JP5470707B2 - 露光方法及び装置、並びにデバイス製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、パターンを介して感光基板等の物体を露光する露光技術、及びこの露光技術を用いてデバイスを製造するデバイス製造技術に関する。

例えば半導体素子又は液晶表示素子等のデバイス（電子デバイス、マイクロデバイス）を製造する際に、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レジストが塗布されたプレート（ガラスプレート又は半導体ウエハ等）上に投影する投影露光装置が使用されている。例えば液晶表示素子製造用のプレートは益々大型化し、近年では、２ｍ角を越えるプレートが使用されるようになってきている。このようなプレートに対して例えば等倍の投影光学系を使用するものとすると、マスクも大型化する。一般に、投影露光装置に用いるマスクは、マスク基板の平面度やマスクのパターンの描画精度を高精度に維持する必要があり、また、大面積になるほど製造工程が複雑化するため、大型化するほど製造が困難になるばかりか製造コストが高くなる。さらに、例えば液晶表示素子の薄膜トランジスタ部を形成するためには、通常４〜５層分のマスクが必要とされており多大なコストを要していた。

そこで、例えば走査方向に２列に分けて配置された複数の拡大倍率の部分投影光学系よりなる拡大系マルチレンズを用いることによって、マスクのパターンを小さくした走査型の投影露光装置（走査型露光装置）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２６５８４８号公報

従来の拡大系マルチレンズを備えた走査型露光装置においては、等倍の投影光学系を用いる方式に比べればマスクのパターンを小型化できる。しかしながら、それでもマスクのパターンの走査方向の長さは、少なくともプレート上の一つのパターン転写領域（ショット領域）の長さを拡大倍率で割った長さ分は必要であり、十分な小型化が達成されているものではなかった。このため、マスク製造の困難性と製造コストとは依然高いままであるとともに、そのマスクを用いるデバイス製造ではマスクのパターンの描画誤差の影響を受ける恐れがあった。

また、液晶表示素子等のパターンのなかには、所定の基本的なパターンを所定周期で繰り返す周期的なパターンがある。このような場合でも、従来のマスクには、ほぼプレート上の一つのパターン転写領域の長さを投影倍率で割った長さ分のパターンが形成されていた。
本発明はこのような事情に鑑み、転写用のパターンをいっそう小型化できる露光技術、及びその露光技術を用いるデバイス製造技術を提供することを目的とする。

本発明による露光方法は、所定方向に周期性を有するパターンに対して露光光を周期的にパルス照射し、そのパターンを介したその露光光によって物体を露光する照明工程と、その露光光のパルス照射の各周期に、その所定方向におけるそのパターンのパターン周期に応じて、その物体をその所定方向に対応する移動方向へ移動させる移動工程と、を含むものである。
さらに、その移動工程では、その露光光のパルス照射の各周期に、その物体がその移動方向へ、その照明工程によってその物体上に形成される転写パターンのその移動方向における周期の整数倍又は整数分の一倍に等しい移動量だけ移動するように、その物体はその移動方向へ連続的に移動される。

また、本発明による露光装置は、所定方向に周期性を有するパターンに対して露光光を
周期的にパルス照射して、そのパターンを介したその露光光によってその物体を露光する照明光学系と、その露光光のパルス照射の各周期に、その所定方向におけるそのパターンのパターン周期に応じて、その物体をその所定方向に対応する移動方向へ移動させるステージ機構と、を備えるものである。
さらに、そのステージ機構は、その露光光のパルス照射の各周期に、その物体がその移動方向へ、その照明光学系を用いてその物体上に形成される転写パターンのその移動方向における周期の整数倍又は整数分の一倍に等しい移動量だけ移動するように、その物体をその移動方向へ連続的に移動させるものである。

本発明によれば、周期性を有する転写用のパターンをいっそう小型化できる。

以下、本発明の好ましい実施形態の一例につき図面を参照して説明する。
図２は、本実施形態の走査型の投影露光装置よりなる露光装置１００の構成を示す斜視図、図１は、その露光装置１００の照明装置及びマスクステージの構成を示す斜視図である。図１及び図２において、露光装置１００は、光源からの露光用の照明光でマスクＭＡのパターンを照明する照明装置ＩＵと、マスクＭＡを保持するマスクステージＭＳＴと、そのマスクＭＡのパターンの拡大像をプレート（基板）ＰＴ上に投影する投影光学装置ＰＬと、プレートＰＴを保持して移動する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを駆動するリニアモータ等を含む駆動機構（不図示）と、この駆動機構等の動作を統括的に制御する主制御系２３等とを備えている。なお、本実施形態の露光装置１００は、プレートＰＴの走査露光時にマスクＭＡをほぼ静止させている第１露光モード（マスク静止・プレート走査モード）と、マスクＭＡをプレートＰＴに同期して移動（走査）する第２露光モード（マスク及びプレートの同期走査モード）とを切り替え可能に使用する。照明装置ＩＵ、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴのベース部材（不図示）、並びに投影光学装置ＰＬ等は不図示のフレーム機構に支持されている。

本実施形態のプレートＰＴは、一例として液晶表示素子製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された１．９×２．２ｍ角、２．２×２．４ｍ角、２．４×２．８ｍ角、又は２．８×３．２ｍ角程度の矩形の平板状のガラスプレートである。また、一例として、図２に示すように、プレートＰＴの表面は、それぞれマスクＭＡのパターンが転写される２つのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に区分して主制御系２３に認識されている。

以下、図１及び図２において、基板ステージＰＳＴのガイド面（不図示）に垂直にＺ軸を取り、そのガイド面に平行な面内で走査露光時のプレートＰＴの走査方向に沿ってＸ軸を取り、Ｘ軸に直交する非走査方向に沿ってＹ軸を取って説明する。本実施形態では、マスクステージＭＳＴの載置面（不図示）は、基板ステージＰＳＴのガイド面に平行であり、第２露光モードでプレートＰＴと同期してマスクＭＡを走査する際のマスクＭＡの走査方向はＸ軸に平行である。また、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転方向をθＺ方向とも呼ぶ。

図１の照明装置ＩＵにおいて、光源部１０の４つの送光部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄから射出された露光光としての照明光ＩＬは、マスクＭＡを部分的に照明する４つの同一構成の部分照明光学系ＩＬＳ１，ＩＬＳ２，ＩＬＳ３，ＩＬＳ４にそれぞれ入射する。露光用の照明光ＩＬとしては、ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）よりなるパルス光が使用されている。照明光ＩＬは、一例として周波数が１〜１５ｋＨｚ程度で発振するときに発光効率が高く、パルス幅は１００〜１０ｎｓ程度である。照明光ＩＬの周波数は例えば１〜５ｋＨｚ程度に設定される。なお、露光用の照明光としては、他の固体レーザ（半導体レーザ等）の高調波、又はＫｒＦ（波長２４８ｎｍ）若しくはＡｒＦ（波長１９３ｎｍ）等のエキシマレーザ光等のパルス光も使用できる。

送光部１０ａ〜１０ｄから射出された照明光ＩＬは、それぞれ部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４に入射し、コリメータレンズ４により平行光束にされて、フライアイレンズ６に入射する。部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４のフライアイレンズ６の後側焦点面に形成された多数の二次光源からの照明光は、それぞれ集光レンズ７を介して第１ブラインド８及び第２ブラインド１１（詳細後述）を照明する。ブラインド８及び１１を通過した照明光ＩＬは、リレー光学系９を介してマスクＭＡ上のＹ方向に長い平行四辺形状の照明領域（照野領域）ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４をほぼ均一に照明する。照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４は、Ｙ方向に沿って一列に配置されている。ブラインド８及び１１には、これらの部材をＸ方向に移動するための駆動部２４及び２５が連結されており、駆動部２４及び２５は主制御系２３によって制御される。なお、部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４の第１ブラインド８を共通の１枚のブラインドとして、これを１つの駆動部２４でＸ方向に駆動し、部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４の第２ブラインド１１を共通の１枚のブラインドとして、これを１つの駆動部２５でＸ方向に駆動してもよい。

図２において、マスクＭＡの照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４からの光は、それぞれ対応する第１、第２、第３、及び第４の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４を介して、プレートＰＴ上の露光領域（像野領域又はイメージフィールド）ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３，ＥＦ４を露光する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ側及びプレートＰＴ側にテレセントリックであり、マスクＭＡ側からプレートＰＴ側へ拡大倍率を有している。露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状は、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の形状を投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の投影倍率で拡大した形状である。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及びこれらに対応する露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４はＹ方向に一列に配置されている。Ｙ方向における照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の配列周期と露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の配列周期とは等しい。

なお、上記の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は、第１露光モードで使用される照明領域である。第２露光モードでは、Ｙ方向に長い台形状の照明領域ＩＧ１〜ＩＧ４（図９（Ａ）参照）及びこれと共役な台形状の露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４（図１０（Ａ）参照）が使用される。なお、第２露光モードにおいて、第１露光モードと同じ形状の照明領域を用いても良い。

本実施形態では４つの投影光学系（部分投影光学系）ＰＬ１〜ＰＬ４を含んで投影光学装置ＰＬが構成され、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ上の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内のパターンを共通の拡大倍率Ｍ（絶対値）で拡大した投影像をプレートＰＴの表面上の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４に形成する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、マスクＭＡのパターンのＸ方向（プレートＰＴの走査方向）に正立でＹ方向（非走査方向）に倒立の像をプレートＰＴ上に形成する。その拡大倍率Ｍは、好ましくは２倍以上であり、本実施形態では一例として２．５倍である。

図１において、マスクＭＡはマスクホルダ（不図示）を介してマスクステージＭＳＴ上に吸着保持されている。マスクステージＭＳＴ上にＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５０Ｘ及び５０Ｙが固定され、これらに対向するようにＸ軸のレーザ干渉計２２ＸＡ，２２ＸＢ及びＹ軸のレーザ干渉計２２Ｙよりなるマスク側レーザ干渉計が配置されている。マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びマスクステージＭＳＴのθＺ方向の回転角を計測し、計測結果を主制御系２３に供給する。主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動系（不図示）を介してマスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθＺ方向の回転角を制御する。

図２において、プレートＰＴは基板ホルダ（不図示）を介して基板ステージＰＳＴ上に吸着保持されている。基板ステージＰＳＴにはＸ軸、Ｙ軸の移動鏡５１Ｘ及び５１Ｙが固定され、これらに対向するようにＸ軸のレーザ干渉計２１ＸＡ，２１ＸＢ及びＹ軸のレーザ干渉計２１Ｙよりなるプレート側レーザ干渉計が配置されている。プレート側レーザ干渉計は、基板ステージＰＳＴのＸ方向及びＹ方向の位置、並びに基板ステージＰＳＴのθＺ方向の回転角を計測し、計測値を主制御系２３に供給する。主制御系２３はその計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動系（不図示）を介して基板ステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθＺ方向の回転角を制御する。

プレートＰＴの露光を第１露光モードで行うときには、マスクＭＡはほぼ静止しており、基板ステージＰＳＴを介してプレートＰＴがＸ方向に所定速度Ｖで移動される。そして、一例としてプレートＰＴのＸ方向、Ｙ方向の位置の目標位置からの誤差と、θＺ方向の回転角の誤差との少なくとも一方を補正するように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡの位置及び回転角が補正される。

一方、プレートＰＴの露光を第２露光モードで行うときには、マスクステージＭＳＴ（マスクＭＡ）をＸ方向に速度Ｖ／Ｍ（Ｍは拡大倍率）で走査するのに同期して、基板ステージＰＳＴ（プレートＰＴ）がＸ方向に所定速度Ｖで走査される。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の像はＸ方向に正立であるため、マスクステージＭＳＴの走査方向と基板ステージＰＳＴの走査方向とはＸ軸に沿った同じ向きとなる。

図２において、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の近傍には、プレートＰＴのアライメントマークの位置を計測するためのプレートアライメント系（不図示）、並びにマスクＭＡ及びプレートＰＴのＺ方向の位置を計測するためのオートフォーカスセンサ（不図示）が設置されている。オートフォーカスセンサの計測結果に基づいて、マスクＭＡのパターンの像にプレートＰＴの表面を合わせるように、例えばマスクステージＭＳＴのＺ駆動部（不図示）を介してマスクＭＡのＺ方向の位置が制御される。また、基板ステージＰＳＴにはマスクＭＡのアライメントマークの像を検出するためのマスクアライメント系（不図示）が設置されている。プレートアライメント系及びマスクアライメント系によって、プレートＰＴ及びマスクＭＡのアライメントが行われる。

次に、本実施形態の部分照明光学系ＩＬＳ１〜ＩＬＳ４及び投影光学装置ＰＬを構成する投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の構成につき説明する。代表的に図３を参照して、部分照明光学系ＩＬＳ１及び投影光学系ＰＬ１の構成につき説明する。
図３は、図１の光源部１０の一部、部分照明光学系ＩＬＳ１、及び投影光学系ＰＬ１の構成を示す。図３において、レーザ光をパルス発生するレーザ光源１と、そのレーザ光を集光するレンズ系２と、集光されたレーザ光を伝送する光ガイド３とが、図１の光源部１０内に収納されている。そして、光ガイド３から射出されるレーザ光よりなる照明光が、部分照明光学系ＩＬＳ１内のコリメータレンズ４、ミラー５、及びフライアイレンズ６からリレー光学系９までの光学部材を介してマスクＭＡを照明する。なお、図３のミラー５は図１では省略されている。

一例として、レーザ光源１は、第１露光モードでは主制御系２３から供給される発光トリガーパルスＴＣ（例えば基板ステージＰＳＴがＸ方向に所定ステップ量だけ移動する毎に生成されるパルス）に同期して、指定されたパルスエネルギーでパルス発光（同期発光）を行う。一方、第２露光モードでは、レーザ光源１は、主制御系２３から供給される可変範囲内の所定周波数の発光トリガーパルスに同期して、又は所定周波数で発光を行うことを指示する発光コマンドに応じて、その所定周波数でかつ指定されたパルスエネルギーでパルス発光（同期又は非同期発光）を行う。

図３において、リレー光学系９は、一例として、光路を折り曲げるプリズム型ミラー部材９ａと、折り曲げられた照明光を集光する集光レンズ９ｂと、集光された照明光を反射集光する凹面鏡９ｃとを含んで構成されている。リレー光学系９は、可変視野絞り８の開口絞りの走査方向に倒立した像（照明領域）をマスクＭＡ上に形成する。なお、説明の便宜上、以下ではリレー光学系９による像は、Ｘ方向及びＹ方向に正立であるものとする。

また、第１ブラインド８及び第２ブラインド１１は、マスクＭＡのパターン面（マスク面）とほぼ共役な面上にＸ方向に移動可能に配置されている。
図４（Ａ）は、図３の部分照明光学系ＩＬＳ１中のブラインド８及び１１をＸ方向に離して配置した状態を示す。図４（Ａ）において、第１ブラインド８は、遮光板内にＸ方向に所定間隔でＹ方向に長い矩形の第１開口８Ｂ及びＹ方向に長い平行四辺形状の第１視野絞り８Ａを形成したものである。また、第２ブラインド１１は、遮光板内にＸ方向に所定間隔でＹ方向に長い台形状の第２視野絞り１１Ａ及びＸ方向に長い矩形の第２開口１１Ｂを形成したものである。この場合、第２ブラインド１１の第２開口１１Ｂは、Ｙ方向の幅が第１視野絞り８Ａよりも広く、Ｘ方向の長さが第１視野絞り８Ａよりもかなり広く形成されている。リレー光学系９による第１視野絞り８Ａの像が図１の照明領域ＩＦ１である。第１露光モードでは、第１視野絞り８Ａ及び第２開口１１Ｂを通過した照明光でマスクＭＡが照明されるとともに、走査露光の開始時及び終了時にそれぞれ第２開口１１Ｂの周囲の遮光板によって第１視野絞り８Ａが次第に開放及び閉鎖される（詳細後述）。

一方、第１ブラインド８の第１開口８Ｂは第２ブラインド１１の第２視野絞り１１Ａよりも大きく形成されている。第２視野絞り１１Ａの像が図９（Ａ）の照明領域１Ｇ１である。第２露光モードでは、第１ブラインド８と第２ブラインド１１とをＸ方向に相対移動して、図４（Ｂ）に示すように、第１開口８Ｂ内に第２視野絞り１１Ａが収まるようにして、かつ第２視野絞り１１Ａの中心を図３の投影光学系ＰＬ１の物体側の視野の中心ＰＬ１ａに合わせた状態で露光が行われる。

図３において、投影光学系ＰＬ１は、Ｚ軸に平行な光軸ＡＸ２１に対して同軸に配置された凹面反射鏡ＣＣＭｃ、第１レンズ群Ｇ１ｃおよび第２レンズ群Ｇ２ｃと、Ｘ軸に平行な光軸ＡＸ２２に沿って配置された第１偏向部材ＦＭ１ｃおよび第２偏向部材ＦＭ２ｃと、光軸ＡＸ２１と平行な光軸ＡＸ２３を有する第３レンズ群Ｇ３ｃとを備えている。マスクＭＡを透過した照明光ＩＬは、第１レンズ群Ｇ１ｃおよび第２レンズ群Ｇ２ｃを介して凹面反射鏡ＣＣＭｃで反射された後、第１偏向部材ＦＭ１ｃおよび第２偏向部材ＦＭ２ｃで偏向され、第３レンズ群Ｇ３ｃを介してプレートＰＴを露光する。

また、第１レンズ群Ｇ１ｃとマスクＭＡとの間に相互間隔が変更可能な平行平板状の複数のレンズを含む倍率補正機構ＡＤ１１が配置され、第３レンズ群Ｇ３ｃとプレートＰＴとの間に２枚の傾斜角可変の平行平板を含むＸ方向、Ｙ方向の像シフト補正機構ＡＤ１２、及び例えば２枚の楔型プリズムを含むフォーカス補正機構ＡＤ１３が配置されている。

他の投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ４も同様に構成され、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の倍率補正機構ＡＤ１１、像シフト補正機構ＡＤ１２、及びフォーカス補正機構ＡＤ１３（結像特性補正機構）はそれぞれ駆動部（不図示）によって互いに独立に制御可能である。なお、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の構成は、図３には限定されるものではない。
一方、図１に示すように、マスクＭＡのパターン面には、第１露光モードで使用されるＸ方向に狭い幅の第１のデバイスパターン領域ＭＡ１と、第２露光モードで使用されるＸ方向に長い幅の第２のデバイスパターン領域ＭＡ２とが設けられている。第１デバイスパターン領域ＭＡ１には、Ｙ方向に沿って所定間隔でＹ方向に長い小さい矩形のパターン領域Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が形成されている。そして、第２デバイスパターン領域ＭＡ２には、Ｙ方向にパターン領域Ａ１〜Ａ４と同じ配置で、Ｘ方向に長い矩形のパターン領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が形成されている。なお、パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４の個数は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の個数に対応して設定される。

図５（Ａ）は、マスクＭＡを示す平面図である。図５（Ａ）において、マスクＭＡの第１のデバイスパターン領域ＭＡ１のパターン領域Ａ１〜Ａ４のＸ方向の幅ＤＸ１は、例えば照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＸ方向の幅Ｗｍｘの１．５〜２倍程度である。そして、パターン領域Ａ１〜Ａ４に形成されるパターンは、それぞれ図５（Ｂ）に示すパターン３５を含む基本パターンをＸ方向に周期（ピッチ）Ｐｔで繰り返すＸ方向に周期性を持つパターンである。また、パターン領域Ａ１〜Ａ４に形成されるパターンは、プレートＰＴ上に形成すべき所定のデバイスパターンからＸ方向に所定幅で抽出した部分デバイスパターンを、Ｙ方向に重複部を挟んで４つの部分パターンに分割し、その４つの部分パターンを拡大倍率Ｍの逆数を乗じて縮小した後、各部分パターンをＹ方向に倒立したものである。また、パターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンはＹ方向に倒立し、かつ端部が重なるように継ぎ合わせてプレートＰＴ上に転写されるため、パターン領域Ａ１〜Ａ４の端部には、それぞれ同じパターンが形成されている重複部３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃが設けられている。

また、図５（Ａ）のパターン領域Ａ１〜Ａ４のＹ方向の幅は、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の幅ＤＹ（図５（Ｃ）参照）のほぼ２倍である。そして、パターン領域Ａ１〜Ａ４は、図５（Ａ）のように照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４を設置して露光される第１の部分パターン領域Ａ１１，Ａ２１，Ａ３１，Ａ４１と、図５（Ａ）の状態からマスクＭＡに対して相対的に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４を幅ＤＹだけ＋Ｙ方向に移動した状態で露光される第２の部分パターン領域Ａ１２，Ａ２２，Ａ３２，Ａ４２とに重複部３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄを挟んでＹ方向に分かれている。

また、図５（Ａ）のマスクＭＡの第２のデバイスパターン領域ＭＡ２の４つのパターン領域Ｂ１〜Ｂ４に形成されているパターンは、プレートＰＴ上に形成すべき別のデバイスパターンの全部をＹ方向に重複部を挟んで４つの部分パターンに分割し、その４つの部分パターンを拡大倍率Ｍの逆数を乗じて縮小した後、各部分パターンをＹ方向に倒立したものである。また、パターン領域Ａ１〜Ａ４と同様に、パターン領域Ｂ１〜Ｂ４も第１の部分パターン領域Ｂ１１〜Ｂ４１と第２の部分パターン領域Ｂ１２〜Ｂ４２とにＹ方向に分かれるとともに、パターン領域Ｂ１〜Ｂ４の端部及び中央部にはそれぞれ重複部４３Ａ〜４３Ｃ及び４４Ａ〜４４Ｄが設けられている。

さらに、パターン領域Ａ１及びＢ１を露光する際の照明領域ＩＦ１及びＩＧ１の間には、図５（Ｃ）に示すように、照明領域ＩＧ１（図４（Ａ）の第２視野絞り１１Ａの像１１ＡＭ）の中に照明領域ＩＦ１（図４（Ａ）の第１視野絞り８Ａの像８ＡＰ）が収まり、かつ照明領域ＩＦ１のＹ方向の幅ＤＹが、照明領域ＩＧ１のＸ方向の中間の高さにおけるＹ方向の幅ＤＹに等しくなるという関係がある。これによって、照明領域ＩＦ１，ＩＧ１内のパターンの像を同じ投影光学系ＰＬ１を介してプレートＰＴ上に露光できるとともに、パターン領域Ａ１〜Ａ４のＹ方向の幅とパターン領域Ｂ１〜Ａ４のＹ方向の幅とを重複部の幅の差を除いて等しくできる。

次に、図６（Ａ）は、マスクＭＡのパターンの拡大像が転写されるプレートＰＴを示す。図６（Ａ）において、プレートＰＴの表面は、Ｙ方向に２面のパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に区分されている。なお、通常は、パターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２には同一のデバイスパターンの像が露光されるが、以下では説明の便宜上、パターン転写領域ＥＰ１にはパターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンの拡大像が転写され、パターン転写領域ＥＰ２にはパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの拡大像が転写されるものとして説明する。

この場合、図６（Ａ）のパターン転写領域ＥＰ２は、Ｙ方向にそれぞれ図５（Ａ）のマスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの拡大像が継ぎ部３３ＰＡ，３３ＰＢ，３３ＰＣを挟んで継ぎ合わせてＹ方向に倒立して露光される幅Ｐｐの転写領域ＰＡ１，ＰＡ２，ＰＡ３，ＰＡ４に区分されている。継ぎ部３３ＰＡ〜３３ＰＣにはそれぞれ図５（Ａ）のマスクＭＡの重複部３３Ａ〜３３Ｃのパターンの像が重ねて露光される。

さらに、転写領域ＰＡ１〜ＰＡ４は、それぞれマスクＭＡの第１の部分パターン領域Ａ１１〜Ａ４１の拡大像が露光される＋Ｙ方向側の幅Ｗｐの第１の分割転写領域ＰＡ１１，ＰＡ２１，ＰＡ３１，ＰＡ４１と、それぞれマスクＭＡの第２の部分パターン領域Ａ１２〜Ａ４２の拡大像が露光される−Ｙ方向側の幅Ｗｐの第２の分割転写領域ＰＡ１２，ＰＡ２２，ＰＡ３２，ＰＡ４２とに区分されている。また、第１の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１と第２の分割転写領域ＰＡ１２〜ＰＡ４２との間には、それぞれ図５（Ａ）のパターン領域Ａ１〜Ａ４内の重複部３４Ａ〜３４Ｄの像が重複して露光される継ぎ部３４ＰＡ，３４ＰＢ，３４ＰＣ，３４ＰＤが形成される。

同様に、図６（Ａ）の第１のパターン転写領域ＥＰ１は、Ｙ方向にそれぞれ図５（Ａ）のマスクＭＡのパターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンの拡大像が継ぎ部４３ＰＡ〜４３ＰＣを挟んで継ぎ合わせてＹ方向に倒立して露光される幅Ｐｐの転写領域ＰＢ１〜ＰＢ４に区分されている。さらに、転写領域ＰＢ１〜ＰＢ４は、それぞれマスクＭＡの第１の部分パターン領域Ｂ１１〜Ｂ４１の拡大像が露光される＋Ｙ方向側の幅Ｗｐの第１の分割転写領域ＰＢ１１〜ＰＢ４１と、それぞれマスクＭＡの第２の部分パターン領域Ｂ１２〜Ｂ４２の拡大像が露光される−Ｙ方向側の幅Ｗｐの第２の分割転写領域ＰＢ１２〜ＰＢ４２とに区分されている。また、第１の分割転写領域ＰＢ１１〜ＰＢ４１と第２の分割転写領域ＰＢ１２〜ＰＢ４２との間には、それぞれ図５（Ａ）のパターン領域Ｂ１〜Ｂ４内の重複部４４Ａ〜４４Ｄの像が重複して露光される継ぎ部４４ＰＡ〜４４ＰＤが形成される。

このとき、マスクＭＡ側のパターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のＹ方向の配列周期をＰｍ、パターン領域Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４のＹ方向の幅をＷｍｙとすると、拡大倍率Ｍ、プレートＰＴの分割転写領域ＰＡ１１，ＰＢ１１等のＹ方向の幅Ｗｐ、及び転写領域ＰＡ１，ＰＢ１等のＹ方向の幅Ｐｐを用いて次の関係が成立する。
Ｗｍｙ＝（Ｗｐ×２）／Ｍ …（１）
Ｐｍ＝Ｐｐ＝Ｗｐ×２ …（２）
また、プレートＰＴの各転写領域ＰＡ１〜ＰＡ４の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１，ＰＡ１２〜ＰＡ４２のＹ方向の幅は、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＹ方向の幅（露光幅）と同じであり、プレートＰＴの各転写領域ＰＢ１〜ＰＢ４の分割転写領域ＰＢ１１〜ＰＢ４１，ＰＢ１２〜ＰＢ４２のＹ方向の幅は、図９（Ａ）の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４のＹ方向の幅（露光幅）と同じである。

例えば第１露光モードによる露光時には、アライメントの結果より、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４（マスクＭＡのパターンの像）がプレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ２に対して正確に重ね合わされるように、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の図３の像シフト補正機構ＡＤ１２による像シフト量、倍率補正機構ＡＤ１１による倍率の補正量、及び偏向部材ＦＭ１ｃ，ＦＭ２ｃの回転角が補正される。

以下、露光装置１００の露光動作の一例につき説明する。以下の露光動作は主制御系２３によって制御される。先ず、図１に示すように、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４（この状態では、第２ブラインド１１によって遮光されている）にマスクＭＡの第１のデバイスパターン領域ＭＡ１のパターン領域Ａ１〜Ａ４を設定して、マスクステージＭＳＴをほぼ静止させて、第１露光モードでプレートＰＴの第２のパターン転写領域ＥＰ２を露光する場合につき、１回目の露光、Ｙ方向へのステップ移動、及び２回目の露光に分けて説明する。

［第１露光モードの１回目の露光］
先ず、図１の部分照明光学系ＩＬＳ１の第１ブラインド８の第１視野絞り８Ａのマスク面の像の中心を、図７（Ａ）に示すように、投影光学系ＰＬ１の視野の中心ＰＬ１ａに合わせる。他の部分照明光学系ＩＬＳ２〜ＩＬＳ４のブラインド８も同様に配置される。露光中には第１視野絞り８Ａは静止している。図７（Ａ）では、第１視野絞り８Ａは第２ブラインド１１によって遮光されている。この状態で、図５（Ａ）に示すように、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４（第１視野絞り８Ａの像）がマスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４の部分パターン領域Ａ１１〜Ａ４１上に設置されるように、マスクステージＭＳＴの位置決めを行う。そして、図６（Ａ）に示すように、プレートＰＴ上で転写領域ＰＡ１〜ＰＡ４の第１の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１に対して相対的に−Ｘ方向の手前の位置Ｃ７Ａに露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が配置されるように、基板ステージＰＳＴを位置決めする。

次に、図７（Ａ）の第２ブラインド１１の−Ｘ方向への移動を開始し、図２の基板ステージＰＳＴを介してプレートＰＴの−Ｘ方向への移動を開始する。これによって、図６（Ａ）において、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は、プレートＰＴに対して相対的に次第に＋Ｘ方向の位置Ｃ７Ｂ等に移動する。また、露光領域ＥＦ１内の投影像は、図６（Ｂ）に示すように、パターン像３５ＰがＸ方向に周期（パターン周期）Ｐｔｐ（＝Ｐｔ×Ｍ）で繰り返される基本パターン像となる。一例として、プレートＰＴ上で周期Ｐｔｐは０．１ｍｍ程度、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＸ方向の幅は１０〜３０ｍｍ程度である。

そこで、主制御系２３は、基板ステージＰＳＴ（プレートＰＴ）がその周期Ｐｔｐと同じステップ量ΔＸだけＸ方向に移動する毎に、図３のレーザ光源１にパルス発光を行わせるための発光トリガーパルスＴＣをレーザ光源１に出力する。これによって、レーザ光源１の周期的なパルス発光とプレートＰＴのＸ方向への移動とが同期して行われる。このとき、次式が成立する。

Ｐｔｐ＝ΔＸ …（３）
この場合、基板ステージＰＳＴを次第に加速して、基板ステージＰＳＴがほぼ一定速度ＶでＸ方向に移動している状態では、レーザ光源１からのパルス光の発光間隔（パルス照射周期）を図３のＴｄとすると、プレートＰＴのステップ量ΔＸはＶ×Ｔｄとなる。従って、式（３）は次のようになる。また、発光間隔Ｔｄの逆数をレーザ光源１の周波数ｆ（Ｈｚ）とみなす場合には、式（４）は式（５）のようになる。

Ｔｄ＝Ｐｔｐ／Ｖ …（４）
Ｐｔｐ・ｆ＝Ｖ …（５）
次に、図７（Ａ）の状態から第２ブラインド１１を−Ｘ方向に駆動して、図７（Ｂ）のように第２開口１１Ｂの−Ｘ方向のエッジ部が第１視野絞り８Ａに接するときに、図６（Ａ）において、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が第１の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１に接する位置Ｃ７Ｂに到達し、プレートＰＴの走査速度は目標値である速度Ｖに達している。同様に、第１視野絞り８ＡからプレートＰＴ上への投影倍率をβとすると、図７（Ｂ）の第２ブラインド１１の移動速度も、目標値であるＶ／βに達している。従って、図７（Ａ）における第１視野絞り８Ａと第２開口１１ＢとのＸ方向の間隔は、第２ブラインド１１を速度Ｖ／βまで加速できるだけの距離だけあればよい。

次に、図７（Ｂ）からさらに第２ブラインド１１を−Ｘ方向に駆動すると、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が次第に開放されることでプレートＰＴの露光が開始される。そして、図７（Ｃ）に示すように、第２ブラインド１１の−Ｘ方向のエッジ部が第１視野絞り８Ａを通り過ぎると、図６（Ａ）に示すように、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は位置Ｃ７Ｃに達して全開となる。次に、図７（Ｄ）に示すように、第２ブラインド１１が減速を開始して第１視野絞り８Ａが第２開口１１Ｂの中間位置に達したときに、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は図６（Ａ）の位置Ｃ７Ｄに達して第２ブラインド１１は停止する。しかしながら、プレートＰＴはそのまま速度Ｖで−Ｘ方向に移動して、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は、第１の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１に沿って相対的に位置Ｃ５から位置Ｃ８Ａに移動する。

このように露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４がプレートＰＴに対して＋Ｘ方向に相対的に移動する際に、図６（Ｂ）に示すように、露光領域ＥＦ１（他の露光領域ＥＦ２〜ＥＦ４も同様）に照明光がパルス照射される間、すなわちパルス照射の１周期の間に、露光領域ＥＦ１がＸ方向に移動するステップ量ΔＸは、露光領域ＥＦ１内の投影像の周期Ｐｔｐに等しい。従って、図６（Ａ）の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１にはそれぞれ図６（Ｂ）のパターン像３５ＰがＸ方向に周期Ｐｔｐで繰り返されるパターン像が転写される。

この際に、図５（Ａ）のマスクＭＡの重複部３３Ａ〜３３Ｃ，３４Ａ〜３４Ｄには照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の斜辺部が設置される。なお、部分パターン領域Ａ１１の−Ｙ方向のエッジ部は継ぎ部ではないため、そのエッジ部に接する照明領域ＩＦ１の端部を、図９（Ｂ）に示すように、Ｘ軸に平行にしてもよい。このような照明領域の形状の切り替えは、例えば別の遮光板等を用いて行うことができる。

また、図６（Ａ）の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４のＸ方向の幅（スリット幅）をＷｆ（ｍｍ）、プレート面での照明光の照度（＝周波数×パルスエネルギー）をＥ（ｍＷ／ｃｍ²）、フォトレジストの感度（露光量）をＤｏｓｅ（ｍＪ／ｃｍ²）とすると、フォトレジストを適正露光量で露光するために、照明光の照度Ｅは次のように設定される。なお、ＶはプレートＰＴの走査速度である。

Ｅ＝（Ｄｏｓｅ・Ｖ）／Ｗｆ …（６）
次に、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が図６（Ａ）の位置Ｃ８Ａに達すると、図８（Ａ）に示すように、第２ブラインド１１が再び−Ｘ方向への移動を開始し、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が位置Ｃ８Ｂに達すると、図８（Ｂ）に示すように、第２ブラインド１１の第２開口１１Ｂの＋Ｘ方向のエッジ部が第１視野絞り８Ａに接して、第２ブラインド１１の移動速度は目標速度Ｖ／βに達する。そして、第２ブラインド１１がさらに−Ｘ方向に移動して露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が次第に遮蔽される。その後、図８（Ｃ）に示すように、第２ブラインド１１の＋Ｘ方向のエッジ部が第１視野絞り８Ａを通り過ぎたときに、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が図６（Ａ）の位置Ｃ８Ｃに達してプレートＰＴの露光が終了する。そして、基板ステージＰＳＴ（プレートＰＴ）及び第２ブラインド１１の減速が開始されて、第２ブラインド１１が図８（Ｄ）の位置に達して、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が図６（Ａ）の位置Ｃ８Ｄに達したときに、基板ステージＰＳＴ及び第２ブラインド１１が停止する。このように第２ブラインド１１を用いて露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４を漸次開放または遮蔽することによって、プレートＰＴ上のパターン転写領域ＥＰ２以外の領域の露光が防止できる。

この１回目の露光におけるプレートＰＴの移動速度、第２ブラインド１１の移動速度、及びマスクＭＡの移動速度の絶対値は、それぞれ図１１（Ａ）の折れ線６０Ｐ，６０Ｂ，６０Ｍで示すように時間ｔに対して変化する。なお、折れ線６０Ｍで示すマスクＭＡの移動速度はほぼ０であるが、マスクＭＡは図１のマスクステージＭＳＴによって、基板ステージＰＳＴ（プレートＰＴ）のＸ方向、Ｙ方向の位置誤差、及びθＺ方向の回転誤差の少なくとも一方を補正するように微小範囲で駆動される。

［Ｙ方向へのステップ移動］
次に、図９（Ａ）に示すように、マスクステージＭＳＴを介してマスクＭＡを−Ｙ方向（ＳＴＭ方向）に距離Ｗｐ／Ｍ（Ｗｐは図６（Ａ）のプレートＰＴ上の分割転写領域ＰＡ１１〜ＰＡ４１，ＰＡ１２〜ＰＡ１４の幅）だけステップ移動し、これとほぼ並行に基板ステージＰＳＴを介してプレートＰＴを逆方向である＋Ｙ方向（図１０（Ａ）のＳＴＰ方向）に距離Ｗｐだけステップ移動する。これによって、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４は、図９（Ａ）のマスクＭＡの第２の部分パターン領域Ａ１２〜Ａ４２上に移動する。そして、露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４は、相対的な軌跡ＴＲＰ２に沿って、プレートＰＴの第２の分割転写領域ＰＡ１２〜ＰＡ４２に対して＋Ｘ方向側の走査開始位置に移動する。

［第１露光モードの２回目の露光］
次に、マスクＭＡをほぼ静止させた状態で、１回目の露光とは逆方向にプレートＰＴ及び図８（Ｄ）の第２ブラインド１１の移動を行って、プレートＰＴの移動に同期して照明光をパルス照射させる。これによって、図１０（Ａ）に示すように、プレートＰＴの第２の分割転写領域ＰＡ１２〜ＰＡ４２に対して相対的に露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４が−Ｘ方向に走査されて、分割転写領域ＰＡ１２〜ＰＡ４２にはそれぞれ図６（Ｂ）のパターン像３５ＰがＸ方向に周期Ｐｔｐで繰り返されるパターン像が転写される。この際に、パターン転写領域ＥＰ２の継ぎ部３３ＰＡ〜３３ＰＣ，３４ＰＡ〜３４ＰＤにはそれぞれ同じパターンの像が重ねて露光されて継ぎ誤差が殆ど生じない。

この際に、図９（Ａ）のマスクＭＡの重複部３３Ａ〜３３Ｃ，３４Ａ〜３４Ｄには照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の斜辺部が設置される。なお、部分パターン領域Ａ４２の＋Ｙ方向のエッジ部は継ぎ部ではないため、そのエッジ部に接する照明領域ＩＦ４の端部を、図９（Ｃ）に示すように、Ｘ軸に平行にしてもよい。このように重複部３３Ａ〜３３Ｃ，３４Ａ〜３４Ｄに照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の斜辺部を設置して、図１０（Ａ）に示すように、プレートＰＴの継ぎ部３３ＰＡ〜３３ＰＣ及び３４ＰＡ〜３４ＰＤを露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の斜辺部で走査することによって、２回の走査露光によって重複して露光されるプレートＰＴの継ぎ部３３ＰＡ〜３３ＰＣ及び３４ＰＡ〜３４ＰＤの露光量が、その他の部分の露光量と等しくなる。従って、プレートＰＴのパターン転写領域ＥＰ２の全面に、所望のデバイスパターンの像が継ぎ合わされて均一な露光量分布で露光される。

また、本実施形態では、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４及び露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状は平行四辺形状である。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、プレートＰＴの第１の分割転写領域ＰＡ１１及び第２の分割転写領域ＰＡ１２を順次走査する露光領域ＥＦ１のＹ方向に対向する端部を合わせた形状（斜辺部を結合した図形）は、隙間のない矩形領域となる。また、露光領域ＥＦ１の一方の端部に投影されるパターン像を矩形のパターン像３５Ｐの一部の像３６Ａ〜３６Ｅであるとすると、露光領域ＥＦ１の他方の端部に投影されるパターン像は、パターン像３５Ｐのうち像３６Ａ〜３６Ｅに対して相補的な部分の像３７Ａ〜３７Ｅとなる。また、マスクＭＡはほぼ静止しているため、それらの像３６Ａ〜３６Ｅ，３７Ａ〜３７Ｅは静止しており、これらの像に対してプレートＰＴ上の或る領域３８がＸ方向に走査される。従って、領域３８には、像３６Ａ〜３６Ｅ，３７Ａ〜３７Ｅと同じ形状の領域で均一な露光量分布で露光が行われるため、継ぎ部において所望のパターンの像を正確に継ぎ合わせて露光できる。

これに対して、この第１露光モードにおいて、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４、ひいては露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状を台形状に設定した場合には、図１０（Ｃ）に示すように、プレートＰＴの第１の分割転写領域ＰＡ１１及び第２の分割転写領域ＰＡ１２を順次走査する露光領域（露光領域３９とする）のＹ方向に対向する端部を合わせた形状は、Ｘ方向に非対称な領域となる。この場合、露光領域３９の一方の端部に投影されるパターン像を矩形のパターン像３５Ｐの一部の像３６Ａ〜３６Ｅであるとすると、露光領域３９の他方の端部に投影されるパターン像は、パターン像３５Ｐのうち像３６Ａ〜３６Ｅに対して一部が重なるか、像３６Ａ〜３６ＥからＹ方向に離れた像４０Ａ〜４０Ｅとなる。そして、像３６Ａ〜３６Ｅ，４０Ａ〜４０Ｅは静止しており、これらの像に対してプレートＰＴ上の或る領域４１がＸ方向に走査される。このとき、領域４１では、中央の台形状の領域４１ａの露光量がそれ以外の領域４１ｂでの露光量よりも多くなるため、露光量むらが生じる。その結果、最終的に形成されるデバイスパターンの形状に誤差が生じる恐れがある。

［第２露光モードの露光］
次に、図４（Ｂ）に示すように、第２ブラインド１１の第２視野絞り１１Ａと第１ブラインド８の第１開口８Ｂとを重ねて、図９（Ａ）に示すように、マスクＭＡ上に台形状の照明領域ＩＧ１〜ＩＧ４（この段階では照明光は照射されていない）を設定する。そして、マスクステージＭＳＴを駆動して、照明領域ＩＧ１〜ＩＧ４を第２のデバイスパターン領域の第１の部分パターン領域Ｂ１１〜Ｂ４１の＋Ｘ方向の手前に移動した後、基板ステージＰＳＴを駆動して図１０（Ａ）において、露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４をパターン転写領域ＥＰ１の転写領域ＰＢ１〜ＰＢ４の第１の分割転写領域ＰＢ１１〜ＰＢ４１の＋Ｘ方向の手前に移動する。

その後、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの＋Ｘ方向への同期移動を開始して、マスクＭＡの移動速度がＶ／Ｍ、プレートＰＴの移動速度がＶになったときに、照明光の照射を開始する。この際に、図３のレーザ光源１は、例えば照度Ｅ（＝周波数×パルスエネルギー）が所定の値になるように非同期でパルス発光する。このとき、プレートＰＴの走査速度Ｖは、フォトレジストの感度Ｄｏｓｅ、露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４のＸ方向の幅Ｗｇ、及び照度Ｅを用いて次のように設定される。

Ｖ＝（Ｅ・Ｗｇ）／Ｄｏｓｅ …（７）
その後、照明領域ＩＧ１〜ＩＧ４が図９（Ａ）の相対的な軌跡ＴＲＢに沿って第１の部分パターン領域Ｂ１１〜Ｂ４１を走査するのに同期して、露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４が図１０（Ａ）の相対的な軌跡ＴＲＰ３に沿って第１の分割転写領域ＰＢ１１〜ＰＢ４１を走査した後、照明光の照射を停止し、マスクＭＡを−Ｙ方向にＷｐ／Ｍ（Ｗｐは図６（Ａ）参照）だけステップ移動させて、プレートＰＴを＋Ｙ方向にＷｐだけステップ移動させる。

その１回目の走査露光時の基板ステージＰＳＴ、マスクステージＭＳＴ、及び図４（Ｂ）の第２ブラインド１１のＸ方向の移動速度の絶対値は、図１１（Ｂ）の折れ線６１Ｐ，６１Ｍ，６１Ｂに示すように変化する。なお、第２ブラインド１１は静止している。
その後、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴの−Ｘ方向への同期移動を開始して、マスクＭＡの移動速度がＶ／Ｍ、プレートＰＴの移動速度がＶになったときに、照明光の照射を開始する。その後、照明領域ＩＧ１〜ＩＧ４が図９（Ａ）の相対的な軌跡ＴＲＢに沿って第２の部分パターン領域Ｂ１２〜Ｂ４２を走査するのに同期して、露光領域ＥＧ１〜ＥＧ４が図１０（Ａ）の相対的な軌跡ＴＲＰ３に沿って第２の分割転写領域ＰＢ１２〜ＰＢ４２を走査した後、照明光の照射を停止して、マスクＭＡ及びプレートＰＴを停止する。これによって、パターン転写領域ＥＰ１に、図９（Ａ）のパターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンの拡大像を継ぎ合わせた像が露光される。

このようにして、１枚のマスクＭＡを用いて２つのデバイスパターン用のパターンの像を順次プレート上に転写できる。
本実施形態の作用効果等は以下の通りである。
（１）露光装置１００による露光方法は、マスクＭＡ上のＸ方向に周期性を有するパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンに対して照明光ＩＬを周期的にパルス照射し、そのパターンを介した照明光ＩＬによってプレートＰＴを露光する第１工程（照明工程）と、照明光ＩＬのパルス照射の各周期に、Ｘ方向におけるそのパターンの周期Ｐｔに応じて、プレートＰＴをＸ方向に移動させる第２工程（移動工程）とを含むものである。

本実施形態によれば、照明光ＩＬのパルス照射の各周期にプレートＰＴ側をマスクＭＡのパターンの周期方向に対応するＸ方向に、そのパターンの周期Ｐｔに応じて移動しているため、プレートＰＴ上にはマスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンのＸ方向の大きさよりもかなり大きいパターンが転写できる。従って、周期性を有する転写用のパターンを小型化できる。このため、マスクＭＡをいっそう小型化でき、マスク製造の容易化と製造コストの低減とを実現できるとともに、そのマスクを用いるデバイス製造においてマスクパターンの描画誤差の影響を低減できる。また、マスクＭＡ上にＸ方向に多数のそれぞれ周期性を持つデバイスパターン用のマスクパターンを並べて描画することによって、１枚のマスクＭＡを用いて多数のデバイスパターンの転写を行うことができる。

さらに、マスクステージＭＳＴの走査を行う必要がないため、マスクステージＭＳＴの駆動に伴う振動及び同期誤差等の影響も低減される。
（２）また、その第２工程は、照明光ＩＬのパルス照射の各周期にプレートＰＴをＸ方向へ、その第１工程によってプレートＰＴ上に形成される転写パターン（マスクＭＡのパターンに基づいてプレートＰＴ上に転写されるパターン）のＸ方向における周期Ｐｔｐ（図６（Ｂ）のパターン像３５Ｐの周期）に基づいて、式（３）によるステップ量ΔＸに等しい移動量だけ移動させるものでもある。

この場合には、プレートＰＴ上に、照明光ＩＬのパルス照射の各周期に転写される基本パターン像をＸ方向に周期Ｐｔｐで繰り返すパターンを転写できる。なお、式（３）の代わりに、パルス照射間のプレートＰＴのステップ量ΔＸを、以下のように周期Ｐｔｐの整数倍又は整数分の一倍としてもよい。

ΔＸ＝ｋ・Ｐｔｐ …（８Ａ） 又は ΔＸ＝Ｐｔｐ／ｊ …（８Ｂ）
なお、ｋ及びｊはそれぞれ２以上の整数である。式（８Ａ）の場合には、プレートＰＴ上に基本パターン像をＸ方向に繰り返すパターンをより高いスループットで転写できる。一方、式（８Ｂ）の場合には、プレートＰＴ上に基本パターン像をＸ方向に周期Ｐｔｐ／ｊで繰り返すパターン、つまり基本パターン像より周期が小さいパターンを転写できる。

（３）また、上記の実施形態では、パルス発光するレーザ光源１を使用しているが、例えば水銀ランプのような連続光を発生する光源を使用し、その光源から発生する連続光を周期的に遮断もしくは偏向等させる機構（例えば、回転羽根等のシャッタ機構）を用いてパルス光に変換した光を照明光ＩＬとして用いてもよい。
（４）また、上記の実施形態では、基板ステージＰＳＴを介してプレートＰＴをＸ方向に等速移動させ、基板ステージＰＳＴが所定のステップ量移動する毎に照明光ＩＬをパルス発光させている。従って、制御が容易である。

なお、照明光ＩＬのパルス発光時間は、発光の周期に比べて例えば１／１０以下等の短い時間であるため、その発光時間におけるマスクＭＡのパターンの像とプレートＰＴとのずれ量は極めて小さく、プレートＰＴ上にはマスクＭＡのパターンをＸ方向に周期的に繰り返すパターンの像が高解像度に露光される。
（５）また、上記の実施形態では、マスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４の周期的なパターンの露光時には、マスクＭＡをほぼ静止している。その代わりに、例えば照明光ＩＬのパルス照射の各周期にマスクＭＡをパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの周期Ｐｔ（図５（Ｂ）参照）の整数分の一倍に等しい移動量だけＸ方向へ移動させる第３工程（パターン移動工程）を含むことができる。これによって、プレートＰＴ上にパターン領域Ａ１〜Ａ４のパターンの像よりも周期の小さいパターンを露光できる。

（６）また、その第２工程によるプレートＰＴのＸ方向への移動の開始時及び終了時に、又はその第１工程によってプレートＰＴを露光する露光期間（例えばプレートＰＴ上の転写領域ＰＡ１〜ＰＡ４のＸ方向の長さをプレートＰＴの速度Ｖで割った時間）の開始時及び終了時に、図７（Ａ）〜図８（Ｄ）に示すように、第２ブラインド１１を用いてマスクＭＡ上の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４をＸ方向に漸次開放または遮蔽する第４工程（開閉工程）を有する。従って、マスクＭＡが静止していても、プレートＰＴ上の不要な領域の露光を防止できる。

（７）また、上記の実施形態は、第１ブラインド８の第１視野絞り８Ａを用いて、照明光ＩＬによるマスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４上の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４を、Ｘ方向と直交する方向の２辺がＸ方向に対して等しく傾斜した四辺形状に成形する第５工程（成形工程）と、その第２工程によってＸ方向へ移動されたプレートＰＴをＸ方向と直交するＹ方向へ、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の幅に対応して移動させる第６工程（補助移動工程）と、を含み、その第１工程及び第２工程は、第６工程を挟んで複数回（例えば２回）行われる。このように、プレートＰＴをＹ方向に移動してプレートＰＴの走査露光を繰り返すことによって、プレートＰＴ上に照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４のＹ方向の幅よりも広いパターンの像を継ぎ合わせながら露光できる。

なお、マスクＭＡのパターン領域Ａ１〜Ａ４上の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の形状は、上記のような四辺形状（例えば平行四辺形）には限られず、パターン領域Ａ１〜Ａ４内のパターンの周期方向（Ｘ方向）に直交するＹ方向の両端のエッジ部の形状が平行移動に関して対称な並進対称形状（Ｙ方向に平行移動することによってその移動前後でＹ方向に対向するエッジ部が隙間なく接続される形状）であればよい。この場合、図１０（Ｂ）を参照して説明したように、隣接する２つの部分パターン領域上の照明領域を仮想的に同時に表示すると、それらの２つの照明領域を合わせた領域はＹ方向に隙間のない一様な領域となる。従って、上記の実施形態のように、マスクＭＡを静止させて、マスクＭＡのパターン周期に応じてプレートＰＴを移動する露光方式で重複部を挟んで２回露光したときに、プレートＰＴ上の露光量むらが生じない。

また、その並進対称形状の他の使用可能な形状としては、図９（Ｄ）の拡大した照明領域ＩＦ１Ａで示すように、Ｙ方向の両端が凸及び凹の山型のエッジ部Ｅ１，Ｅ２である形状、又は図９（Ｆ）の拡大した照明領域ＩＦ１Ｂで示すように、Ｙ方向の両端が凸及び凹の階段状のエッジ部Ｅ４，Ｅ５である形状等がある。図９（Ｄ）の照明領域ＩＦ１Ａを、図９（Ｅ）で示すように−Ｙ方向に位置Ｅ３まで平行移動すると、移動前の−Ｙ方向のエッジ部Ｅ２と、移動後の＋Ｙ方向のエッジ部Ｅ１とが隙間なく接続されるため、図１０（Ｂ）の場合と同様に、重複部を挟んで２回露光した後の露光量むらが生じない。これは図９（Ｆ）の照明領域ＩＦ１Ｂを用いる場合も同様である。

（８）また、プレートＰＴを２回の走査露光で露光する場合、第１及び第２の第２工程でのプレートＰＴの移動方向をＸ方向に沿った逆向きにしているため、プレートＰＴを高スループットで露光できる。
（９）また、プレートＰＴのＸＹ平面内の姿勢に対応して、Ｙ方向におけるマスクＭＡ（パターン領域Ａ１〜Ａ４）の位置と、Ｘ方向に対するマスクＭＡ（パターン領域Ａ１〜Ａ４）の回転角との少なくとも一方を補正する第７工程（補正工程）を有する。従って、重ね合わせ誤差を低減できる。

この場合、その第７工程は、前記第２工程と並行して行われるため、その第７工程を加えてもスループットが低下しない。

（１０）また、上記の実施形態は、マスクＭＡのパターンをプレートＰＴ上に転写する拡大倍率の投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を備えている。従って、マスクＭＡのパターンをさらに小型化できる。
なお、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の倍率は等倍でも、縮小倍率でもよい。
また、本発明は、投影光学系を使用しないプロキシミティ方式の露光装置で露光を行う場合にも適用可能である。

（１１）また、上記の実施形態の露光装置１００は、上記のマスクをほぼ静止させて、プレートを走査する露光モードである第１露光モードの他に、マスクＭＡのパターン領域Ｂ１〜Ｂ４のパターンに対して照明光ＩＬを照射するとともに、マスクＭＡ及びプレートＰＴをＸ方向（所定の走査方向）に同期して移動させ、マスクＭＡを介した照明光ＩＬによってプレートＰＴを露光する第２露光モードとを備えている。

従って、周期性の無いパターンも露光することが可能である。
なお、上述した実施形態では、マスクＭＡおよびプレートＰＴの走査方向がＸＹＺ座標系に対して同一方向（Ｘ方向）であるものとして説明したが、投影光学系を介して光学的に対応する方向（光学的に同じ方向）へ移動させるものであればよい。
次に、上記の露光装置１００を用いて、感光基板（ガラスプレート）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、デバイスとしての液晶表示素子を製造する方法について、図１２のフローチャートを参照して説明する。

図１２のステップＳ４０１（パターン形成工程）では、先ず、露光対象の基板上にフォトレジストを塗布して感光基板を準備する塗布工程、上記の走査型の露光装置を用いて液晶表示素子用のマスクのパターンをその感光基板上に転写露光する露光工程、及びその感光基板を現像する現像工程が実行される。この塗布工程、露光工程、及び現像工程を含むリソグラフィ工程によって、その基板上に所定のレジストパターンが形成される。このリソグラフィ工程に続いて、そのレジストパターンを加工用のマスクとしたエッチング工程、及びレジスト剥離工程等を経て、その基板上に多数の電極等を含む所定パターンが形成される。そのリソグラフィ工程等は、その基板上のレイヤ数に応じて複数回実行される。

その次のステップＳ４０２（カラーフィルタ形成工程）では、赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂに対応した３つの微細なフィルタの組をマトリックス状に多数配列するか、又は赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂの３本のストライプ状の複数のフィルタの組を水平走査線方向に配列することによってカラーフィルタを形成する。その次のステップＳ４０３（セル組立工程）では、例えばステップＳ４０１にて得られた所定パターンを有する基板とステップ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。

その後のステップＳ４０４（モジュール組立工程）では、そのようにして組み立てられた液晶パネル（液晶セル）に表示動作を行わせるための電気回路、及びバックライト等の部品を取り付けて、液晶表示素子として完成させる。
このように上記の液晶表示素子の製造方法は、上記の露光装置１００を用いて、マスクに設けられたパターンを感光基板に転写する露光工程と、そのパターンが転写された感光基板を現像し、そのパターンに対応する形状の転写パターン層をプレート上に形成する現像工程と、その転写パターン層を介してプレートＰＴを加工する加工工程と、を含む。

上述の液晶表示素子の製造方法によれば、マスクパターンの描画誤差の影響が軽減されているため、高精度に液晶表示素子の製造を行うことができる。
また、上記の実施形態の露光装置を用いて、プラズマディスプレイ装置、薄膜磁気ヘッド、半導体素子等の他の電子デバイス（マイクロデバイス）も製造できる。
なお、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の構成を取り得る。

本発明の露光装置の照明装置及びマスクステージを示す斜視図である。 本発明の露光装置の概略構成を示す斜視図である。 図２中の投影光学系及び部分照明光学系の構成を示す図である。 図３に示した２つのブラインドの対応関係を示す平面図である。 （Ａ）は図１のマスクを示す平面図、（Ｂ）はマスクのパターン領域の一部のパターンを示す拡大図、（Ｃ）は、照明領域と照明領域との関係を示す図である。 （Ａ）は図５（Ａ）に対応するプレートＰＴを示す平面図、（Ｂ）はプレートＰＴに露光領域ＥＦ１によって露光されるパターンの像の一例を示す図である。 走査露光中の２つのブラインドの位置関係の変化を示す図である。 走査露光中の２つのブラインドの位置関係の変化を示す図である。 （Ａ）は２回目の露光中のマスクＭＡを示す平面図、（Ｂ）は照明領域ＩＦ１の変形例を示す図、（Ｃ）は照明領域ＩＦ４の変形例を示す図、（Ｄ）は照明領域の別の変形例を示す拡大図、（Ｅ）は照明領域を平行移動した状態を示す図、（Ｆ）は照明領域のさらに別の変形例を示す拡大図である。 （Ａ）は２回の露光中のプレートを示す平面図、（Ｂ）は平行四辺形状の露光領域を用いた継ぎ部の図、（Ｃ）は台形状の露光領域を用いた継ぎ部の図である。 （Ａ）は第１の露光モード時の基板ステージＰＳＴ等の速度の変化を示す図、（Ｂ）は第２の露光モード時の基板ステージＰＳＴ等の速度の変化を示す図である。 本発明のデバイス製造方法の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

ＭＡ…マスク、ＰＬ１〜ＰＬ４…投影光学系、ＰＴ…プレート、ＰＳＴ…基板ステージ、ＩＦ１〜ＩＦ４…照明領域、ＥＦ１〜ＥＦ４…露光領域、Ａ１〜Ａ４…パターン領域、Ａ１１〜Ａ４１…第１の部分パターン領域、Ａ１２〜Ａ４２…第２の部分パターン領域、ＥＰ１，ＥＰ２…パターン転写領域、ＰＡ１〜ＰＡ４…転写領域、ＰＡ１１〜ＰＡ４１…第１の分割転写領域、ＰＡ１２〜ＰＡ４２…第２の分割転写領域、８…第１ブラインド、８Ａ…第１視野絞り、１１…第２ブラインド、１１Ａ…第２視野絞り

Claims (18)

1. 所定方向に周期性を有するパターンに対して露光光を周期的にパルス照射し、前記パターンを介した前記露光光によって物体を露光する照明工程と、
   前記露光光のパルス照射の各周期に、前記物体が前記所定方向に対応する移動方向へ、前記照明工程によって前記物体上に形成される転写パターンの前記移動方向における周期の整数倍または整数分の一倍に等しい移動量だけ移動するように、前記物体を前記移動方向へ連続的に移動させる移動工程と、
   を含むことを特徴とする露光方法。
2. 前記パターンは、前記所定方向に直交する方向に分離して配置されて前記所定方向に互いに同じ周期を持つ第１および第２の部分パターンを有し、
   前記第１および第２の部分パターンのそれぞれの一部に互いに同一の継ぎ合わせ用パターンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の露光方法。
3. 前記移動工程は、前記物体を前記移動方向へ等速移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の露光方法。
4. 前記物体の前記移動方向への移動の開始後または終了前に、それぞれ前記物体の前記移動方向への移動に同期して、前記露光光による前記パターン上の照明領域を前記所定方向に漸次開放または遮蔽する開閉工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の露光方法。
5. 前記露光光による前記パターン上の照明領域を前記所定方向に直交する方向の両端部の形状が平行移動に関して対称な並進対称形状に成形する成形工程と、
   前記移動方向へ移動された前記物体を、前記移動方向と直交する直交方向へ前記照明領域の該直交方向の幅に対応して移動させる補助移動工程と、を含み、
   前記照明工程および前記移動工程は、前記補助移動工程を挟んで複数回行われることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の露光方法。
6. 前記並進対称形状は、前記直交方向に対向する２辺が前記所定方向に対して等しく傾斜した四辺形状であることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 複数の前記移動工程のうち、前記補助移動工程を挟む第１および第２の前記移動工程は、前記物体を前記移動方向へ互いに逆向きに移動させることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の露光方法。
8. 前記物体の姿勢に対応して、前記所定方向と直交する方向における前記パターンの位置と、前記所定方向に対する前記パターンの回転角との少なくとも一方を補正する補正工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の露光方法。
9. 前記照明工程は、前記パターンと投影光学系とを介した前記露光光によって前記物体を露光することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の露光方法。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の露光方法によって前記物体を露光する第１モードと、
    前記パターンに対して前記露光光を照射するとともに、前記パターンおよび前記物体を同期して移動させながら、前記パターンを介した前記露光光によって前記物体を露光する第２モードと、
    を含むことを特徴とする露光方法。
11. 所定方向に周期性を有するパターンに対して露光光を周期的にパルス照射して、前記パターンを介した前記露光光によって前記物体を露光する照明光学系と、
    前記露光光のパルス照射の各周期に、前記物体が前記所定方向に対応する移動方向へ、前記照明光学系を用いて前記物体上に形成される転写パターンの前記移動方向における周期の整数倍または整数分の一倍に等しい移動量だけ移動するように、前記物体を前記移動方向へ連続的に移動させるステージ機構と、
    を備えることを特徴とする露光装置。
12. 前記パターンは、前記所定方向に直交する方向に分離して配置されて前記所定方向に互いに同じ周期を持つ第１および第２の部分パターンを有し、
    前記照明光学系は、互いに独立に前記第１および第２の部分パターンを前記露光光でパルス照射する第１及び第２の部分照明光学系を有することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記物体の前記移動方向への移動に同期して、前記露光光による前記パターン上の照明領域を前記所定方向に漸次開放または遮蔽するブラインド機構を備えることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の露光装置。
14. 前記ブラインド機構は、前記露光光による前記パターン上の照明領域を前記所定方向に直交する方向の両端部の形状が平行移動に関して対称な並進対称形状に成形し、
    前記ステージ機構は、前記物体を前記移動方向と直交する直交方向に、前記照明領域の該直交方向の幅に対応して移動させることを特徴とする請求項１３に記載の露光装置。
15. 前記物体の姿勢に対応して、前記所定方向における前記パターンの位置と、前記所定方向に対する前記パターンの回転角との少なくとも一方を補正する補正機構を備えることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の露光装置。
16. 前記パターンの投影像を前記物体上に形成する投影光学系を備え、
    前記照明光学系は、前記パターンと前記投影光学系とを介した前記露光光によって前記物体を露光することを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の露光装置。
17. 前記ステージ機構による前記物体の移動方向に対応する方向に前記パターンを移動するパターン駆動機構と、
    前記照明光学系によって前記パターンに前記露光光を照射しながら、前記パターン駆動機構および前記ステージ機構を介して前記パターンと前記物体とを同期して移動する制御装置と、
    を備えることを特徴とする請求項１１から請求項１６にいずれか一項に記載の露光装置。
18. 請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の露光装置を用いて、前記パターンを感光基板に転写する露光工程と、
    前記パターンが転写された前記感光基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光基板上に形成する現像工程と、
    前記転写パターン層を介して前記感光基板を加工する加工工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

Images