露光装置及びマイクロデバイスの製造方法
【課題】 第１ステージまたは第２ステージの位置ずれによる投影位置のずれを正確に補正できる露光装置を提供する。
【解決手段】 露光装置において、マスクと感光性基板のうちの一方を保持して移動する第１ステージ１５の位置を計測する第１位置計測手段１７Ｘ，１７Ｙと、計測された第１ステージの位置に基づいて、マスクと感光性基板のうちの他方を保持して移動する第２ステージ２０の目標位置を算出する目標位置算出手段５０と、算出された第２ステージの目標位置に基づいて、第２ステージの位置を調整する調整手段１８Ｘ，１８Ｙと、調整された第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段１９Ｘ，１９Ｙと、第２ステージの目標位置と第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段５０と、算出された差分に基づいて、投影光学系が有する投影光学系によるマスクのパターンの感光性基板上における投影位置を補正する補正手段１２０とを備える。
【解決手段】 露光装置において、マスクと感光性基板のうちの一方を保持して移動する第１ステージ１５の位置を計測する第１位置計測手段１７Ｘ，１７Ｙと、計測された第１ステージの位置に基づいて、マスクと感光性基板のうちの他方を保持して移動する第２ステージ２０の目標位置を算出する目標位置算出手段５０と、算出された第２ステージの目標位置に基づいて、第２ステージの位置を調整する調整手段１８Ｘ，１８Ｙと、調整された第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段１９Ｘ，１９Ｙと、第２ステージの目標位置と第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段５０と、算出された差分に基づいて、投影光学系が有する投影光学系によるマスクのパターンの感光性基板上における投影位置を補正する補正手段１２０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド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露光装置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】
マイクロデバイスの一つである半導体素子又は液晶表示素子等を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤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用いられている。
【０００３】
近年、液晶表示デバイスを製造する際に基板として大型のガラス基板が用いられ、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置が用いられている。この走査型露光装置においては、１つの大型の投影光学系を使用する代わりに、複数の小型の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系においてそれぞれのマスクのパターンをプレート上に露光する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００１−２１５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の走査型露光装置においては、マスクステージ及び基板ステージが走査方向及び走査方向と交差する方向に移動可能に構成されている。また、マスクステージ側及び基板ステージ側に干渉計等が設けられており、この干渉計等はマスクステージ及び基板ステージの位置の計測及び制御を行っている。従って、干渉計等により計測されたマスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置にずれが生じている場合、マスクステージ及び基板ステージを移動させることによりこの位置ずれを補正していた。
【０００６】
しかしながら、基板の大型化等に伴うマスクステージ及び基板ステージの大型化により、マスクステージまたは基板ステージを高精度に移動させることが困難となり、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれを正確に補正することができない場合があった。従って、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれが残存した状態で露光を行うこととなり、マスクのパターン像を基板上の正確な位置に投影することができないという問題があった。
【０００７】
この発明の課題は、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれによる投影位置のずれを正確に補正することができる露光装置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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の露光装置は、マスクと外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板とを所定の方向に同期移動させて、マスクのパターンを投影光学系を介して前記感光性基板上に露光する露光装置において、前記マスクと前記感光性基板とのうちの一方を保持して移動する第１ステージの位置を計測する第１位置計測手段と、前記第１位置計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記マスクと前記感光性基板とのうちの他方を保持して移動する第２ステージの目標位置を算出する目標位置算出手段と、前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する調整手段と、前記調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段と、前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置計測手段により計測された前記第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段により算出された前記差分に基づいて、前記投影光学系が有する前記投影光学系による前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の露光装置によれば、第２ステージの目標位置と第２ステージの調整後の位置との差分を算出する差分算出手段を備えているため、第２ステージの移動による調整手段により調整することができなかった第２ステージの位置ずれの量を正確に算出することができる。また、第２ステージの目標位置と第２ステージの調整後の位置との差分に基づいて、投影光学系が有する補正手段により感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。従って、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００１０】
また、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いてマスクのパターンを外径が５００ｍｍよりも大きい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。
【００１１】
本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、投影光学系による感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の露光装置によれば、投影光学系が有する補正手段により投影光学系による感光性基板上における投影位置を正確に補正することができるため、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００１３】
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を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明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、こ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。なお、以下の説明においては、マスク１０及び外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板１４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軸方向と交差する方向を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。
【００１５】
図１に示すように、超高圧水銀ランプ等の光源１から射出された光束は、楕円鏡２により反射され、ダイクロイックミラー３に入射する。ダイクロイックミラー３は、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。ダイクロイックミラー３により反射された光束は、光軸ＡＸ１に対して進退可能に配置されたシャッタ４を通過する。シャッタ４が開放されることにより、光束は波長選択フィルタ５に入射し、後述する投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａが感光性基板１４上に転写を行うのに適した波長（通常は、ｇ，ｈ，ｉ線のうちの少なくとも１つの帯域）の光束となる。波長選択フィルタ５を通過した光束は、フライアイレンズ６を通過し、折曲げミラー７により反射され、コンデンサレンズ８を通過する。フライアイレンズ６及びコンデンサレンズ８は、波長選択フィルタ５を通過した光束の光強度分布、即ち光軸近傍が最も高く、周辺になると低下するガウス分布状の光強度分布を均一化する機能を有している。
【００１６】
コンデンサレンズ８を通過した光束は、視野絞り９を介してマスク１０のパターン面上に照射される。この視野絞り９は感光性基板１４上の投影領域１３ａを制限する開口を有する。なお、視野絞り９とマスク１０との間にレンズ系を設けて視野絞り９とマスク１０のパターン面と感光性基板１４の投影面とが互いに共役になるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、光源１から視野絞り９までの構成を投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａに対応する照明光学系Ｌ１としたとき、この実施の形態にかかる走査型露光装置は照明光学系Ｌ１と同様の構成を有する照明光学系Ｌ２〜Ｌ５を備えている。各照明光学系Ｌ２〜Ｌ５からの光束は、投影光学系を構成する部分投影光学系１２ｂ〜１２ｅのそれぞれに対応している。複数（この実施の形態においては５つ）の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれから射出された光束は、マスク１０上の異なる部分領域（照明領域）１１ａ〜１１ｅをそれぞれ照明する。
【００１８】
マスク１０上の異なる部分領域１１ａ〜１１ｅのそれぞれを通過した光束は、投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれに入射する。複数（この実施の形態においては５つ）の部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのうち部分投影光学系１２ｂ、１２ｄは、Ｙ方向（走査方向と交差する方向）に並んでおり、Ｘ方向（走査方向）の前方側に配置されている（以下、第１投影光学ユニットという。）。また、部分投影光学系１２ａ、１２ｃ、１２ｅは、Ｙ方向に並んでおり、Ｘ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部分投影光学系１２ｂ、１２ｄと第２投影光学ユニットを構成する各部分投影光学系１２ａ、１２ｃ、１２ｅとは千鳥状に配置されている。すなわち、千鳥状に配置されている部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれは、隣合う部分投影光学系（例えば部分投影光学系１２ａと１２ｂ、１２ｂと１２ｃ）をＹ方向に所定量変位させて配置されている。
【００１９】
図２、図３及び図４は、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅの概略構成を示す図であり、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのうちの１つを模式的に表している。部分投影光学系１２ａ〜１２ｅは同一の構成を有しているため、ここでは部分投影光学系１２ａの構成について説明する。図２に示すように、この実施の形態においては、部分投影光学系１２ａは結像特性調整機構１２０を備えており、２組のダイソン型光学系を上下に組み合わせた構成を有している。
【００２０】
部分投影光学系１２ａは、結像特性調整機構１２０として、感光性基板１４に転写されるマスク１０のパターン像をＸ方向及びＹ方向にシフトさせるためのシフター部（４１，４２）を備えている。シフター部は、マスク１０の直下に配置された平行平板ガラス（光学部材）４１，４２からなり、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１及びＹシフト用の平行平板ガラス４２を図示しないモータ等の駆動装置によって回転させることにより、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像をＸ方向あるいはＹ方向にシフトさせる。また、平行平板ガラス４１及び４２の回転量を検出する回転量検出装置（補正量検出手段）６０を備えており、回転量検出装置６０は検出した回転量を含む検出信号を後述する制御装置５０に対して出力する。
【００２１】
シフター部を通過した光束は、部分投影光学系１２ａを構成する第１の部分光学系（３１，３２，３３）に入射する。第１の部分光学系は、マスク１０面に対して±４５°の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム（光学部材）３１、マスク１０の面内方向に沿った光軸を有するレンズ３２及び凹面鏡３３を備えている。ここで、直角プリズム３１は、図３に示すように、プリズム台４３にピエゾ素子４４ａ，４４ｂを介して固定されている。直角プリズム３１、プリズム台４３及びピエゾ素子４４ａ，４４ｂは、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像を回転させる結像特性調整機構１２０としてのローテーション補正部として機能する。ローテーション補正部では、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂの少なくともどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を図３の矢印ａの方向またはその反対方向に回転させることにより直角プリズム３１を光軸の周りに回転させ、ローテーション補正が行われる。これにより投影像は直角プリズム３１の回転方向と同方向に回転する。
【００２２】
また、図４に示すように、両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを同時に同じ量だけ伸長または縮短したとき、直角プリズム３１が矢印ｃの方向またはその反対方向に移動することにより光路差が生じ、焦点位置が変化するためフォーカス位置の調整を行うことができる。なお、この実施の形態においてはピエゾ素子を２箇所に配置しているが、ピエゾ素子を３箇所に配置して直角プリズム３１を３点で支持するようにしてもよい。また、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂの駆動量を検出する駆動量検出装置（補正量検出手段）６２を備えており、駆動量検出装置６２は検出した駆動量を含む検出信号を制御装置５０に対して出力する。
【００２３】
直角プリズム３１により反射された光束は、例えば３枚の光学レンズで構成されるズーム光学系４５に入射する。ズーム光学系４５は、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像の倍率を調整する結像特性調整機構１２０としての倍率調整部として機能する。即ち、ズーム光学系４５の３枚のレンズの間隔をピエゾ素子等のアクチュエータ４６によって制御することにより像の投影倍率を変更することができる。また、ズーム光学系４５を構成するレンズ間を空気と異なる屈折率を有する気体に置換することによっても投影倍率を変更することができる。なお、倍率を調整するズーム光学系４５を一方のダイソン型光学系（第１の部分光学系）の光路に入れた際に、後述する他方のダイソン型光学系（第２の部分光学系）の光路には、そのズーム光学系４５による影響を打ち消すための固定されたレンズ群からなる補正光学系４７を備えるようにしてもよい。
【００２４】
ズーム光学系４５を通過した光束は、レンズ３２を介して凹面鏡３３により反射されて、再度レンズ３２を介して、直角プリズム３１により反射される。直角プリズム３１により反射され、第１の部分光学系から射出した光束は、視野絞り３４を通過して、第２の部分光学系（３５，３６，３７）に入射する。第２の部分光学系は、マスク１０面に対して±４５°の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム３５、マスク１０の面内方向に沿った光軸を有するレンズ３６及び凹面鏡３７を備えている。直角プリズム３５により反射された光束は、レンズ３６を介して凹面鏡３７により反射されて、再度レンズ３６を介して、補正光学系４７に入射する。補正光学系４７は、固定されたレンズ群からなり、ズーム光学系４５による影響を打ち消すために設けられている。
【００２５】
補正光学系４７を通過した光束は、直角プリズム３５により反射され、部分投影光学系１２ａから射出して、感光性基板１４上の所定の投影領域１３ａに到達する。このとき感光性基板１４上の投影領域１３ａに形成されるマスク１０の照明領域１１ａのパターン像は、正立正像である。
【００２６】
また、他の照明光学系Ｌ２〜Ｌ５を通過してマスク１０を透過した光束は、それぞれに対応する部分投影光学系１２ｂ〜１２ｅを介して感光性基板１４上の異なる投影領域１３ｂ〜１３ｅにマスク１０の照明領域１１ｂ〜１１ｅのパターン像を結像する。このとき感光性基板１４上の投影領域１３ｂ〜１３ｅに形成されるマスク１０の照明領域１１ｂ〜１１ｅのパターン像は、正立正像である。また、各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのシフター部、ローテーション補正部、倍率調整部を制御することにより部分投影光学系の初期調整を行うことができる。
【００２７】
また、各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのシフター部及びローテーション補正部を制御することにより各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅの投影領域１３ａ〜１３ｅの位置を調整することができる（補正手段）。即ち、後述するように、マスクステージ２０の位置を調整するためのマスクステージ２０の移動によっては調整することができなかった後述するマスク１０と感光性基板１４との位置ずれを補正することができる。
【００２８】
また、感光性基板１４が載置されている基板ステージ（第１ステージ）１５は、走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置１６Ｘを有している。また、走査方向と交差する方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されており、基板ステージ１５をＹ方向に移動させるＹ方向駆動装置１６Ｙを有している。また、基板ステージ１５のＸ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができる例えばレーザ干渉計等のＸ方向位置測定装置（第１位置計測手段）１７Ｘ、及び基板ステージ１５のＹ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができるＹ方向位置測定装置（第１位置計測手段）１７Ｙを備えている。Ｘ方向位置測定装置１７Ｘ及びＹ方向位置測定装置１７Ｙの測定結果は、制御装置５０に対して出力される。
【００２９】
また、マスク１０が載置されているマスクステージ（第２ステージ）２０は、走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置（調整手段）１８Ｘを有している。また、走査方向と交差する方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されており、マスクステージ２０をＹ方向に移動させるＹ方向駆動装置（調整手段）１８Ｙを有している。また、マスクステージ２０のＸ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができる例えばレーザ干渉計等のＸ方向位置測定装置（第２位置計測手段）１９Ｘ、及びマスクステージ２０のＹ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができるＹ方向位置測定装置（第２位置計測手段）１９Ｙを備えている。Ｘ方向位置測定装置１９Ｘ及びＹ方向位置計測装置１９Ｙの測定結果は、制御装置５０に対して出力される。
【００３０】
また、基板ステージ１５上には、感光性基板１４を上下駆動するための図示しないＺステージが設置されている。Ｚステージの高さを変更することによりフォーカス位置の調整を行うことができる。
【００３１】
また、マスク１０の上方には、図１に示すように、アライメント系２０ａ，２０ｂが配置されており、このアライメント系２０ａ，２０ｂによりマスク１０に設けられたマスクマーク２３を検出すると共に、投影光学系１２ａ及び１２ｅを介して感光性基板１４上に形成された基板マーク２４を検出する。即ち、アライメント系２０ａ，２０ｂから射出された照明光を反射鏡２５ａ，２５ｂを介してマスク１０上に形成されたマスクマーク２３に照射すると共に、複数配列した投影光学系１２ａ〜１２ｅのうちの両端部の光学系１２ａ，１２ｅを介して感光性基板１４上の基板マーク２４に照射する。
【００３２】
感光性基板１４上に形成された基板マーク２４からの反射光は投影光学系１２ａ，１２ｅ及び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、マスク１０上に形成されたマスクマーク２３により反射され、再び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、それぞれアライメント系２０ａ，２０ｂに入射する。アライメント系２０ａ，２０ｂは、マスク１０及び感光性基板１４からの反射光に基づいて各アライメントマークの位置を検出する。
【００３３】
また、マスクステージ２０または基板ステージ１５をＸ方向に所定距離移動し、基板ステージ１５上に設けられている基板マーク２２ａ，２２ｂとマスク１０上のマスクマーク２３をアライメント系２０ａ，２０ｂにより同時に検出することにより、基板ステージ１５の位置座標とマスク１０の位置座標とを対応させることができる。
【００３４】
また、この走査型露光装置はこの走査型露光装置全体を制御する制御装置５０を備えており、制御装置５０は記憶装置５１を備えている。制御装置５０は、回転量検出装置６０、駆動量検出装置６２からの検出結果、位置測定装置１７Ｘ，１７Ｙ，１９Ｘ，１９Ｙの測定結果及びアライメント系２０ａ，２０ｂのアライメント結果を取得し、記憶装置５１に記憶させる。また、Ｘ方向駆動装置１６Ｘ，１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙ，１８Ｙを制御するための制御信号、各投影光学系１２ａ〜１２ｅ内部の結像特性調整機構を制御するための制御信号を出力する。なお、図１では、マスク１０に設けられたマスクマーク２３と感光性基板１４上に形成された基板マーク２４とを検出するアライメント系２０ａ，２０ｂを示したが、マスクマーク２３と基板マーク２４とをそれぞれ別々に検出するマスクアライメント系と基板アライメント系とを設け、マスク１０と感光性基板１４との相対位置を検出するようにしてもよい。
【００３５】
次に、この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時におけるマスクステージ２０（マスク１０）と基板ステージ１５（感光性基板１４）との相対的な位置を調整するための動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
まず、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１７Ｘにより測定された基板ステージ１５のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１７Ｙにより測定された基板ステージ１５のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ１０、第１位置計測手段）。
【００３７】
次に、制御装置５０は、ステップＳ１０において取得した基板ステージ１５のＸ方向及びＹ方向における位置に基づいて、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を算出する（ステップＳ１１、目標位置算出手段）。
【００３８】
次に、ステップＳ１１において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置に基づいて、マスクステージ２０の位置を調整する（ステップＳ１２、調整手段）。例えば、マスクステージ２０の現在位置が図６に示す破線で示す位置であり、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置が図６に示す実線で示す位置である場合、マスクステージ２０を移動させることにより（図６の矢印）、マスクステージ２０の位置を調整する。具体的には、制御装置５０はＸ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙは制御装置５０による制御信号に基づいてマスクステージ２０を駆動させる。
【００３９】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１９Ｘにより測定されたマスクステージ２０のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１９Ｙにより測定されたマスクステージ２０のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ１３、第２位置計測手段）。
【００４０】
次に、制御装置５０は、ステップＳ１１において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置と、ステップＳ１３において取得したマスクステージ２０の現在位置との差分を算出する（ステップＳ１４、差分算出手段）。例えば、マスクステージ２０の基板ステージに対する目標位置が図７に示す実線で示す位置であり、ステップＳ１２における調整後のマスクステージ２０の現在位置が図７に示す一点鎖線で示す位置である場合、マスクステージ２０を移動させるべき量及び方向（図７の矢印ａ）と、ステップＳ１２においてマスクステージ２０を移動させた量及び方向（図７の矢印ｂ）との差分（図７の矢印ｃ）を算出する。
【００４１】
次に、ステップＳ１４において算出されたマスクステージ２０の目標位置と現在位置との差分に基づいて、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅが有する補正手段としてのシフター部を用いて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置を補正する（ステップＳ１５、補正手段）。具体的には、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に対して制御信号を出力し、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅをＸ方向に移動させる。また、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に制御信号を出力し、Ｙシフト用の平行平板ガラス４２を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅをＹ方向に移動させる。これにより、ステップＳ１２においてマスクステージ２０の位置を目標位置まで正確に移動することができなかった場合においても、マスク１０のパターンを感光性基板１４上の所望の投影位置に露光することができる。
【００４２】
なお、ステップＳ１４においてマスクステージ２０の目標位置と現在位置との回転方向による差分が算出された場合、その算出された回転方向による差分に基づいて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅが有する補正手段としてのローテーション補正部を用いて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置の補正を行う。具体的には、制御装置５０は、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂのどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を回転させて、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅを回転させる。
【００４３】
次に、この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時における第１投影光学ユニットの投影位置に対する第２投影光学ユニットの投影位置を調整するための動作について図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
まず、制御装置５０は、回転量検出装置６０により検出された平行平板ガラス４１，４２の回転量、及び駆動量検出装置６２により検出された直角プリズム３１の駆動量を取得する（ステップＳ２０）。即ち、図５に示すステップＳ１５において補正した際の実際の補正量を取得する。
【００４５】
次に、制御装置５０は、図５に示すステップＳ１４において算出されたマスクステージ２０の目標位置とマスクステージ２０の現在位置との差分と、ステップＳ２０において取得した補正量との差分（以下、第１の差分という。）を算出する（ステップＳ２１、第１の差分算出手段）。例えば、図５に示すステップＳ１２において調整を行う前のマスクステージ２０の位置を図９に示す破線で示す位置としたとき、このときの各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅを介して感光性基板１４上に投影される投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置を図９に示す位置とする。また、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を図９に示す実線で示す位置としたとき、図５に示すステップＳ１４において算出された差分、即ちマスクステージ２０の位置が補正されるべき量及び方向を図９に示す矢印ｄ、図５に示すステップＳ１５において感光性基板１４上に投影される投影領域１３ａ〜１３ｅが実際に移動した量及び方向を図９に示す矢印ｅとする。
【００４６】
この場合には、ステップＳ２１において算出する第１の差分は、図９に示す矢印ｄと矢印ｅの量と方向との差分である矢印ｆとなる。即ち、第１の差分は、投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置が補正されるべき量及び方向（図９の矢印ｄ）と、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置が補正された量及び方向（図９の矢印ｅ）との差分（図９の矢印ｆ）として算出される。
【００４７】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１７Ｘにより測定された基板ステージ１５のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１７Ｙにより測定された基板ステージ１５のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ２２、第１位置再計測手段）。
【００４８】
次に、制御装置５０は、ステップＳ２２において取得した基板ステージ１５のＸ方向及びＹ方向における位置に基づいて、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を算出する（ステップＳ２３、目標位置再算出手段）。
【００４９】
次に、ステップＳ２３において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置に基づいて、マスクステージ２０の位置を調整する（ステップＳ２４、再調整手段）。具体的には、制御装置５０はＸ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙは制御装置５０による制御信号に基づいてマスクステージ２０を駆動させる。
【００５０】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１９Ｘにより測定されたマスクステージ２０のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１９Ｙにより測定されたマスクステージ２０のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ２５、第２位置再計測手段）。
【００５１】
次に、制御装置５０は、ステップＳ２３において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置と、ステップＳ２５において取得したマスクステージ２０の現在位置との差分（以下、第２の差分という。）を算出する（ステップＳ２６、第２の差分算出手段）。即ち、マスクステージ２０を移動させるべき量及び方向と、ステップＳ２４においてマスクステージ２０を移動させた量及び方向との差分を算出する。
【００５２】
次に、ステップＳ２１において算出された第１の差分及びステップＳ２６において算出された第２の差分に基づいて、第２投影光学ユニット、即ち部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅが有する補正手段としてのシフター部を用いて部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置を補正する（ステップＳ２７、再補正手段）。
【００５３】
例えば、ステップＳ２１において算出された第１の差分の量及び方向を図１０に示す矢印ｆ、ステップＳ２６において算出された第２の差分の量及び方向を図１０に示す矢印ｇとしたとき、第１の差分及び第２の差分を加味した投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置の補正量（図１０の矢印ｈ）を算出し、算出された補正量に基づいて投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置の補正を行う。具体的には、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に対して制御信号を出力して、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅをＸ方向に移動させる。また、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に制御信号を出力して、Ｙシフト用の平行平板ガラス４２を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅをＹ方向に移動させる。これにより、第１投影光学ユニットによる投影位置と第２投影光学ユニットによる投影位置との継ぎ部を正確に一致させることができる。
【００５４】
即ち、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置の補正が行われた後に、第２投影光学ユニットによる投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの露光の前に第１投影光学ユニットによる投影領域１３ｂ，１３ｄの露光が行われる。このとき、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ｂ，１３ｄは図９の矢印ｅに示す量及び方向に移動し、移動した投影位置に対応するマスクパターンが露光される。投影領域１３ｂ，１３ｄの投影位置が図９の矢印ｄに示す補正すべき量及び方向に補正されなかったため、図９の矢印ｆに示す量及び方向の誤差が生じ、その誤差が補正されることなく投影領域１３ｂ，１３ｄの露光が行われる。
【００５５】
次に、第２投影光学ユニットによる投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの露光が行われる際に、ステップＳ２４においてマスクステージ２０の位置と基板ステージ１５の位置との調整が再度行われる。そして、ステップＳ２７において、投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置は、図１０の矢印ｇに示す第２の差分の量及び方向でなく、第２の差分の量及び方向に図１０の矢印ｆに示す第１の差分の量及び方向の誤差を加味した量及び方向（図１０の矢印ｈ）に補正されるため、第１投影光学ユニットの投影領域と第２投影光学ユニットの投影領域との継ぎ部のずれを防止することができる。
【００５６】
なお、ステップＳ２１において算出された第１の差分とステップＳ２６において算出された第２の差分との回転方向による差分が生じている場合、第１の差分と第２の差分との回転方向による差分に基づいて、第２投影光学ユニットを構成する部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅが有する補正手段としてのローテーション部を用いて部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置を補正する。具体的には、制御装置５０は、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂのどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を回転させて、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅを回転させる。
【００５７】
この実施の形態にかかる走査型露光装置によれば、マスクステージの目標位置とマスクステージの調整後の位置との差分を算出するため、マスクステージを移動することにより調整することができなかったマスクステージの基板ステージに対する位置ずれの量を正確に算出することができる。また、マスクステージの目標位置とマスクステージの調整後の位置との差分に基づいて、各部分投影光学系が有するシフター部またはローテーション補正部を用いて感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。
【００５８】
また、各部分投影光学系が有するＸシフト用の平行平板ガラスを回転させることにより投影位置を走査方向（Ｘ方向）へシフトすることできるため、感光性基板上における投影位置のＸ方向へのずれを正確に補正することができる。また、各部分投影光学系が有するＹシフト用の平行平板ガラスを回転させることにより投影位置を走査方向と交差する方向（Ｙ方向）へシフトすることができるため、感光性基板上における投影位置のＹ方向へのずれを正確に補正することができる。また、各部分投影光学系が有する直角プリズムを用いて投影位置をローテーションすることにより補正を行うため、感光性基板上における投影位置の回転方向へのずれを正確に補正することができる。
【００５９】
従って、マスクステージの基板ステージに対する位置が正確に調整されなかった場合においても、新たな光学部材等を設置することなく、既存の部分投影光学系の結像特性調整機構を用いて感光性基板上における投影位置を補正することができ、マスクのパターンを感光性基板上の所望の位置に露光することができる。
【００６０】
更に、マスクステージ２０の目標位置とマスクステージ２０の現在位置との差分と、ステップＳ２０において取得した補正量との第１の差分を算出するため、各部分投影光学系が有する結像特性調整機構により補正することができなかった投影領域の投影位置のずれ量を正確に算出することができる。また、第１の差分、及びマスクステージを再度移動することにより再調整することができなかったマスクステージの位置ずれの量とマスクステージの目標位置との第２の差分に基づいて、第２投影光学ユニットを構成する部分投影光学系が有する結像特性調整機構により感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。
【００６１】
従って、既に露光を終えた第１投影光学ユニットによる感光性基板上における投影位置（露光位置）に応じて第２投影光学ユニットによる感光性基板上における投影位置を調整することができるため、第１投影光学ユニットの投影領域と第２投影光学ユニットの投影領域の継ぎ部のずれを防止することができ、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００６２】
このように、感光性基板の大型化に伴い、基板ステージも大型化し、その重量も増大している。また、感光性基板の大型化に伴いマスクも大型化しており、マスクステージも大型化しており、感光性基板及びマスクの位置決めにおいて精細な制御を行うことが極めて困難となっている。しかし、このような場合においても、投影光学系の像シフト機構等の位置調整機構を有効に動作させることにより、投影像の位置ずれの発生を低減させることができる。従って、本発明は、大型基板、特に基板外径が５００ｍｍを超えるような基板に露光を行う露光装置に対して特に有効である。
【００６３】
なお、この実施の形態にかかる走査型露光装置においては、マスクステージの基板ステージに対する目標位置に基づいてマスクステージの位置を補正しているが、基板ステージ（第２ステージ）のマスクステージ（第１ステージ）に対する目標位置に基づいて基板ステージの位置を補正してもよい。この場合には、制御装置５０は算出された基板ステージの目標位置に基づいてＸ方向駆動装置１６Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１６Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙは制御装置５０からの制御信号に基づいて基板ステージの位置を移動させる。
【００６４】
また、この実施の形態にかかる走査型露光装置においては、第２投影光学ユニットによる露光が終えた後に、第１投影光学ユニットによる投影位置の補正のみを行っているが、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットによる投影位置の補正を行うようにしてもよい。
【００６５】
上述の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（ウエハ）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ウエハ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。
【００６６】
まず、図１１のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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が、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【００６７】
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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、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、ウエハ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。
【００６８】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、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き説明する。図１２において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にか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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスの製造を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】こ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２】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す図である。
【図３】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す斜視図である。
【図４】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す図である。
【図５】この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時におけるマスクステージと基板ステージとの相対的な位置を調整するための動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】この実施の形態にかかるマスクステージの現在位置と目標位置を説明するための図である。
【図７】この実施の形態にかかるマスクステージの調整後の位置と目標位置を説明するための図である。
【図８】この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時における第２投影光学ユニットの投影位置に対する第１投影光学ユニットの投影位置を調整するための動作について説明するためのフローチャートである。
【図９】この実施の形態にかかるマスクステージの現在位置と目標位置を説明するための図である。
【図１０】この実施の形態にかかるマスクステージの調整後の位置と目標位置を説明するための図である。
【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】
【００７２】
１…光源、２…楕円鏡、３…ダイクロイックミラー、４…シャッタ、５…波長選択フィルタ、６…フライアイレンズ、７…折曲げミラー、８…コンデンサレンズ、Ｌ１〜Ｌ５…照明光学系、９…視野絞り、１０…マスク、１１ａ〜１１ｅ…照明領域、１２ａ〜１２ｅ…部分投影光学系、１３ａ〜１３ｅ…投影領域、１４…感光性基板、１５…基板ステージ、１６Ｘ…Ｘ方向駆動装置、１６Ｙ…Ｙ方向駆動装置、１７Ｘ…Ｘ方向位置測定装置、１７Ｙ…Ｙ方向位置測定装置、１８Ｘ…Ｘ方向駆動装置、１８Ｙ…Ｙ方向駆動装置、１９Ｘ…Ｘ方向位置測定装置、１９Ｙ…Ｙ方向位置測定装置、２０…マスクステージ、２０ａ，２０ｂ…アライメント系、２２ａ，２２ｂ，２４…基板マーク、２３…マスクマーク、２５ａ，２５ｂ…反射鏡、３１，３５…直角プリズム、３２，３６…レンズ、３３，３７…凹面鏡、３４…視野絞り、４１，４２…平行平板ガラス、４３…プリズム台、４４ａ，４４ｂ…ピエゾ素子、４５…ズーム光学系、４６…アクチュエータ、４７…補正光学系、５０…制御装置、５１…記憶装置、６０…回転量検出装置、６２…駆動量検出装置、１２０…結像特性調整機構。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド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露光装置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】
マイクロデバイスの一つである半導体素子又は液晶表示素子等を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤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用いられている。
【０００３】
近年、液晶表示デバイスを製造する際に基板として大型のガラス基板が用いられ、マスクステージと基板ステージとを同期走査しつつマスクのパターンを連続的に基板上に転写する走査型露光装置が用いられている。この走査型露光装置においては、１つの大型の投影光学系を使用する代わりに、複数の小型の部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系においてそれぞれのマスクのパターンをプレート上に露光する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平２００１−２１５７１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１記載の走査型露光装置においては、マスクステージ及び基板ステージが走査方向及び走査方向と交差する方向に移動可能に構成されている。また、マスクステージ側及び基板ステージ側に干渉計等が設けられており、この干渉計等はマスクステージ及び基板ステージの位置の計測及び制御を行っている。従って、干渉計等により計測されたマスクステージ及び基板ステージの少なくとも一方の位置にずれが生じている場合、マスクステージ及び基板ステージを移動させることによりこの位置ずれを補正していた。
【０００６】
しかしながら、基板の大型化等に伴うマスクステージ及び基板ステージの大型化により、マスクステージまたは基板ステージを高精度に移動させることが困難となり、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれを正確に補正することができない場合があった。従って、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれが残存した状態で露光を行うこととなり、マスクのパターン像を基板上の正確な位置に投影することができないという問題があった。
【０００７】
この発明の課題は、マスクステージまたは基板ステージの位置ずれによる投影位置のずれを正確に補正することができる露光装置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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の露光装置は、マスクと外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板とを所定の方向に同期移動させて、マスクのパターンを投影光学系を介して前記感光性基板上に露光する露光装置において、前記マスクと前記感光性基板とのうちの一方を保持して移動する第１ステージの位置を計測する第１位置計測手段と、前記第１位置計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記マスクと前記感光性基板とのうちの他方を保持して移動する第２ステージの目標位置を算出する目標位置算出手段と、前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する調整手段と、前記調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段と、前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置計測手段により計測された前記第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段と、前記差分算出手段により算出された前記差分に基づいて、前記投影光学系が有する前記投影光学系による前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する補正手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の露光装置によれば、第２ステージの目標位置と第２ステージの調整後の位置との差分を算出する差分算出手段を備えているため、第２ステージの移動による調整手段により調整することができなかった第２ステージの位置ずれの量を正確に算出することができる。また、第２ステージの目標位置と第２ステージの調整後の位置との差分に基づいて、投影光学系が有する補正手段により感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。従って、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００１０】
また、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、本発明の露光装置を用いてマスクのパターンを外径が５００ｍｍよりも大きい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。
【００１１】
本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、投影光学系による感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の露光装置によれば、投影光学系が有する補正手段により投影光学系による感光性基板上における投影位置を正確に補正することができるため、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００１３】
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を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、この発明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、こ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。なお、以下の説明においては、マスク１０及び外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板１４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軸方向と交差する方向を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。
【００１５】
図１に示すように、超高圧水銀ランプ等の光源１から射出された光束は、楕円鏡２により反射され、ダイクロイックミラー３に入射する。ダイクロイックミラー３は、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。ダイクロイックミラー３により反射された光束は、光軸ＡＸ１に対して進退可能に配置されたシャッタ４を通過する。シャッタ４が開放されることにより、光束は波長選択フィルタ５に入射し、後述する投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａが感光性基板１４上に転写を行うのに適した波長（通常は、ｇ，ｈ，ｉ線のうちの少なくとも１つの帯域）の光束となる。波長選択フィルタ５を通過した光束は、フライアイレンズ６を通過し、折曲げミラー７により反射され、コンデンサレンズ８を通過する。フライアイレンズ６及びコンデンサレンズ８は、波長選択フィルタ５を通過した光束の光強度分布、即ち光軸近傍が最も高く、周辺になると低下するガウス分布状の光強度分布を均一化する機能を有している。
【００１６】
コンデンサレンズ８を通過した光束は、視野絞り９を介してマスク１０のパターン面上に照射される。この視野絞り９は感光性基板１４上の投影領域１３ａを制限する開口を有する。なお、視野絞り９とマスク１０との間にレンズ系を設けて視野絞り９とマスク１０のパターン面と感光性基板１４の投影面とが互いに共役になるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、光源１から視野絞り９までの構成を投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａに対応する照明光学系Ｌ１としたとき、この実施の形態にかかる走査型露光装置は照明光学系Ｌ１と同様の構成を有する照明光学系Ｌ２〜Ｌ５を備えている。各照明光学系Ｌ２〜Ｌ５からの光束は、投影光学系を構成する部分投影光学系１２ｂ〜１２ｅのそれぞれに対応している。複数（この実施の形態においては５つ）の照明光学系Ｌ１〜Ｌ５のそれぞれから射出された光束は、マスク１０上の異なる部分領域（照明領域）１１ａ〜１１ｅをそれぞれ照明する。
【００１８】
マスク１０上の異なる部分領域１１ａ〜１１ｅのそれぞれを通過した光束は、投影光学系を構成する部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれに入射する。複数（この実施の形態においては５つ）の部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのうち部分投影光学系１２ｂ、１２ｄは、Ｙ方向（走査方向と交差する方向）に並んでおり、Ｘ方向（走査方向）の前方側に配置されている（以下、第１投影光学ユニットという。）。また、部分投影光学系１２ａ、１２ｃ、１２ｅは、Ｙ方向に並んでおり、Ｘ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部分投影光学系１２ｂ、１２ｄと第２投影光学ユニットを構成する各部分投影光学系１２ａ、１２ｃ、１２ｅとは千鳥状に配置されている。すなわち、千鳥状に配置されている部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれは、隣合う部分投影光学系（例えば部分投影光学系１２ａと１２ｂ、１２ｂと１２ｃ）をＹ方向に所定量変位させて配置されている。
【００１９】
図２、図３及び図４は、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅの概略構成を示す図であり、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのうちの１つを模式的に表している。部分投影光学系１２ａ〜１２ｅは同一の構成を有しているため、ここでは部分投影光学系１２ａの構成について説明する。図２に示すように、この実施の形態においては、部分投影光学系１２ａは結像特性調整機構１２０を備えており、２組のダイソン型光学系を上下に組み合わせた構成を有している。
【００２０】
部分投影光学系１２ａは、結像特性調整機構１２０として、感光性基板１４に転写されるマスク１０のパターン像をＸ方向及びＹ方向にシフトさせるためのシフター部（４１，４２）を備えている。シフター部は、マスク１０の直下に配置された平行平板ガラス（光学部材）４１，４２からなり、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１及びＹシフト用の平行平板ガラス４２を図示しないモータ等の駆動装置によって回転させることにより、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像をＸ方向あるいはＹ方向にシフトさせる。また、平行平板ガラス４１及び４２の回転量を検出する回転量検出装置（補正量検出手段）６０を備えており、回転量検出装置６０は検出した回転量を含む検出信号を後述する制御装置５０に対して出力する。
【００２１】
シフター部を通過した光束は、部分投影光学系１２ａを構成する第１の部分光学系（３１，３２，３３）に入射する。第１の部分光学系は、マスク１０面に対して±４５°の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム（光学部材）３１、マスク１０の面内方向に沿った光軸を有するレンズ３２及び凹面鏡３３を備えている。ここで、直角プリズム３１は、図３に示すように、プリズム台４３にピエゾ素子４４ａ，４４ｂを介して固定されている。直角プリズム３１、プリズム台４３及びピエゾ素子４４ａ，４４ｂは、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像を回転させる結像特性調整機構１２０としてのローテーション補正部として機能する。ローテーション補正部では、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂの少なくともどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を図３の矢印ａの方向またはその反対方向に回転させることにより直角プリズム３１を光軸の周りに回転させ、ローテーション補正が行われる。これにより投影像は直角プリズム３１の回転方向と同方向に回転する。
【００２２】
また、図４に示すように、両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを同時に同じ量だけ伸長または縮短したとき、直角プリズム３１が矢印ｃの方向またはその反対方向に移動することにより光路差が生じ、焦点位置が変化するためフォーカス位置の調整を行うことができる。なお、この実施の形態においてはピエゾ素子を２箇所に配置しているが、ピエゾ素子を３箇所に配置して直角プリズム３１を３点で支持するようにしてもよい。また、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂの駆動量を検出する駆動量検出装置（補正量検出手段）６２を備えており、駆動量検出装置６２は検出した駆動量を含む検出信号を制御装置５０に対して出力する。
【００２３】
直角プリズム３１により反射された光束は、例えば３枚の光学レンズで構成されるズーム光学系４５に入射する。ズーム光学系４５は、感光性基板１４上に転写されるマスク１０のパターン像の倍率を調整する結像特性調整機構１２０としての倍率調整部として機能する。即ち、ズーム光学系４５の３枚のレンズの間隔をピエゾ素子等のアクチュエータ４６によって制御することにより像の投影倍率を変更することができる。また、ズーム光学系４５を構成するレンズ間を空気と異なる屈折率を有する気体に置換することによっても投影倍率を変更することができる。なお、倍率を調整するズーム光学系４５を一方のダイソン型光学系（第１の部分光学系）の光路に入れた際に、後述する他方のダイソン型光学系（第２の部分光学系）の光路には、そのズーム光学系４５による影響を打ち消すための固定されたレンズ群からなる補正光学系４７を備えるようにしてもよい。
【００２４】
ズーム光学系４５を通過した光束は、レンズ３２を介して凹面鏡３３により反射されて、再度レンズ３２を介して、直角プリズム３１により反射される。直角プリズム３１により反射され、第１の部分光学系から射出した光束は、視野絞り３４を通過して、第２の部分光学系（３５，３６，３７）に入射する。第２の部分光学系は、マスク１０面に対して±４５°の傾斜で配置された２つの反射面を持つ直角プリズム３５、マスク１０の面内方向に沿った光軸を有するレンズ３６及び凹面鏡３７を備えている。直角プリズム３５により反射された光束は、レンズ３６を介して凹面鏡３７により反射されて、再度レンズ３６を介して、補正光学系４７に入射する。補正光学系４７は、固定されたレンズ群からなり、ズーム光学系４５による影響を打ち消すために設けられている。
【００２５】
補正光学系４７を通過した光束は、直角プリズム３５により反射され、部分投影光学系１２ａから射出して、感光性基板１４上の所定の投影領域１３ａに到達する。このとき感光性基板１４上の投影領域１３ａに形成されるマスク１０の照明領域１１ａのパターン像は、正立正像である。
【００２６】
また、他の照明光学系Ｌ２〜Ｌ５を通過してマスク１０を透過した光束は、それぞれに対応する部分投影光学系１２ｂ〜１２ｅを介して感光性基板１４上の異なる投影領域１３ｂ〜１３ｅにマスク１０の照明領域１１ｂ〜１１ｅのパターン像を結像する。このとき感光性基板１４上の投影領域１３ｂ〜１３ｅに形成されるマスク１０の照明領域１１ｂ〜１１ｅのパターン像は、正立正像である。また、各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのシフター部、ローテーション補正部、倍率調整部を制御することにより部分投影光学系の初期調整を行うことができる。
【００２７】
また、各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのシフター部及びローテーション補正部を制御することにより各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅの投影領域１３ａ〜１３ｅの位置を調整することができる（補正手段）。即ち、後述するように、マスクステージ２０の位置を調整するためのマスクステージ２０の移動によっては調整することができなかった後述するマスク１０と感光性基板１４との位置ずれを補正することができる。
【００２８】
また、感光性基板１４が載置されている基板ステージ（第１ステージ）１５は、走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置１６Ｘを有している。また、走査方向と交差する方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されており、基板ステージ１５をＹ方向に移動させるＹ方向駆動装置１６Ｙを有している。また、基板ステージ１５のＸ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができる例えばレーザ干渉計等のＸ方向位置測定装置（第１位置計測手段）１７Ｘ、及び基板ステージ１５のＹ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができるＹ方向位置測定装置（第１位置計測手段）１７Ｙを備えている。Ｘ方向位置測定装置１７Ｘ及びＹ方向位置測定装置１７Ｙの測定結果は、制御装置５０に対して出力される。
【００２９】
また、マスク１０が載置されているマスクステージ（第２ステージ）２０は、走査方向（Ｘ方向）に長いストロークを持ったＸ方向駆動装置（調整手段）１８Ｘを有している。また、走査方向と交差する方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されており、マスクステージ２０をＹ方向に移動させるＹ方向駆動装置（調整手段）１８Ｙを有している。また、マスクステージ２０のＸ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができる例えばレーザ干渉計等のＸ方向位置測定装置（第２位置計測手段）１９Ｘ、及びマスクステージ２０のＹ方向の位置を高分解能及び高精度に計測することができるＹ方向位置測定装置（第２位置計測手段）１９Ｙを備えている。Ｘ方向位置測定装置１９Ｘ及びＹ方向位置計測装置１９Ｙの測定結果は、制御装置５０に対して出力される。
【００３０】
また、基板ステージ１５上には、感光性基板１４を上下駆動するための図示しないＺステージが設置されている。Ｚステージの高さを変更することによりフォーカス位置の調整を行うことができる。
【００３１】
また、マスク１０の上方には、図１に示すように、アライメント系２０ａ，２０ｂが配置されており、このアライメント系２０ａ，２０ｂによりマスク１０に設けられたマスクマーク２３を検出すると共に、投影光学系１２ａ及び１２ｅを介して感光性基板１４上に形成された基板マーク２４を検出する。即ち、アライメント系２０ａ，２０ｂから射出された照明光を反射鏡２５ａ，２５ｂを介してマスク１０上に形成されたマスクマーク２３に照射すると共に、複数配列した投影光学系１２ａ〜１２ｅのうちの両端部の光学系１２ａ，１２ｅを介して感光性基板１４上の基板マーク２４に照射する。
【００３２】
感光性基板１４上に形成された基板マーク２４からの反射光は投影光学系１２ａ，１２ｅ及び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、マスク１０上に形成されたマスクマーク２３により反射され、再び反射鏡２５ａ，２５ｂを介して、それぞれアライメント系２０ａ，２０ｂに入射する。アライメント系２０ａ，２０ｂは、マスク１０及び感光性基板１４からの反射光に基づいて各アライメントマークの位置を検出する。
【００３３】
また、マスクステージ２０または基板ステージ１５をＸ方向に所定距離移動し、基板ステージ１５上に設けられている基板マーク２２ａ，２２ｂとマスク１０上のマスクマーク２３をアライメント系２０ａ，２０ｂにより同時に検出することにより、基板ステージ１５の位置座標とマスク１０の位置座標とを対応させることができる。
【００３４】
また、この走査型露光装置はこの走査型露光装置全体を制御する制御装置５０を備えており、制御装置５０は記憶装置５１を備えている。制御装置５０は、回転量検出装置６０、駆動量検出装置６２からの検出結果、位置測定装置１７Ｘ，１７Ｙ，１９Ｘ，１９Ｙの測定結果及びアライメント系２０ａ，２０ｂのアライメント結果を取得し、記憶装置５１に記憶させる。また、Ｘ方向駆動装置１６Ｘ，１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙ，１８Ｙを制御するための制御信号、各投影光学系１２ａ〜１２ｅ内部の結像特性調整機構を制御するための制御信号を出力する。なお、図１では、マスク１０に設けられたマスクマーク２３と感光性基板１４上に形成された基板マーク２４とを検出するアライメント系２０ａ，２０ｂを示したが、マスクマーク２３と基板マーク２４とをそれぞれ別々に検出するマスクアライメント系と基板アライメント系とを設け、マスク１０と感光性基板１４との相対位置を検出するようにしてもよい。
【００３５】
次に、この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時におけるマスクステージ２０（マスク１０）と基板ステージ１５（感光性基板１４）との相対的な位置を調整するための動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。
【００３６】
まず、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１７Ｘにより測定された基板ステージ１５のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１７Ｙにより測定された基板ステージ１５のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ１０、第１位置計測手段）。
【００３７】
次に、制御装置５０は、ステップＳ１０において取得した基板ステージ１５のＸ方向及びＹ方向における位置に基づいて、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を算出する（ステップＳ１１、目標位置算出手段）。
【００３８】
次に、ステップＳ１１において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置に基づいて、マスクステージ２０の位置を調整する（ステップＳ１２、調整手段）。例えば、マスクステージ２０の現在位置が図６に示す破線で示す位置であり、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置が図６に示す実線で示す位置である場合、マスクステージ２０を移動させることにより（図６の矢印）、マスクステージ２０の位置を調整する。具体的には、制御装置５０はＸ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙは制御装置５０による制御信号に基づいてマスクステージ２０を駆動させる。
【００３９】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１９Ｘにより測定されたマスクステージ２０のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１９Ｙにより測定されたマスクステージ２０のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ１３、第２位置計測手段）。
【００４０】
次に、制御装置５０は、ステップＳ１１において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置と、ステップＳ１３において取得したマスクステージ２０の現在位置との差分を算出する（ステップＳ１４、差分算出手段）。例えば、マスクステージ２０の基板ステージに対する目標位置が図７に示す実線で示す位置であり、ステップＳ１２における調整後のマスクステージ２０の現在位置が図７に示す一点鎖線で示す位置である場合、マスクステージ２０を移動させるべき量及び方向（図７の矢印ａ）と、ステップＳ１２においてマスクステージ２０を移動させた量及び方向（図７の矢印ｂ）との差分（図７の矢印ｃ）を算出する。
【００４１】
次に、ステップＳ１４において算出されたマスクステージ２０の目標位置と現在位置との差分に基づいて、部分投影光学系１２ａ〜１２ｅが有する補正手段としてのシフター部を用いて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置を補正する（ステップＳ１５、補正手段）。具体的には、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に対して制御信号を出力し、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅをＸ方向に移動させる。また、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に制御信号を出力し、Ｙシフト用の平行平板ガラス４２を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅをＹ方向に移動させる。これにより、ステップＳ１２においてマスクステージ２０の位置を目標位置まで正確に移動することができなかった場合においても、マスク１０のパターンを感光性基板１４上の所望の投影位置に露光することができる。
【００４２】
なお、ステップＳ１４においてマスクステージ２０の目標位置と現在位置との回転方向による差分が算出された場合、その算出された回転方向による差分に基づいて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅが有する補正手段としてのローテーション補正部を用いて部分投影光学系１２ａ〜１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置の補正を行う。具体的には、制御装置５０は、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂのどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を回転させて、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ〜１３ｅを回転させる。
【００４３】
次に、この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時における第１投影光学ユニットの投影位置に対する第２投影光学ユニットの投影位置を調整するための動作について図８に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４４】
まず、制御装置５０は、回転量検出装置６０により検出された平行平板ガラス４１，４２の回転量、及び駆動量検出装置６２により検出された直角プリズム３１の駆動量を取得する（ステップＳ２０）。即ち、図５に示すステップＳ１５において補正した際の実際の補正量を取得する。
【００４５】
次に、制御装置５０は、図５に示すステップＳ１４において算出されたマスクステージ２０の目標位置とマスクステージ２０の現在位置との差分と、ステップＳ２０において取得した補正量との差分（以下、第１の差分という。）を算出する（ステップＳ２１、第１の差分算出手段）。例えば、図５に示すステップＳ１２において調整を行う前のマスクステージ２０の位置を図９に示す破線で示す位置としたとき、このときの各部分投影光学系１２ａ〜１２ｅを介して感光性基板１４上に投影される投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置を図９に示す位置とする。また、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を図９に示す実線で示す位置としたとき、図５に示すステップＳ１４において算出された差分、即ちマスクステージ２０の位置が補正されるべき量及び方向を図９に示す矢印ｄ、図５に示すステップＳ１５において感光性基板１４上に投影される投影領域１３ａ〜１３ｅが実際に移動した量及び方向を図９に示す矢印ｅとする。
【００４６】
この場合には、ステップＳ２１において算出する第１の差分は、図９に示す矢印ｄと矢印ｅの量と方向との差分である矢印ｆとなる。即ち、第１の差分は、投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置が補正されるべき量及び方向（図９の矢印ｄ）と、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置が補正された量及び方向（図９の矢印ｅ）との差分（図９の矢印ｆ）として算出される。
【００４７】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１７Ｘにより測定された基板ステージ１５のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１７Ｙにより測定された基板ステージ１５のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ２２、第１位置再計測手段）。
【００４８】
次に、制御装置５０は、ステップＳ２２において取得した基板ステージ１５のＸ方向及びＹ方向における位置に基づいて、マスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置を算出する（ステップＳ２３、目標位置再算出手段）。
【００４９】
次に、ステップＳ２３において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置に基づいて、マスクステージ２０の位置を調整する（ステップＳ２４、再調整手段）。具体的には、制御装置５０はＸ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１８Ｘ及びＹ方向駆動装置１８Ｙは制御装置５０による制御信号に基づいてマスクステージ２０を駆動させる。
【００５０】
次に、制御装置５０は、Ｘ方向測定装置１９Ｘにより測定されたマスクステージ２０のＸ方向における位置、及びＹ方向測定装置１９Ｙにより測定されたマスクステージ２０のＹ方向における位置を取得する（ステップＳ２５、第２位置再計測手段）。
【００５１】
次に、制御装置５０は、ステップＳ２３において算出されたマスクステージ２０の基板ステージ１５に対する目標位置と、ステップＳ２５において取得したマスクステージ２０の現在位置との差分（以下、第２の差分という。）を算出する（ステップＳ２６、第２の差分算出手段）。即ち、マスクステージ２０を移動させるべき量及び方向と、ステップＳ２４においてマスクステージ２０を移動させた量及び方向との差分を算出する。
【００５２】
次に、ステップＳ２１において算出された第１の差分及びステップＳ２６において算出された第２の差分に基づいて、第２投影光学ユニット、即ち部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅが有する補正手段としてのシフター部を用いて部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置を補正する（ステップＳ２７、再補正手段）。
【００５３】
例えば、ステップＳ２１において算出された第１の差分の量及び方向を図１０に示す矢印ｆ、ステップＳ２６において算出された第２の差分の量及び方向を図１０に示す矢印ｇとしたとき、第１の差分及び第２の差分を加味した投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置の補正量（図１０の矢印ｈ）を算出し、算出された補正量に基づいて投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置の補正を行う。具体的には、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に対して制御信号を出力して、Ｘシフト用の平行平板ガラス４１を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅをＸ方向に移動させる。また、制御装置５０は、図示しないモータ等の駆動装置に制御信号を出力して、Ｙシフト用の平行平板ガラス４２を回転させることにより、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅをＹ方向に移動させる。これにより、第１投影光学ユニットによる投影位置と第２投影光学ユニットによる投影位置との継ぎ部を正確に一致させることができる。
【００５４】
即ち、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ａ〜１３ｅの投影位置の補正が行われた後に、第２投影光学ユニットによる投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの露光の前に第１投影光学ユニットによる投影領域１３ｂ，１３ｄの露光が行われる。このとき、図５に示すステップＳ１５において投影領域１３ｂ，１３ｄは図９の矢印ｅに示す量及び方向に移動し、移動した投影位置に対応するマスクパターンが露光される。投影領域１３ｂ，１３ｄの投影位置が図９の矢印ｄに示す補正すべき量及び方向に補正されなかったため、図９の矢印ｆに示す量及び方向の誤差が生じ、その誤差が補正されることなく投影領域１３ｂ，１３ｄの露光が行われる。
【００５５】
次に、第２投影光学ユニットによる投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの露光が行われる際に、ステップＳ２４においてマスクステージ２０の位置と基板ステージ１５の位置との調整が再度行われる。そして、ステップＳ２７において、投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置は、図１０の矢印ｇに示す第２の差分の量及び方向でなく、第２の差分の量及び方向に図１０の矢印ｆに示す第１の差分の量及び方向の誤差を加味した量及び方向（図１０の矢印ｈ）に補正されるため、第１投影光学ユニットの投影領域と第２投影光学ユニットの投影領域との継ぎ部のずれを防止することができる。
【００５６】
なお、ステップＳ２１において算出された第１の差分とステップＳ２６において算出された第２の差分との回転方向による差分が生じている場合、第１の差分と第２の差分との回転方向による差分に基づいて、第２投影光学ユニットを構成する部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅが有する補正手段としてのローテーション部を用いて部分投影光学系１２ａ，１２ｃ，１２ｅのそれぞれによるマスク１０のパターンの感光性基板１４上における投影領域１３ａ，１３ｃ，１３ｅの投影位置を補正する。具体的には、制御装置５０は、ピエゾ素子４４ａ，４４ｂのどちらか一方を駆動させることにより、または両方のピエゾ素子４４ａ，４４ｂを逆方向に駆動させることにより、直角プリズム３１を回転させて、感光性基板１４上の投影領域（投影位置）１３ａ，１３ｃ，１３ｅを回転させる。
【００５７】
この実施の形態にかかる走査型露光装置によれば、マスクステージの目標位置とマスクステージの調整後の位置との差分を算出するため、マスクステージを移動することにより調整することができなかったマスクステージの基板ステージに対する位置ずれの量を正確に算出することができる。また、マスクステージの目標位置とマスクステージの調整後の位置との差分に基づいて、各部分投影光学系が有するシフター部またはローテーション補正部を用いて感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。
【００５８】
また、各部分投影光学系が有するＸシフト用の平行平板ガラスを回転させることにより投影位置を走査方向（Ｘ方向）へシフトすることできるため、感光性基板上における投影位置のＸ方向へのずれを正確に補正することができる。また、各部分投影光学系が有するＹシフト用の平行平板ガラスを回転させることにより投影位置を走査方向と交差する方向（Ｙ方向）へシフトすることができるため、感光性基板上における投影位置のＹ方向へのずれを正確に補正することができる。また、各部分投影光学系が有する直角プリズムを用いて投影位置をローテーションすることにより補正を行うため、感光性基板上における投影位置の回転方向へのずれを正確に補正することができる。
【００５９】
従って、マスクステージの基板ステージに対する位置が正確に調整されなかった場合においても、新たな光学部材等を設置することなく、既存の部分投影光学系の結像特性調整機構を用いて感光性基板上における投影位置を補正することができ、マスクのパターンを感光性基板上の所望の位置に露光することができる。
【００６０】
更に、マスクステージ２０の目標位置とマスクステージ２０の現在位置との差分と、ステップＳ２０において取得した補正量との第１の差分を算出するため、各部分投影光学系が有する結像特性調整機構により補正することができなかった投影領域の投影位置のずれ量を正確に算出することができる。また、第１の差分、及びマスクステージを再度移動することにより再調整することができなかったマスクステージの位置ずれの量とマスクステージの目標位置との第２の差分に基づいて、第２投影光学ユニットを構成する部分投影光学系が有する結像特性調整機構により感光性基板上における投影位置を正確に補正することができる。
【００６１】
従って、既に露光を終えた第１投影光学ユニットによる感光性基板上における投影位置（露光位置）に応じて第２投影光学ユニットによる感光性基板上における投影位置を調整することができるため、第１投影光学ユニットの投影領域と第２投影光学ユニットの投影領域の継ぎ部のずれを防止することができ、マスクに形成された微細なパターンを感光性基板上に高精度に露光することができる。
【００６２】
このように、感光性基板の大型化に伴い、基板ステージも大型化し、その重量も増大している。また、感光性基板の大型化に伴いマスクも大型化しており、マスクステージも大型化しており、感光性基板及びマスクの位置決めにおいて精細な制御を行うことが極めて困難となっている。しかし、このような場合においても、投影光学系の像シフト機構等の位置調整機構を有効に動作させることにより、投影像の位置ずれの発生を低減させることができる。従って、本発明は、大型基板、特に基板外径が５００ｍｍを超えるような基板に露光を行う露光装置に対して特に有効である。
【００６３】
なお、この実施の形態にかかる走査型露光装置においては、マスクステージの基板ステージに対する目標位置に基づいてマスクステージの位置を補正しているが、基板ステージ（第２ステージ）のマスクステージ（第１ステージ）に対する目標位置に基づいて基板ステージの位置を補正してもよい。この場合には、制御装置５０は算出された基板ステージの目標位置に基づいてＸ方向駆動装置１６Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙに対して制御信号を出力し、Ｘ方向駆動装置１６Ｘ及びＹ方向駆動装置１６Ｙは制御装置５０からの制御信号に基づいて基板ステージの位置を移動させる。
【００６４】
また、この実施の形態にかかる走査型露光装置においては、第２投影光学ユニットによる露光が終えた後に、第１投影光学ユニットによる投影位置の補正のみを行っているが、第１投影光学ユニット及び第２投影光学ユニットによる投影位置の補正を行うようにしてもよい。
【００６５】
上述の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（ウエハ）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ウエハ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。
【００６６】
まず、図１１のステップＳ３０１において、１ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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ロットのウエハ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が、各ウエハ上の各ショット領域に形成される。
【００６７】
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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有するマイクロデバイスの製造を高精度に行うことができる。なお、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０５では、ウエハ上に金属を蒸着し、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、ウエハ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。
【００６８】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置では、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き説明する。図１２において、パターン形成工程Ｓ４０１では、上述の実施の形態にか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。
【００６９】
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。
【００７０】
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、上述の実施の形態にかかる露光装置を用いて露光を行うため、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスの製造を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】こ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２】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す図である。
【図３】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す斜視図である。
【図４】この実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す図である。
【図５】この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時におけるマスクステージと基板ステージとの相対的な位置を調整するための動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】この実施の形態にかかるマスクステージの現在位置と目標位置を説明するための図である。
【図７】この実施の形態にかかるマスクステージの調整後の位置と目標位置を説明するための図である。
【図８】この実施の形態にかかる走査型露光装置の露光時における第２投影光学ユニットの投影位置に対する第１投影光学ユニットの投影位置を調整するための動作について説明するためのフローチャートである。
【図９】この実施の形態にかかるマスクステージの現在位置と目標位置を説明するための図である。
【図１０】この実施の形態にかかるマスクステージの調整後の位置と目標位置を説明するための図である。
【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】
【００７２】
１…光源、２…楕円鏡、３…ダイクロイックミラー、４…シャッタ、５…波長選択フィルタ、６…フライアイレンズ、７…折曲げミラー、８…コンデンサレンズ、Ｌ１〜Ｌ５…照明光学系、９…視野絞り、１０…マスク、１１ａ〜１１ｅ…照明領域、１２ａ〜１２ｅ…部分投影光学系、１３ａ〜１３ｅ…投影領域、１４…感光性基板、１５…基板ステージ、１６Ｘ…Ｘ方向駆動装置、１６Ｙ…Ｙ方向駆動装置、１７Ｘ…Ｘ方向位置測定装置、１７Ｙ…Ｙ方向位置測定装置、１８Ｘ…Ｘ方向駆動装置、１８Ｙ…Ｙ方向駆動装置、１９Ｘ…Ｘ方向位置測定装置、１９Ｙ…Ｙ方向位置測定装置、２０…マスクステージ、２０ａ，２０ｂ…アライメント系、２２ａ，２２ｂ，２４…基板マーク、２３…マスクマーク、２５ａ，２５ｂ…反射鏡、３１，３５…直角プリズム、３２，３６…レンズ、３３，３７…凹面鏡、３４…視野絞り、４１，４２…平行平板ガラス、４３…プリズム台、４４ａ，４４ｂ…ピエゾ素子、４５…ズーム光学系、４６…アクチュエータ、４７…補正光学系、５０…制御装置、５１…記憶装置、６０…回転量検出装置、６２…駆動量検出装置、１２０…結像特性調整機構。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マスクと外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板とを所定の方向に同期移動させて、マスクのパターンを投影光学系を介して前記感光性基板上に露光する露光装置において、
前記マスクと前記感光性基板とのうちの一方を保持して移動する第１ステージの位置を計測する第１位置計測手段と、
前記第１位置計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記マスクと前記感光性基板とのうちの他方を保持して移動する第２ステージの目標位置を算出する目標位置算出手段と、
前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する調整手段と、
前記調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段と、
前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置計測手段により計測された前記第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段により算出された前記差分に基づいて、前記投影光学系が有する前記投影光学系による前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１ステージは、前記感光性基板を保持して移動し、
前記第２ステージは、前記マスクを保持して移動することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置を前記走査方向へシフトすることにより補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置を前記走査方向と交差する方向へシフトすることにより補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置をローテーションすることにより補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
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、
前記補正手段による補正量を計測する補正量計測手段と、
前記補正量計測手段により計測された前記補正量と前記差分算出手段により算出された前記差分との第１の差分を算出する第１の差分算出手段と、
前記第１ステージの位置を計測する第１位置再計測手段と、
前記第１位置再計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記第２ステージの目標位置を算出する目標位置再算出手段と、
前記目標位置再算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する再調整手段と、
前記再調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置再計測手段と、
前記目標位置再算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置再計測手段により計測された前記第２ステージの位置との第２の差分を算出する第２の差分算出手段と、
前記第１の差分再算出手段により算出された前記第１の差分及び前記第２の差分算出手段により算出された前記第２の差分に基づいて、前記第２投影光学ユニットが有する前記第２投影光学ユニットによる前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する再補正手段と、
を更に備える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。
【請求項７】
前記補正量計測手段は、前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットが有する前記補正手段による前記補正量を計測することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットは、少なくとも１つの部分投影光学系により構成されており、
前記補正手段は、前記部分投影光学系のそれぞれに備えられていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置を用いてマスクのパターンを外径が５００ｍｍよりも大きい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。
【請求項１】
マスクと外径が５００ｍｍよりも大きい感光性基板とを所定の方向に同期移動させて、マスクのパターンを投影光学系を介して前記感光性基板上に露光する露光装置において、
前記マスクと前記感光性基板とのうちの一方を保持して移動する第１ステージの位置を計測する第１位置計測手段と、
前記第１位置計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記マスクと前記感光性基板とのうちの他方を保持して移動する第２ステージの目標位置を算出する目標位置算出手段と、
前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する調整手段と、
前記調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置計測手段と、
前記目標位置算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置計測手段により計測された前記第２ステージの位置との差分を算出する差分算出手段と、
前記差分算出手段により算出された前記差分に基づいて、前記投影光学系が有する前記投影光学系による前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項２】
前記第１ステージは、前記感光性基板を保持して移動し、
前記第２ステージは、前記マスクを保持して移動することを特徴とする請求項１記載の露光装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置を前記走査方向へシフトすることにより補正することを特徴とする請求項１または請求項２記載の露光装置。
【請求項４】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置を前記走査方向と交差する方向へシフトすることにより補正することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを用いて、前記投影位置をローテーションすることにより補正することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の露光装置。
【請求項６】
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、
前記補正手段による補正量を計測する補正量計測手段と、
前記補正量計測手段により計測された前記補正量と前記差分算出手段により算出された前記差分との第１の差分を算出する第１の差分算出手段と、
前記第１ステージの位置を計測する第１位置再計測手段と、
前記第１位置再計測手段により計測された前記第１ステージの位置に基づいて、前記第２ステージの目標位置を算出する目標位置再算出手段と、
前記目標位置再算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置に基づいて、前記第２ステージの位置を調整する再調整手段と、
前記再調整手段により調整された前記第２ステージの位置を計測する第２位置再計測手段と、
前記目標位置再算出手段により算出された前記第２ステージの目標位置と、前記第２位置再計測手段により計測された前記第２ステージの位置との第２の差分を算出する第２の差分算出手段と、
前記第１の差分再算出手段により算出された前記第１の差分及び前記第２の差分算出手段により算出された前記第２の差分に基づいて、前記第２投影光学ユニットが有する前記第２投影光学ユニットによる前記マスクのパターンの前記感光性基板上における投影位置を補正する再補正手段と、
を更に備える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。
【請求項７】
前記補正量計測手段は、前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットが有する前記補正手段による前記補正量を計測することを特徴とする請求項６記載の露光装置。
【請求項８】
前記第１投影光学ユニット及び前記第２投影光学ユニットは、少なくとも１つの部分投影光学系により構成されており、
前記補正手段は、前記部分投影光学系のそれぞれに備えられていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の露光装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の露光装置を用いてマスクのパターンを外径が５００ｍｍよりも大きい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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１７３２３３（Ｐ２００６−１７３２３３Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３６１０６６（Ｐ２００４−３６１０６６）
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月１４日（２００４．１２．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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