JP4496711B2

JP4496711B2 - Exposure apparatus and exposure method

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Publication number: JP4496711B2
Application number: JP2003093984A
Authority: JP
Inventors: 修二竹中
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP2004302043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである液晶表示素子は、通常、ガラス基板（プレート）上に透明薄膜電極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニングして、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子及び電極配線を形成して製造される。このフォトリソグラフィの手法を用いた製造工程では、マスク上に形成された原画となるパターンを、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上に投影露光する投影露光装置が用いられている。
【０００３】
従来は、マスクとプレートとの相対的な位置合わせを行った後で、マスクに形成されたパターンをプレート上に設定された１つのショット領域に一括して転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域の露光を行う、ステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（所謂、ステッパー）が多用されていた。
【０００４】
近年、液晶表示素子の大面積化が要求されており、これに伴ってフォトリソグラフィ工程において用いられる投影露光装置は露光領域の拡大が望まれている。投影露光装置の露光領域を拡大するためには投影光学系を大型化する必要があるが、残存収差が極力低減された大型の投影光学系を設計及び製造するにはコスト高となってしまう。そこで、投影光学系の大型化を極力避けるために、投影光学系の物体面側（マスク側）における投影光学系の有効径と同程度に長手方向の長さが設定されたスリット状の照明光をマスクに照射し、マスクを介したスリット状の光が投影光学系を介してプレートに照射されている状態で、マスクとプレートとを投影光学系に対して相対的に移動させて走査し、マスクに形成されたパターンの一部を順次プレートに設定された１つのショットに転写し、転写後にプレートをステップ移動させて他のショット領域に対する露光を同様にして行う、所謂ステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が案出されている。
【０００５】
また、近年では、更なる露光領域の拡大を図るため、１つの大型の投影光学系を用いるのではなく、小型の部分投影光学系を走査方向に直交する方向（非走査方向）に所定間隔をもって複数配列した第１の配列と、この部分投影光学系の配列の間に部分光学系が配置されている第２の配列とを走査方向に配置した、所謂マルチレンズ方式の投影光学系を備える投影露光装置が案出されている（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−５７９８６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、露光領域の拡大につれ、マスク及びプレートの大面積化も近年顕著になっている。しかしながら、マスク及びプレートの巨大化はそれだけで莫大なコストアップに直結し、更に大面積化によって引き起こされる、投影レンズの焦点深度を超えたプレートのたわみ、うねりなどが現在深刻な問題となっている。
【０００８】
この発明の課題は、大面積のプレートに対して転写パターンの露光を良好に行うことができる露光装置及び該露光装置を用いた露光方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の露光装置は、複数の投影光学ユニットを備えて構成される露光装置において、感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出手段を備え、前記投影光学ユニットは、電気的に制御可能な転写パターンを生成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置からの光を前記感光性基板上に投影する投影光学系と、前記可変パターン生成装置と前記投影光学系とを一体的に前記投影光学系の光軸に沿って移動させる投影光学ユニット駆動手段を駆動させることにより、前記投影光学系のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するフォーカス位置設定手段とをそれぞれ備え、前記フォーカス位置設定手段は、前記面位置検出手段により検出された前記感光性基板上の複数個所の面位置に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を前記感光性基板の表面に合致させるように独立に設定することを特徴とする。
また、本発明の露光装置は、複数の投影光学ユニットを備えて構成される露光装置において、感光性基板上の複数個所の面位置を検出する面位置検出手段を備え、前記投影光学ユニットは、転写パターンが形成されたマスクと、前記マスクに形成された前記転写パターンの像を前記感光性基板上に投影する投影光学系と、前記マスクと前記投影光学系とを一体的に前記投影光学系の光軸に沿って移動させる投影光学ユニット駆動手段を駆動させることにより、前記投影光学系による前記転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するフォーカス位置設定手段とをそれぞれ備え、前記フォーカス位置設定手段は、前記面位置検出手段により検出された前記感光性基板上の複数個所の面位置に基づいて、前記投影光学系のフォーカス位置を前記感光性基板の表面に合致させるように独立に設定することを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の露光方法は、本発明の露光装置を用いた露光方法において、前記投影光学ユニット毎にフォーカス位置を独立設定するフォーカス位置設定工程と、前記転写パターンを感光性基板上に転写する転写工程とを含むことを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態の説明を行う。図１は、この実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ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軸が鉛直上方向に設定される。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軸方向に設定している。
【００３１】
この実施の形態においては、複数の投影光学ユニット２を備え、複数の投影光学ユニット２に対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料(レジスト)が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【００３２】
図２は、この実施の形態にかかる露光装置に備えられている投影光学ユニット２の概略構成を示す図である。図２に示すように、各投影光学ユニット２は、円筒形状を有する鏡筒４を有し、鏡筒４の上部に転写パターンを形成する可変パターン生成装置６を備えると共に、鏡筒４内に可変パターン生成装置６により形成された転写パターンをプレートステージ（図示せず）上に保持されたプレートＰ上に投影する投影光学系ＰＬを備えている。ここで、この投影光学系ＰＬは縮小倍率を有する。なお、投影光学系ＰＬの倍率は等倍であってもよい。
【００３３】
可変パターン生成装置６は、プレートＰ上に転写する転写パターンに基づいて発光パターンを形成する自発光型画像表示素子により構成されている。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Cathode ray tube）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（OLED : Organic Light Emitting Diode）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（FED : Field Emission Display）、プラズマディスプレイ（PDP : Plasma Display Panel）等が挙げられる。
【００３４】
また、各投影光学ユニット２は、投射部ＡＦ１及び検出部ＡＦ２を有する斜入射オートフォーカス系を備えている。斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ１からの投射光がプレートＰの表面で反射される際に、検出部ＡＦ２において受光される光の位置を検出することにより、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出する。更に、各投影光学ユニット２は、投影光学ユニット２を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）に移動させるためのユニット駆動部８を備えている。
【００３５】
図３は、各投影光学ユニット２の配置状態を説明するための図である。投影光学ユニット２は、第１列目（図３における最も手前の列）にＹ方向に等間隔で７個配置されており、第２列目〜第５列目にＹ方向に等間隔で各６個配置されており、第６列目にＹ方向に等間隔で７個配置されている。ここで各投影光学ユニット２は、露光エリア１０がＹ方向に隣り合う他の何れかの投影光学ユニット２の露光エリア１０と重なるように、即ちオーバラップ露光が行えるように配置されている。
【００３６】
各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成された転写パターンは、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬによりプレートＰ上に投影され転写パターンの像が形成される。
【００３７】
また、この露光装置には、プレートステージを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させるための長いストロークを有する走査駆動系（図４に示すプレートステージ駆動部２４及びプレートステージ制御部２６）、プレートステージを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメント駆動系（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡１２を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００３８】
図４は、この実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各投影光学ユニット２は、制御装置２０に接続されている。また、制御装置２０には、各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成する転写パターンを記憶するマスクパターン記憶部２２、プレートステージを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部２４を制御するプレートステージ制御部２６が接続されている。
【００３９】
制御装置２０は、プレートステージの走査に同期して、各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において生成する転写パターンを各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６に対して順次出力する。また、制御装置２０は、各投影光学ユニット２の斜入射オートフォーカス系において検出されたプレートＰ表面の位置に基づいて、各投影光学ユニット２を光軸（Ｚ方向）に沿って移動させるための制御信号を各投影光学ユニット２のユニット駆動部８に対して順次出力する。
【００４０】
この露光装置においては、各投影光学ユニット２に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各投影光学ユニット２の可変パターン生成装置６において液晶表示素子のパターン等の転写パターンを順次生成し、各投影光学ユニット２は、生成された転写パターンの像を感光性材料(レジスト)が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に順次転写する。ここで、各投影光学ユニット２は、斜入射オートフォーカス系により検出されたプレートＰの面の位置に基づいて、ユニット駆動部８により投影光学ユニット２の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写する。即ち、図５に示すように、各投影光学ユニット２は、プレートＰのたわみ、うねりに影響されることなく、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。こうして、マスクパターン記憶部２２に記憶されている転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【００４１】
この実施の形態にかかる露光装置によれば、投影光学ユニット２の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写するため、投影光学系ＰＬの収差バランスを全く崩すことなく、各投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。
【００４２】
また、可変パターン生成装置６において転写パターンをプレートＰの走査に同期して順次生成するため、大面積のマスクを用意する場合に比較してコストを大幅に削減することができる。
【００４３】
また、スキャン方向に電気的にパターンを変化させていくことで、マルチレンズ方式においてマスクの大きさが各投影光学ユニット２の露光領域分だけで充分になり、さらにこの露光領域を小さく設定することで、マスクのコストダウンはもとより、マスク面のたわみ、うねりといった問題を解消することができる。さらに各々の投影光学ユニット単位で収差バランスを全く崩さないフォーカス位置の設定が可能であるので、大面積のプレートＰが自重その他の影響によりたわみ、うねり等を生じている場合においても、たわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を容易に行うことが可能になる。
【００４４】
なお、この実施の形態においては、斜入射オートフォーカス系を用いて露光領域におけるプレートＰの表面の位置（第１の検出点）の検出を行なっている。しかしながら、図６に示すように、各投影光学ユニット２に露光領域におけるプレートＰの表面の位置を検出する第１の斜入射オートフォーカス系を備えると共に、投射部ＡＦ１１及び検出部ＡＦ１２を有し、第１の斜入射オートフォーカス系とは走査方向に沿って異なる位置の第２の検出点の面位置を検出する第２の斜入射オートフォーカス系を備えるようにしてもよい。即ち、図６に示すように、プレートＰをＸ軸方向に走査させる時に、投影光学ユニット２の露光領域のプレートＰの露光面の位置を予め検出できるように第２の斜入射オートフォーカス系を第１の斜入射オートフォーカス系の−Ｘ方向に設置する。従って、プレートＰの走査を停止、又はプレートＰの走査速度を低下させることなく、第２の斜入射オートフォーカス系により予め検出された投影光学ユニット２の露光領域のプレートＰの露光面の位置に基づいて、露光時に投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面とを合致させることができる。
【００４５】
また、この実施の形態においては、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させるために各投影光学ユニット２をユニット駆動部８により投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させている。しかしながら、図７に示すように、可変パターン生成装置６に、例えばピエゾ素子等により構成されているマスク駆動部３０を設置し、マスク駆動部３０により可変パターン生成装置６を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させてもよい。この場合においては、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面に合致させることができる。また、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させるために、ユニット駆動部８により各投影光学ユニット２を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより結像位置の粗調整を行ない、マスク駆動部３０により各可変パターン生成装置６を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより結像位置の微調整を行なってもよい。
【００４６】
また、図８に示すように、各投影光学系ＰＬを構成している光学部材の一部分を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させるための光学部材駆動部３２を設置し、各投影光学系ＰＬを構成している光学部材の一部分、例えば、投影光学系ＰＬの前群又は後群を投影光学系ＰＬの光軸方向に移動させることにより各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させてもよい。この場合においては、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面に合致させることができる。
【００４７】
また、この実施の形態においては、各投影光学ユニット２がそれぞれ斜入射オートフォーカス系を備え、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出しているが、図９に示すように、プレートＰの上部にプレートＰのＹ方向の面位置を一度に検出できる面位置検出センサ３４を設置し、プレートＰをＸ軸方向に走査させることにより、プレートＰの面位置全体を検出し、検出された面位置に基づいて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像面（露光面）とプレートＰの表面とが合致するように、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置を設定してもよい。
【００４８】
また、プレートＰの上部にプレートＰのＹ方向の特定の検出点における面位置を検出できる面位置検出センサを設置し、プレートＰをＸ軸方向に走査させることにより、プレートＰのＹ方向の特定の検出点における面位置をＸ軸方向に検出し、検出された特定の検出点における面位置に基づいてプレートＰの他の面位置を演算により補完し、検出点における面位置と演算により求められた面位置とに基づいて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像面（露光面）とプレートＰの表面とが合致するように、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置を設定してもよい。
【００４９】
また、この実施の形態においては、可変パターン生成装置６が自発光型画像表示素子を備える場合について説明を行なったが、可変パターン生成装置６が光源と、この光源からの照明光の光路中に配置される非発光型画像表示素子を備えるようにしてもよい。ここで非発光型画像表示素子とは、空間光変調器（ＳＬＭ : Spatial Light Modulator）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ : Liquid Crystal Display）、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、ＤＭＤ（Deformable Micro-mirror Device、またはDigital Micro-mirror Device）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ : ElectroPhoretic Display）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Grating Light Valve）等が例として挙げられる。
【００５０】
また、この実施の形態にかかる露光装置には複数の投影光学ユニット２を備えているが、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの光学部材の製造誤差等に因り各投影光学ユニット２に結像性能の違いが生じる場合がある。従って、各投影光学ユニット２の結像性能を予め計測し、各投影光学ユニット２の結像性能の違いに応じて、各可変パターン生成装置６において生成される転写パターンの修正を行なうようにしてもよい。また、各投影光学ユニット２の結像性能を予め計測し、各投影光学ユニット２の結像性能の違いに応じて、各投影光学ユニット２の投影光学系ＰＬの結像位置の調整を行なうようにしてもよい。
【００５１】
また、この実施の形態において、可変パターン生成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成してもよい。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【００５２】
次に、この発明の実施の形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図１０は、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説明するためのフローチャートである。まず、図１０のステップＳ４０において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、その１ロットのウエハ（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Ｓ４４において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、各投影光学系の結像位置とウエハ（プレート）の面位置を合致させるために各投影光学ユニットを投影光学系の光軸方向に移動させつつ、可変パターン生成装置のパターン像をその投影光学系（投影光学ユニット）を介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次露光転写する。
【００５３】
その後、ステップＳ４６において、その１ロットのウエハ（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Ｓ４８において、その１ロットのウエハ（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、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（プレート）上の各ショット領域に形成される。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、プレートの面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置との合致が正確に行なわれていることから、プレートのたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、極めて微細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループット良く得ることができる。
【００５４】
また、この発明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。図１１は、この実施の形態の露光装置を用いてプレート上に所定の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液晶表示素子を製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
図１１のパターン形成工程Ｓ５０では、この実施の形態の露光装置を用いて各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置を合致させるために各投影光学ユニットを投影光学系の光軸方向に移動させることにより位置調整を行ないつつ、可変パターン生成装置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）に順次転写露光する、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Ｓ５２へ移行する。
【００５６】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２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、又は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Ｓ５２の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ５２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。
【００５７】
セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パターン形成工程Ｓ５０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Ｓ５２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。その後、モジュール組立工程Ｓ５６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、プレートの面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの面位置との合致が正確に行なわれていることから、プレートのたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、極めて微細な回路パターンを有する液晶表示素子をスループット良く得ることができる。
【００５８】
【発明の効果】
この発明の露光装置によれば、投影光学系による転写パターンの像のフォーカス位置を他の投影光学系とは独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。従って、感光性基板のたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を容易に行うことができる。また、複数の投影光学ユニットを備えて構成されるため、マスクの大きさが各投影光学ユニットの露光領域分だけで充分となり、更にこの露光領域を小さく設定することができる。従って、マスク面のたわみ、うねりといった問題も解消することができる。
【００５９】
また、感光性基板の面位置を検出する面位置検出手段を備え、その検出結果に基づいてフォーカス位置を独立に設定するため、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に正確に合致させることができる。また、投影光学ユニット駆動手段により投影光学ユニットを移動させることによりフォーカス位置設定を行なう場合には、投影光学系の収差バランスを全く崩すことなく、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。また、マスク駆動手段によりマスクを移動または光学部材駆動手段により投影光学系を構成する光学部材の少なくとも１つを移動させることによりフォーカス位置設定を行なう場合には、駆動対象の質量を小さく抑えることができ、迅速に各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置を感光性基板の表面に合致させることができる。また、可変パターン生成装置によりマスクのパターンを電気的に制御することができ、抵コストで所望のパターンを容易に生成することができる。
【００６０】
また、この発明の露光方法によれば、この発明の露光装置を用いるため、感光性基板の面位置の検出が良好に行なわれ、各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置と感光性基板の面位置との合致が正確に行なわれていることから、感光性基板のたわみ、うねり等に影響されることのない最適な露光を行なうことができ、微細な露光パターンの露光を良好に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの構成を示す図である。
【図３】実施の形態にかかる露光装置の各投影光学ユニットの配列を示す斜視図である。
【図４】実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図５】実施の形態にかかる各投影光学ユニットの投影光学系の結像位置とプレートの表面の位置とを合致させた状態を示す図である。
【図６】実施の形態にかかる第２の斜入射オートフォーカス系を備える投影光学ユニットの構成を示す図である。
【図７】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの他の構成を示す図である。
【図８】実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの他の構成を示す図である。
【図９】実施の形態にかかる露光装置の他の概略構成を示す斜視図である。
【図１０】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を製造する方法のフローチャートである。
【図１１】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を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
２…投影光学ユニット、４…鏡筒、６…可変パターン生成装置、８…ユニット駆動部、１０…露光領域、１２…移動鏡、２０…制御装置、２２…マスクパターン記憶部、２４…プレートステージ駆動部、２６…プレートステージ制御部、３０…マスク駆動部、３２…光学部材駆動部、３４…面位置検出センサ、Ｐ…プレート、ＰＬ…投影光学系。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an exposure apparatus used in a manufacturing process of a semiconductor element, a liquid crystal display element, and other microdevices, and an exposure method using the exposure apparatus.
[0002]
[Prior art]
A liquid crystal display element, which is one of microdevices, is usually formed by patterning a transparent thin film electrode on a glass substrate (plate) into a desired shape by a photolithography technique, and switching elements and electrodes such as TFTs (Thin Film Transistors). Manufactured by forming wiring. In a manufacturing process using this photolithography technique, a projection exposure apparatus that projects and exposes a pattern, which is an original image formed on a mask, onto a plate coated with a photosensitive agent such as a photoresist via a projection optical system. It is used.
[0003]
Conventionally, after the relative alignment between the mask and the plate is performed, the pattern formed on the mask is collectively transferred to one shot area set on the plate, and the plate is moved stepwise after the transfer. Therefore, a step-and-repeat type projection exposure apparatus (so-called stepper) that performs exposure of other shot areas has been widely used.
[0004]
In recent years, a liquid crystal display element has been required to have a large area, and accordingly, a projection exposure apparatus used in a photolithography process is desired to expand an exposure area. In order to enlarge the exposure area of the projection exposure apparatus, it is necessary to increase the size of the projection optical system. However, it is expensive to design and manufacture a large projection optical system in which residual aberrations are reduced as much as possible. Therefore, in order to avoid the enlargement of the projection optical system as much as possible, slit-shaped illumination light whose length in the longitudinal direction is set to be the same as the effective diameter of the projection optical system on the object plane side (mask side) of the projection optical system In a state where slit-shaped light through the mask is irradiated on the plate through the projection optical system, the mask and the plate are moved relative to the projection optical system and scanned, A so-called step-and-scan method in which a part of the pattern formed on the mask is sequentially transferred to one shot set on the plate, and after the transfer, the plate is moved stepwise to expose the other shot areas in the same manner. A projection exposure apparatus has been devised.
[0005]
Further, in recent years, instead of using one large projection optical system in order to further expand the exposure area, a small partial projection optical system is provided at a predetermined interval in a direction (non-scanning direction) perpendicular to the scanning direction. Projection provided with a so-called multi-lens projection optical system in which a plurality of first arrays and a second array in which partial optical systems are arranged between the partial projection optical systems are arranged in the scanning direction. An exposure apparatus has been devised (see, for example, Patent Document 1).
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 7-57986
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, as the exposure area expands, the increase in the area of the mask and the plate has become remarkable in recent years. However, enlarging the mask and the plate directly leads to enormous cost increase, and the deflection and swell of the plate beyond the depth of focus of the projection lens caused by the larger area are now serious problems. .
[0008]
An object of the present invention is to provide an exposure apparatus capable of satisfactorily exposing a transfer pattern to a large-area plate and an exposure method using the exposure apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus configured to include a plurality of projection optical units, and includes surface position detection means for detecting surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate. A variable pattern generation device that generates a controllable transfer pattern, and a projection optical system that projects light from the variable pattern generation device onto the photosensitive substrate, By driving the projection optical unit driving means for moving the variable pattern generation device and the projection optical system integrally along the optical axis of the projection optical system, Focus position setting means for setting the focus position of the projection optical system independently of other projection optical systems, and the focus position setting means on the photosensitive substrate detected by the surface position detection means The focus position of the projection optical system is independently set based on the surface positions at a plurality of locations so as to match the surface of the photosensitive substrate.
The exposure apparatus of the present invention is an exposure apparatus comprising a plurality of projection optical units, comprising surface position detection means for detecting surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate, the projection optical unit comprising: A mask on which a transfer pattern is formed; and a projection optical system that projects an image of the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate; By driving the projection optical unit driving means for moving the mask and the projection optical system integrally along the optical axis of the projection optical system, Focus position setting means for setting the focus position of the image of the transfer pattern by the projection optical system independently of other projection optical systems, and the focus position setting means is detected by the surface position detection means The focus position of the projection optical system is independently set based on the surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate so as to match the surface of the photosensitive substrate.
[0027]
Also, Of the present invention The exposure method is Of the present invention An exposure method using an exposure apparatus includes a focus position setting step for independently setting a focus position for each projection optical unit, and a transfer step for transferring the transfer pattern onto a photosensitive substrate.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to this embodiment. In the following description, the XYZ orthogonal coordinate system shown in FIG. 1 is set, and the positional relationship of each member will be described with reference to this XYZ orthogonal coordinate system. The XYZ orthogonal coordinate system is set so that the X axis and the Y axis are parallel to the plate P, and the Z axis is set in a direction orthogonal to the plate P. In the XYZ coordinate system in the figure, the XY plane is actually set to a plane parallel to the horizontal plane, and the Z-axis is set vertically upward. In this embodiment, the direction in which the plate P is moved (scanning direction) is set in the X-axis direction.
[0031]
In this embodiment, a plurality of projection optical units 2 are provided, and an image of a transfer pattern such as a liquid crystal display element pattern is transferred to a photosensitive material (moving plate P relative to the plurality of projection optical units 2). A step-and-scan type exposure apparatus that transfers onto a plate P as a photosensitive substrate coated with a resist will be described as an example.
[0032]
FIG. 2 is a view showing a schematic configuration of the projection optical unit 2 provided in the exposure apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 2, each projection optical unit 2 includes a lens barrel 4 having a cylindrical shape, and includes a variable pattern generation device 6 that forms a transfer pattern on the upper portion of the lens barrel 4, and the lens barrel 4 includes the projection optical unit 2. A projection optical system PL is provided for projecting the transfer pattern formed by the variable pattern generation device 6 onto a plate P held on a plate stage (not shown). Here, the projection optical system PL has a reduction magnification. Note that the magnification of the projection optical system PL may be equal.
[0033]
The variable pattern generation device 6 includes a self-luminous image display element that forms a light emission pattern based on a transfer pattern transferred onto the plate P. Examples of the self-luminous image display element include CRT (Cathode ray tube), inorganic EL display, organic EL display (OLED: Organic Light Emitting Diode), LED display, LD display, field emission display (FED: Field Emission). Display), plasma display (PDP) and the like.
[0034]
Each projection optical unit 2 includes an oblique incidence autofocus system having a projection unit AF1 and a detection unit AF2. The oblique incidence autofocus system detects the position of the light received by the detection unit AF2 when the projection light from the projection unit AF1 is reflected by the surface of the plate P, so that the image plane of the projection optical system PL ( The in-focus state between the exposure surface) and the surface of the plate P is detected photoelectrically. Further, each projection optical unit 2 includes a unit driving unit 8 for moving the projection optical unit 2 in the optical axis direction (Z direction) of the projection optical system PL.
[0035]
FIG. 3 is a diagram for explaining an arrangement state of the projection optical units 2. The seven projection optical units 2 are arranged at equal intervals in the Y direction in the first row (frontmost row in FIG. 3), and are arranged at equal intervals in the Y direction from the second row to the fifth row. Six are arranged, and seven are arranged at equal intervals in the Y direction in the sixth column. Here, each projection optical unit 2 is arranged so that the exposure area 10 overlaps the exposure area 10 of any other projection optical unit 2 adjacent in the Y direction, that is, can perform overlap exposure.
[0036]
The transfer pattern generated in the variable pattern generation device 6 of each projection optical unit 2 is projected onto the plate P by the projection optical system PL of each projection optical unit 2 to form an image of the transfer pattern.
[0037]
The exposure apparatus also includes a scanning drive system (a plate stage drive unit 24 and a plate stage control unit 26 shown in FIG. 4) having a long stroke for moving the plate stage along the X-axis direction, which is the scanning direction, A pair of alignment drive systems (not shown) are provided for moving the plate stage by a minute amount along the Y-axis direction, which is the orthogonal direction of scanning, and for rotating the plate stage by a minute amount around the Z-axis. The position coordinate of the plate stage is measured by a laser interferometer (not shown) using the movable mirror 12 and the position is controlled.
[0038]
FIG. 4 is a block diagram showing the system configuration of the exposure apparatus according to this embodiment. Each projection optical unit 2 is connected to the control device 20. The control device 20 also includes a mask pattern storage unit 22 that stores a transfer pattern generated by the variable pattern generation device 6 of each projection optical unit 2, and a plate that controls a plate stage driving unit 24 that moves the plate stage in the scanning direction. A stage control unit 26 is connected.
[0039]
The control device 20 sequentially outputs a transfer pattern generated by the variable pattern generation device 6 of each projection optical unit 2 to the variable pattern generation device 6 of each projection optical unit 2 in synchronization with the scanning of the plate stage. Further, the control device 20 moves each projection optical unit 2 along the optical axis (Z direction) based on the position of the surface of the plate P detected in the oblique incidence autofocus system of each projection optical unit 2. A control signal is sequentially output to the unit driving unit 8 of each projection optical unit 2.
[0040]
In this exposure apparatus, while the plate P is moved relative to each projection optical unit 2, the pattern of the liquid crystal display element and the like in the variable pattern generation device 6 of each projection optical unit 2 is synchronized with the scanning of the plate P. These transfer patterns are sequentially generated, and each projection optical unit 2 sequentially transfers an image of the generated transfer pattern onto a plate P as a photosensitive substrate coated with a photosensitive material (resist). Here, each projection optical unit 2 moves the entire projection optical unit 2 in the optical axis direction (Z direction) by the unit driving unit 8 based on the position of the surface of the plate P detected by the oblique incidence autofocus system. By doing so, the image of the transfer pattern is transferred onto the plate P while the imaging position of the projection optical system PL is matched with the position of the surface of the plate P. That is, as shown in FIG. 5, each projection optical unit 2 can match the imaging position of the projection optical system PL with the position of the surface of the plate P without being affected by the deflection and undulation of the plate P. . In this way, the entire transfer pattern stored in the mask pattern storage unit 22 is transferred (scanned exposure) to the entire exposure area on the plate P.
[0041]
According to the exposure apparatus of this embodiment, the entire projection optical unit 2 is moved in the optical axis direction (Z direction) so that the imaging position of the projection optical system PL matches the position of the surface of the plate P. However, since the image of the transfer pattern is transferred onto the plate P, the image formation position of each projection optical system PL can be matched with the position of the surface of the plate P without destroying the aberration balance of the projection optical system PL.
[0042]
Further, since the transfer pattern is sequentially generated in synchronization with the scanning of the plate P in the variable pattern generation device 6, the cost can be greatly reduced as compared with the case where a mask having a large area is prepared.
[0043]
Further, by electrically changing the pattern in the scanning direction, the mask size in the multi-lens method is sufficient for the exposure area of each projection optical unit 2, and the exposure area is set to be small. Thus, not only can the cost of the mask be reduced, but also problems such as deflection and waviness of the mask surface can be solved. In addition, since it is possible to set a focus position that does not break the aberration balance at each projection optical unit unit, even when the large-area plate P is bent or swelled by its own weight or other influences, the deflection or swell is generated. It is possible to easily perform optimum exposure without being affected by the above.
[0044]
In this embodiment, the position (first detection point) of the surface of the plate P in the exposure region is detected using an oblique incidence autofocus system. However, as shown in FIG. 6, each projection optical unit 2 includes a first oblique incidence autofocus system that detects the position of the surface of the plate P in the exposure region, and includes a projection unit AF11 and a detection unit AF12. A second oblique incidence autofocus system that detects the surface position of the second detection point at a position different from the first oblique incidence autofocus system in the scanning direction may be provided. That is, as shown in FIG. 6, when the plate P is scanned in the X-axis direction, the second oblique incidence autofocus system is set so that the position of the exposure surface of the plate P in the exposure area of the projection optical unit 2 can be detected in advance. Installed in the -X direction of the first oblique incidence autofocus system. Therefore, without stopping the scanning of the plate P or reducing the scanning speed of the plate P, the position of the exposure surface of the plate P in the exposure area of the projection optical unit 2 detected in advance by the second oblique incidence autofocus system is reached. Based on this, the image plane (exposure plane) of the projection optical system PL and the surface of the plate P can be matched during exposure.
[0045]
Further, in this embodiment, in order to make the imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 coincide with the position of the surface of the plate P, each projection optical unit 2 is moved by the unit driving unit 8 to the projection optical system PL. It is moved in the direction of the optical axis. However, as shown in FIG. 7, the variable pattern generation device 6 is provided with a mask drive unit 30 configured by, for example, a piezo element, and the mask drive unit 30 makes the variable pattern generation device 6 light of the projection optical system PL. The imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 may be matched with the position of the surface of the plate P by moving in the axial direction. In this case, the mass of the drive target can be kept small, and the imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 can be quickly matched with the surface of the plate P. Further, in order to make the imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 coincide with the position of the surface of the plate P, the unit drive unit 8 moves each projection optical unit 2 in the optical axis direction of the projection optical system PL. Thus, the image forming position may be coarsely adjusted, and the image forming position may be finely adjusted by moving each variable pattern generating device 6 in the optical axis direction of the projection optical system PL by the mask driving unit 30.
[0046]
In addition, as shown in FIG. 8, an optical member driving unit 32 for moving a part of the optical members constituting each projection optical system PL in the optical axis direction of the projection optical system PL is installed, and each projection optical system An image of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 by moving a part of the optical member constituting the PL, for example, the front group or the rear group of the projection optical system PL in the optical axis direction of the projection optical system PL. The position may match the position of the surface of the plate P. In this case, the mass of the drive target can be kept small, and the imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 can be quickly matched with the surface of the plate P.
[0047]
In this embodiment, each projection optical unit 2 includes an oblique incidence autofocus system, and photoelectrically detects the in-focus state between the image plane (exposure plane) of the projection optical system PL and the surface of the plate P. However, as shown in FIG. 9, a surface position detection sensor 34 that can detect the surface position of the plate P in the Y direction at a time is installed on the top of the plate P, and the plate P is scanned in the X axis direction. The entire surface position of the plate P is detected, and based on the detected surface position, the imaging surface (exposure surface) of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 and the surface of the plate P are matched. The imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 may be set.
[0048]
Further, a surface position detection sensor capable of detecting a surface position at a specific detection point in the Y direction of the plate P is installed on the upper part of the plate P, and the plate P is scanned in the X axis direction, thereby specifying the Y direction of the plate P. The surface position at the detection point is detected in the X-axis direction, and the other surface position of the plate P is complemented by calculation based on the detected surface position at the specific detection point. The projection optical system PL of each projection optical unit 2 is connected so that the imaging surface (exposure surface) of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 matches the surface of the plate P based on the surface position. The image position may be set.
[0049]
Further, in this embodiment, the case where the variable pattern generation device 6 includes a self-luminous image display element has been described. However, the variable pattern generation device 6 has a light source and an optical path of illumination light from the light source. You may make it provide the non-light-emitting-type image display element arrange | positioned. Here, the non-light emitting image display element is also called a spatial light modulator (SLM), which is an element that spatially modulates the amplitude, phase, or polarization state of light. Examples of the device include a transmissive liquid crystal display (LCD), an electrochromic display (ECD), and the like. Reflective spatial light modulators include DMD (Deformable Micro-mirror Device or Digital Micro-mirror Device), reflective mirror array, reflective liquid crystal display element, electrophoretic display (EPD), electronic paper ( Examples thereof include electronic ink), a light diffraction type light valve, and the like.
[0050]
In addition, the exposure apparatus according to this embodiment includes a plurality of projection optical units 2, but each projection optical unit 2 is connected to each projection optical unit 2 due to a manufacturing error of an optical member of the projection optical system PL of each projection optical unit 2. Differences in image performance may occur. Therefore, the imaging performance of each projection optical unit 2 is measured in advance, and the transfer pattern generated in each variable pattern generation device 6 is corrected according to the difference in imaging performance of each projection optical unit 2. Also good. Further, the imaging performance of each projection optical unit 2 is measured in advance, and the imaging position of the projection optical system PL of each projection optical unit 2 is adjusted according to the difference in imaging performance of each projection optical unit 2. It may be.
[0051]
In this embodiment, as the self-luminous image display element provided in the variable pattern generation device, a solid light source chip having a plurality of light emitting points, a solid light source chip array in which a plurality of chips are arrayed, or a plurality of light emitting elements A pattern in which dots are formed on a single substrate may be used, and the solid light source chip may be electrically controlled to form a pattern. The solid light source element may be inorganic or organic.
[0052]
Next, a manufacturing method of a micro device using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention in the lithography process will be described. FIG. 10 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a semiconductor device as a micro device. First, in step S40 of FIG. 10, a metal film is deposited on one lot of wafers (plates). In the next step S42, a photoresist is applied on the metal film on the wafer (plate) of the one lot. Thereafter, in step S44, each projection optical unit is connected to the projection optical system in order to match the image formation position of each projection optical system with the surface position of the wafer (plate) using the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention. While moving in the optical axis direction, the pattern image of the variable pattern generation device is sequentially exposed and transferred to each shot area on the wafer (plate) of one lot via the projection optical system (projection optical unit).
[0053]
Thereafter, in step S46, the photoresist on the one lot of wafers (plates) is developed, and in step S48, etching is performed on the one lot of wafers (plates) using the resist pattern as a mask. A circuit pattern corresponding to the pattern on the mask is formed in each shot area on each wafer (plate). Thereafter, a device pattern such as a semiconductor element is manufactured by forming a circuit pattern of an upper layer. According to the semiconductor device manufacturing method described above, the surface position of the plate is satisfactorily detected, and the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit and the surface position of the plate are accurately matched. Therefore, it is possible to perform optimum exposure without being affected by plate deflection, undulation, and the like, and a semiconductor device having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0054]
In the exposure apparatus according to the embodiment of the present invention, a liquid crystal display element as a micro device can be obtained by forming a predetermined pattern (circuit pattern, electrode pattern, etc.) on a plate (glass substrate). . FIG. 11 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device by forming a predetermined pattern on a plate using the exposure apparatus of this embodiment.
[0055]
In the pattern forming step S50 of FIG. 11, each projection optical unit is installed in the projection optical system in order to match the image forming position of the projection optical system of each projection optical unit with the surface position of the plate using the exposure apparatus of this embodiment. A so-called photolithographic process is performed in which the pattern of the variable pattern generation device is sequentially transferred and exposed to a photosensitive substrate (such as a glass substrate coated with a resist) while adjusting the position by moving in the optical axis direction. By this photolithography process, a predetermined pattern including a large number of electrodes and the like is formed on the photosensitive substrate. Thereafter, the exposed substrate undergoes steps such as a developing step, an etching step, and a resist stripping step, whereby a predetermined pattern is formed on the substrate, and the process proceeds to the next color filter forming step S52.
[0056]
Next, in the color filter forming step S52, a large number of sets of three dots corresponding to R (Red), G (Green), and B (Blue) are arranged in a matrix or three of R, G, and B A color filter is formed by arranging a plurality of stripe filter sets in the horizontal scanning line direction. And cell assembly process S54 is performed after color filter formation process S52. In the cell assembly step S54, a liquid crystal panel (liquid crystal cell) is assembled using the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S50 and the color filter obtained in the color filter formation step S52.
[0057]
In the cell assembly step S54, for example, liquid crystal is injected between the substrate having the predetermined pattern obtained in the pattern formation step S50 and the color filter obtained in the color filter formation step S52, and a liquid crystal panel (liquid crystal cell ). Thereafter, in a module assembling step S56, components such as an electric circuit and a backlight for performing a display operation of the assembled liquid crystal panel (liquid crystal cell) are attached to complete a liquid crystal display element. According to the above-described method for manufacturing a liquid crystal display element, the surface position of the plate is detected well, and the image forming position of the projection optical system of each projection optical unit and the surface position of the plate are accurately matched. Therefore, it is possible to perform optimum exposure without being affected by plate deflection, undulation, and the like, and a liquid crystal display element having an extremely fine circuit pattern can be obtained with high throughput.
[0058]
【The invention's effect】
According to the exposure apparatus of the present invention, since the focus position of the image of the transfer pattern by the projection optical system is set independently of other projection optical systems, the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit is set to the photosensitive substrate. Can be matched to the surface. Therefore, it is possible to easily perform optimum exposure without being affected by the deflection or undulation of the photosensitive substrate. In addition, since it is configured with a plurality of projection optical units, the mask size is sufficient for the exposure area of each projection optical unit, and this exposure area can be set smaller. Therefore, problems such as mask surface deflection and waviness can be solved.
[0059]
In addition, surface position detection means for detecting the surface position of the photosensitive substrate is provided, and in order to independently set the focus position based on the detection result, the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit is set to the photosensitive substrate. It can be precisely matched to the surface. Further, when the focus position is set by moving the projection optical unit by the projection optical unit driving means, the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit can be set without losing any aberration balance of the projection optical system. It can be matched to the surface of the photosensitive substrate. Further, when the focus position is set by moving the mask by the mask driving means or by moving at least one of the optical members constituting the projection optical system by the optical member driving means, the mass of the driving target can be kept small. The imaging position of the projection optical system of each projection optical unit can be quickly matched with the surface of the photosensitive substrate. Further, the mask pattern can be electrically controlled by the variable pattern generation device, and a desired pattern can be easily generated at low cost.
[0060]
Further, according to the exposure method of the present invention, since the exposure apparatus of the present invention is used, the surface position of the photosensitive substrate is detected well, and the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit and the photosensitive substrate are detected. Therefore, it is possible to perform optimum exposure without being affected by the deflection or waviness of the photosensitive substrate, and to perform fine exposure pattern exposure satisfactorily. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall schematic configuration of an exposure apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a view showing a configuration of a projection optical unit of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a perspective view showing an arrangement of projection optical units of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the imaging position of the projection optical system of each projection optical unit according to the embodiment is matched with the position of the surface of the plate.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of a projection optical unit including a second oblique incidence autofocus system according to the embodiment.
FIG. 7 is a view showing another configuration of the projection optical unit of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 8 is a view showing another configuration of the projection optical unit of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing another schematic configuration of the exposure apparatus according to the embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of a method of manufacturing a semiconductor device as a micro device according to an embodiment.
FIG. 11 is a flowchart of a method of manufacturing a liquid crystal display element as a micro device according to an embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Projection optical unit, 4 ... Lens barrel, 6 ... Variable pattern production | generation apparatus, 8 ... Unit drive part, 10 ... Exposure area | region, 12 ... Moving mirror, 20 ... Control apparatus, 22 ... Mask pattern memory | storage part, 24 ... Plate stage Drive unit 26... Plate stage control unit 30. Mask drive unit 32. Optical member drive unit 34. Surface position detection sensor P P plate PL Projection optical system

Claims

In an exposure apparatus configured to include a plurality of projection optical units,
Provided with surface position detecting means for detecting surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate,
The projection optical unit includes:
A variable pattern generation device for generating an electrically controllable transfer pattern;
A projection optical system that projects light from the variable pattern generation device onto the photosensitive substrate;
By driving a projection optical unit driving unit that moves the variable pattern generation device and the projection optical system integrally along the optical axis of the projection optical system, the focus position of the projection optical system is changed to another projection optical system. A focus position setting means that is set independently from the system,
The focus position setting means matches the focus position of the projection optical system with the surface of the photosensitive substrate based on a plurality of surface positions on the photosensitive substrate detected by the surface position detection means. An exposure apparatus characterized by being set independently.

2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the surface position detecting means includes first surface position detecting means for detecting a surface position of an exposure region provided for each projection optical unit.

The surface position detection means is provided for each projection optical unit, and detects a surface position at a second detection point that is different from the first detection point by the first surface position detection means along the scanning direction. The exposure apparatus according to claim 2, further comprising a second surface position detecting unit.

The variable pattern generation device, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a self-luminous type image display device for forming a light-emitting pattern.

It said variable pattern generator includes a light source and, in any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a non-emission type image display element disposed in the optical path of the illumination light from the light source The exposure apparatus described.

Said variable pattern generator and the device and the projection optical system, an exposure apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that in the direction orthogonal to the optical axis is not performed relative movement.

An apparatus according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises a scanning means for moving the said projection optical unit and the photosensitive substrate in the relative scanning direction.

In an exposure apparatus configured to include a plurality of projection optical units,
Provided with surface position detecting means for detecting surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate,
The projection optical unit includes:
A mask on which a transfer pattern is formed;
A projection optical system that projects an image of the transfer pattern formed on the mask onto the photosensitive substrate;
By driving a projection optical unit driving unit that moves the mask and the projection optical system integrally along the optical axis of the projection optical system, the focus position of the image of the transfer pattern by the projection optical system is changed. Focus position setting means for setting independently from the projection optical system,
The focus position setting means matches the focus position of the projection optical system with the surface of the photosensitive substrate based on the surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate detected by the surface position detection means. An exposure apparatus characterized by being set independently.

9. The exposure apparatus according to claim 8 , wherein the surface position detecting means includes first surface position detecting means for detecting a surface position of an exposure area provided for each projection optical unit.

The surface position detection means is provided for each projection optical unit, and detects a surface position at a second detection point that is different from the first detection point by the first surface position detection means along the scanning direction. The exposure apparatus according to claim 9 , further comprising a second surface position detecting unit.

The mask, the exposure apparatus according to any one of claims 8 to 10, characterized in that it comprises a variable pattern generator.

Wherein the mask and the projection optical system, an exposure apparatus according to any one of claims 8 to 11, characterized in that in the direction orthogonal to the optical axis is not performed relative movement.

An apparatus according to any one of claims 8 to 12, characterized in that it comprises a scanning means for moving the said projection optical unit and the photosensitive substrate in the relative scanning direction.

In the exposure method using the exposure apparatus according to any one of claims 1 to 7 ,
A focus position setting step for independently setting a focus position for each projection optical unit;
A transfer step of transferring the transfer pattern onto a photosensitive substrate;
An exposure method comprising:

An exposure method using the exposure apparatus according to any one of claims 8 to 13 ,
A focus position setting step for independently setting a focus position for each projection optical unit;
A transfer step of transferring the pattern of the mask onto a photosensitive substrate;
An exposure method comprising:

16. The exposure method according to claim 14, wherein the focus position setting step includes a surface position detection step of detecting surface positions at a plurality of locations on the photosensitive substrate.