JPH0653113A - 走査投影露光装置 - Google Patents

走査投影露光装置

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JPH0653113A
JPH0653113A JP4204638A JP20463892A JPH0653113A JP H0653113 A JPH0653113 A JP H0653113A JP 4204638 A JP4204638 A JP 4204638A JP 20463892 A JP20463892 A JP 20463892A JP H0653113 A JPH0653113 A JP H0653113A
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JP
Japan
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scanning
mask
substrate
mirror
optical system
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JP4204638A
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English (en)
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Toshiyuki Watanabe
利幸 渡辺
Masaki Suzuki
正樹 鈴木
Yoshio Mochida
省郎 持田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70216Mask projection systems
    • G03F7/70358Scanning exposure, i.e. relative movement of patterned beam and workpiece during imaging
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/70Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
    • G03F7/70691Handling of masks or workpieces
    • G03F7/70791Large workpieces, e.g. glass substrates for flat panel displays or solar panels

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】半導体や液晶表示装置基板の製造に用いられる
走査投影露光装置を大型基板の露光が簡単に行なえ、走
査のヨーイングや横振れがパターン歪とならないように
する。 【構成】光源8の光をマスク11に照射する手段と、2
個の凹面鏡13,15と1個の平面鏡12と1個の凸面
鏡14と1個の左右反転鏡16より構成され、前記マス
ク11のパターンを基板17に投影する1:1正立投影
光学系と、マスク11および基板17を相対位置を変え
ずに保持する機構と、この保持機構を一体的に走査運動
させる走査手段を備えた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体や液晶表示装置
基板の製造などに用いられる走査投影露光装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に半導体や液晶表示装置基板などの
製造においては走査投影露光装置により露光処理をして
いる。
【0003】図7は、従来の走査投影露光装置の概略構
成を示すものである。図中の1は照明光学系であり、水
銀灯1aと各種の光学部品を備え、水銀灯1aより円弧
スリット1bを通してマスク2に、図8に示すような円
弧状照明光を照射するようにしている。
【0004】円弧状に照明されたマスク2のパターン
は、台形ミラー3、凹面鏡4、および凸面鏡5で構成さ
れる投影光学系を経て、基板6植えに投影される。した
がって、基板6上に投影される像の領域は円弧状とな
る。前記マスク2はキャリッジ7の上端に、また基板6
はキャリッジ7の下端に保持されており、キャリッジ7
をB方向に走査することにより、マスク2上の全パター
ンを基板6上に露光するようなっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、大型基板を露光する場合、露光エリア
全面をカバーするためにおおよそ基板幅の2倍程度の直
径を持つ大口径凹面鏡などの大型光学部品を必要とする
ため製作が難しく高価である。さらには、倒立光学系で
あるため、キャリッジの直線走査のヨーイングおよび横
振れが露光のパターン歪となってしまうという問題点を
有していた。
【0006】本発明は、上記問題点に鑑み、製作が容易
で、低コストであり、大型基板の露光が簡単に行え、走
査のヨーイングや横振れがパターン歪とならない走査投
影露光装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の走査投影露光装置は、光源と、その光をマス
クに照射する手段と、2個の凹面鏡と1個の平面鏡と1
個の凸面鏡と1個の左右反転鏡により構成され、前記マ
スクのパターンを基板に投影するに1正立投影光学系
と、前記マスクおよび基板を相対位置を変えずに保持す
る保持機構と、前記保持機構を一体的に走査運動させる
走査手段とを備えた構成とするものである。
【0008】
【作用】上記した構成において、マスクおよび基板を相
対位置を変えずに走査運動させることにより、光を照射
されたマスクの部分パターンの像を基板全面にわたって
1:1に投影露光する。そして1:1正立投影光学系を
用いるため、走査のヨーイングや横振れがパターン歪と
ならないこととなる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の走査投影露光装置について、
図1〜図4を参照しながら説明する。
【0010】図1は、本発明の第1の実施例の走査投影
露光装置である。図中の8は光源である水銀灯であり、
この水銀灯8の光を反射するように熱線透過型の楕円面
反射鏡9を関係づけている。楕円面反射鏡9で反射され
た光は集光光学系10を介して、マスク11に投射され
るようになっている。マスクのパターン情報を含んだ光
は平面鏡12、凹面鏡13、凸面鏡14、凹面鏡15、
左右反転鏡16を介して基板17に投射されるようにな
っている。すなわち前記の12〜16で1:1正立投影
光学系を構成している。この1:1正立投影光学系は図
4に示すように、O2 は、凸面鏡14の光軸33上に位
置する凸面鏡14の曲率半径rの中心となっており、前
記凹面鏡13および15は、曲率半径Rが等しくかつ曲
率半径の中心がO1 の位置で一致するが、O1 は前記凸
面鏡の光軸33上からわずかだけずらした位置に配置さ
れている。
【0011】前記マスク11は支持部材18に支持固定
されており、前記基板17は支持部材19で支持固定さ
れている。そしてこれに支持部材18,19は回転軸2
0に一体的に固定されている。前記回転軸20は、キャ
リッジ23に回転軸受22により回転可能に取り付けら
れている。前記回転軸20はモータ21で回転させられ
るようになっており、前記キャリッジ23は別のモータ
24によりボールねじ34を介してX方向に直動駆動さ
れるようになっている。
【0012】なお図2は、図1のCC断面図であり、2
5は前記集光光学系10から照射された、マスク11上
の照明スポットである。図3は、前記左右反転鏡の作用
説明図であり、図2および図3におけるRは、光学系内
での像の向きを表現するための記号である。
【0013】以上のように構成された走査投影露光装置
についてその動作を説明する。水銀灯8から出た光は、
楕円面反射鏡9および集光光学系10により集光され、
マスク11の下面上に照明スポット25を形成する。照
明スポット25内のマスクパターン情報を含んだ光は、
次に平面鏡12で反射して凹面鏡13、凸面鏡14、凹
面鏡15、左右反転鏡16を経て、基板17の上面に前
記マスク11の部分パターンの像を結ぶ。このとき、図
2で示される照明スポット25内のマスクパターンは、
凹面鏡15で反射した後は図3で示されるように左右が
反転しており、左右反転鏡16により正立像に変換して
基板17上に投影される。前記マスク11および基板1
7は、支持部材18,19および回転軸20により相対
位置が変化しないよう一体的に支持されており、モータ
21によりθ方向に回転走査されると同時にモータ24
によりX方向に直線走査される。したがって、照明スポ
ット25はマスク11の全面を走査し、基板17上には
マスク11の全パターンが露光されることになる。ま
た、本実施例では図1、図2に示すように、マスク1
1、基板17を同時に複数処理できるよう構成されてい
る。
【0014】また、図4に示すように、凹面鏡13,1
5の曲率半径の中心O1 を凸面鏡の光軸からわずかずら
すことにより、投影光学系の非点隔差を小さくでき、焦
点深度を大きくすることができる。
【0015】以上のように、本実施例によれば、光源
と、その光をマスクに照射する手段と、2個の凹面鏡と
1個の平面鏡と1個の凸面鏡と1個の左右反転鏡よりな
り、前記マスクのパターンを基板に投影する1:1正立
投影光学系と、前記マスクおよび基板を相対位置を変え
ずに保持する保持機構と、前記保持機構を一体的に走査
運動させる回転走査機構および直線走査機構を備えたこ
とにより、以下のような優れた効果を有する。
【0016】1)投影光学系および照明光学系を構成す
る光学部品は、小さなものでよいので、製作が容易で安
価である。 2)露光の領域が光学系の大きさに制限されず、また、
非点隔差が小さく焦点深度が大きいので、大型基板の投
影露光が容易に行える。
【0017】3)1度に複数の基板を処理できるので、
生産性が高い。 4)1:1正立投影光学系であるため、走査のヨーイン
グおよび横振れが露光のパターン歪とならない。
【0018】次に本発明の第2の実施例について図5お
よび図6を参照しながら説明する。図5は、本発明の第
2の実施例における走査投影露光装置である。この実施
例において、照明光学系(8〜10)および1:1正立
投影光学系(12〜16)は第1の実施例と全く同様で
ある。そして、この実施例の特徴的構成は、マスク26
と基板27を相対位置を変えずに一体的に支持している
コ字状の支持部材を用いたこと、モーター30により図
6のY方向に直線駆動されるYステージ29と、モータ
32により図6のX方向に直線駆動されるXステージ3
1を設けたことにある。図中の25は前記マスク26の
下面上に照射された照明スポットである。
【0019】以上のように構成された走査投影露光装置
についてその動作を説明する。照明光学系(8〜10)
および1:1正立投影光学系(12〜16)について
は、第1の実施例と全く同様である。前記マスク26お
よび基板27は、支持部材28で、相対位置が変化しな
いよう一体的に支持されており、モータ30、ボールね
じ35およびモータ32、ボールねじ36によりY,X
方向に直線走査される。たとえば図6のように、X,Y
方向に交互に走査運動させれば渦巻状の走査となり、前
記照明スポット25はマスク26の全面を走査し、基板
27上にはマスク26の全パターンが露光されることに
なる。
【0020】以上のように、本実施例によれば、光源8
と、その光をマスク26に照射する手段と、2個の凹面
鏡13,15と1個の平面鏡12と1個の凸面鏡14と
1個の左右反転鏡16により構成される1:1正立投影
光学系と、前記マスク26および基板27を相対位置を
変えずに保持する保持機構と、前記保持機構を一体的に
走査運動させる2つの直線走査機構を備えたことによ
り、本発明の第1の実施例とほぼ同様の効果が得られる
他に、大型基板の露光を行う場合でも装置が小さくす
み、安価で製作できるという特有の効果を有する。
【0021】なお第1、第2の実施例において、照明ス
ポット25を形成するのに楕円面反射鏡9と屈折光学系
よりなる集光光学系10を用いているが、要は光源であ
る水銀灯8の光をマスク11,26の下面上に集光させ
ればよく、他の光学部品を用いても同様の効果を奏す
る。
【0022】また、第1、第2の実施例において、光源
は水銀灯としているが、たとえばエキシマレーザー光
源、キセノンランプ、太陽光など、他の光源でも全く同
様の効果を奏する。
【0023】また、第1、第2の実施例において、光学
系(8〜16)を固定してマスク11,26と基板1
7,27を一体的に走査運動させているが、逆にマスク
と基板を固定して光学系を走査運動させても全く同様の
効果を奏する。
【0024】また、第1の実施例で、マスク11と基板
17を4組としているが、これは1組あるいは4以外の
複数でもよい。また、第1、第2の実施例において、マ
スク11,26と基板16,27は機械的に結合されて
一体的に走査運動しているが、これはたとえば複数の駆
動系により別々に走査運動させ、電気的に同期させても
同様の効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上の実施例の説明より明らかなよう
に、本発明の走査投影露光装置は、光源と、その光をマ
スクに照射する手段と、2個の凹面鏡と1個の平面鏡と
1個の凸面鏡と1個の左右反転鏡により構成され、マス
クパターンを基板に投影する1:1正立投影光学系と、
前記マスクおよび基板を相対位置を変えずに保持する保
持機構と、前記保持機構または光学系を一体的に走査運
動させる走査手段とを備えたことにより、小型の光学部
品で構成でき、製作が容易で安価であり、大型基板の露
光が容易に行え、また、1:1正立投影光学系を用いる
ため、走査のヨーイングや横振れがパターン歪とならな
いという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の走査投影露光装置の構
成図
【図2】図1のC−C断面矢視図
【図3】左右反転鏡の説明図
【図4】凹面鏡と凸面鏡の配置図
【図5】本発明の第2の実施例の走査投影露光装置の構
成図
【図6】図5のD−D断面矢視図
【図7】従来の走査投影露光装置の1例を示す構成図
【図8】同露光パターンを示す平面図
【符号の説明】
8 水銀灯(光源) 11 マスク 12 平面鏡 13,15 凹面鏡 14 凸面鏡 16 左右反転鏡 17 基板 18,19 支持部材 23 キャリッジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、その光をマスクに照射する手段
    と、2個の凹面鏡と1個の平面鏡と1個の凸面鏡と1個
    の左右反転鏡により構成され、マスクのパターンを基板
    に投影する1:1正立投影光学系と、前記マスクおよび
    基板を相対位置を変えずに保持する保持機構と、前記保
    持機構または光学系を一体的に走査運動させる走査手段
    よりなる走査投影露光装置。
  2. 【請求項2】 1:1正立投影光学系において、2つの
    凹面鏡の曲率が等しく、かつ曲率中心が合致するように
    配置され、前記2つの凹面鏡の曲率中心が凸面鏡の光軸
    上に位置しないように配置された請求項1記載の走査投
    影露光装置。
  3. 【請求項3】 走査手段が、回転運動系と直線運動系に
    より構成された請求項1記載の走査投影露光装置。
  4. 【請求項4】 走査手段が、直交する2つの直線運動系
    により構成された請求項1記載の走査投影露光装置。
JP4204638A 1992-07-31 1992-07-31 走査投影露光装置 Pending JPH0653113A (ja)

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