JPH09244254A

JPH09244254A - 液晶用露光装置

Info

Publication number: JPH09244254A
Application number: JP8463296A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Goto; 明弘後藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-03-13
Filing date: 1996-03-13
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】小型、軽量、低コスト、高解像、広フィールド
の液晶用露光装置を提供する。【解決手段】ウエハ２に転写しようとするパターン１ａ
を記録したマスク１の後ろ側に前段マイクロ・レンズ・
アレイ１０を配置することによって、該前段マイクロ・
レンズ・アレイ１０の配列区域ごとに１８０°回転した
区域ごと倒立等倍部分パターン像３を結像し、該区域ご
と倒立等倍部分パターン像３の後ろ側に、前段マイクロ
・レンズ・アレイ１０の配列と同一の配列よりなる後段
マイクロ・レンズ・アレイ１５を配置することによっ
て、ウエハ２上に部分パターンの正立等倍像４を結像
し、マスク１及びウエハ２と、前段及び後段マイクロ・
レンズ・アレイ１０，１５とを、パターン１ａの行方向
ｘに向って相対的にスキャンし、このスキャンをパター
ンの列方向ｙに相対的にシフトして繰り返すことによっ
て、ウエハ２上にパターン１ａを転写する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は液晶用露光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】広い露光領域を必要とする液晶用露光装
置の従来技術としては、プロキシミティ型のものが製品
化されている。この技術は図１１に示すように、マスク
１とウエハ２とを微小間隔で密着させて、マスク１に記
録されたパターンを等倍にてウエハ２上のレジスト２ａ
に転写するものである。この技術によれば、マスク１と
同じ大きさの広い露光領域が確保できるが、マスク１と
ウエハ２との密着性には限界があった。

【０００３】また上記従来例とは別に、等倍の結像系に
よってマスク上のパターンをウエハに投影し、スキャン
によって露光領域を広げる方式の装置もある。例えば、
オフナー型、ダイソン型、ダブルダイソン型などがあ
る。オフナー型は反射結像系、ダイソン型とダブルダイ
ソン型は反射屈折結像系が使用されている。例えば、図
１２はオフナー型の装置を示し、マスク１に線状照明光
を照射し、マスク１からの光をミラー５０によって折り
曲げ、凹面鏡５１と凸面鏡５２によって反射させた後に
ミラー５３によって再度折り曲げて、ウエハ２上に結像
させ、マスク１及びウエハ２と結像光学系とを相対的に
移動することにより、マスク１上のパターンの全領域を
カバーするようにスキャンをするものである。これらの
結像系の光学素子の有効径は数１００ｍｍ程度と大型で
あった。また、光学系の光軸は１つであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】プロキシミティ型の装
置ではマスク１とウエハ２との密着性が低く、回折によ
る線幅拡がりが起こるため、高い解像度は得られなかっ
た。また、等倍結像スキャン型の装置では結像系によっ
て高い解像度が得られるが、結像系は大型、高価であっ
た。また結像系の収差のために、露光領域の広域化には
限界があった。すなわち従来技術では、小型、軽量、低
コスト、高解像、広フィールドの液晶用露光装置を構成
することはできなかった。したがって本発明は、小型、
軽量、低コスト、高解像、広フィールドの液晶用露光装
置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、結像素子とし
てマイクロ・レンズ・アレイ（以下ＭＬＡと記す。）を
用いることにより、上記課題を解決している。ＭＬＡと
は、多数の要素レンズを２次元的に配置した結像素子の
ことである。すなわち本発明は、ウエハに転写しようと
するパターンを記録したマスクの後ろ側に前段マイクロ
・レンズ・アレイを配置することによって、該前段マイ
クロ・レンズ・アレイの配列区域ごとに１８０°回転し
た区域ごと倒立等倍部分パターン像を結像し、該区域ご
と倒立等倍部分パターン像の後ろ側に、前段マイクロ・
レンズ・アレイの配列と同一の配列よりなる後段マイク
ロ・レンズ・アレイを配置することによって、ウエハ上
に部分パターンの正立等倍像を結像し、マスク及びウエ
ハと、前段及び後段マイクロ・レンズ・アレイとを、パ
ターンの行方向に向って相対的にスキャンし、マスク及
びウエハと、前段及び後段マイクロ・レンズ・アレイと
を、パターンの列方向に向って相対的にシフトして、ス
キャンを繰り返すことによって、ウエハ上にパターンを
転写する、液晶用露光装置である。

【０００６】本発明の原理を図１によって説明する。同
図ではＭＬＡによる合成結像系によって等倍で正立のマ
スク像を作っており、またＭＬＡの要素レンズが５つの
場合を示している。まず前段ＭＬＡ１０によってマスク
１の倒立等倍像を作っている。この倒立等倍像は、前段
ＭＬＡ１０の配列区域ごとに、光軸ｚと直交するｘ−ｙ
面内で１８０°回転した、区域ごと倒立等倍像３であ
る。この区域ごと倒立等倍像３は、前段ＭＬＡ１０の配
列と同一の配列よりなる後段ＭＬＡ１５によって、区域
ごと等倍正立像４に変換されており、この等倍正立像４
の位置にウエハ２が配置される。

【０００７】同図に示すように、両ＭＬＡ１０，１５に
よる結像では、それぞれのＭＬＡを構成する要素レンズ
１０ａ，１５ａごとに光軸ｚが存在する。したがって区
域ごと倒立等倍像３と区域ごと正立等倍像４の領域、す
なわち視野は、各要素レンズ１０ａ，１５ａごとに異な
っているが、両ＭＬＡ１０，１５によって正立像４を作
ることによって、各要素レンズ１０ａ，１５ａの像領域
を整合的に合成し、全体として広いフィールドを得てい
る。なお、各区域ごと倒立等倍像３と各区域ごと正立等
倍像４の領域を制限するために、図１に示すようにそれ
ぞれ絞りアレイ５ａ，５ｂを配置することが好ましい。

【０００８】本発明では、このような両ＭＬＡ１０，１
５にジグザグスキャンを併用しており、したがってさら
に広い露光領域が得られる。図２は、全体の露光領域、
すなわちパターン領域１ａよりも狭い露光領域を持つＭ
ＬＡ１０，１５を用い、ジグザグスキャンによって全体
のパターン領域１ａを露光する方法を示している。同図
の配置において、マスク１とウエハ２とを同時にｘマイ
ナス方向にスキャンし、このスキャンをｙ方向にシフト
して繰り返すことによって、マスク１上のパターン領域
１ａの部分パターン像４ａが、順次ウエハ２に転写され
て行き、最終的に全領域１ａをウエハ２に転写すること
ができる。

【０００９】しかしてＭＬＡの開口数は０．５くらいま
で製作可能であり、したがって高解像の結像を行なうこ
とができる。また、ＭＬＡの結像は要素レンズごとに行
なわれ、各要素レンズの担当するフィールドは、要素レ
ンズの大きさ程度（数１００μｍ程度）に小さい。よっ
て、要素レンズで発生する収差は非常に小さくなる。し
たがって、要素レンズの数を増加しさえすれば、収差の
悪化を招くことなく簡単に広い露光フィールドを得るこ
とができる。また、スキャン光学系とすることによっ
て、更に広い露光領域を得ることができる。

【００１０】ＭＬＡの製造方法としては、ガラス基板上
にマスクを行ない、イオン交換によって分布屈折レンズ
アレイを作る方法、ガラス基板上にフォトレジストなど
を塗布してエッチングまたは熱溶解する方法、バイナリ
ーオプティカルエレメント等のフレネルレンズなどが知
られており、これらは従来例の結像系に比べて低コスト
である。したがってこのようなＭＬＡを用いることによ
り、小型、軽量、且つ安価な液晶用露光装置を構成する
ことができる。

【００１１】なお像区域の間に間隙があっても、行方向
の隙間は行方向のスキャンによって当然に埋め尽くさ
れ、列方向の隙間もスキャンによって埋め尽くすことが
できる。したがって像区域は、必ずしも平面的に連続し
て配置する必要がなく、すなわち平面的に離散的に配置
することができる。像区域を平面的に離散的に配置する
構成としては、行方向から見た像区域を、列方向に完全
に分離して、単に列方向に線接触するように構成するこ
ともできる。しかし行方向から見た像区域を、列方向に
オーバーラップするように配置する方がより好ましい。
またスキャンによる積分露光量は、列方向に一様とする
ことが好ましい。

【００１２】また像区域を離散的に配置した場合におい
て、像区域に対するマスク上での共役区域のすべてをカ
バーする領域をケーラ照明することもできる。しかしな
がら離散的な像区域に対するマスク上での離散的な共役
区域のみを離散的に、且つその離散的な共役区域内では
一様に照明する方が、迷光が防止されて好ましい。また
離散的な共役区域のみを照明するときには、離散的な照
明光絞りアレイをマスクに密着して配置することもでき
るが、離散的な照明光絞りアレイの結像によってマスク
を照明することがより好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図３にＭＬＡを用いたジグザグス
キャン型の液晶用露光装置の一実施例を示す。光源６、
照明光学系７、及びＭＬＡによる結像光学系８は、相対
的にアライメントして固定されている。マスク１とウエ
ハ２は、それぞれｘ、ｙ、ｚ方向に移動できる可動ステ
ージ１ｂ，２ｂによって保持されている。各可動ステー
ジ１ｂ，２ｂの各移動軸には、それぞれ干渉計（図示せ
ず）が設置され、マスク１とウエハ２の位置計測ができ
るようになっている。光源６は高圧水銀ランプであり、
光源６からの光を照明光学系７によって整形してマスク
１を照明している。使用波長はｇ線（４３６ｎｍ）であ
る。マスクパターン１ａは、結像光学系８によってウエ
ハ２上に等倍の正立像として結像している。マスク１の
パターン領域１ａは３００ｍｍ×２００ｍｍであり、３
００ｍｍの辺をｘ軸、２００ｍｍの辺をｙ軸方向として
いる。

【００１４】マスク１と結像光学系８との間隔と、ウエ
ハ２と結像光学系８との間隔は、ともに像面位置の７０
０μｍに設定してある。結像光学系８の周囲には複数の
ギャプセンサー１ｃ，２ｃが配置してあり、スキャン中
のマスク１と結像光学系８との間隔、及びウエハ２と結
像光学系８との間隔が正確に保たれるように、ｚ軸方向
の移動モータ（図示せず）に対してフィードバックを行
なっている。この配置においてマスク１とウエハ２とを
連動してｘ方向に定速にてスキャンし、この定速スキャ
ン後にｙ方向に定幅だけシフトするという動作を繰り返
すジグザグスキャンによって、マスク１上のパターン１
ａの全体をウエハ２に転写することができる。スキャン
とシフトとの詳細については後述する。

【００１５】次に結像光学系８の詳細について説明す
る。図４はｚ軸方向から見た結像光学系８の構造を示
し、結像光学系８は、２０ｍｍ×２０ｍｍの金属ホルダ
ー２４で支持されており、その中央は１０ｍｍ×１０ｍ
ｍの開口となっている。図５は結像光学系８をｘ方向か
ら見た構造を示す。同図に示すように、結像光学系８
は、４つの平板ＭＬＡ１１，１２，１６，１７と、２つ
の開口絞りアレイ２０，２１と、１つの視野絞りアレイ
２２から構成されている。これらの素子は、マスク１側
からウエハ２側に向けて、前段第１平板ＭＬＡ１１、前
段開口絞りアレイ２０、前段第２平板ＭＬＡ１２、視野
絞りアレイ２２、後段第１平板ＭＬＡ１６、後段開口絞
りアレイ２１、及び後段第２平板ＭＬＡ１７の順に配置
されている。また、前段第１平板ＭＬＡ１１と後段第１
平板ＭＬＡ１６は、基板表面をウエハ１に向けて配置さ
れ、前段第２平板ＭＬＡ１２と後段第２平板ＭＬＡ１７
は、基板裏面をウエハ１に向けて配置されている。

【００１６】各平板ＭＬＡ１１，１２，１６，１７の厚
みｔはｔ＝０．９ｍｍ、基板表面から表面側焦点位置ま
でのバックフォーカスｆ₁はｆ₁＝７００μｍ、基板裏面
から裏面側焦点位置までのバックフォーカスｆ₂はｆ₂＝
２００μｍである。各開口絞りアレイ２０，２１と視野
絞りアレイ２２の厚みは、いずれも２０μｍである。マ
スク１、前段開口絞りアレイ２０、視野絞りアレイ２
２、後段開口絞りアレイ２１及びウエハ２は、それぞれ
該当する平板ＭＬＡ１１，１２，１６，１７の表面側バ
ックフォーカスｆ₁又は裏面側バックフォーカスｆ₂の位
置に位置するように、スペーサ２３によって位置決めさ
れて、金属ホルダー２４の中に組み込まれている。また
各素子は、ｘｙ方向についても、互いにその開口をアラ
イメントしてある。

【００１７】この配置では、前段第１平板ＭＬＡ１１と
前段第２平板ＭＬＡ１２とからなる前段ＭＬＡ１０によ
って、区域ごと倒立中間像が作られ、これを後段第１平
板ＭＬＡ１６と後段第２平板ＭＬＡ１７とからなる後段
ＭＬＡ１５で再び結像することによって、等倍の正立像
を得ている。この配置は、テレセントリックな結像系と
なっている。

【００１８】図６はｚ方向から見た各平板ＭＬＡ１１，
１２，１６，１７の構造を示す。但し各平板ＭＬＡの要
素レンズ１１ａ，１２ａ，１６ａ，１７ａの個数は、下
記するように実際のものではない。ｈ＝７０μｍとし
て、要素レンズの直径は６ｈ（＝４２０μｍ）である。
要素レンズの配列は、スキャン方向（ｘ方向）から見た
要素レンズごとの像領域が、シフト方向（ｙ方向）にオ
ーバーラップするように定められている。ここでは、２
２個の要素レンズをｙ方向にすきまなく配列した要素レ
ンズ列を、要素レンズの直径６ｈ（＝４２０μｍ）分ず
つｘ方向にずらし、且つ要素レンズの半径３ｈ（＝２１
０μｍ）分ずつｙ方向に交互にずらしながら、２２列な
らべたものとした。このとき各平板ＭＬＡ１１，１２，
１６，１７の開口は、９．２４ｍｍ×９．４５ｍｍとな
る。

【００１９】この平板ＭＬＡ１１，１２，１６，１７
は、厚さ１．７ｍｍのガラス基板を図６と同じ形の円形
開口アレイでマスクし、開口部分をイオン交換によって
分布屈折率レンズアレイとすることによって製造した。
基板は分布屈折率レンズアレイ形成後に厚みが０．９ｍ
ｍとなるように研磨した。また、基板の両面には波長４
３６ｎｍ用の反射防止膜を形成した。

【００２０】図７はｚ方向から見た各開口絞りアレイ２
０，２１の構造を示す。１つの開口絞り要素２０ａ，２
１ａの直径は１４０μｍであり、ｘｙ方向の配列は平板
ＭＬＡに合わせてある。ここで、平板ＭＬＡの表面側バ
ックフォーカスがｆ₁＝７００μｍであることを考えあ
わせると、結像系の開口数は０．１であるといえる。こ
の開口絞りアレイ２０，２１は、厚さ２０μｍのステン
レスを図７の形状にエッチングし、反射率の低いブラッ
クアルマイト・メッキ等を施すことによって製作した。

【００２１】図８はｚ方向から見た視野絞りアレイ２２
の構造を示す。ｘｙ方向の周期は開口絞りアレイ同様、
平板ＭＬＡに合わせてある。視野絞りアレイの視野絞り
要素２２ａは直径４ｈ（＝２８０μｍ）の円に内接する
正６角形であり、同図に示す様に、１辺がｙ方向と平行
となるように配列してある。この視野絞りアレイ２２
は、厚さ２０μｍのステンレスを図８の形状にエッチン
グし、反射率の低いブラックアルマイト・メッキ等を施
すことによって製作した。

【００２２】ここで、視野絞り要素２２ａは直径４ｈ
（＝２８０μｍ）の円に内接する正６角形であり、且つ
１辺がｙ方向と平行となっているから、中央の矩形部Ａ
の高さは２ｈ（＝１４０μｍ）であり、上下の２等辺３
角部Ｂ_U、Ｂ_Lの高さはそれぞれｈ（＝７０μｍ）であ
る。他方、ある視野絞り要素２２ａに対してｘ方向に隣
接する視野絞り要素２２ｂは、ｙ方向に３ｈ（＝２１０
μｍ）だけずれて配置されているから、両視野絞り要素
２２ａ，２２ｂをｘ方向から見ると、中央の矩形部Ａは
ｙ方向にオーバーラップしないが、上下の２等辺３角部
Ｂ_U、Ｂ_Lについては、一方の要素２２ａの上部２等辺３
角部Ｂ_Uと、他方の要素２２ｂの下部２等辺３角部Ｂ_Lと
が、ちょうどオーバーラップすることとなる。しかも同
一の高さｙで見た両２等辺３角部Ｂ_U、Ｂ_Lのｘ方向の長
さの和は、どの高さｙで見ても、ちょうど矩形部Ａでの
ｘ方向の幅と一致する。

【００２３】このような構造をとることによって、オー
バーラップのない矩形部Ａと、オーバーラップのある２
等辺３角部Ｂのｘ方向に関する線積分開口度が等しくな
り、従って、視野（視野は視野絞りアレイ２２と同じ形
である）をｘ方向に定速にてスキャンした場合の領域
Ａ、Ｂの積分露光量を等しくすることができる。すなわ
ちこのような視野絞りアレイ２２を用いることによっ
て、スキャン方向と直交するｙ方向に関しても、全体像
を滑らかに接合することができる。

【００２４】以上のようにしてｙ方向に滑らかに接合さ
れた視野絞りアレイ２２のｙ方向の視野の大きさＫ
_yは、９．１７ｍｍであり、ｘ方向の視野幅Ｋ_xは、９．
０６ｍｍである。ここでｙ方向の合成視野Ｋ_yは、矩形
部Ａの領域と、一対の２等辺３角部Ｂ_U、Ｂ_Lからなる領
域Ｂとの合計の長さ、すなわち、結像光学系８ａをｙ方
向にシフトせずに用いた場合でも露光量が等しくなる領
域として定義している。実際には図８に示すように、こ
の合成視野Ｋ_yの上部側に露光量が線形に減少する高さ
ｈ（＝７０μｍ）の上部接合領域Ｃ_Uがあり、合成視野
Ｋ_yの下部側にも露光量が線形に減少する高さｈ（＝７
０μｍ）の下部接合領域Ｃ_Lがある。

【００２５】すなわち上部接合領域Ｃ_Uと下部接合領域
Ｃ_Lは、視野絞りアレイ２２の上下の端部にあり、ｙ方
向にシフトしない場合にはオーバーラップがなく、露光
量が上方及び下方に向って線形に減少してしまう領域で
ある。本実施例では、上部接合領域Ｃ_Uと下部接合領域
Ｃ_Lとが順次オーバーラップするようにｙ方向にシフト
しながらジグザグスキャンをして、全体の露光領域をカ
バーしている。詳細については後述する。

【００２６】次に照明光学系について説明する。図９は
照明光学系の構造を示し、照明光学系７は図４の結像光
学系８の配列に対応しており、結像光学系８の実質的な
露光領域だけを照明する構造になっている。図９では高
圧水銀ランプによる光源６からの光を整形した後、ビー
ムエキスパンダ３０によって拡大されて、フライアイ・
レンズアレイ３１に入射し、コンデンサーレンズ３３に
よって照明光絞りアレイ３４を照明している。フライア
イ・レンズアレイ３１の焦点位置には、空間コヒーレン
スの絞り３２が配置されており、この大きさを調整する
ことによって照明光の空間コヒーレンスを調節すること
ができる。これは半導体製造装置等用いられている一般
的なケーラ照明系であり、照明光絞りアレイ３４上の光
強度は高い均一性をもっている。ここで、フライアイ・
レンズアレイ３１は１０×１０要素であり、要素レンズ
の大きさは４ｍｍ角、焦点距離は８ｍｍである。またコ
ンデンサーレンズ３３の焦点距離は１８．６ｍｍであ
る。よって、照明光絞りアレイ３４上には約９．３ｍｍ
×９．３ｍｍの照明領域が得られる。

【００２７】照明光絞りアレイ３４は、結像系のＭＬＡ
に使用した視野絞りアレイ２２と同一の構造のものを用
いる。照明光絞りアレイ３４の方向は、結像系のＭＬＡ
の視野絞りアレイ２２と同方向にアライメントしてあ
る。この照明光絞りアレイ３４は、照明用第１平板ＭＬ
Ａ３５と照明用第２平板ＭＬＡ３６によって、マスク１
面に結像される。照明用第１平板ＭＬＡ３５と照明用第
２平板ＭＬＡ３６は、結像光学系８の前段第１平板ＭＬ
Ａ１１と前段第２平板ＭＬＡ１２、あるいは後段第１平
板ＭＬＡ１６と後段第２平板ＭＬＡ１７として用いたも
のと同じものである。以上のような光学系により、マス
ク１上には結像光学系８の視野絞りアレイ２２と同じ形
状の照明光アレイが生成される。すなわち、この照明光
学系７は結像光学系８のＭＬＡの視野を選択的に照明す
る構造となっている。なお、照明用平板ＭＬＡ３５、３
６による結像系は、倍率を微調整できるようにしてお
き、照明光アレイの要素の領域の大きさを適正値に調節
できるようにしておくことが望ましい。倍率の微調整
は、例えば、平板ＭＬＡ３５と３６をその間隔を保った
ままｚ方向に平行移動できる機構にしておくことによっ
て行うことができる。

【００２８】結局、上述したＭＬＡによる結像光学系８
の視野と照明光学系７の照明光アレイは、ともに図８の
形状になっているわけであるが、この両者を正確にアラ
イメントし、その状態でマスク１とウエハ２を連動して
ジグザグスキャンすることによって、マスクパターン１
ａ全体をウエハ２に転写することができる。ジグザグス
キャンとは定速スキャンと定幅シフトの繰り返しのこと
を指し、本実施例では、定速スキャンをｘ方向、定幅シ
フトをｙ方向に行なっている。図１０はこの様子を示し
たものである。ただし、図１０ではマスク１とウエハ２
を固定して、照明光学系７と結像光学系８を移動したか
のように描いてある。しかしマスク１とウエハ２の運動
は、照明光学系７と結像光学系８に対する相対運動であ
るため、図１０では照明光学系７と結像光学系８を固定
して、マスク１とウエハ２を移動したときの露光領域と
等価である。

【００２９】図１０ではＰ₁から出発してＱ₁までｘ方向
に３１０ｍｍの定速スキャンを行ない、次に、Ｑ₁から
Ｑ₂までｙ方向に９．２４ｍｍの定幅シフトを行ない、
そしてふたたびＱ₂からＰ₂までｘ方向に定速スキャンを
行ない、・・・・という順番で、Ｐ₂₂に至るまで合計２
２回の定速スキャンを行なうことによって、３００ｍｍ
×２００ｍｍのパターン領域１ａをカバーしている。こ
のとき、各回の定速スキャンは図８の上部接合領域Ｃ_U
と下部接合領域Ｃ_Lとがオーバーラップするように行な
っている。これは、各回の定幅シフト量を、ＭＬＡのｙ
方向の合成視野Ｋ_y（＝９．１７ｍｍ）に、上部接合領
域Ｃ_Uないしは下部接合領域Ｃ_Lの高さｈ（＝７０μｍ）
を加算した９．２４ｍｍにすることによって行なえる。
このようにすることによって、スキャン後の全合成視野
内の各点は等露光量となるのである。

【００３０】このとき、１回目の定速スキャンにおける
下部接合領域Ｃ_Lと、２２回目（最終）の定速スキャン
における上部接合領域Ｃ_Uとは、どうしてもオーバラッ
プしない露光アンダーの領域となる。従ってこの領域は
全体の露光を通じて不使用領域とする必要がある。結局
２２回の定速スキャンによって得られる使用可能なｙ方
向の最大全合成視野Ｋ’_yは、Ｋ_yの２２倍に接合領域Ｃ
_U、Ｃ_Lの高さｈの２１倍を加算した２０３．２１ｍｍと
なる。また、ｘ方向の最大合成視野Ｋ’_xは、定速スキ
ャン距離３１０ｍｍから、ＭＬＡのｘ方向の視野幅Ｋ_x
を差し引いた３００．９４ｍｍとなる。このようにし
て、３００ｍｍ×２００ｍｍのパターン領域をカバーす
ることができた。

【００３１】以上ではウエハ２の膨脹、収縮がない場合
を想定したスキャンの方法を説明した。以下ではウエハ
の膨脹、収縮がある場合にも対応できるような補正スキ
ャンの方法を説明しておく。ウエハの膨脹率をβ（β＞
０のとき膨脹）とし、膨脹した場合について考える。こ
のようなウエハの膨脹がある場合には、マスクとウエハ
を完全に同期してスキャンしたのでは、パターンずれを
起こしてしまう。これを防止するためには、マスクとウ
エハの定速スキャン速度と定幅シフト量を完全に同じに
するのではなく、膨脹率βの分だけ異なる値にしてジグ
ザグスキャンすればよい。

【００３２】いま、マスクの定速スキャン方向の長さを
Ｌ_Mとし、この距離をスキャン速度ｖ_M、ｔ秒間で定速ス
キャンする場合を考えると、Ｌ_M＝ｖ_M・ｔである。ウエハの膨脹率をβとすると、距離Ｌ_Mに対応
するウエハ上での領域の長さＬ_Wは、Ｌ_W＝（１＋β）・Ｌ_M ＝（１＋β）・ｖ_M・ｔのように長くなっている。したがって、マスクのスキャ
ン速度ｖ_Mに対して、ウエハのスキャン速度ｖ_Wを、ｖ_W＝（１＋β）・ｖ_M とすれば、移動時間ｔの間に丁度マスクとウエハの対応
する領域のスキャンが終わることになる。すなわち、マ
スクパターンとウエハとの対応を保ったまま、定速スキ
ャンを行なうことができるのである。

【００３３】定幅シフトについても同様である。マスク
をΔ_M（＝Ｋ_y＋ｈとする）だけ定幅シフトするとき、ウ
エハの定幅シフト量を、 Δ_W＝（１＋β）・Δ_M としておけば、マスクとウエハとの対応する領域のパタ
ーンずれを補正できる。ただし、この定幅シフト方向の
パターンずれが補正できるためには、ＭＬＡのｙ方向の
視野Ｋ_yが適当に小さいことが必要である。それは、各
回の定速シフトではｙ方向の視野はＫ_yと定まっている
ので、視野周辺ではｙ方向についてβ・Ｋ_y（≒β・
Δ_M）のパターンずれが起こるからである。パターンず
れ量には許容限度があるので、これを越えない程度に視
野Ｋ_yを小さくしておく必要がある。

【００３４】例えば、転写するパターンの最小線幅が３
μｍ、パターンずれ量の許容値がその１０％の０．３μ
ｍ以下であるとすると、 β・Ｋ_y＜０．３μｍとなり、β＝２０ｐｐｍとすればＫ_y＜１５ｍｍのようにｙ方向の視野Ｋ_yの上限が定まる。本実施例で
は、Ｋ_y＝９．１７ｍｍであったので、この条件は満たしていることになる。他
の場合についてもパターンずれ量の許容限度に注意しＫ
_yを設定する必要がある。なお、ｘ方向については連続
的にスキャンするため問題は起こりにくいが、視野幅Ｋ
_xをあまり大きくすべきでないことはいうまでもない。

【００３５】以上、本実施例ではパターン領域を３００
ｍｍ×２００ｍｍとしたが、ｘ方向については定速スキ
ャン距離を長くすることによって、また、ｙ方向につい
ては定幅シフトの回数を増加することによって、より広
い露光領域を露光することが可能となる。また全体のジ
グザグスキャンに要する時間の短縮を図るために、マス
クパターンの長辺側をスキャン方向とし、短辺側をシフ
ト方向とすることが好ましい。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、高解像の
大画面液晶露光装置が小型、軽量、安価に構成できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマスクパターンの投影原理を示す
断面図

【図２】本発明によるジグザグスキャンを示す斜視図

【図３】露光装置の全体を示す斜視図

【図４】結像光学系を示す平面図

【図５】結像光学系を示す断面図

【図６】結像光学系のＭＬＡを示す平面図

【図７】結像光学系の開口絞りアレイを示す平面図

【図８】結像光学系の視野絞りアレイと、照明光学系の
照明光絞りアレイを示す平面図

【図９】照明光学系を示す断面図

【図１０】ジグザグスキャンの手法を示す平面図

【図１１】従来技術を示す断面図

【図１２】別の従来技術を示す断面図

【符号の説明】

１…マスク１ａ…パターン領域２…ウエハ２ａ…レジスト１ｂ、２ｂ…可動ステージ１ｃ、２ｃ…ギャプ
センサー３…区域ごと倒立等倍像４…等倍正立像４ａ…部分パターン像５ａ，５ｂ…絞りア
レイ６…光源７…照明光学系８…結像光学系１０…前段ＭＬＡ１１…前段第１平板
ＭＬＡ１２…前段第２平板ＭＬＡ１０ａ、１１ａ、１
２ａ…要素レンズ１５…後段ＭＬＡ１６…後段第１平板
ＭＬＡ１７…後段第２平板ＭＬＡ１５ａ、１６ａ、１
７ａ…要素レンズ２０…前段開口絞りアレイ２１…後段開口絞り
アレイ２０ａ，２１ａ…開口絞り要素２２…視野絞りアレイ２２ａ、２２ｂ…視
野絞り要素２３…スペーサ２４…金属ホルダー３０…ビームエキスパンダ３１…フライアイ・
レンズアレイ３２…空間コヒーレンスの絞り３３…コンデンサー
レンズ３４…照明光絞りアレイ３４ａ、３４ｂ…照
明光絞り要素３５…照明用第１平板ＭＬＡ３６…照明用第２平
板ＭＬＡ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハに転写しようとするパターンを記録
したマスクの後ろ側に前段マイクロ・レンズ・アレイを
配置することによって、該前段マイクロ・レンズ・アレ
イの配列区域ごとに１８０°回転した区域ごと倒立等倍
部分パターン像を結像し、該区域ごと倒立等倍部分パターン像の後ろ側に、前記前
段マイクロ・レンズ・アレイの配列と同一の配列よりな
る後段マイクロ・レンズ・アレイを配置することによっ
て、ウエハ上に前記部分パターンの正立等倍像を結像
し、前記マスク及びウエハと、前記前段及び後段マイクロ・
レンズ・アレイとを、前記パターンの行方向に向って相
対的にスキャンし、前記マスク及びウエハと、前記前段及び後段マイクロ・
レンズ・アレイとを、前記パターンの列方向に向って相
対的にシフトして、前記スキャンを繰り返すことによっ
て、ウエハ上に前記パターンを転写する、液晶用露光装
置。
【請求項２】前記前段及び後段マイクロ・レンズ・アレ
イの各要素レンズを、それぞれ両側テレセントリックと
なるように構成した、請求項１記載の液晶用露光装置。
【請求項３】前記マスクのうち、前記ウエハ上に一時に
結像される露光フィールドを、一様な強度にて照明し
た、請求項１又は２記載の液晶用露光装置。
【請求項４】前記区域ごと倒立等倍部分パターン像の結
像位置に、前記前段及び後段マイクロ・レンズ・アレイ
と同一の配列よりなる視野絞りアレイを配置した、請求
項１、２又は３記載の液晶用露光装置。
【請求項５】前記視野絞りアレイの配列を、前記行方向
から見て列方向にオーバーラップしつつ連続するように
配列し、該視野絞りアレイが、前記行方向から見て列方向にオー
バーラップしつつ連続するように、前記シフト量を設定
し、且つ、前記スキャンに伴う積分露光量が、前記列方向に一様と
なるように、前記視野絞りアレイとシフト量とを設定し
た、請求項４記載の液晶用露光装置。
【請求項６】前記視野絞りアレイの個々の視野絞り要素
の形状を、前記列方向に平行な辺を有する正６角形状と
した、請求項４又は５記載の液晶用露光装置。
【請求項７】前記マスクのうち、前記前段マイクロ・レ
ンズ・アレイに関して前記視野絞りアレイの個々の視野
絞り要素と共役な領域を、一様な強度にて照明した、請
求項４、５又は６記載の液晶用露光装置。
【請求項８】前記視野絞りアレイと同一の配列よりなる
照明光絞りアレイを用意して、該照明光絞りアレイを一
様な強度にて照明し、該照明光絞りアレイの後ろ側に、前記前段及び後段マイ
クロ・レンズ・アレイと同一の配列よりなる照明用マイ
クロ・レンズ・アレイを配置して、前記マスクのうちの
前記視野絞り要素と共役な領域を照明した、請求項７記
載の液晶用露光装置。
【請求項９】前記マスクと前段マイクロ・レンズ・アレ
イとの間隔を検出する前段ギャップセンサーと、前記後
段マイクロ・レンズ・アレイとウエハとの間隔を検出す
る後段ギャップセンサーとを設け、該前段及び後段ギャップセンサーの出力に基づいて、ス
キャン時における前記マスクと前段マイクロ・レンズ・
アレイとの間隔と、前記後段マイクロ・レンズ・アレイ
とウエハとの間隔とを、それぞれ一定となるように制御
した、請求項１〜８のいずれか１項記載の液晶用露光装
置。
【請求項１０】前記ウエハの基準状態からの長さの変化
に応じて、前記スキャン速度とシフト量とを調節するこ
とにより、ウエハの長さの前記変化を吸収した、請求項
１〜９のいずれか１項記載の液晶用露光装置。
【請求項１１】マスクに記録された前記パターンの長辺
側を前記スキャン方向とし、短辺側を前記シフト方向と
した、請求項１〜１０のいずれか１項記載の液晶用露光
装置。