JPH06177009A - 投影露光装置 - Google Patents

投影露光装置

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JPH06177009A
JPH06177009A JP4349772A JP34977292A JPH06177009A JP H06177009 A JPH06177009 A JP H06177009A JP 4349772 A JP4349772 A JP 4349772A JP 34977292 A JP34977292 A JP 34977292A JP H06177009 A JPH06177009 A JP H06177009A
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JP
Japan
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substrate
mask
optical system
projection
exposure apparatus
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JP4349772A
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English (en)
Inventor
Shigeru Akao
茂 赤尾
Keiichi Kimura
景一 木村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成で小型光束を用いて大型基板上へ
のつなぎ目のない露光を可能とし、高精度のパターンを
形成するとともに露光工程を効率良く行いスループット
を向上させた投影露光装置を提供する。 【構成】 マスク上のパターンを光学系を用いて基板上
に露光する投影露光装置において、マスク110を露光
する照明光学系121と、該照明光学系121により照
射され上記マスク110を透過した光131を基板11
1に露光する投影光学系122と、前記照明光学系12
1および前記投影光学系122を上記マスク110およ
び基板111に対して縦横方向に同期して移動させる移
動手段と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マスク(レチクルを含
む)上に形成されたパターンを基板上に露光転写するた
めの投影露光装置に関し、特に液晶パネル用投影露光装
置のようにマスクのパターンを大型基板上に投影露光す
るための投影露光装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶パネル製造工程あるいは半導体素子
製造工程において、マスク上にパターニングを施しこれ
を光学系を介してガラス基板やウエハ基板等に投影露光
して転写し所望のパターンを基板上に形成している。
【0003】従来大型の液晶ディスプレイパネルの基板
等にパターンを形成する場合、ステッパ等を用いて、例
えば「最新液晶ディスプレイの製造装置と応用技術」、
発行:ミマツデータシステム、第8章第2項、大型基板
露光装置、間潤治著、に開示されているように、1つの
画面を適当な数の露光ショット領域に分割し、これらの
領域を順番にステージを移動して露光を行い画面合成に
より全画面にわたるパターンを基板上に形成していた。
【0004】また、別の従来の液晶パネルの露光方式と
して、例えば「最新液晶ディスプレイの製造装置と応用
技術」、発行:ミマツデータシステム、第8章第1項、
吉成秀樹著、にミラープロジェクション露光装置が開示
されている。この方式はマスクと基板とを一体で移動さ
せ、マスク幅と等しい幅を持つスリット状の光束をマス
ク上で一方向に走査させることにより露光を行うもので
ある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のステッパを用いた画面分割方式の露光装置において
は、大型基板に高密度で高精度の微細パターンを投影露
光しようとするとき、分割部分にパターンのつなぎ目が
できてしまい液晶パネルとしての画面に問題が生ずる。
このつなぎ目を少なくするために1ショットの露光領域
をできる限り大きくすることが考えられるが、そのため
には投影光学系は高精度を維持しつつ大口径のものが必
要になり、装置構成が大型化するとともにコストアップ
の要因となっていた。またつなぎ目におけるつなぎ合せ
精度を確保するため、アライメント機構を設け1ショッ
ト毎にアライメント動作を行う必要があった。このため
工程数が増えるとともに装置構成がさらに複雑大型化
し、コストの上昇およびスループットの低下を来してい
た。
【0006】また、前述の従来のミラープロジェクショ
ン方式の露光装置においては、投影光学系(反射光学
系)として、マスク全面を投影できる大型のものが必要
となり、装置が大型化するという問題があった。
【0007】本発明は上記従来技術の欠点に鑑みなされ
たものであって、簡単な構成で小型光束を用いて大型基
板上へのつなぎ目のない露光を可能とし、高精度のパタ
ーンを形成するとともに露光工程を効率良く行いスルー
プットを向上させた投影露光装置の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明では、マスク上のパターンを光学系を用いて
基板上に露光する投影露光装置において、露光光をマス
クに照射する照明光学系と、該照明光学系により照射さ
れ上記マスクを透過した光を基板に露光する投影光学系
と、前記照明光学系および前記投影光学系を上記マスク
および基板に対して縦横方向に同期して移動させる移動
手段と、を備えている。
【0009】好ましい実施例においては、前記移動手段
は、前記照明光学系および投影光学系とを相互に固定し
た状態で両光学系を移動させる。本発明ではさらに、マ
スク上のパターンを光学系を用いて基板上に露光する投
影露光装置において、露光光をマスクに照射する照明光
学系と、該照明光学系により照射され上記マスクを透過
した光を基板に露光する投影光学系とを、上記マスクお
よび基板に対して縦横方向に同期して移動させる第1の
移動手段と、上記基板を縦横方向に移動させる第2の移
動手段とを備えている。
【0010】好ましい実施例においては、前記第1の移
動手段は、前記照明光学系および投影光学系とを相互に
固定した状態で両光学系を移動させる。さらに好ましい
実施例においては、前記第2の移動手段は、前記マスク
に対し前記基板を移動可能としかつこれらのマスクおよ
び基板を相互に固定した状態でこれらのマスクおよび基
板を移動可能としている。
【0011】本発明に係る投影露光装置を用いて露光を
行う場合、上記マスクより上記基板が大きい場合に、上
記基板上の所定の位置に上記照明光学系および投影光学
系を上記第1の移動手段により移動させてマスクパター
ンの露光を行い、次いで上記基板を上記第2の移動手段
により移動させて上記各光学系およびマスクに対し新た
な露光位置を設定する。
【0012】以上のような本発明の基本構成を図1に示
す。即ち、本発明では、マスク上のパターンを光学系を
用いて基板上に露光する投影露光装置において、マスク
110を露光する照明光学系121と、該照明光学系1
21により照射され上記マスク110を透過した光13
1を基板111に露光する投影光学系122と、前記照
明光学系121および前記投影光学系122を上記マス
ク110および基板111に対して縦横方向に同期して
移動させる移動手段と、を備えている。マスク110と
基板111は一体で移動可能としてもよい。露光光源1
20とマスク110間に設けた照明光学系21と、マス
ク110と基板111間に設けた投影光学系122と
を、矢印Aのように、一体で移動可能な構成とする。
【0013】
【作用】露光光源120から射出した光束131は、照
明光学系121を通してマスク110より小さい光束と
して、このマスク110の全面を矢印のように縦横に移
動しながら走査する。投影光学系122がこの照明光学
系121と一体で移動して基板111上を走査し基板1
11上にマスク110のパターンを露光転写する。
【0014】これにより、基板上の各露光領域周辺部に
おけるパターンのつなぎ合せがなくなり、これに伴い各
露光時のアライメント機構およびアライメント動作が不
要になる。このようにアライメント動作が不要になると
ともに露光光の連続的な走査により連続露光が可能とな
ってスループットが向上する。
【0015】また、小さい光束により大型基板の露光が
可能になるため、エキシマレーザ等を光源として用い、
簡単なビーム整形を行って投影露光を行うことができ
る。従って、装置構造が簡単になり小型化が達成され
る。
【0016】
【実施例】図2は本発明の実施例に係る投影露光装置の
構成図である。この投影露光装置は、露光光源1として
エキシマレーザ(KrF249nm)を用いた等倍投影
露光装置である。光源1から射出した光束41は、ビー
ム整形器2により、マスク(レチクル)6上に形成され
たパターンより小さい光束に整形され、反射ミラー3,
4および照明光学系レンズ5を介してマスク6を照射す
る。マスク6を通過した光束は投影光学系レンズ7を介
してガラス基板8を照射する。
【0017】ガラス基板8のパターニングは、光束41
がマスク6上を矢印45に示す経路に沿って走査するこ
とにより行われる。光束41によるX方向の走査は、反
射ミラー4と照明光学系レンズ5が固定されているステ
ージ9および投影光学系レンズ7が固定されているステ
ージ10の2つのステージ9,10が同時にX方向に移
動することにより行われる。また、光束41によるY方
向の走査は、反射ミラー3およびステージ9,10を搭
載するステージ11をY方向に移動することにより行わ
れる。
【0018】光束による走査中は、マスク6とガラス基
板8は相互に固定される。この場合、マスク6とガラス
基板8との位置合せは、予め各々相対位置合せされてい
るアライメントマーク検出光学系12と14および13
と15を用いて次のように行われる。即ち、アライメン
トマーク検出光学系12によりマスク6上のアライメン
トマーク61の位置を検出し、アライメントマーク検出
光学系14によりガラス基板8上のアライメントマーク
81の位置を検出する。またアライメントマーク検出光
学系13によりマスク6上のアライメントマーク62の
位置を検出し、アライメントマーク検出光学系15によ
りガラス基板8上のアライメントマーク82の位置を検
出する。このようにして検出したマスク6上のアライメ
ントマーク61とガラス基板8上のアライメントマーク
81との位置誤差量を計測し、またマスク6上のアライ
メントマーク62とガラス基板8上のアライメントマー
ク82との位置誤差量を計測する。これらの誤差量に基
づいて微動ステージ16を駆動し位置誤差を補正してマ
スク6とガラス基板8との位置合せを行う。
【0019】このようにアライメントが行われた後、マ
スク6のパターンは小さい光束41によりいくつかに分
割されて露光されるが、その露光領域の境界において
は、マスク6とガラス基板8とが相互に固定されている
ため、パターンずれによるつなぎ合せは発生せず、マス
ク6と同等の寸法をもつパターンがガラス基板8上に形
成される。
【0020】図3は本発明の別の実施例に係る投影露光
装置の構成図である。この実施例はマスクより大きい基
板上にマスクパターンを露光転写する場合の例である。
露光領域A、B、C、Dを有する基板8は微動ステージ
16を介してX方向の粗動ステージ109上に搭載さ
れ、このX方向粗動ステージ109はY方向粗動ステー
ジ21上に搭載される。
【0021】露光を行う場合、まず領域Aを前述の図2
の場合と同様にして露光する。その後、ステージ10
9,21を駆動して基板8を移動し、領域B、C、Dを
順次露光する。この場合、領域A、B、C、Dの境界に
おいてつなぎ合せ誤差が発生するので、この誤差を最小
にするため、A領域を露光後B領域を露光する際に再び
マスク6と基板8との位置合せを行うことが必要にな
る。
【0022】B領域におけるマスク6と基板8との位置
合せは、まずステージ21により基板上のアライメント
マーク93,94をアライメントマーク検出光学系1
5,19で検出できる位置まで基板8を移動させる。次
に、A領域の位置合せと同様に、予めおのおの位置合せ
されているアライメントマーク検出光学系13と15お
よび17と19を用いて、マスク6上のアライメントマ
ーク62と基板8上のアライメントマーク93を検出し
てその位置誤差量を計測し、またマスク6上のアライメ
ントマーク63と基板8上のアライメントマーク94を
検出してその位置誤差量を計測し、これらの誤差量に基
づいて微動ステージ16を駆動し位置誤差を補正してマ
スク6を基板8のB領域に位置合せさせる。
【0023】C、D領域の露光についても同様に位置合
せが行われる。即ち、C領域の位置合せは、アライメン
トマーク検出光学系17,18,19,20およびアラ
イメントマーク63,64,95,96を用いて行わ
れ、D領域の位置合せは、アライメントマーク検出光学
系18,12,20,14およびアライメントマーク6
4,61,97,98を用いて行われる。
【0024】なお、上記各実施例において、照明光学系
レンズ5と投影光学系レンズ7とを介して基板8上を
X、Y方向に走査して露光を行う場合、X方向の走査は
両光学系レンズ5,7をそれぞれステージ9,10上で
同時にX方向に移動させて行い、Y方向の走査は両光学
系レンズ5,7が搭載されたステージ11をY方向に移
動させて行っていたが、両光学系レンズ5,7を搭載し
たステージ11をX、Y両方向に移動可能に構成して両
光学系レンズ5,7を位置合せした状態で相互に固定し
ステージ11をX、Y方向に移動させて基板を走査して
もよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、マスクと基板とを相互に位置合せした状態で、かつ
マスク上方に設けた照明光学系とマスクと基板間に設け
た投影光学系とを相互に固定した状態(相対位置が固定
された状態)で、これらの光学系を移動させて基板上を
走査することにより露光を行うため、パターンに沿って
縦横方向に連続的な走査が可能となり、基板上の各露光
領域周辺部におけるパターンのつなぎ合せをなくすこと
ができる。従って、マスクと基板が等しい大きさの場合
には、アライメント機構およびアライメント動作が不要
になる。このようにアライメント動作が不要になるとと
もに露光光の連続的な走査により連続露光が可能となっ
てスループットが向上する。また、基板がマスクより大
きい場合であっても、基板上の各露光領域周辺部のつな
ぎ合せを少なくすることができ、アライメント動作を減
少させてスループットの上昇を図ることができる。
【0026】また、小さい光束により大型基板の露光が
可能になるため、エキシマレーザ等を光源として用い、
簡単なビーム整形を行って投影露光を行うことができ
る。従って、照明光学系および投影光学系の構造を簡素
化しさらにステージ機構を小型で簡単な構造とすること
ができて、装置全体の構造が簡単になり小型化が達成さ
れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の基本構成説明図である。
【図2】 本発明の実施例に係る投影露光装置の構成図
である。
【図3】 本発明の別の実施例に係る投影露光装置の構
成図である。
【符号の説明】
1:露光光源、2:ビーム整形器、5:照明光学系レン
ズ、6:マスク、7:投影光学系レンズ、8:ガラス基
板、9,10,11,21,109:粗動ステージ、1
6:微動ステージ、110:マスク、111:基板、1
20:露光光源、121:照明光学系、122:投影光
学系、131:光束。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク上のパターンを光学系を用いて基
    板上に露光する投影露光装置において、露光光をマスク
    に照射する照明光学系と、該照明光学系により照射され
    上記マスクを透過した光を基板に露光する投影光学系
    と、前記照明光学系および前記投影光学系を上記マスク
    および基板に対して縦横方向に同期して移動させる移動
    手段と、を備えたことを特徴とする投影露光装置。
  2. 【請求項2】 前記移動手段は、前記照明光学系および
    投影光学系とを相互に固定した状態で両光学系を移動さ
    せることを特徴とする請求項1に記載の投影露光装置。
  3. 【請求項3】 マスク上のパターンを光学系を用いて基
    板上に露光する投影露光装置において、露光光をマスク
    に照射する照明光学系と、該照明光学系により照射され
    上記マスクを透過した光を基板に露光する投影光学系と
    を、上記マスクおよび基板に対して縦横方向に同期して
    移動させる第1の移動手段と、上記基板を縦横方向に移
    動させる第2の移動手段とを備えたことを特徴とする投
    影露光装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の移動手段は、前記照明光学系
    および投影光学系とを相互に固定した状態で両光学系を
    移動させることを特徴とする請求項3に記載の投影露光
    装置。
  5. 【請求項5】 前記第2の移動手段は、前記マスクに対
    し前記基板を移動可能としかつこれらのマスクおよび基
    板を相互に固定した状態でこれらのマスクおよび基板を
    移動可能としたことを特徴とする請求項4に記載の投影
    露光装置。
  6. 【請求項6】 上記基板上へのマスクパターンの露光
    は、相互に固定された状態の上記照明光学系と投影光学
    系とを介して前記基板とマスクとを同期して移動させて
    行うことを特徴とする請求項1または3に記載の投影露
    光装置。
  7. 【請求項7】 上記マスクより上記基板が大きい場合
    に、上記基板上の所定の位置に上記照明光学系および投
    影光学系を上記第1の移動手段により移動させてマスク
    パターンの露光を行い、次いで上記基板を上記第2の移
    動手段により移動させて上記各光学系およびマスクに対
    し新たな露光位置を設定してマスクパターンの露光を行
    うことを特徴とする請求項3に記載の投影露光装置を用
    いた露光方法。
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