曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光方法
本申请是母案PCT国际申请号为PCT/JP2016/060593的发明名称为“曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光方法”的专利申请案进入中国国家阶段的申请案(申请号为201680020548.X，发明名称为曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法、及曝光方法)的分案申请，原母案PCT申请案的国际申请日是2016年03月31日。
技术领域
本发明是关于曝光装置、平面显示器的制造方法、元件制造方法及曝光方法，详言之，是关于借由对物体进行将能量束扫描于既定扫描方向的扫描曝光，将既定图案形成在物体上的曝光装置及方法、以及包含前述曝光装置或方法的平面显示器或元件的制造方法。
背景技术
一直以来，在制造液晶显示元件、半导体元件(集成电路等)等电子元件(微元件)的微影制造过程，是使用曝光装置，此曝光装置使用能量束将形成在光罩或标线片(以下，统称为「光罩」)的图案转印至玻璃板或晶圆(以下，统称为「基板」)上。
作为此种曝光装置，已知有一种在使光罩与基板实质静止的状态下，将曝光用照明光(能量束)扫描于既定扫描方向，据以在基板上形成既定图案的线束扫描式的扫描曝光装置(例如参照专利文献1)。
在述专利文献1记载的曝光装置，为修正基板上的曝光对象区域与光罩的位置误差，是一边使投影光学系往与曝光时的扫描方向相反方向移动、一边通过投影光学系以对准显微镜进行基板上及光罩上的标记的测量(对准测量)，根据该测量结果修正基板与光罩的位置误差。此处，由于是通过投影光学系测量基板上的对准标记，因此对准动作与曝光动作是依序(serially)实施，欲抑制所有基板的曝光处理所需的处理时间(周期时间)是非常困难的。
先行技术文献
[专利文献1]日本特开2000－12422号公报
发明内容
用以解决课题的手段
本发明在上述事情下完成，其第1观点的第1曝光装置系透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其具备：用以检测设在该物体的标记的标记检测部、驱动该标记检测部的第1驱动系、驱动该投影光学系的第2驱动系、以及控制该第1及第2驱动系以避免该投影光学系与该标记检测部彼此接触的控制装置。
本发明第2观点的第2曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、驱动该标记检测部的第1驱动系、驱动该投影光学系的第2驱动系、以及于该扫描曝光中驱动该投影光学系与该标记检测部中至少一方时控制该第1及第2驱动系中至少一方的驱动系以使该投影光学系与该标记检测部的间隔相距既定距离以上的控制装置。
本发明第3观点的第3曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光动作，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、驱动该标记检测部的第1驱动系、驱动该投影光学系的第2驱动系、以及于该扫描曝光动作中的至少部分动作中控制该第1及第2驱动系分别以相异的驱动速度驱动该投影光学系及该标记检测部的控制装置。
本发明第4观点的第4曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、驱动该标记检测部的第1驱动系、驱动该投影光学系的第2驱动系、以及控制该第1及第2驱动系使该投影光学系停止被驱动的停止位置与该标记检测部停止被驱动的停止位置不重叠的控制装置。
本发明第5观点的第5曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、驱动该标记检测部的第1驱动系、驱动该投影光学系的第2驱动系、以及控制该第1及第2驱动系以使该投影光学系的驱动开始时序与该标记检测部的驱动开始时序相异的控制装置。
本发明第6观点的第6曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光动作，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、以及在该扫描曝光中对该投影光学系与该标记检测部进行位置控制以使彼此的相对位置关系不变的控制装置。
本发明第7观点的第7曝光装置，是透过投影光学系对物体照射照明光，并借由相对该物体将该投影光学系驱动于第1方向以进行曝光的曝光动作，将既定图案形成在该物体上，其具备：用以检测设于该物体的标记的标记检测部、将该标记检测部驱动于该第1方向的第1驱动系、以及将该投影光学系与该第1驱动系分开独立的驱动于该第1方向的第2驱动系。
本发明第8观点的平面显示器的制造方法，包含：使用本发明的第1～第7曝光装置中任一种的曝光装置进行的该物体的曝光、以及曝光后的该物体的显影。
本发明第9观点的元件制造方法，包含：使用本发明的第1～第7曝光装置中任一种的曝光装置进行的该物体的曝光、以及曝光后的该物体的显影。
本发明第10观点的第1曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部使用第1驱动系进行的驱动；对该投影光学系使用第2驱动系进行的驱动；以及以该投影光学系与该标记检测部彼此不接触的方式进行的该第1及第2驱动系的控制。
本发明第11观点的第2曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部使用第1驱动系进行的驱动；对该投影光学系使用第2驱动系进行的驱动；以及于该扫描曝光中，该投影光学系与该标记检测部中的至少一方被驱动时，以该投影光学系与该标记检测部的间隔相距既定距离以上的方式进行的该第1及第2驱动系中至少一方的驱动系的控制。
本发明第12观点的第3曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部使用第1驱动系进行的驱动；对该投影光学系使用第2驱动系进行的驱动；以及于该扫描曝光动作中的至少部分动作中，以该投影光学系及该标记检测部分别被不同驱动速度驱动的方式进行的该第1及第2驱动系的控制。
本发明第13观点的第4曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部使用第1驱动系进行的驱动；对该投影光学系使用第2驱动系进行的驱动；以及以停止该投影光学系的驱动的停止位置、与停止该标记检测部的驱动的停止位置不重叠的方式进行的该第1及第2驱动系的控制。
本发明第14观点的第5曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部使用第1驱动系进行的驱动；对该投影光学系使用第2驱动系进行的驱动；以及以使该投影光学系的驱动开始时序与该标记检测部的驱动开始时序相异的方式进行的该第1及第2驱动系的控制。
本发明第15观点的第6曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，相对该物体驱动该投影光学系以进行扫描曝光，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；以及于该扫描曝光中，彼此的相对位置关系不变的方式进行的该投影光学系的位置与该标记检测部的位置的控制。
本发明第16观点的第7曝光方法，是透过投影光学系对物体照射照明光，并借由相对该物体将该投影光学系驱动于第1方向以进行曝光的曝光动作，将既定图案形成在该物体上，其包含：对设于该物体的标记使用标记检测部进行的检测；对该标记检测部往该第1方向使用第1驱动系进行的驱动；以及对该投影光学系以和该第1驱动系分开独立的往该第1方向使用第2驱动系进行的驱动。
本发明第17观点的平面显示器的制造方法，包含：使用本发明的第1～第7曝光方法中任一种的曝光方法进行的该物体的曝光、以及曝光后的该物体的显影。
本发明第18观点的元件制造方法，包含：使用本发明的第1～第7曝光方法中任一种的曝光方法进行的该物体的曝光、以及曝光后的该物体的显影。
附图说明
图1是一实施例的液晶曝光装置的概念图。
图2是显示以图1的液晶曝光装置的控制系为中心构成的主控制装置之输出入关系的方块图。
图3(a)～图3(d)是用以说明曝光动作时的液晶曝光装置的动作的图(其1～其4)。
图4(a)～图4(c)是用以说明曝光动作时的液晶曝光装置的动作的图(其5～其7)。
图5是用以说明第1变形例的对准系的构成的图。
图6是用以说明第2变形例的对准系的构成的图。
图7是用以说明投影系本体、及对准显微镜的测量系的构成的图。
图8是显示投影光学系、及对准系的驱动系的变形例(其1)的图。
图9是显示投影光学系、及对准系的驱动系的变形例(其2)的图。
图10是显示液晶曝光装置中的模块更换的概念图。
【主要元件符号说明】
10：液晶曝光装置20：照明系
30：光罩载台装置40：投影光学系
50：基板载台装置60：对准系
M：光罩 P：基板
具体实施方式
以下，针对一实施例，使用图1～图7加以说明。
图1中显示了一实施例的液晶曝光装置10的概念图。液晶曝光装置10，是以例如用于液晶显示装置(平面显示器)等的矩形(方型)的玻璃基板P(以下，仅简称基板P)为曝光对象物的步进扫描(step&scan)方式的投影曝光装置，所谓的扫描机。
液晶曝光装置10，具有照射作为曝光用能量束的照明光IL的照明系20、与投影光学系40。以下，将与从照明系20透过投影光学系40照射于基板P的照明光IL的光轴平行的方向称为Z轴方向，并设定在与Z轴正交的平面内彼此正交的X轴及Y轴以进行说明。又，本实施例的坐标系中，Y轴是与重力方向实质平行。因此，XZ平面与水平面实质平行。此外，以绕Z轴的旋转(倾斜)方向为θz方向进行说明。
此处，在本实施例，一片基板P上设定有多个曝光对象区域(适当的称区划区域、或照射(shot)区域来进行说明)，在此等多个照射区域依序转印光罩图案。又，本实施例，虽是针对基板P上设定有4个区划区域的情形(所谓取4面的情形)进行说明，但区划区域的数量不限定于此，可适当变更。
又，在液晶曝光装置10，虽是进行所谓的步进扫描方式的曝光动作，但在扫描曝光动作时，光罩M及基板P实质为静止状态，而照明系20及投影光学系40(照明光IL)相对光罩M及基板P分别在X轴方向(适当的称扫描方向)以长行程移动(参照图1的白箭头)。相对于此，在为了变更曝光对象的区划区域而进行的步进动作时，光罩M在X轴方向以既定行程步进移动，基板P在Y轴方向以既定行程步进移动(分别参照图1的黑箭头)。
图2中，显示了统筹控制液晶曝光装置10的构成各部的主控制装置90的输出入关系的方框图。如图2所示，液晶曝光装置10具备照明系20、光罩载台装置30、投影光学系40、基板载台装置50、对准系60等。
照明系20，具备包含照明光IL(参照图1)的光源(例如，水银灯)等的照明系本体22。在扫描曝光动作时，由主控制装置90控制例如包含线性马达等的驱动系24，据以将照明系本体22在X轴方向以既定长行程扫描驱动。主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系26求出照明系本体22的X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行照明系本体22的位置控制。在本实施例中，作为照明光IL，是使用例如g线、h线、i线等。
光罩载台装置30具备保持光罩M的载台本体32。载台本体32，可借由例如包含线性马达等的驱动系34在X轴方向及Y轴方向适当的步进移动。在X轴方向为变更曝光对象的区划区域的步进动作时，主控制装置90借由控制驱动系34，将载台本体32步进驱动于X轴方向。又，如后所述，在Y轴方向为变更曝光对象的区划区域内进行扫描曝光的区域(位置)的步进动作时，主控制装置90借由控制驱动系34，将载台本体32步进驱动于Y轴方向。驱动系34，能在后述对准动作时将光罩M适当的微幅驱动于XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向。光罩M的位置资讯，例如以包含线性编码器等的测量系36加以求出。
投影光学系40，具备包含以等倍系在基板P(参照图1)上形成光罩图案的正立正像的光学系等的投影系本体42。投影系本体42配置在基板P与光罩M之间形成的空间内(参照图1)。在扫描曝光动作时，主控制装置90借由例如控制包含线性马达等的驱动系44，以和照明系本体22同步的方式，在X轴方向以既定长行程扫描驱动投影系本体42。主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系46求出投影系本体42在X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行投影系本体42的位置控制。
回到图1，在液晶曝光装置10，当以来自照明系20的照明光IL照明光罩M上的照明区域IAM时，以通过光罩M的照明光IL，透过投影光学系40将该照明区域IAM内的光罩图案的投影像(部分正立像)，形成在基板P上与照明区域IAM共轭的照明光IL的照射区域(曝光区域IA)。并相对光罩M及基板P，使照明光IL(照明区域IAM及曝光区域IA)相对移动于扫描方向据以进行扫描曝光动作。亦即，在液晶曝光装置10，是以照明系20及投影光学系40在基板P上生成光罩M的图案，借由照明光IL使基板P上的感应层(抗蚀层)的曝光，在基板P上形成该图案。
此处，在本实施例，以照明系20在光罩M上生成的照明区域IAM，包含于Y轴方向分离的一对矩形区域。一个矩形区域的Y轴方向长度，是设定为光罩M的图案面的Y轴方向长度(亦即设定在基板P上的各区划区域的Y轴方向长度)的例如1/4。又，一对矩形区域间的间隔亦同样的设定为光罩M的图案面的Y轴方向的长度的例如1/4。因此，生成在基板P上的曝光区域IA，亦同样的包含于Y轴方向分离的一对矩形区域。本实施例，为将光罩M的图案完全地转印至基板P，虽须针对一区划区域进行二次扫描曝光动作，但具有可使照明系本体22及投影系本体42小型化的优点。关于扫描曝光動作的具体例，留待后叙。
基板载台装置50，具被保持基板P的背面(与曝光面相反的面)的载台本体52。回到图2，在Y轴方向变更曝光对象的区划区域的步进动作时，主控制装置90借由控制例如包含线性马达等的驱动系54，将载台本体52往Y轴方向步进驱动。驱动系54，可在后述的基板对准动作时将基板P微幅驱动于XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向。基板P(载台本体52)的位置资讯，是以例如包含线性编码器等的测量系56加以求出。
回到图1，对准系60具备对准显微镜62。对准显微镜62，被配置在基板P与光罩M之间形成的空间内(在Z轴方向的基板P与光罩M间的位置)，检测形成在基板P的对准标记Mk(以下，仅称标记Mk)、及形成在光罩M的标记(未图示)。本实施例中，标记Mk在各区划区域的四个角落附近分别形成有1个(针对1个区划区域、例如4个)，光罩M的标记，透过投影光学系40形成在与标记Mk对应的位置。又，标记Mk及光罩M的标记的数量及位置，不限定于此，可适当变更。此外，在各图面中，为便于理解，标记Mk是显示的较实际大。
对准显微镜62配置在投影系本体42的+X侧。对准显微镜62具有在Y轴方向分离的一对检测视野(检测区域)，可同时检测一个区划区域内在Y轴方向分离的例如2个标记Mk。
又，对准显微镜62，可同时(换言之，在不改变对准显微镜62的位置的情形下)检测形成在光罩M的标记、与形成在基板P的标记Mk。主控制装置90，例如在光罩M每次进行X步进动作、或基板P进行Y步进动作时，求出形成在光罩M的标记与形成在基板P的标记Mk的相对位置偏移资讯，并进行基板P与光罩M在沿XY平面的方向的相对的定位，以修正该位置偏移(抵消、或减少)。又，对准显微镜62，是由检测(观察)光罩M的标记的光罩检测部、与检测(观察)基板P的标记Mk的基板检测部借由共通的箱体等一体构成，通过该共通的箱体由驱动系66加以驱动。或者，亦可以是光罩检测部与基板检测部由个别的箱体等构成，此场合，最好是构成为例如光罩检测部与基板检测部可借由实质共通的驱动系66以同等的动作特性来进行移动。
主控制装置90(参照图2)，借由控制例如包含线性马达等的驱动系66(参照图2)，将对准显微镜62在X轴方向以既定长行程加以驱动。又，主控制装置90，通过例如包含线性编码器等的测量系68求出对准显微镜62的X轴方向的位置资讯，根据该位置资讯进行对准显微镜62的位置控制。此外，驱动系66亦可同时具有用以将对准显微镜62驱动于Y轴方向的例如线性马达。
此处，对准系60的对准显微镜62与上述投影光学系40的投影系本体42虽是物理上(机械上)独立(分离)的要素，由主控制装置90(参照图2)以彼此独立的方式进行驱动(速度、及位置)控制，但驱动对准显微镜62的驱动系66与驱动投影系本体42的驱动系44，在X轴方向的驱动系共用例如线性马达、线性导件等的一部分，对准显微镜62及投影系本体42的驱动特性、或由主控制装置90进行的控制特性是实质同等的。
具体举一例而言，在例如以动圈式线性马达将对准显微镜62、投影系本体42分别驱动于X轴方向的情形时，上述驱动系66与驱动系44是共用固定子磁性体(例如永久磁石等)单元。相对于此，可动子线圈单元则是对准显微镜62、投影系本体42分别独立具有，主控制装置90(参照图2)借由个别进行对该线圈单元的电力供应，独立的控制对准显微镜62往X轴方向的驱动(速度、及位置)、与投影系本体42往X轴方向的驱动(速度、及位置)。因此，主控制装置90可变更(任意变更)于X轴方向的对准显微镜62与投影系本体42的间隔(距离)。此外，主控制装置90，亦可在X轴方向使对准显微镜62与投影系本体42以不同的速度移动。
主控制装置90(参照图2)，使用对准显微镜62检测形成在基板P上的多个标记Mk，根据该检测结果(多个标记Mk的位置资讯)以公知的全晶圆加强型对准(EGA)方式，算出形成有检测对象的标记Mk的区划区域的排列资讯(包含与区划区域的位置(坐标值)、形状等相关的资讯)。
具体来说，在扫描曝光动作中，主控制装置90(参照图2)，在该扫描曝光动作之前，使用配置在投影系本体42的+X侧的对准显微镜62，进行至少形成在曝光对象的区划区域内的例如4个标记Mk的位置检测，以算出该区划区域的排列资讯。主控制装置90，根据所算出的曝光对象的区划区域的排列资讯，一边进行基板P在XY平面内的3自由度方向的精密的定位(基板对准动作)、一边适当控制照明系20及投影光学系40进行对对象区划区域的扫描曝光动作(光罩图案的转印)。
其次，说明用以求出投影光学系40具有的投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)、及用以求出对准系60具有的对准显微镜62的位置资讯的测量系68的具体构成。
如图7所示，液晶曝光装置10具有用以将投影系本体42导向扫描方向的导件80。导件80由与扫描方向平行延伸的构件构成。导件80亦具有引导对准显微镜62往扫描方向的移动的功能。又，图7中，导件80虽是图示在光罩M与基板P之间，但实际上，导件80是在Y轴方向配置在避开照明光IL的光路的位置。
在导件80，固定有至少包含以和扫描方向平行的方向(X轴方向)为周期方向的反射型绕射光栅的标尺82。又，投影系本体42具有与标尺82对向配置的读头84。在本实施例，形成有借由上述标尺82与读头84构成用以求出投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)的编码器系统。此外，对准显微镜62具有与标尺82对向配置的读头86。在本实施例，形成有借由上述标尺82与读头86构成用以求出对准显微镜62的位置资讯的测量系68(参照图2)的编码器系统。此处，读头84、86可分别对标尺82照射编码器测量用光束，并接收透过标尺82的光束(在标尺82的反射光束)，根据该受光结果输出对标尺82的相对位置资讯。
如以上所述，在本实施例，标尺82构成用以求出投影系本体42的位置资讯的测量系46(参照图2)、亦构成用以求出对准显微镜62的位置资讯的测量系68(参照图2)。亦即，投影系本体42与对准显微镜62是根据以形成在标尺82的绕射光栅所设定的共通的坐标系(测长轴)来进行位置控制。又，用以驱动投影系本体42的驱动系44(参照图2)、及用以驱动对准显微镜62的驱动系66(参照图2)，其要素可一部分共通、亦可以完全独立的要素构成。
又，构成上述测量系46、68(分别参照图2)的编码器系统，可以是测长轴仅为例如X轴方向(扫描方向)的线性(1DOF)编码器系统、亦可具有多数测长轴。例如，可借由将读头84、86在Y轴方向以既定间隔配置多个，据以求出投影系本体42、对准显微镜62的θz方向的旋转量。又，亦可以是在标尺82形成XY2维绕射光栅，在X、Y、θz方向的3自由度方向具有测长轴的3DOF编码器系统。再者，亦可作为读头84、86使用多个除绕射光栅的周期方向外亦能进行与标尺面正交的方向的测长的公知的2维读头，以求出投影系本体42、对准显微镜62的6自由度方向的位置资讯。
此处，在本实施例，投影系本体42及对准显微镜62是分别配置在基板P与光罩M间的空间，由于其Y轴方向的位置几乎相同，因此彼此的可移动范围是部分重复的。
因此，主控制装置90，在例如扫描曝光动作时将投影系本体42驱动于X轴方向时，会进行避免投影系本体42与对准显微镜62碰撞的驱动控制(避免碰撞控制)。换言之，主控制装置90，是以投影系本体42与对准显微镜62在X轴方向不会同时配置在相同位置的方式进行驱动控制，例如进行使对准显微镜62从投影系本体42的移动路径(移动范围)退避的退避控制。
以下，针对包含对准显微镜62的避免碰撞控制(退避控制)的液晶曝光装置10于扫描曝光动作时的一动作例，使用图3(a)～图4(c)加以说明之。以下的曝光动作(包含对准测量动作)是在主控制装置90(图3(a)～图4(c)中未图示。參照圖2)的管理下进行。
本实施例中，曝光顺序最先的区划区域(以下，称第1照射区域S1)是设定在基板P的－X侧且－Y侧。又，图3(a)～图4(c)中，赋予符号A的矩形区域是表示扫描曝光动作时的投影系本体42的移动范围(移动路径)。投影系本体42的移动范围A是以例如机械方式、及/或电性方式设定。又，赋予在基板P上的区划区域的符号S2～S4，是代表各自的曝光顺序为第2～4个的照射区域。
如图3(a)所示，在曝光开始前，投影系本体42及对准显微镜62的各个，是俯视下配置在第1照射区域S1的－X侧。图3(a)所示的状态(初期位置)下，投影系本体42与对准显微镜62是在X轴方向彼此近接配置。
接着，主控制装置90，如图3(b)所示，驱动对准显微镜62往+X方向。如上所述，本实施例，由于能将投影系本体42与对准显微镜62独立的驱动控制于X轴方向(扫描方向)，主控制装置90在使投影系本体42停止的状态下，仅将对准显微镜62驱动于X轴方向。主控制装置90，一边使对准显微镜62移动于+X方向、一边在检测(参照图3(b)中粗线圆圈)第1照射区域S1内的例如4个标记Mk后，主控制装置90根据该标记检测结果算出第1照射区域S1的排列资讯。
又，主控制装置90，如图3(c)所示，与使用对准显微镜62的标记检测动作并行，与对准显微镜62独立的开始投影系本体42往+X方向的加速。具体而言，主控制装置90，例如在以对准显微镜62检测第1照射区域S1的+X侧的标记Mk的前一刻，开始投影系本体42往+X方向的加速。如此，在本实施例，在对准显微镜62往+X方向的移动(标记检测动作)后，开始投影系本体42往+X方向的移动(扫描曝光动作)。因此，投影系本体42与对准显微镜62在X轴方向的间隔(距离)，与图3(a)所示的初期位置(对准动作开始前)相比较，较宽。又，最好是在对第1照射区域S1的曝光动作开始前，亦即投影系本体42开始等速移动、照明光IL照射到基板P(第1照射区域S1)之前，结束第1照射区域S1内的例如4个标记Mk的检测，并已根据该4个标记求取第1照射区域S1的排列资讯。主控制装置90，如图3(d)所示，将投影系本体42与照明系20的照明系本体22(图3(d)中未图示，参照图1)同步驱动于+X方向，以进行对第1照射区域S1的第1次扫描曝光。
又，亦可与对第1照射区域S1的扫描曝光动作并行，将对准显微镜62进一步驱动于+X方向，以检测形成在第4照射区域S4(第1照射区域S1的+X侧的区划区域)内的例如4个标记Mk。主控制装置90，可根据第4照射区域S4内的标记的检测结果，更新第1照射区域S1的排列资讯。为求出第1照射区域S1的排列资讯而使用第4照射区域S4内的标记位置资讯，与仅根据设在第1照射区域S1的4个标记Mk来求出排列资讯的情形相比较，可求出考虑了更广范围的统计上倾向的排列资讯，而提升关于第1照射区域S1的对准精度。
主控制装置90，一边因应上述排列资讯的算出结果进行基板P的微小位置控制、一边控制照明系20透过光罩M(图3(d)中未图示，参照图1)及投影系本体42将照明光IL投射于基板P上，以该照明光IL在基板P上生成的曝光区域IA内形成光罩图案的一部分。如上所述，本实施例中，由于光罩M上生成的照明区域IAM(参照图1)、及基板P上生成的曝光区域IA，是在Y轴方向分离的一对矩形区域，因此以一次扫描曝光动作转印至基板P的光罩M的图案像，是形成在在Y轴方向分离的一对延伸于X轴方向的带状区域(一个区划区域的全面积中的一半面积)内。
此处，当第1照射区域S1的第1次扫描曝光结束时，投影系本体42通过基板P上、移动至移动范围A的+X侧端部近旁。此时，主控制装置90进行使对准显微镜62从移动范围A退避的控制。举一例而言，主控制装置90，如图4(a)所示，相对基板P将对准显微镜62驱动于－Y方向(下方)以使其退避至投影系本体42的移动范围A的－Y侧。据此，如图4(b)所示，投影系本体42即不会碰撞对准显微镜62，而通过该对准显微镜62的+Y侧(上方)。主控制装置90，当确认被驱动到投影系本体42的Y轴方向位置不与对准显微镜62的Y轴方向位置重叠的位置时，即如图3(a)所示，在投影系本体42与对准显微镜62彼此不会接触的位置，以近接配置的方式，将对准显微镜62驱动至移动范围A内。因此，投影系本体42与对准显微镜62的X轴方向的间隔，与扫描曝光动作时相比较，扫描曝光动作的开始前或结束后的时间点(换言之，投影系本体42往X轴方向的加速开始前或减速结束后)较窄。
接着，主控制装置90，为进行第1照射区域S1的第2次扫描曝光动作，如图4(b)所示，使基板P及光罩M往－Y方向步进移动(参照图4(b)的黑箭头)。此时的基板P的步进移动量是一个区划区域在Y轴方向的长度的例如1/4的长度。此时，在基板P与光罩M往－Y方向的步进移动中，最好是能以基板P与光罩M的相对位置关系不会变化的方式(或、以可修正该相对位置关系的方式)使其步进移动较佳。
以下，如图4(b)所示，主控制装置90将投影系本体42驱动于－X方向以进行第1照射区域S1的第2次(复路)的扫描曝光动作。据此，以第1次扫描曝光动作转印的光罩图案、与以第2次扫描曝光动作转印的光罩图案即在第1照射区域S1内被接合，光罩M的图案全体被转印至第1照射区域S1。又，主控制装置90，使对准显微镜62从退避位置回到投影系本体42的移动范围A内，追循投影系本体42驱动于－X方向。又，亦可如图4(b)所示的在使基板P及光罩M往－Y方向步进移动后，至第2次扫描曝光开始前，再次进行基板P与光罩M的对准测量，根据该结果进行彼此的位置对准。如此，能提升第1照射区域S1全体的对准精度、进而提升对第1照射区域S1的光罩M的图案的转印精度。又，此场合，主控制装置90，以使暂时退避的对准显微镜62回到投影系本体42的－X侧，并进行驱动控制使其进行相当于上述图3(a)～图3(d)及图4(a)的动作(惟，是使X轴方向的动作反转(相反符号)的动作)较佳。
以下，虽未图示，但主控制装置90为对第2照射区域S2(第1照射区域S1的+Y侧的区划区域)进行扫描曝光动作，使基板P往－Y方向步进移动以使第2照射区域S2与光罩M对向。对第2照射区域S2的扫描曝光动作(包含对准显微镜62的退避动作)，因在上述对第1照射区域S1的扫描曝光动作相同，故省略其说明。以下，主控制装置90，一边适当地进行光罩M的X步进动作与基板P的Y步进动作中的至少一方、一边进行对第3及第4照射区域S3、S4的扫描曝光动作。此时，主控制装置90亦是同样进行对准显微镜62的退避控制。又，为使第2照射区域S2以后的区划区域曝光，亦可在求出该区划区域的排列资讯时，使用之前的区划区域的曝光时求出的标记的位置资讯。此外，亦可在进行对第4照射区域S4的对准时，利用上述第1照射区域S1的对准测量结果(EGA计算的结果)。此场合，在使第4照射区域S4与光罩M对向配置时，仅需根据光罩M的标记与基板P的标记Mk的各2点的标记，测量XY平面内的3自由度(X、Y、θz)方向的位置偏移，可实质缩短第4照射区域S4的对准所需的时间。
根据以上说明的一实施例的液晶曝光装置10，由于能独立控制对准显微镜62及投影系本体42的扫描方向(X轴方向)的驱动控制(位置及速度)，因此能在投影系本体42往扫描方向的移动(加速)之前，使用对准显微镜62进行标记Mk的检测动作，在所需的所有标记Mk的检测结束前开始投影系本体42往扫描方向的加速(亦即，扫描曝光动作)。因此，能降低基板P的曝光处理所需的一连串的处理时间(周期时间)。又，在未进行扫描曝光动作时，例如在对准动作的开始前(投影系本体42的加速前)及扫描曝光动作结束后(投影系本体42的减速后)，如图3(a)所示，可将对准显微镜62与投影系本体42近接配置。因此，能抑制用以在X轴方向进行扫描曝光所需的装置尺寸(曝光装置的覆盖区)。此外，由于能使对准显微镜62退避扫描曝光动作时投影系本体42的移动范围A，因此能避免对准显微镜62与投影系本体42的碰撞。
此处，照明系20、光罩载台装置30、投影光学系40、基板载台装置50、对准系60可以被模块化。以下，将照明系20称照明系模块12M、光罩载台装置30称光罩载台模块14M、投影光学系40称投影光学系模块16M、基板载台装置50称基板载台模块18M、对准系60称对准系模块20M。以下，虽适当的称为「各模块12M～20M」，但是借由载置于对应的架台28A～28E上，而将彼此在物理上独立配置。
因此，如图10所示，在液晶曝光装置10，可将上述各模块12M～20M(图10中，例如是基板载台模块18M)中的任意(1个、或多个)模块，与其他模块独立的加以更换。此时，更换对象的模块是与支承该模块的架台28A～28E(图10中是架台28E)一体更换。
在上述各模块12M～20M的更换动作时，作为更换对象的各模块12M～20M(及支承该模块的架台28A～28E)是沿地面26移动于X轴方向。因此，在架台28A～28E，以设有例如能在地面26上容易移动的例如车轮、或气浮式装置等较佳。如上所述，在本实施例的液晶曝光装置10，由于能使各模块12M～20M中的任意模块个别地与其他模块容易地分离，因此保养维修性优异。又，图10中，虽是显示基板载台模块18M与架台28E一起相对其他要素(投影光学系模块16M等)往+X方向(纸面内侧)移动，据以与他要素分离的态样，但移动对象模块(及架台)的移动方向不限定于此，例如可以是－X方向(纸面前)、亦可以是+Y方向(纸面上方)。此外，亦可设置用以确保各架台28A～28E在地面26上的设置后位置再现性的定位装置。该定位装置可设于各架台28A～28E，亦可借由设在各架台28A～28E的构件与设在地面26的构件的协力动作，来再现各架台28A～28E的设置位置。
又，本实施例的液晶曝光装置10，由于是可独立分离上述各模块12M～20M的构成，因此能个别地将各模块12M～20M加以升级。所谓升级，除例如用以因应曝光对象基板P的大型化等的升级外，亦包含虽然基板P大小相同，但将各模块12M～20M更换为性能更佳者的情形。
此处，例如在使基板P大型化时，仅是基板P的面积(本实施例中，是X轴及Y轴方向的尺寸)变大，通常基板P的厚度(Z轴方向的尺寸)实质上不会变化。因此，例如在因应基板P的大型化而将液晶曝光装置10的基板载台模块18M加以升级时，如图10所示，取代基板载台模块18M，新插入的基板载台模块18AM及支承基板载台模块18AM的架台28G，虽然X轴及/或Y轴方向的尺寸会改变，但Z轴方向的尺寸实质上不会变化。同样的，光罩载台模块14M亦不会因为因应光罩M的大型化的升级，使Z轴方向的尺寸实质变化。
又，例如为扩大照明区域IAM、曝光区域IA(分别参照图1等)，可借由增加照明系模块12M所具有的照明光学系的数量、投影光学系模块16M所具有的投影透镜模块的数量，来将照明系模块12M、投影光学系模块16M分别加以升级。升级后的照明系模块、投影光学系模块(皆未图示)与升级前相比较，仅X轴及/或Y轴方向的尺寸变化，Z轴方向的尺寸实质上不会变化。
因此，本实施例的液晶曝光装置10，支承各模块12M～20M的架台28A～28E、及支承升级后各模块的架台(参照支承图10所示的基板载台模块18AM的架台28G)，其Z轴方向的尺寸是固定的。此处，所谓尺寸固定，是指更换前的架台与更换后的架台，其Z轴方向的尺寸共通，亦即支承功能相同的模块的架台的Z轴方向尺寸大致一定。如此，本实施例的液晶曝光装置10，由于各架台28A～28E的Z轴方向尺寸固定，因此能谋求设计各模块时的时间缩短。
又，在液晶曝光装置10，由于基板P的曝光面、及光罩M的图案面分别与重力方向平行(所谓的纵列配置)，因此可将照明系模块12M、光罩载台模块14M、投影光学系模块16M及基板载台模块18M的各模块，在地面26面上直列设置。如此，由于上述各模块不会有彼此自重的作用，因此，无需如将例如相当于上述各模块的基板载台装置、投影光学系、光罩载台装置及照明系在重力方向重叠配置的习知曝光装置般，设置支承各要素的高刚性主机架(机体)。此外，由于构造简单，装置的设置工程、各模块12M～20M的维修保养作业、更换作业等皆能容易、且在短时间内进行。又，由于沿地面26配置上述各模块，因此能降低装置全体的高度。如此，可使收容上述各模块的腔室小型化，谋求成本降低且缩短设置工期。
又，以上说明的一实施例的构成可适当变更。例如，上述实施例中，对准显微镜62虽是相对投影系本体42的移动范围A往－Y侧移动以进行退避动作，但只要能退避至投影系本体42的移动范围A的外侧的话，对准显微镜62的退避方向并不限于此，例如可如图5所示的第1变形例般，相对投影系本体42的移动范围A往与扫描方向平行的方向(X轴方向)退避。同样的，虽未图示，但对准显微镜62的退避方向，可以是例如相对投影系本体42的移动范围A往+Y(上)侧、或+Z侧(光罩侧)、－Z侧(基板侧)。
又，上述实施例(及第1变形例)中，对准显微镜62虽是往相对投影系本体42行进方向的正交方向、或平行方向移动以进行退避动作，但退避动作时的对准显微镜62的移动方向不限于此，例如可如图6所示的第2变形例般，为θz方向(或其他旋转方向)。此外，当进行使对准显微镜62往X轴方向以外的方向退避的控制时，投影系本体42及对准显微镜62对Y轴方向的相对位置关系有可能与初期位置不同。此时，主控制装置90，最好是在每一次进行对准显微镜62的退避动作时，进行关于投影系本体42与对准显微镜62的相对位置(相对座标)的校准较佳。再者，上述实施例(及第1变形例)中，虽是将对准显微镜62的回避控制在不是基板P上的位置进行，但亦可在基板P上的位置、也就是对准显微镜62的Y轴方向位置及X轴方向位置与基板P的Y轴方向位置及X轴方向位置重叠的位置进行。
又，上述实施例(及第1、第2变形例)中，虽是针对用以驱动照明系20的照明系本体22的驱动系24、用以驱动光罩载台装置30的载台本体32的驱动系34、用以驱动投影光学系40的投影光学系本体42的驱动系44、用以驱动基板载台装置50的载台本体52的驱动系54、及用以驱动对准系60的对准显微镜62的驱动系66(分别参照图2)分别为线性马达的情形做了说明，但用以驱动上述照明系本体22、载台本体32、投影光学系本体42、载台本体52及对准显微镜62的致动器的种类不限于此，可适当变更，例如可适当使用进给螺杆(滚珠螺杆)装置、皮带驱动装置等的各种致动器。
又，上述实施例(及第1、第2变形例)中，投影系本体42与对准显微镜62虽是共用往扫描方向的驱动系的一部分(例如线性马达、导件等)，但只要能个别驱动投影系本体42与对准显微镜62的话，不限于此，用以驱动对准显微镜62的驱动系66、与用以驱动投影光学系40的投影系本体42的驱动系44可以是完全独立的构成。亦即，如图8所示的曝光装置10A般，可将投影光学系40A具有的投影光学系本体42与对准系60A具有的对准显微镜62，以Y位置彼此不重复的方式配置，以使用以驱动对准显微镜62的驱动系66(例如包含线性马达、导件等)与用以驱动投影系本体42的驱动系44(例如包含线性马达、导件等)，成为完全独立的构成。此场合，借由在曝光对象的区划区域的扫描曝光动作开始前，使基板P往Y轴方向步进移动(往复移动)，据以进行该区划区域的对准测量。又，亦可如图9所示的曝光装置10B般，借由将用以驱动投影光学系40B具有的投影光学系本体42的驱动系44(例如包含线性马达、导件等)、与将用以驱动对准系60B具有的对准显微镜62的驱动系66(例如包含线性马达、导件等)配置成Y位置不重复，使驱动系44与驱动系66成为完全独立的构成。
又，上述实施例(及第1、第2变形例)中，虽是针对用以进行照明系20的照明系本体22的位置测量的测量系26、用以进行光罩载台装置30的载台本体32的位置测量的测量系36、用以进行投影光学系40的投影光学系本体42的位置测量的测量系46、用以进行基板载台装置50的载台本体52的位置测量的测量系56、及用以进行对准系60的对准显微镜62的位置测量的测量系68(分别参照图2)，皆包含线性编码器的情形做了说明，但用以进行上述照明系本体22、载台本体32、投影系投影光学系本体42、载台本体52及对准显微镜62的位置测量的测量系统的种类不限于此，可适当变更，例如可适当使用光干涉仪、或并用线性编码器与光干涉仪的测量系等的各种测量系统。
又，上述实施例(及第1、第2变形例)中，在投影系本体42的+X侧配置有具有一对检测视野的一组可动式对准显微镜62，但可动式对准显微镜的数量不限定于此。例如可在投影系本体42的+X侧、及－X侧(扫描方向的一侧及另一侧)分别配置对准显微镜62。此场合，在对各区划区域进行第2次扫描曝光动作(亦即，使投影系本体42往－X方向移动来进行的扫描曝光动作)之前，借由使用－X侧的对准显微镜62检测标记Mk，即能在抑制时间损失的同时、提升第1照射区域S1全体的对准精度、进而提升光罩M的图案对第1照射区域S1的转印精度。
又，上述实施例(及包含各变形例。以下同)中，虽是在第1照射区域S1的扫描曝光后，进行设定在该第1照射区域S1的+Y(上)侧的第2照射区域S2的扫描曝光，但不限于此，亦可在第1照射区域S1的扫描曝光的下一个进行第4照射区域S4的扫描曝光。此场合，例如借由与第1照射区域S1对向的光罩、与第4照射区域S4对向的光罩(合计2片光罩)的使用，可连续进行第1及第4照射区域S1、S4的扫描曝光。此外，亦在第1照射区域S1的扫描曝光后使光罩M往+X方向步进移动以进行第4照射区域S4的扫描曝光。
又，在上述实施例，标记Mk是形成在各区划区域(第1～第4照射区域S1～S4)内，但不限于此，亦可形成在相邻区划区域间的区域(所谓之刻划线)内。
又，在上述实施例，虽是将在Y轴方向分离的一对照明区域IAM、曝光区域IA分别生成在光罩M、基板P上(参照图1)，但照明区域IAM及曝光区域IA的形状、长度不限于此，可适当变更。例如，照明区域IAM、曝光区域IA的Y轴方向长度，可分别与光罩M的图案面、基板P上的一个区划区域的Y轴方向长度相等。此场合，对各区划区域进行一次扫描曝光动作即结束光罩图案的转印。或者，照明区域IAM、曝光区域IA，可以是Y轴方向长度分别为光罩M的图案面、基板P上一个区划区域的Y轴方向长度的一半的一个区域。此场合，与上述实施例同样的，需对一个区划区域进行二次扫描曝光动作，以进行接合曝光。
又，如上述实施例般，在为了将一个光罩图案形成在区划区域而使投影系本体42往复以进行接合曝光时，可将具有互异的检测视野的往路用及复路用对准显微镜于扫描方向(X方向)配置在投影系本体42的前后。此场合，可使用往路用(第1次曝光动作用)的对准显微镜检测区划区域四角的标记Mk，使用复路用(第2次曝光动作用)的对准显微镜检测接合部近旁的标记Mk。此处，所谓接合部，是指以往路的扫描曝光曝光的区域(图案转印的区域)与以复路的扫描曝光曝光的区域(图案转印的区域)的接合部分。作为接合部近旁的标记Mk，可预先在基板P形成标记Mk、亦可将曝光完成的图案作为标记Mk。
又，在上述各实施例，在照明系20使用的光源、及从该光源照射的照明光IL的波长并无特别限定，可以是例如ArF准分子激光(波长193nm)、KrF准分子激光(波长248nm)等的紫外光、或F2激光(波长157nm)等真空紫外光。
又，在上述实施例，虽是包含光源的照明系本体22被驱动于扫描方向，但不限于此，亦可与例如特开2000－12422号公报所揭示的曝光装置同样的，将光源固定，仅使照明光IL扫描于扫描方向。
又，照明区域IAM、曝光区域IA，在上述实施例中是形成为延伸于Y轴方向的带状，但不限于此，可例如美国专利第5,729,331号说明书所揭示，将配置成锯齿状的多个区域加以组合。
又，在上述各实施例，光罩M及基板P虽是配置成与水平面正交(所谓的纵列配置)，但不限于此，亦可将光罩M及基板P配置成与水平面平行。此场合，照明光IL的光轴与重力方向大致平行。
又，虽是在扫描曝光动作时根据对准测量的结果进行基板P的XY平面内的微幅定位，但亦可与此并行，在扫描曝光动作前(或与扫描曝光动作并行)求出基板P的面位置资讯，在扫描曝光动作中进行基板P的面位置控制(所谓的自动对焦控制)。
又，曝光装置的用途不限于将液晶显示元件图案转印至方型玻璃板的液晶用曝光装置，亦能广泛地适用于例如有机EL(Electro-Luminescence)面板制造用的曝光装置、半导体制造用的曝光装置、用以制造薄膜磁头、微机器及DNA芯片等的曝光装置。此外，不仅是半导体元件等的微元件，亦能适用于为制造于光曝光装置、EUV曝光装置、X线曝光装置及电子线曝光装置等使用的光罩或标线片，将电路图案转印至玻璃基板或硅晶圆等的曝光装置。
又，曝光对象的物体不限于玻璃板，亦可以是例如晶圆、陶瓷基板、薄膜构件、或光罩母板等其他物体。此外，在曝光对象物是平面显示器用基板的情形时，该基板的厚度并无特别限定，亦包含例如片状物(具有可挠性的片状构件)。又，本实施例的曝光装置，在曝光对象物是一边长度、或对角长在500mm以上的基板时尤为有效。此外，在曝光对象的基板为具有可挠性的片状(片材)的情形时，该片材可以是形成为卷筒状。此场合，无需依赖载台装置的步进动作，只要使卷筒旋转(卷绕)即能容易的相对照明区域(照明光)变更(步进移动)曝光对象的区划区域。
液晶显示元件(或半导体元件)等的电子元件，是经由进行元件的功能、性能设计的步骤、根据此设计步骤制作光罩(或标线片)的步骤、制作玻璃基板(或晶圆)的步骤、以上述各实施例的曝光装置及其曝光方法将光罩(标线片)图案转印至玻璃基板的微影步骤、使曝光后的玻璃基板显影的显影步骤、将残存有光阻的部分以外部分的露出构件借蚀刻加以去除的蚀刻步骤、将蚀刻完成后无需的光阻加以除去的光阻除去步骤、元件组装步骤、检査步骤等而被制造。此场合，在微影步骤使用上述实施例的曝光装置实施前述曝光方法，在玻璃基板上形成元件图案，因此能以良好生产性制造高集成度的元件。
产业上的可利用性
如以上的说明，本发明的曝光装置及方法适于对物体进行扫描曝光。又，本发明的平面显示器的制造方法适于平面显示器的生产。此外，本发明的元件制造方法适于微元件的生产。
