ番号を付け、１つのデバイス群とし、異なる場所には異なる番号を付け、異なるデバイス群として管理してもよい。
【００５４】
図１９は、本発明による露光方法をプロキシミティ露光に適用した図である。被露光基板５´´と２次元空間変調器３´´をx方向矢印の方向に同一の速度Vx２´（＝Vx１´）で走査する。露光照明光７１´´をこの向きとは逆のｘ方向に上記の速度より小さい速度Vxm1´で走査する。露光照明光が２次元空間変調器の右端まで行けば、２次元空間変調器と露光照明光を図の位置まで戻す。このとき被露光基板は一定の速度Vx２´で走査を続けている。この動作を露光基板の右端まで露光が済むまで続け、その後前述の結像レンズによる露光同様に、ｙ方向に被露光基板をステップ移動する。この動作を繰り返すことにより、広く基板全体を露光する。以上の駆動制御は制御回路６´´によりなされる。
【００５５】
次に、本発明の第３の実施の形態を、図２０を用いて説明する。
図２０は、反射型の２次元空間変調器３´´を用いる実施例である。空間変調器の光を反射する部分である微小な偏向ミラー３１０´´の反射部分の長さはこの偏向ミラーの配列ピッチに比べ小さい。この結果基板５の上に投影されるパターンは隣接する偏向ミラー部間の強度が小さくなる。この結果投影光学系の分解能がこの偏向ミラーの寸法に比べ小さければ連なったパターンとならず、ドットからなるパターンになってしまい、所望のパターンを露光することが出来なくなる。
【００５６】
図２０の３００´´はこの問題を解決するマイクロレンズアレイである。投影露光レンズ４０１（および４０２）を用いると共に投影レンズとは別に２次元光変調器に近接させ、マイクロレンズアレイ３００´´を配置する。このマイクロレンズアレイはそのピッチが微小偏向ミラーと等ピッチであり、焦点位置は微小偏向ミラーの反射面にある。この結果各々の矩形のマイクロレンズアレイに入る矩形の照射光は総てそれぞれのマイクロレンズに対応した微小偏向ミラーに集光され、反射し、再び入射時の矩形のマイクロレンズに戻り、入射した光路と同一光路を逆に出射していく。したがって投影露光レンズ４０１（４０２）によりマイクロレンズ出射面が基板の露光面に結像するようにしておけば、絵素間の強度が小さくならずに絵素間が分離したドットパターンにならずに所望のパターンが露光できるようになる。
【００５７】
図２０のマイクロレンズアレイ３００´´は微小な凸レンズからなっているが、微小なフレネルレンズのアレイを用いてもよい。また微小偏向ミラー面３１０''の表面に反射型のフレネルレンズ又は反射型のホログラムを形成しておき、反射後ｈの距離の面Σｈ上で各ミラーからの反射光が適度に重なり、且つ隙間を空けることなく一様な強度分布になるようにする。このようにして、面Σｈが投影露光レンズ４０１（４０２）により基板５の露光面に結像するようにすれば、絵素間が分離したドットパターンにならずに所望のパターンを露光することが可能になる。
【００５８】
次に、本発明の第４の実施の形態を、図２１と図２２とを用いて説明する。
本第４の実施の形態では、２次元空間変調器３''の表示パターン３１０１''が２次元空間変調器上を速度Ｖｄ１´´で、２次元空間変調器３''の移動（速度Ｖｘ１´´）方向に移動する点が、上述の実施の形態１〜３と異なる。即ち上述した実施の形態１〜３では、例えば投影光学系の結像倍率を１倍とすると、基板５の走査速度Ｖｘｍと２次元空間変調器の走査速度Ｖｘ１は等しかった。しかし、図２１と図２２に示す第４の実施の形態では、Ｖｘｍ＝Ｖｘ１´´＋Ｖｄ１´´となる。このように２つ、即ち２次元光変調器と表示パターン像を共に動かす理由は以下の通りである。
【００５９】
第１の理由は２つを動かすことにより空間変調器の走査方向の寸法を小さくできる点である。第２の理由は空間変調器を全く動かさないと空間変調器の表示スピードが露光のスループットを律則してしまい、高スループット露光が出来なくなる点である。従って表示の切り替えスピードが問題なく可能な範囲で表示パターンを２次元空間変調器上で走査方向に動かし、不足分だけ２次元空間変調器自身を走査方向に動かせばよい。
【００６０】
ここで、第３の実施の形態として、図２０を用いて絵素間の強度が弱くなり連続したパターンとならずドット状になる課題の解決法を示したが、この方法の外に以下に示す方法に依っても解決できる。即ち、図２１、２２に示した第４の実施の形態の場合には、２次元空間変調器の走査方向の配列を走査方向から僅かに傾けておくようにすることでも、同様に課題を解決できる。このようにすれば、図２１、２２にしました実施の形態の場合には、基板上に露光するパターンの任意の個所に着目すると、その個所を露光するのに用いた２次元空間変調器上の絵素は複数絵素数ｋに渡っている。このため走査方向のｋ絵素の間に走査方向と直角な方向に１絵素分程度傾いていれば、走査方向と直角な方向の隣接絵素間強度むらは解消する。走査方向の隣接絵素間の強度むらは２次元光変調器を上記ｋ分走査する時間の間で走査速度に僅かな速度むらを発生させることにより隣接絵素間の強度を平均化し、むらを無くすことが可能である。
【００６１】
図１等で示した２次元空間変調器上で表示パターンを移動しない場合の実施の形態において、図２０の方法に依らずに基板５の露光パターンが隣接絵素間でむらを生じないようにする方法を、図２３と２４を用いて説明する。
【００６２】
走査方向に付いては上記に示した方法同様に走査速度に僅かな速度むらを発生させることにより隣接絵素間の強度を平均化する。走査方向と直交する方向に付いては着目絵素を露光する時間内でこの方向に一絵素程度蛇行させる。
【００６３】
以下図２３，２４を用いて詳細に説明する。図２３は２次元空間変調器の図であり、３１０は微小ミラー又は液晶表示素子の１絵素を表す。すなわち２次元空間変調器を透過又は反射する光はこの３１０の矩形の領域から出てくる。図で斜線を施した絵素はＯＮの状態、即ち光を反射又は透過する領域である。従ってこの光を投影露光レンズ４（または４０１，４０２）により基板５の上に投影されると図２３に示すＡＡ及びＢＢ断面の投影像強度分布（露光強度分布）は図２４の（ａ）及び（ｂ）のように成る。結像倍率が１：１の場合、この投影像の走査と基板５の走査が完全に一致していれば基板上に露光されるパターンはこの図２４と一致するドット状のパターンが形成される。本来の所望のパターンは隣接するＯＮ状態のドットは繋がって欲しいのであるが、分離してしまっている。
【００６４】
図２３に示すように、ｘ及びｙ方向の絵素ピッチをＰｘ，Ｐｙとする。露光照射光の２次元光変調器上の走査方向の寸法はＷｅであるため、着目する絵素を露光照明光が通過する時間はＷｅ／（Ｖｘ１´´―Ｖｘｍ）となるので、この時間をｔｅｐとする。ｘ方向に走査露光する時間の間に図２５に示すようにする。
【００６５】
即ち、２次元光変調器の走査を点線で示すような一定速度走査するのではなく、僅かに速度むらを発生させ、ｘ座標位置の線形な変化からのずれ量±Δｘが絵素ピッチＰｘの０.２〜０.８程度にしておく。このようにすれば着目絵素の露光の間で投影パターンがｘ方向に振られる。この結果、図２５（ａ２）に示すように点線で示されるドット間のむら（ドット状の分離）はなくなり実線で示すように一様な分布の所望のパターンが得られるようになる。
【００６６】
他方走査と直交する方向のパターンについては図２５（ｂ１）（ｂ２）に示すように、ｔｅｐの間に本来静止させておく２次元空間変調器をｙ方向に±Δｙ移動させる。このようにすれば着目絵素の露光の間で投影パターンがｙ方向に振られる。この結果、図２５（ｂ２）に示すように点線で示されるドット間のむら（ドット状の分離）はなくなり実線で示すように一様な分布の所望のパターンが得られるようになる。図２６は以上の内容を２次元的に表したものである。
【００６７】
２次元光変調器の微変動を行わない場合の露光パターンは図２６（ａ）の斜線７２２に示すように空間変調器の開口部のパターンがそのまま露光され隣接する絵素の間７２３は露光されない。しかし、上記のように２次元光変調器を微動することによい図２６（ｂ）の様に、基板５上の１視野分の露光領域７２０の絵素間７２３´が露光され所望のパターンが露光できるようになる。
【００６８】
上記の２次元光変調器のこのような制御はもともと本発明の露光装置では走査方向とこれと直交する方向のステージ位置を常時図示しないレーザ測長器やマグネスケール等により計測し、この計測値に基づいてステージを制御回路６により制御しているため容易に実現できる。また上記実施例ではΔｘ及びΔｙの微変動を２次元空間変調器で行っているが、２次元空間変調器は線形動作にし、基板ステージに上記２次元空間変調器の場合同様に微変動成分を乗せても良い。
【００６９】
図２７は絵素間に生じる露光強度の低減を解消する更なる実施形態を示す図である。図では透過型の２次元光変調器を用いて説明しているが、反射型でも同様に効果を発揮する。図２７（ａ）の部品の番号と図１のそれが同じものは同一物を表している。２次元空間変調器３´´の光を変調している液晶３１等の表示面は図２７（ｂ）の３１１面である。この表示面３１１よりもΔだけ光軸方向にずれた面３１２を投影露光レンズによる、基板５の被露光面と共役な位置関係に配置する。このようにすることにより、２次元空間変調器の表示パターンが若干デフォーカスした状態で基板に投影される。この結果、図２７（ｃ）に示すように、基板５上で露光光学系４の１視野分の露光領域７２０の絵素間７２３´´に生じる露光強度の低減が解消され、所望のパターンが基板に露光できるようになる。
【００７０】
次に、第５の実施の形態を、図２８を用いて説明する。
図２８において、図１７の部品番号と同一番号は同一物を表す。図１７に示した第２の実施の形態では、反射型２次元空間変調器３０１及び３０２への露光光の走査を偏向器１１０２と１２０２で行っているが、図２８に示す第５の実施の形態では、開口板１３を駆動装置１３２で矢印７３のように上下に駆動し、この開口板３１の開口１３１が２次元空間変調器と共役であるので、露光光が２次元空間変調器上で走査される。この走査は２次元空間変調器３０１と３０２の走査、基板が搭載されているｘｙステージ９の走査と同期して制御装置６により制御される。なお開口板１３に照射される露光光は開口１３１よりも幾分大きくなっており、開口板が上下に移動しても開口１３１を通過する露光光の強度は変わらずかつ開口内でほぼ一様である。
【００７１】
基板５を搭載しているｘｙステージ９にはx方向の測長器９０１とｙ方向の測長器９０２があり、ステージの位置がサブμｍの精度で計測され、上記の実施形態図２５と２６の説明で示したｘｙ方向の若干の蛇行により、隣接絵素間の強度むらを低減することもこの測長器９０１と９０２の計測データを基にｘｙステージを制御回路６で制御することにより実行される。
【００７２】
大方の露光基板へのパターンの露光は液晶等の表示素子の場合には数回、半導体回路の場合には数十回に亘ることもある。このように複数回の露光を行い素子を作る場合にはすでに露光され形成されているパターンの上に新たなパターンを重ね露光する。この際既に形成されたパターンに精度良く重ね露光する必要がある。このため最初のパターン露光時に図２８の９１及び９２に示す合わせマークを基板上に形成しておく。このマークをパターン検出光学系８０でＣＣＤ等の撮像装置８１の撮像面に拡大結像しマークの像を検出する。撮像装置で検出されたマークの位置と測長器９０１、９０２で検出されたｘｙステージの位置からアライメントマーク９１と９２の正確な位置が制御回路で求められる。この値を基に露光位置と、２次元空間変調器の位置及びその表示パターンを決め、基板上に既に露光されているパターンに正確に重ね露光されるように制御回路の指令により走査露光が実行される。
【００７３】
２層目以降の露光に際しては上記のアライメントマークにより位置決めのほかに、前回露光したパターンの中に合わせ用のパターンを露光しておきこのパターンを走査露光の前にパターン検出光学系８０と撮像装置８１で検出し、この値を基に２次元変調器の位置、表示パターン及び、基板の位置を制御回路６で決め、露光走査を行っても良い。
【００７４】
また投影露光光学系４０１及び４０２の光軸を外して図示しないアライメント検出光学系を組み込み、これを用いて露光しながら基板上のパターン位置を計測し、実時間で重ね合わせ制御を行っても良い。このときには２次元光変調器を微動位置合わせ補正するほうが良い。このようにすれば例えば被露光基板がフレキシブル基板や、シート上の柔らかい基板であり、これら基板が歪んでいても、この歪みをリアルタイムで検出し、この歪みに合わせて露光することが可能になり、このような柔らかい基板でも重ね合わせ精度良く露光することが可能になる。
【００７５】
以上説明した実施の形態１乃至５においては、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）と被露光基板５とを互いに反対の方向に移動させながら露光を行う構成で説明したが、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）を固定して、被露光基板５を連続的に移動させ、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）で形成する光パターンを被露光基板の移動に同期させて順次変えるようにしても良い。即ち、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）で形成する光パターンが、移動する被露光基板５上で同じ位置に一定の時間投影され続けるように、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）に形成する露光用パターンの位置を、被露光基板５の移動に合わせて２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）上で移動させる。これにより、２次元光変調器（３、３１，３２，３０１，３０１'、３０２，３０２'、３''）を固定した状態で、被露光基板５上に連続的に２次元光変調器で形成した光パターンを投影することができる。
図２９に、本発明による露光装置を用いて、表面に大きな段差がある基板上にパターンを形成する方法を示す。基板５に既に形成されているパターンは凹凸の激しいパターンである。このようなパターンは例えばマイクロマシーンを露光により作る場合に形成される。５の基板には５３の凹みがあり基板表面の５３０１の稜線から５３１の線形なスロープ部があり、稜線５３０２を境に５３２の底面部がある。
【００７６】
このような凹んだ部分にパターン５４を露光する必要がある場合、通常の露光を行うと、基板表面とスロープ面及び底面に所望のパターンを同時に露光することが困難に成る。パターン線幅ｄが細かく成り、段差ｈが大きくなると、露光の焦点深度Δがｈより小さくなり１回の露光でパターンを形成することが困難になる。即ち図２９（ｂ）の断面図に示すように焦点深度（パターン幅ｄのパターンが露光可能な光軸方向の幅）Δで断面を区切ると５５１，５５２，５５３及び５５４の層に分割される。即ち各層はΔの間隔であり、各層内ではパターンが露光できる。従ってパターン５４全体を露光するには、例えば基板をΔずつ光軸方向に移動し、上記の各層毎に焦点合わせを行って４回の露光を行う。
【００７７】
従来このような露光を行うには、図２９（ｃ）の白抜きのパターンを露光するため各層の部分にある図２９の（ｄ）〜（ｇ）に示した露光パターンのマスクを４枚製作し、これを順次交換しながら露光をする必要があった。本発明の２次元空間変調器を用いる方法では、このようなマスクを用意する必要がなく、表示パターンを図２９（ｄ）〜（ｇ）と次々に変え、基板もしくは投影露光レンズを光軸方向にΔ移動させていくことにより、容易に、安価に、高速にこのような段差の大きなパターンも露光することが可能になる。
【００７８】
図３０に、本発明による露光装置を用いて本導体ウェハを処理する場合について説明する。５´´はウエハ、５０１はこのウエハ上に露光され製作されたチップである。５００２はこのウエハの製作プロセスに必要な情報を記録したウエハ情報である。この５００２にはウエハのロット番号、ウエハの番号、製作課程で必要な各プロセスにおける条件や事項等が最初に記録されている。またプロセスを経てきた段階で記録しておくべき条件や事項が新たに記入される。このような情報は１枚のウエハ全体に関するものに限定されるわけではない。例えばウエハー内の各露光ショットあるいは各チップ単位の情報でも配列番地が決まっているため可能である。
【００７９】
図３１は、このようにウエハ５００２に記録されている情報を活用して露光プロセスを含む半導体製造プロセスのフィードバック及びフィードフォワードを行い、より確実で自動化された生産を実現するものである。Ｐｅｘｎは本発明の露光装置もしくは従来の露光装置である。この露光装置には図３０のウエハにあらかじめ露光されているプロセス条件を例えば図２８のパターン検出光学系８０と撮像装置８１で読み取り、読み取った情報に基づいて露光及びそれ以降のプロセスを自動設定する。即ちウエハ５´´上の５００２部に記録された露光条件や成膜の条件、熱処理の条件等を読み取り一旦制御装置６０に記憶する。この記録された条件に基づき、露光Ｐｅｘｎやその後のプロセスＰｎ１、Ｐｎ２、及びＰｎ３の条件を制御装置６０から読み出し、各プロセス装置の条件設定を行っていく。
【００８０】
また、これらＰｅｘｎからＰｎ３までの間に実際に実行した条件のうち、以降のプロセスに影響を与えるものはその実行条件を必要に応じてＰｅｘｎ+１の露光の際にウエハ５´´の５００２の領域に追加記録していく。このようにすることにより、ロット内の各ウエハ毎に必要な最適処理を臨機応変に行うことが可能になる。このような露光工程はＬＳＩが完成するまで、図３１で示す１露光単位の工程を数十単位繰り返し実行され、その都度上記のように条件の読み取りと書きこみが可能となり、ウエハ単位の情報管理とプロセス制御が可能になる。
【００８１】
上記のウエハ単位の条件管理と制御、並びに既に図１８を用いたチップ単位の管理を同時に実現することも可能であり、従来不可能であったＬＳＩのチップ及びウエハの生産管理を完全に行うことが可能にした。
【００８２】
図３２に、本発明による露光装置を用いた電子デバイスの製造工程の概略を示す。ここでは、電子デバイスの例として、半導体ウェハの処理工程について説明する。
【００８３】
図３２に示した製造工程においては、図２８に示したようなパターン検出光学系８０とＣＣＤ等の撮像装置８１とを備えた半導体ウエハ情報読み取り装置ＰＲで読み取られた情報に基づきＰｅｘｎで半導体ウェハの表面に塗布された感光性の膜を露光し、露光時の条件及びＩｎｅで検査された下層パターンとの合わせ精度、露光パターン幅等の露光結果を制御装置６０に記憶する。これら条件に基づきエッチング等の条件をプロセス装置Ｐｎ１に入力し、前記した半導体ウェハに対して最適なエッチングを行う。このエッチング後に半導体ウェハ上に形成されたパターンの線幅等の各種計測をＩｎ１で行い、この結果を制御装置に記憶する。
【００８４】
Ｐｎ２は成膜プロセスである。制御装置６０に記憶されている情報に基づいて成膜条件が決定され、前記半導体ウェハ表面に成膜が行われる。成膜後に、膜厚等の計測がＩｎ２で行われ、その結果が制御装置６０に記憶される。この計測は装置によっては成膜中に成膜装置内で行われることもある。このようにして成膜された結果に基づき、熱処理装置Ｐｎ３で半導体ウェハをアニ―リングする。このアニ―リング時の条件も制御回路に記憶されている。次に成膜装置Ｐｎ４で成膜が行われ、Ｉｎ２で膜厚が計測され、結果が制御装置に記憶される。
【００８５】
ＰｅｘｎからＰｎ４までのプロセスで制御装置に記憶された各種情報のうち必要なものが次の露光プロセスＰｅｘｎ+１で上記の２次元光変調器３（あるいは３０１，３０２）を用いて電子デバイス５´´上の５００２に記録される。このようにして、半導体ウェハ製造プロセス中の履歴も半導体ウェハに記録しておくことが出来るため、半導体回路の製造プロセスに必要な情報を総てウエハ上に残すことが出来、製造プロセスの解析を行うことが容易に出来ることになる。
【００８６】
上記した電子デバイスの製造工程の例として、半導体デバイスの製造工程を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、プリント基板の製造工程においても利用できる。本発明をプリント基板の製造工程に適用すれば、少数のロットごと又は１枚ごとに異なった回路パターンを実用的な処理速度で形成することができると共に、本発明による露光装置を用いて各プリント基板にそれぞれに固有の情報を基板上にパターンとして形成することができる。これにより、各種装置に組み込まれたプリント基板について、必要に応じてその製造工程に置ける来歴の情報を容易に入手することができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明により、マスクや、レチクルを用いずに高速に、かつ広い範囲に渡り、パターン露光することが可能になり、マスクやレチクルが不要に成った。この結果、マスクやレチクルの保管スペースが不要に成り、更にこれらマスクやレチクルの搬送装置が不要になった。この結果デバイス製造において、大きな経済的な効果が生じる。
【００８８】
また本露光装置により製作される各種デバイスには個々のデバイス毎に番号や必要な情報が記録されているため、製造時の品質管理、製品の品質保証、メンテナンス、製品事故時の迅速な対応等が実現し、顧客の製品に対する信頼を得る上でも効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態による露光装置の概略構成を説明する正面図である。
【図２】図２は、２次元空間変調器の平面図である。
【図３】図３は、被露光基板と露光照明光の相対位置関係を説明する被露光基板の平面図である。
【図４】図４は、露光基板を相対走査する露光光の隣接走査領域を説明する被露光基板の平面図である。
【図５】図５は、２次元空間変調器上の投影レンズによる結像範囲と照明の位置の時間変化を表す露光視野の平面図である。
【図６】図６は、２次元空間変調器と露光照明光の位置変化を表す２次元空間変調器の平面図である。
【図７】図７は、被露光基板上の露光光と２次元光変調器の投影光学系による像の位置変化を表わす被露光基板の平面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｄ）は、被露光基板、２次元空間変調器及び露光光の位置変化の相対関係を示すグラフである。
【図９】図９は、露光光学系が複数個併設された状態を説明する被露光基板の平面図である。
【図１０】図１０は、複数併設された露光光学系の隣接する露光フィールドを説明する被露光基板の平面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態による露光装置の露光照明光学系の詳細構成を示す正面図である。
【図１２】図１２は、露光領域を決める開口板の平面図である。
【図１３】図１３は、露光照明系内のロッドレンズアレー（インテグレータ）の平面図である。
【図１４】図１４は、ロッドレンズアレー内の１レンズの形状を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明の第１の実施の形態の一変形例で、１光源から複数の露光光学系を得る構成の露光装置の斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明の第１の実施の形態の一変形例で、１光源から複数の露光光学系を得る構成の露光装置の正面図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２の実施の形態による反射型２次元空間変調器を用いた露光光学装置の基本構成を示す斜視図である。
【図１８】図１８は、本発明により個々のデバイスに固有な情報を記録したデバイスの平面図である。
【図１９】図１９は、本発明による露光方法を適用したプロキシミティ露光装置の斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明の第３の実施の形態による露光装置の２次元空間変調器とマイクロレンズアレイとの関係を示す斜視図である。
【図２１】図２１は、本発明による第４の実施の形態を示す露光光学装置の基本構成を示す正面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態図における２次元空間変調器上の表示パターンの平面図である。
【図２３】図２３は、２次元空間変調器の絵素表示開口を示す平面図である。
【図２４】図２４（ａ）は、図２３のＡＡ断面における露光強度分布を示すグラフ、（ｂ）は、図２３のＢＢ断面における露光強度分布を示すグラフである。
【図２５】図２５（ａ１）は、図２３のＡＡ断面におけるｘ座標位置の線形的な変化からのずれを示すグラフ、（ａ２）は、このときの露光強度分布を示すグラフであり、（ｂ１）は、図２３のＢＢ断面におけるｙ座標位置の線形的な変化からのずれを示すグラフ、（ｂ２）は、このときの露光強度分布を示すグラフである。
【図２６】図２６（ａ）は、２次元光変調器の微変動を行わない場合の露光パターンの平面図、図２６（ｂ）は、２次元光変調器の微変動を行う場合の露光パターンの平面図である。
【図２７】図２７（ａ）は、本発明による隣接絵素間の強度低減を図るための露光光学系の略正面図、（ｂ）は、（ａ）に示した露光光学系の液晶表示面と投影結像レンズ系の基板の被露光面に共役な位置との関係を示す液晶表示面の正面図、（ｃ）は、基板の露光面の平面図である。
【図２８】図２８は、本発明の第５の実施の形態による露光装置の基本構成を示す斜視図である。
【図２９】図２９（ａ）は表面に大きな段差を有する基板の斜視図、（ｂ）は基板の断面図、（ｃ）は基板上の露光パターンの平面図、（ｄ）〜（ｇ）は（ｃ）のパターンを露光するための従来の分割パターンの平面図である。
【図３０】図３０は、情報を記入したウエハ等露光基板の平面図である。
【図３１】図３１は、本発明による露光装置を用いた露光システムの概略構成を示すブロック図である。
【図３２】図３２は、本発明による露光装置を用いた半導体デバイス製造システムの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・露光照明系    ２・・・露光光偏向手段    ３・・・空間変調器    ４・・・投影露光光学系    ５・・・被露光基板    ６・・・制御回路
【図１】
0004211252.tif 000002
【図２】
0004211252.tif 000003
【図３】
0004211252.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004211252.tif 000006
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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