JPH09230412A

JPH09230412A - 露光装置

Info

Publication number: JPH09230412A
Application number: JP8040900A
Authority: JP
Inventors: Masami Seki; 昌美関; Hiroshi Chiba; 洋千葉
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1996-02-28
Filing date: 1996-02-28
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-28
Also published as: JP3791037B2

Abstract

(57)【要約】【課題】感光基板大型化への対応、および製造ライン
毎に異なる基板サイズへの対応を容易に実現することが
できる柔軟性に富んだ露光装置を提供する。【解決手段】ベース金物５上にそれぞれ同一の対称的
な直方体構造を有し、同じ姿勢で相互に固着できるよう
に構成された各投影光学系ユニット４を複数列、千鳥状
に配置する。また、投影光学系ユニット４とそれぞれ光
軸が整合するように配列された投影光学系ユニット４同
様のユニット構造を有する照明ユニット６１を設ける。
露光走査に関して互いに隣接する投影光学系ユニット４
の露光領域がオーバーラップするよう構成される。投影
光学系ユニット４には、投影光学系ユニット４の組み付
け誤差、あるいは個々のユニットのばらつきを補正する
ために結像面内で像の位置を調整する結像位置変更手段
が設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は露光装置に関し、特
にマスク上に形成された露光パターンを複数の正立正像
の投影光学系を用いて感光基板上に同時に露光する露光
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワードプロセッサ、パーソナルコ
ンピュータ、テレビジョンなどの表示素子として、液晶
表示装置が広く用いられている。液晶表示装置の製造に
おいては、フォトリソグラフィの手法によりマスク上の
原画パターンをガラス基板上のフォトレジスト層に露光
する工程があり、この露光工程においては図６に示すよ
うな投影光学系を有する露光装置が用いられている。

【０００３】図６の投影光学系はオフナー光学系として
知られているもので、台形ミラー７３、凹面鏡７４、凸
面鏡７５から構成されている。液晶表示装置などの基板
露光においては図６の構成を図７のように２段に配置し
た正立正像等倍の投影光学系も提案されている。光学系
としては、オフナー光学系のみならず、ダイソン光学系
なども用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、液晶
表示装置そのものの大型化が進んでおり、また、生産性
の向上を目的として液晶表示装置の製造において露光基
板の大型化が進んでいる。現時点で３６０ｍｍ×４６０
ｍｍの基板サイズから、５５０ｍｍ×６５０ｍｍの基板
サイズへの移行が進んでおり、さらに将来は５９０ｍｍ
×７２０ｍｍ、あるいは１ｍ×１ｍの基板サイズすら予
想されている。

【０００５】このような大型の基板を露光するには、図
６、図７に示すような投影光学系１つでは無理があり、
従来の技術では、大型基板を露光するためには、投影光
学系を大型化して一括露光領域を拡大するか、マスクと
基板、あるいは基板のみを複数回ずらして走査露光する
ステップ＆スキャン方式で露光する必要がある。ところ
が、投影光学系の大型化により一括露光領域を拡大する
場合は、レンズやミラー等の高精度を要求される光学素
子が大きくなるため、投影光学系の製作が困難になり、
製作コストが上昇するという問題点があった。

【０００６】また、投影光学系を大型化せずに、ステッ
プ＆スキャン方式で大基板を露光する方法は、光学系の
大型化に伴う困難を避けることはできるが、ステップ数
の増大に伴うスループットの低下、ステップ＆スキャン
する２軸ステージの大型化による製作費の増大という問
題点があった。また、将来的に予想されるさらなる基板
の大型化への対応は、投影光学系、あるいは２軸ステー
ジの大幅な変更が必要になり、いずれの方法にしても、
困難が予想される。

【０００７】そこで本発明の課題は、感光基板大型化へ
の対応、および製造ライン毎に異なる基板サイズへの対
応を容易に実現することができる柔軟性に富んだ露光装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、マスク上に形成された露光パター
ンを複数の正立正像の投影光学系を用いて感光基板上に
同時に露光する露光装置において、複数の前記投影光学
系がそれぞれ相互に任意の連結数だけ連結可能に構成さ
れた投影光学系ユニットから構成される構成を採用し
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。本発明では、露光領域の拡大のた
め、投影光学系の大型化ではなく、複数の投影光学系の
露光領域を継ぐことにより、露光領域の拡大を実現す
る。さらに、本発明では、投影光学系をユニット化し、
ユニット相互の連結を可能とする構造を採用する。これ
により、将来、基板サイズが拡大した場合にも、投影光
学系ユニットを追加することにより、露光領域を拡大す
ることが可能となる。

【００１０】図１は、本発明を採用した露光装置の全体
構成を示している。図において符号３はマルチ投影光学
系で、不図示の基台上に固定されたこのマルチ投影光学
系３に対して、不図示の駆動系により移動されるスキャ
ンステージ上に載置されたマスク（原版）１と被露光基
板２が一体となって矢印方向に走査され、マスク１上の
パターンが、被露光基板２に転写されるよう構成されて
いる。

【００１１】図１において、マルチ投影光学系３は、ベ
ース金物５に直方体状の投影光学系のユニット４を５個
装着したものであり、本実施形態では投影光学系ユニッ
ト４は３個および２個の組を千鳥状に配置してある。各
々の投影光学系のユニット４は後述するように相互連結
が可能で、その数および配置を任意に選択することがで
きるようになっている。

【００１２】図２では、図１のマルチ投影光学系に対し
て投影光学系ユニット４を２個増設して全部で７個連結
されたもので、このような増設を行なうことにより図１
の構成から露光領域を拡大することができる。また、図
１および図２において、符号６０は、光源、照明光学系
をそれぞれ内蔵した照明ユニット６１を相互に連結して
構成された照明系である。

【００１３】照明ユニット６１は、投影光学系ユニット
４と同じ数だけ用意され、後述の投影光学系ユニット４
と同様の構造により相互に連結される。その際、照明ユ
ニット６１の投光部６２の光軸は各投影光学系ユニット
４の入射開口部（後述）に整合するように配置される。
このように、投影光学系のみならず照明光学系をもユニ
ット化することによって、よりシステムの柔軟性が増
す。

【００１４】図３、図４に投影光学系ユニット４の構造
を詳細に示す。図３は投影光学系ユニット４の筐体部分
を、また、図４は内部の光学系の構造を示している。図
３に示すように、投影光学系ユニット４は、直方体状の
筐体４１を有しており、この筐体は図１ないし図２に示
すようにユニットを相互に固定するための構造を有して
いる。

【００１５】すなわち、筐体４１の側面には３個（片側
に２個、もう片側に１個）の長方形の開口部４２、４
２、４２が設けられている。この開口部４２の図中上側
の壁には筐体４１外部へ貫通した透孔４３が穿たれてお
り、また下側の壁には同様のビス穴４４が設けられてい
る。筐体４１の寸法、開口部４２、透孔４３、ビス穴４
４の配置位置は全てのユニットで同じであり、したがっ
て、投影光学系ユニット４を積み重ねてビス７を透孔４
３を介して上側の投影光学系ユニット４のビス穴４４に
ネジ止めすることにより、上下の投影光学系ユニット４
が３点止めで固定されることになる。なお、ユニットど
うしを固着せず、各ユニットをベース金物５に予め形成
したハウジング内にビス７により固定してもよい。

【００１６】このように、３個所の取付座にて固定する
ことにより、投影光学系ユニットの取付時の変形を防止
できる。なお、図３において、符号４５、４６はそれぞ
れ投影光の入射および出射用の開口部、符号４７は後述
の光学系内の凹面鏡のためのハウジングである。図５は
図２におけるように７個の投影光学系ユニット４をベー
ス金物５上に組み込んだ状態を示している。

【００１７】図３に示した投影光学系ユニット４の構造
はあくまでも一例であり、要は各投影光学系ユニット４
が同一の対称的な構造を有し、同じ姿勢で相互に固着で
きるようになっていることが重要であり、ユニット相互
の組立構造に関しては図３のものに限定されず、当業者
において任意の構造を採用することができる。さて、本
実施形態において、投影光学系ユニット４の内部の光学
系は、図４に示すように、２段のダイソン光学系８（符
号８は光軸、正確には結像中心点の主光線を指す）から
構成されており、正立正像等倍の投影光学系になってい
る。すなわち、１つの光学系はプリズム５１、レンズ５
２、凹面鏡５３から構成され、その中間部に視野絞り１
０、および結像位置変更手段９が配置される。

【００１８】結像位置変更手段９は、複数の投影光学系
ユニット４を相互に装着した際の光学系のアライメント
を取るためのものであり、その構造および機能について
は後述する。２段のダイソン光学系の中間部には等倍の
中間像が形成され、この位置に設置された視野絞り１０
によって、露光領域６が規定される。なお、符号６’は
マスク１上の原画パターン領域を示している。

【００１９】走査露光において、プレートへの露光量Ｅ
（ｍＪ／平方ｃｍ）は、プレート上の照度をＰ（ｍＷ／
平方ｃｍ）、クロススキャン方向の露光幅をＷ（ｃ
ｍ）、走査速度をＶ（ｃｍ／ｓ）としたとき、次の式に
より決定される。Ｅ＝ＰＷ／Ｖ本実施形態のようなマルチ投影光学系においては、露光
量を一定にするために、複数の露光領域６の照度を同一
にし、かつ走査方向（図１、図４中の矢印）に直交する
方向（以下「クロススキャン方向」という）に関して各
投影光学系ユニット４内の視野絞り１０の幅を等しくし
ている。

【００２０】また、個々の投影光学系ユニット４の視野
絞り１０の形状は、図１、図４などに示すように台形形
状であり、走査露光の際には、図１に示すように千鳥状
に配置された台形の露光領域６（斜線部）の端部がオー
バーラップして露光されるように各ユニットが組み付け
られる。このとき、隣接する露光領域との間のオーバー
ラップ部の露光量をオーバーラップ部以外の場所の露光
量と等しくするために、正確に視野絞り１０を配置する
必要がある。

【００２１】すなわち、視野絞り１０によって規定され
る１つの投影光学系ユニットの露光領域が、図３の符号
６のような台形形状の場合は、露光領域のクロススキャ
ン方向の中心長をＬ、オーバーラップ部のクロススキャ
ン方向の長さをｐ、連結された投影光学系ユニットの数
をｎとした時、全露光領域のクロススキャン方向の長さ
ｗは、次の式のようになる。

【００２２】ｗ＝ｎ×Ｌ−ｐしたがって、図１に示すように投影光学系ユニット４を
連結してマルチ投影光学系を構成する場合、上記露光領
域のクロススキャン方向の中心長Ｌが、投影光学系ユニ
ットの外形幅、（あるいはユニットの取付間隔といって
も良い）の半分の場合に、整合性を持つ。すなわち、投
影光学系ユニットの外形幅は、ほぼ２Ｌに構成される。

【００２３】また、本実施形態におけるようなマルチ投
影光学系では、複数の領域を同時に露光するので、隣接
した露光領域の像をズレ無しに継ぐためには、複数の投
影光学系の間で、光軸アライメントによる結像位置調整
が必要である。結像位置変更手段９は光軸アライメント
のために設けられるもので、たとえば、結像位置変更手
段９は図４に示したような平行平面ガラスから構成する
ことが考えられる。

【００２４】図４の例では、結像位置変更手段９は２枚
の平行平面ガラスから構成され、不図示の機構によりそ
れぞれ異なる２本の軸（たとえば、上記の露光走査方向
と、クロススキャン方向にそれぞれ沿った支軸）周りに
微動可能とし、光軸シフトを行なう。このような構造に
より、２つのダイソン投影光学系の間で光軸アライメン
トを取り、結像位置調整を行なうことにより、隣接した
露光領域の像をズレ無しに継ぐことが可能となる。

【００２５】実際には図１、図２の状態に各投影光学系
ユニット４を組み付け、相互に固定した後、結像位置変
更手段９を調整するが、複数の露光領域６の結像位置
は、マスク１に設けた基準マークとプレートに設けた基
準マークとの比較により検出し、結像位置変更手段９に
より調整することが考えられる。なお、上記の光軸アラ
イメントのために、たとえばアライメント用のマスク、
プレートををユーザ、あるいはサービスマンに供給し、
アライメント作業を行なわせることが考えられる。

【００２６】このように、各投影光学系ユニット４を組
み付け、相互に固定した後、光軸アライメントを取るこ
とにより、投影光学系ユニット４の組み付け誤差、ある
いは個々のユニットのばらつきを補正することができ
る。以上の実施形態におけるように、複数の直方体状に
完成した投影光学系ユニットを連結してマルチ投影光学
系を構成することにより、露光システムをきわめて柔軟
に構成し、運用することができる。

【００２７】たとえば、将来、露光基板が大きくなった
場合でも、装置全体を換装することなく投影光学系を追
加して露光領域を広げることが容易であり、露光装置の
工期短縮、コストダウン、ひいては液晶デバイス等の製
品のコストダウンが可能になるという利点がある。ま
た、露光システムの製造においても、投影光学素子の製
造設備（溶融、研摩、コート等）を大型化することなく
露光領域を拡大することができ、被露光基板の大型化へ
の対応が可能になる。

【００２８】また、製造ライン毎に異なるプレートサイ
ズへの対応も容易である。さらに、図１、図２に示した
ように、投影光学系のみならず照明光学系をもユニット
化することによって、よりシステムの柔軟性が増すのは
いうまでもない。なお、上記実施形態においては、ダイ
ソン光学系を例示したが、光学系としては任意の構成を
用いることができ、たとえば、従来技術として示したオ
フナー光学系などを採用する場合でも同様の構成を実施
できるのはもちろんである。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の投影光学系をそれぞれ相互に任意の連
結数だけ連結可能に構成された投影光学系ユニットから
構成するようにしているので、露光基板サイズに変更が
あっても装置全体を換装することなく投影光学系を追加
して露光領域を変更することができ、露光装置の工期短
縮、コストダウン、ひいては液晶デバイス等の製品のコ
ストダウンが可能となる。また、露光システムの製造に
おいても、投影光学素子の製造設備を大型化することな
く任意の露光領域を設定することができ、したがって露
光システムをきわめて柔軟に構成し、運用することがで
きる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を採用したマルチ投影光学系の一実施形
態の外観図である。

【図２】図１に対して露光領域を拡大した実施形態の外
観図である。

【図３】本発明による投影光学系ユニットの筐体構造を
示した外観図である。

【図４】本発明による投影光学系ユニットの光学系の構
造を示した説明図である。

【図５】マルチ投影光学系の組み立て状態を示した側面
図である。

【図６】従来の投影光学系の構造を示した斜視図であ
る。

【図７】従来の投影光学系の構造を示した説明図であ
る。

【符号の説明】

１マスク２被露光基板３マルチ投影光学系４投影光学系ユニット５ベース金物６露光領域７ビス８ダイソン光学系９結像位置変更手段１０視野絞り４１筐体４２開口部４３透孔４４ビス穴５１プリズム５２レンズ５３凹面鏡６１照明ユニット６２投光部７３台形ミラー７４凹面鏡７５凸面鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/30 ５２７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マスク上に形成された露光パターンを複
数の正立正像の投影光学系を用いて感光基板上に同時に
露光する露光装置において、複数の前記投影光学系がそれぞれ相互に任意の連結数だ
け連結可能に構成された投影光学系ユニットから構成さ
れることを特徴とする露光装置。
【請求項２】前記投影光学系ユニットに結像面内で像
の位置を調整する結像位置変更手段が設けられることを
特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項３】前記投影光学系ユニットにそのユニット
の露光領域を画成する視野絞りが設けられることを特徴
とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項４】前記投影光学系ユニットが複数列、千鳥
状に配置され、露光走査に関して互いに隣接する投影光
学系ユニットの露光領域がオーバーラップするよう構成
されることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
【請求項５】前記投影光学系ユニットの各列方向の外
形幅が、その内部の光学系の露光領域の同方向に沿った
幅のほぼ２倍であることを特徴とする請求項４に記載の
露光装置。
【請求項６】相互に任意の連結数だけ連結可能に構成
され、前記投影光学系ユニットとそれぞれ光軸が整合す
るように配列可能な照明ユニットが設けられることを特
徴とする請求項１に記載の露光装置。