CN101551508A - 像位置调整装置以及光学装置 - Google Patents

Abstract

提供一种像位置调整装置以及光学装置，是在不影响光学性能的情况下能够紧凑且高精度地使像任意地偏移的机构。在用于使像面处的像偏移的像位置调整装置(1)上设置调整机构(11)、第一楔形棱镜(13)以及第二楔形棱镜(14)。以使所入射的光成为规定的入射角的姿势固定第一楔形棱镜(13)，并以相反方向配置第二楔形棱镜(14)，以使该第二楔形棱镜(14)与第一楔形棱镜(13)相对。通过使第二楔形棱镜(14)在Z轴方向(光轴方向)上移动，来改变第一楔形棱镜(13)和第二楔形棱镜(14)之间的相对距离，以此调整像面处的X轴方向上的偏移量。

Description

像位置调整装置以及光学装置

技术领域

本发明涉及一种使像面上的像向一维方向(偏移方向)偏移的技术。

背景技术

在利用于曝光装置或描绘装置等的成像光学系统中，有时需要使像面上的像位置向一维方向偏移任意的距离。这样的情形例如为，在利用多个光学系统同时对大型基板进行曝光的描绘装置中，必须正确地使多个光学系统之间的间距一致的情形，以及在进行多重曝光的工序中，为了在因基板的收缩等而变化的基底图案上正确地描绘下一个图案而必须使描绘间距一致的情形等。

因此，到目前为止提出了各种各样的用于使像位置错位的机构。例如，都提出了如下机构：

1.通过使平行平板绕着与包含光轴及偏移方向的面垂直的轴旋转来变更光的传播方向的机构；

2.通过使整个光学系统、光学系统内的部分透镜或透镜组在垂直于光轴的面内移动来变更光的传播方向的机构；

3.通过使物体本身向偏移方向移动来变更成像位置的机构等。

专利文献1：JP特许第2524151号公报

但是，在1.中存在如下问题：若为了得到所期望的偏移量而采用相对厚的平行平板，则平行平板的旋转所引起的像散的大小(绝对值)和变动大。若考虑到这一点而使该平行平板变薄，则所需的旋转量相应地变多，所以存在装置本身会变大的问题。另外，在2.中必须使整个光学系统移动，所以若将驱动系统也包括在内就变成大规模的结构，而且需要用于在偏移方向上容纳可动部等的空间。而且，也存在定位精度伴随着整个光学系统的移动而降低的问题以及与再现性、热有关的问题。进而，在3.中存在与2.同样的问题，尤其是，在配置于上游侧的物体是可变的物体(掩模或孔径(aperture)等)或者以电气的方式生成图案的物体时，会变成大规模的结构。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种在不影响光学性能的情况下能够紧凑且高精度地使像任意地偏移的机构。

(1)为了解决上述问题，本发明提供一种像位置调整装置，用于使像偏移，其特征在于，具有：光学系统，具有两个楔形棱镜，上述两个楔形棱镜以相反方向配置且它们的顶角大致相同；调整机构，用于改变上述两个楔形棱镜的相对距离。

(2)本发明提供如上述(1)所述的像位置调整装置，其特征在于，上述两个楔形棱镜的顶角是基于上述像的最大偏移量和借助上述调整机构的上述相对距离的最大变化量来决定的，使得在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围内，偏角接近最小偏角。

(3)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，所决定的上述光学系统的姿势具有如下的入射角，该入射角是指，使在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围的中央位置处的像散大致为零的入射角。

(4)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第一旋转单元，该第一旋转单元用于使上述光学系统以第一轴为中心旋转，该第一轴与上述像的偏移方向以及光轴方向均都垂直。

(5)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第二旋转单元，该第二旋转单元用于使上述两个楔形棱镜中的一个以与光轴方向平行的第二轴为中心旋转。

(6)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第三旋转单元，该第三旋转单元用于使上述两个楔形棱镜中的一个以上述像的偏移方向平行的第三轴为中心旋转。

(7)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，上述调整机构使上述两个楔形棱镜中的至少一个在光轴方向上移动，以此改变上述相对距离。

(8)本发明提供如上述(1)或(2)所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有控制单元，该控制单元根据上述像面处的像的偏移量来控制上述调整机构。

(9)本发明提供一种光学装置，用于向基板照射光，其特征在于，具有：光源，用于出射光，保持单元，用于保持基板，像位置调整装置，配置在满足成像关系的光学系统的物空间或像空间，用于使上述基板的上表面处的像偏移；上述像位置调整装置具有：光学系统，具有两个楔形棱镜，上述两个楔形棱镜以相反方向配置且它们的顶角大致相同，调整机构，用于改变上述两个楔形棱镜的相对距离。

(10)本发明提供如上述(9)所述的光学装置，其特征在于，上述像位置调整装置的上述两个楔形棱镜的顶角是基于上述像的最大偏移量和借助上述调整机构的上述相对距离的最大变化量来决定的，使得在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围内，偏角接近最小偏角。

在如上述(1)～(10)所述的发明中，通过具有光学系统和调整机构，能够以简单的结构使像偏移，其中，上述光学系统具有两个楔形棱镜，上述两个楔形棱镜以相反方向配置且它们的顶角大致相同，上述调整机构用于改变两个楔形棱镜的相对距离。另外，由于不需要用于使物在像偏移方向上移动的机构，所以能够实现装置的小型化。

在如上述(2)及上述(10)所述的发明中，基于像的最大偏移量和借助调整机构的相对距离的最大变化量，决定两个楔形棱镜的顶角，以使在调整机构用于改变相对距离的可动范围内偏角接近最小偏角，从而能够控制像散因调整的变动。

在如上述(3)所述的发明中，以使入射角变为调整机构用于改变相对距离的可动范围的中央位置处的像散大致为零的入射角的方式决定光学系统的姿势，从而能够控制像散的绝对值。

在如上述(4)所述的发明中，还具有用于使光学系统以与像的偏移方向以及光轴方向均都垂直的第一轴为中心旋转的第一旋转单元，所以在使像偏移之后，能够调整消除像散。

在上述(5)所述的发明中，还具有用于使两个楔形棱镜中的一个以与光轴方向平行的第二轴为中心旋转的第二旋转单元，所以当使像偏移时，该像在像面处沿着与偏移方向垂直的方向上错位的情况下，能够调整该状态。

在上述(6)所述的发明中，还具有用于使两个楔形棱镜中的一个以与像的偏移方向平行的第三轴为中心旋转的第三旋转单元，所以像在像面处相对第三轴倾斜的情况下，能够调整该状态。

在如上述(8)所述的发明中，还具有根据像在像面处的偏移量来控制调整机构的控制单元，所以例如与操作人员通过肉眼的调整相比，能够提高正确性以及调整速度。

附图说明

图1是示出了发明的光学装置的图。

图2是示出了像位置调整装置的结构的图。

图3是示出了光学系统的俯视图。

图4是示出了光入射到普通的三角棱镜中的情况的图。

图5是示出了入射角和偏角之间关系以及入射角和dθ/di₁之间的关系的图。

图6是示出了借助调整机构向光轴方向移动了第二楔形棱镜时像散的变化的图。

图7是示出了第二实施方式的光学装置的图。

图8是示出了第二实施方式的光源部以及描绘头(plotting head)的图。

图9是示意性地示出了使基板的上表面上的像偏移的例子的图。

图10是示出了第三实施方式的像位置调整装置的结构的图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明优选的实施方式。

<1.第一实施方式>

<1-1.光学装置2的结构>

图1是示出了发明的光学装置2的图。此外，在下面的说明中，如图1所示的那样定义X轴、Y轴及Z轴。但是，这些方向是为了便于把握位置关系而定义的方向，而并不是用于限定下面所说明的各方向的方向。对于下面的各图也同样。

光学装置2是曝光装置，具有可动载物台20、曝光头21以及控制部22，用于在可动载物台20所支撑的基板9上曝光微细的图案(像)。即，基板9的上表面相当于光学装置2的像面。

可动载物台20的上表面加工成水平面，具有将基板9保持为水平姿势的功能。可动载物台20通过未图示的吸附口进行吸引，以此吸附所装载的基板9的下表面来将该基板9保持在规定的位置上。

另外，可动载物台20响应于来自控制部22的控制信号，能够在X轴方向以及Y轴方向上直线移动。即，虽省略详细说明，但可动载物台20具有：主扫描驱动机构，用于使基板9在Y轴方向移动；副扫描驱动机构，用于使基板9在X轴方向移动。这样的机构例如可以采用直动机构，该直动机构利用线性电动机(linear motor)以及直线导轨(linear guide)。

由此，光学装置2能够将曝光头21出射的曝光用光照射至基板9的表面上的任意位置。这样，光学装置2出射的曝光用光成像在作为像面的基板9的上表面上。

曝光头21具有用于照射光的灯泡(lamp)即光源23、用于对光源23出射的光进行引导的照明光学系统24、对照明光学系统24所引导的光进行调制的空间光调制器25以及成像光学系统26。

照明光学系统24具有反射镜240、透镜241、光学滤光器(optical filter)242、棒型光学积分器(rod integrator)243、透镜244、反射镜(mirror)245以及反射镜246。

光源23出射的光被反射镜240以及透镜241引导至光学滤光器242，借助光学滤光器242的透过率调整为期望的光量。

透过了光学滤光器242的光经由棒型光学积分器243、透镜244、反射镜245引导至反射镜246。反射镜246具有规定的曲面，用于一边使来自反射镜245的光汇聚一边向空间光调制器25引导。反射镜246具有使来自反射镜245的光以规定的角度入射到空间光调制器25的功能。

这样，照明光学系统24具有如下功能：适当调整光源23出射的光，并引导至空间光调制器25。此外，照明光学系统24的结构并不仅限定于本实施方式所示的例子，也可以在光路上适当配置另外的透镜及反射镜等光学元件。

本实施方式的空间光调制器25是DMD(Digital Micro-mirror Devices：数字微镜器件)。空间光调制器25具有在其一面上排列有多个微小的反射镜的阵列结构，各反射镜响应于来自控制部22的控制信号，能够变更反射面的角度。而且，从控制部22接收到“ON”信号的反射镜，将来自照明光学系统24的光向成像光学系统26反射。另一方面，从控制部22接收到“OFF”信号的反射镜，将来自照明光学系统24的光反射至不朝向成像光学系统26的方向。

成像光学系统26具有第一成像透镜260、反射镜261、像位置调整装置1以及第二成像透镜262。空间光调制器25通过第一成像透镜260在向第二成像透镜262入射之前形成一次像(中间像)，而且，一次像通过第二成像透镜262成像在像面(基板9的上表面)上，此时的像为最终像。如图1所示，本实施方式的像位置调整装置1配置在一次像和第二成像透镜262的第一面之间。

第一成像透镜260以及反射镜261所引导的光向像位置调整装置1入射。在下面的说明中，将向像位置调整装置1入射的该光称为“入射光λ_i”。像位置调整装置1具有使入射光λ_i在X轴方向上偏移任意的距离的功能，其详细内容后面再叙述。在下面的说明中，将从像位置调整装置1出射的光(偏移后的光)称为“出射光λ_o”。

通过这样的结构，成像光学系统26具有如下功能：将空间光调制器25所调制的光引导至基板9的上表面，并将其成像在相当于像面的该表面上的期望的位置上。此外，下面假设第二成像透镜262的倍率为“M”。

控制部22按照程序动作，从而计算各种数据及生成控制信号，并控制光学装置2的各结构。例如，根据需向基板9曝光的期望图案来控制空间光调制器25的各反射镜，控制光源23的ON-OFF，或者控制可动载物台20在主扫描方向以及副扫描方向上的移动。

另外，控制部22根据基板9的状态来控制像位置调整装置1。例如，通过未图示的摄像机来拍摄形成在基板9上的校准图案(alignment pattern)，以此检测基板9的位置错位。然后，根据检测到的位置错位来求出所需的偏移量，以此控制像位置调整装置1。

此外，基板9的位置错位不仅包括基板9的装载位置的位置错位，而且还包括基板9因热膨胀或收缩而发生变形或弯曲所导致的位置错位、形成在基板9上的图案的位置错位等。

<1-2.像位置调整装置1的结构>

图2是示出了像位置调整装置1的结构的图。此外，本实施方式的像位置调整装置1设计成所期望的偏移方向(能够调整位置的方向)为X轴方向(副扫描方向)，而且像位置调整装置1的光轴方向为Z轴方向。另外，将像在像位置调整装置1的偏移方向上的最大偏移量(能够调整的偏移量)设为“s”，将第二楔形棱镜14的可动范围宽度(最大变化量)设为“d”。

像位置调整装置1具有光学系统10、调整机构11以及像位置控制部12，而且如后所述，具有使像向-X方向偏移的功能。

光学系统10具有第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14。而且，第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14具有大致相同的结构(例如，顶角α、折射率n均都相同)，如图2所示，彼此以相反方向配置，并使相对的面互相平行。

虽未图示详细结构，但调整机构11具有可动载物台和驱动部，在上述可动载物台上固定设置有第二楔形棱镜14，上述驱动部用于使该可动载物台沿着Z轴方向(光轴方向)直线移动。而且，驱动部使可动载物台移动，从而使第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14之间的相对距离改变。这样的驱动部例如可以采用直动机构，上述直动机构具有像位置控制部12所控制的旋转马达、与Z轴方向平行地配置的滚珠丝杠、固定在可动载物台上的螺母部。

像位置控制部12按照来自程序以及控制部22的控制信号来动作，以此控制像位置调整装置1的各结构。尤其是，像位置控制部12基于控制部22所传递的偏移量，控制借助调整机构11的第二楔形棱镜14的偏移量。

图3是示出了光学系统10的俯视图。此外，在图3中，位于以双点划线示出的位置上的第二楔形棱镜14，表示使第二楔形棱镜14移动至在-Z方向上到底的位置的状态。另外，位于以实线示出的位置的第二楔形棱镜14，表示使第二楔形棱镜14移动至在+Z方向上到顶的位置的状态。

光学系统10中的第一楔形棱镜13以使入射的入射光λ_i构成入射角i₁(后述)的姿势固定配置。而且，第二楔形棱镜14与该姿势的第一楔形棱镜13的出射面相对，并以与其相反方向的姿势配置。而且，使第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14彼此相对的面相互平行。

如图3所示，向第一楔形棱镜13入射在Z轴方向上传播的入射光λ_i。

在第二楔形棱镜14紧贴于第一楔形棱镜13配置时(位于以双点划线示出的位置时)，光学系统10相当于一个平行平板，从光学系统10出射的光变为图3所示的出射光λ_o1。该出射光λ_o1的光轴与Z轴方向一致，而且与入射光λ_i的光轴平行。

此时的出射光λ_o1相对入射光λ_i向-X方向偏移了δ，而且第二楔形棱镜14不能再向-Z方向移动。因此，光学系统10可使入射光λ_i至少移动最小偏移量δ。但是，该最小偏移量δ是事先已知的，所以能够在考虑该最小偏移量δ的基础上设计成像光学系统26。

像位置调整装置1将使入射光λ_i向-X方向偏移了δ+s/2的位置作为基准位置，以此决定入射光λ_i的位置。由此，本实施方式的像位置调整装置1，是被设计成以基准位置为中心能够在X轴方向上调整±s/2的偏移的装置。

另一方面，在将第二楔形棱镜14移动至以实线示出的位置时，从第一楔形棱镜13出射光λ_m。此时，入射光λ_i的光轴和光λ_m的光轴所成的角就是第一楔形棱镜13的偏角θ。另外，从第一楔形棱镜13出射的光λ_m入射至第二楔形棱镜14，并出射出射光λ_o2。而且，与出射光λ_o1同样地，出射光λ_o2的光轴与Z轴方向一致，而且与入射光λ_i的光轴平行。

此时的出射光λ_o2相对入射光λ_i向-X方向偏移了δ+s，而且第二楔形棱镜14不能再向+Z方向移动。因此，光学系统10能够使入射光λ_i最多移动δ+s。但是，如前所述，最小偏移量δ为不能调整的范围，所以像位置调整装置1中的最大偏移量为如前所述的“s”。

如上所述，本实施方式的像位置调整装置1通过使第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14之间的相对距离变化，能够在一维方向(偏移方向：X轴方向)上调整入射光λ_i的像位置。此时，所需的动作只是使第二楔形棱镜14在光轴方向上直线移动，所以能够相对简单且小型的结构来实现。

<1-3.设计方法>

接下来，说明用于最佳地决定第一实施方式的像位置调整装置1的第一楔形棱镜13(第二楔形棱镜14)的顶角α、决定它们的姿势所需的入射角i₁的设计方法。

图4是示出了光入射至普通的三角棱镜8的情况的图。在此，假设三角棱镜8的角α相当于第一楔形棱镜13(第二楔形棱镜14)的顶角α，三角棱镜8的折射率与第一楔形棱镜13(第二楔形棱镜14)的折射率n相等。另外，如图4所示那样定义各i₂、r₁、r₂，并将像面(基板9的上表面)上所要求的最大的偏移量(最大实际偏移量)设为“S”。

此外，最大实际偏移量S是在光学装置2上作为能够调整的最大的偏移量的值，所以能够例如根据光学装置2的要求规格来任意地决定。另外，可动范围d是根据在光轴方向上到底设置有多大的空间来决定的值，该可动范围d根据能够装入成像光学系统26中的像位置调整装置1的尺寸等，能够任意地决定。

首先，说明求出顶角α的方法。在像位置调整装置1的最大偏移量s、可动范围d以及偏角θ之间，成立式1的关系。

s＝dtanθ…(式1)

接下来，若根据在三角棱镜8的各边界面处的折射公式和偏角的定义，则成立式2、式3、式4以及式5。

sini₁＝nsinr₁…(式2)

r₂＝α-r₁…(式3)

nsinr₂＝sini₂…(式4)

θ＝i₁+i₂-α…(式5)

接下来，利用入射角i₁对式5进行微分，从而得到式6。

$\frac{\mathrm{d\&theta;}}{{\mathrm{di}}_1}=1-\frac{{\cos i}_1{\cos r}_2}{{\cos i}_2{\cos r}_1}$ …(式6)

图5是示出了入射角i₁和偏角θ之间的关系以及入射角i₁和dθ/di₁之间的关系的图。此外，图5示出了α＝10[deg]的情形。

从图5可知，在改变入射角i₁的情况下，偏角θ具有极小值(最小偏角)。

一般地，若以偏角θ取最小偏角的方式决定入射角i₁，则能够抑制因第二楔形棱镜14的移动所引起的像散的变动。另一方面，从图5可知，在dθ/di₁＝0(式6右边的值为“0”)时，偏角θ取最小偏角(极小值)。从而可知，在偏角θ取最小偏角时，成立i₁＝i₂、r₁＝r₂的关系。根据这样得到的r₁＝r₂及式3，可求出式7。

$r_1=r_2=\frac{\mathrm{\&alpha;}}{2}$ …(式7)

进而，由于i₁＝i₂，故成立sini₁＝sini₂的关系，因此若向式2及式4代入式7则可求出式8。

${\sin i}_1={\sin i}_2=n\sin \frac{\mathrm{\&alpha;}}{2}$ …(式8)

若考虑到产生像差，则优先使三角棱镜8(第一楔形棱镜13)的顶角α取小的值(忽略d的情况)。因此，若将顶角α设计得小，则成立sinα≈α的近似关系。另外，由于入射角i₁也小，也成立同样的近似关系sini₁≈i₁。

若将这些近似关系代入到式8中，则可求出式9。

$i_1=i_2=\frac{\mathrm{n\&alpha;}}{2}$ …(式9)

而且，若将式9代入到式5，则可求出式10。

θ＝(n-1)α…(式10)

另外，若将式10代入到式1，则可求出式11。

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{1}{(n-1)}{\tan }^{-1}\left(\frac{s}{d}\right)$ …(式11)

此外，在本实施方式中，如图1所示，在光学系统10(像位置调整装置1)和像面之间配置有第二成像透镜262。换而言之，在物体(或与其对应的像)和第二成像透镜262的第一面之间(物空间)配置有像位置调整装置1。因此，在该第二成像透镜262的倍率为M时，成立s＝S/M的关系。因此，若利用在像面处所要求的最大实际偏移量S(对光学装置2所要求的偏移量)来表示顶角α，则成为式12。

$\mathrm{\&alpha;}=\frac{1}{(n-1)}{\tan }^{-1}\left(\frac{S}{\mathrm{Md}}\right)$ …(式12)

此外，也可以将像位置调整装置1配置在第二成像透镜262的最后一面和像面之间(即像空间)，此时会成立s＝S的关系。

这样，本实施方式的第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14的顶角α，能够基于对像位置调整装置1所要求的最大偏移量s以及为实现该最大偏移量s而容许的第二楔形棱镜14的可动范围d，由式11来求出。

下面，在本实施方式中，假设第二成像透镜262的倍率M为0.1[倍]、在像面处所要求的最大实际偏移量S为0.25[mm](即，最大偏移量s为2.5[mm])、第一楔形棱镜13(第二楔形棱镜14)的折射率n为1.476、第二楔形棱镜14的可动范围d为30[mm]。根据这些数值求出顶角α，则α≈10[deg]。

通过这样设计出第一楔形棱镜13以及第二楔形棱镜14的顶角α，能够优化顶角α，以在像位置调整装置1中调整像位置时使偏角θ接近最小偏角，而且能够利用可动范围的整个区域。

接下来，说明决定入射角i₁的方法，该入射角i₁用于决定像位置调整装置1中的第一楔形棱镜13(第二楔形棱镜14)绕着Y轴的旋转的姿势。

图6是示出了借助调整机构11在光轴方向上移动了第二楔形棱镜14时像散的变化的图。图6示出了顶角α为10[deg]的情形。另外，图6所示的6条曲线分别表示入射角为5.3、6.245、6.5、6.8、7.391、8.3[deg]时的像散的变化。

从上述式5以及式8可知，成为最小偏角的偏角θ为4.782[deg]，偏角θ成为最小偏角时的入射角为7.391[deg]。从图6中的入射角＝7.391[deg]的曲线可知，在使第二楔形棱镜14移动时的像散的变动几乎为“0”，因此若以偏角θ成为最小偏角的方式决定入射角i₁，则能够将伴随着第二楔形棱镜14的移动所发生的像散的变动控制在最小限度。

然而，此时的像散的值就是第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14之间的相对距离为“0”(相当于平行平板的状态)时的像散，未必就是小的值。从图6可知，此时的像散的绝对值约为0.0012[mm]。

在本实施方式中，在将第二楔形棱镜14设置在可动范围d的中央位置(使出射光λ_o处于基准位置的位置)的状态下，从偏角θ成为最小偏角时绕着光学系统10的Y轴旋转的旋转姿势起，将绕着光学系统10的Y轴旋转的旋转姿势向使入射角逐渐减少的方向改变，以此通过模拟方法来求出像散为“0”时的入射角。

如图6可知，若使入射角从偏角θ成为最小偏角的入射角(＝7.391[deg])起减少，则像散的绝对值逐渐减少。而且可知，在偏移量为“0”时，像散成为“0”的曲线就是入射角为6.245[deg]的曲线。进而可知，像散的绝对值以入射角6.25[deg]为界重新开始增加。

因此，在本实施方式的像位置调整装置1中，以使入射角i₁成为6.245[deg]的方式决定第一楔形棱镜13以及第二楔形棱镜14绕着Y轴的旋转姿势。通过这样优化第一楔形棱镜13以及第二楔形棱镜14绕着Y轴的旋转姿势，能够在不需调整像位置调整装置1中的像位置的情况下(处于基准位置的情况下)使像散几乎为“0”，而且在调整了位置的情况下，也能够将所产生的像散控制在最小限度，从而能够在不影响光学性能的情况下使像偏移。

<2.第二实施方式>

第一实施方式的光学装置2具有1个像位置调整装置1，但可装入像位置调整装置1的装置并不仅限定于这样的装置。

图7是示出了第二实施方式的光学装置3的图。

光学装置3具有作为光学装置3的结构的基台的基座30、横跨在基座30的上面的架桥结构的机架(frame)31以及用于保持基板9的保持部32。

保持部32具有载物台320、第一板321以及第二板322，具有将光学装置3中作为被处理对象物的基板9以规定的姿势保持的功能。

载物台320的上表面设定成水平面，通过未图示的吸附口进行吸引以吸附基板9，从而将该基板9保持为水平姿势。在第一板(plate)321上，通过旋转机构35安装有载物台320。即，第一板321和载物台320以旋转机构35的旋转轴为中心被旋转自如地安装。在第二板322的上表面设置有副扫描机构34，第二板322和第一板321隔着副扫描机构34被安装。进而，第二板322隔着主扫描机构33安装在基座30上。

主扫描机构33具有线性电动机330和一对导轨331。线性电动机330具有固定设置在基座30的上表面的定子和安装在第二板322的下表面的移动子，通过该移动子和该定子之间的电磁相互作用，生成用于使第二板322在Y轴方向上移动的驱动力。一对导轨331是在Y轴方向具有长度方向的构件，分别在X轴方向的两侧固定设置在基座30上。导轨331与第二板322的下表面相迎合，具有用于限制第二板322的移动方向的功能。

通过这样的结构，主扫描机构33响应于来自控制部38的控制信号，使第二板322在Y轴方向上移动，以此使基板9对于描绘头37相对移动，从而实现在主扫描方向上的扫描。

副扫描机构34具有线性电动机340和一对导轨341。线性电动机340具有固定设置在第二板322的上表面的定子和安装在第一板321的下表面的移动子，借助该移动子和该定子之间的电磁相互作用来生成用于使第一板321在X轴方向上移动的驱动力。一对导轨341是在X轴方向上具有长度方向的构件，分别在Y轴方向的两侧固定设置在第二板322上。导轨341与第一板321的下表面相迎合，具有用于限制第一板321的移动方向的功能。

通过这样的结构，副扫描机构34响应于来自控制部38的控制信号，使第一板321在X轴方向上移动，以此使基板9对于描绘头37相对移动，从而实现在副扫描方向上的扫描。

旋转机构35具有旋转轴和马达，该旋转轴的上端固定设置在载物台320的下表面中央，并与Z轴平行，该马达用于使该旋转轴转动。当旋转机构35借助该马达使旋转轴旋转时，载物台320在保持水平姿势的状态下以该旋转轴为中心转动。

图8是示出了第二实施方式的光源部36以及描绘头37的图。虽在图7中省略了图示，但在各描绘头37上设置有光源部36。

虽未图示详细结构，但光源部36由激光驱动部、激光振荡器、照明光学系统构成。当激光驱动部基于来自控制部38的控制信号来动作时，激光振荡器发生脉冲光，所发生的脉冲光经过照明光学系统被引导至描绘头37。

多个描绘头37(在图7中示出了7个描绘头37)以在X轴方向上排列的状态固定设置在机架31上，而且分别与保持部32所保持的基板9的上表面相对。

各描绘头37具有用于调整从光源部36入射的脉冲光的出射方向以使其与Z轴方向一致的出射部370、根据所期望图案来对脉冲光进行局部遮光的孔径单元371、用于调整基板9的上表面(像面)处的像位置的像位置调整装置1以及成像透镜372。即，在光学装置3中，像位置调整装置1以及成像透镜372构成成像光学系统。

图9是示意性地示出了使基板9的上表面处的像偏移的例子的图。在图9的左侧示出的基板90是正常状态的基板9，在右侧示出的基板91是因受热而膨胀致使X轴方向上的尺寸改变的基板9。

小区域92至98表示成像位置，该成像位置成为从各描绘头37出射的脉冲光的基准。另外，像99表示要描绘在小区域92的中央部的像(描绘图案)。

在对正常状态的基板90进行描绘时，将借助各像位置调整装置1的偏移量调整为“0”，所以借助各描绘头37的像成像在基准位置上。另一方面，若对于X轴方向上的尺寸因膨胀而改变的基板91，使像成像在与基板90的情形相同的位置上，则小区域92至98处的像位置会发生错位。在图9中以虚线示出的像99b，表示在未使像99偏移的状态下使其成像在相同的位置时的位置。

但是，由于各描绘头37分别具有像位置调整装置1，所以光学装置3能够在-X方向使出射光偏移，以根据基板91的膨胀情况使像99成像在小区域92的中央，从而能够使像99a成像在基板91的小区域92a的中央。

此外，说明了作为使脉冲光变为所期望图案的光束的结构采用孔径单元371的例子，但例如也可以取代孔径单元371而采用形成有基准图案的掩模等。另外，也可以采用衍射光栅型空间光调制元件。

如上所述，通过如第二实施方式的光学装置3那样具有多个像位置调整装置1，可以使多个描绘头37的间距一致。

<3.第三实施方式>

上述实施方式的像位置调整装置1通过调整机构11调整第二楔形棱镜14在Z轴方向上的位置，由此能够只调整像在X轴方向上的位置。但是，通过在像位置调整装置1上设置其他驱动机构，也能够调整其他各种状态。

图10使示出了第三实施方式的像位置调整装置1a的结构的图。像位置调整装置1a与上述实施方式的像位置调整装置1的不同点在于，像位置调整装置1a具有第一旋转机构15、第二旋转机构16以及第三旋转机构17。

第一旋转机构15是使光学系统10以Y轴为中心旋转的机构。Y轴是分别与X轴和Z轴垂直的轴，其中，该X轴与偏移方向平行，该Z轴与光轴方向平行。而且，Y轴相当于本发明的第一轴，第一旋转机构15相当于本发明的第一旋转单元。

上述实施方式的像位置调整装置1被设计成偏移量为“0”时像散为“0”。因此，若使第二楔形棱镜14从中央位置起移动以使像的位置错位，则能够控制其值变小，但肯定会发生像散。

本实施方式的像位置调整装置1a在调整了像位置之后(调整了第二楔形棱镜14的位置之后)，借助第一旋转机构15使光学系统10旋转，以此对入射角i₁进行微调整，使得像散变为“0”。由此，能够与偏移量无关地抑制像散的发生。

第二旋转机构16是使两个楔形棱镜中的一个(第一楔形棱镜13和第二楔形棱镜14之一)以Z轴为中心旋转的机构。如上所述，Z轴是与光轴方向平行的轴。而且，Z轴相当于本发明的第二轴，第二旋转机构16相当于本发明的第二旋转单元。

由于第一楔形棱镜13及第二楔形棱镜14的加工精度等原因，若使第二楔形棱镜14移动，则像面处的像可能会在Y轴方向上发生错位。在这样的情况下，像位置调整装置1借助第二旋转机构16使两个楔形棱镜中的一个以Z轴为中心旋转，以此能够修正在Y轴方向上发生的错位。因此，像位置调整装置1a能够以更高的精度使像在X轴方向(一维方向)上偏移。

第三旋转机构17是使两个楔形棱镜中的一个以X轴为中心旋转的机构。如上所述，X轴是与偏移方向平行的轴。而且，X轴相当于本发明的第三轴，第三旋转机构17相当于本发明的第三旋转单元。

像在像面处相对本来的X轴倾斜的情况下，借助第三旋转机构17使两个楔形棱镜中的一个以X轴为中心旋转，由此能够修正倾斜。

此外，在图10中，以在1点相交的方式设定了第三旋转机构17的旋转轴(X轴)、第一旋转机构15的旋转轴(Y轴)、第二旋转机构16的旋转轴(Z轴)，但这些轴相互不相交也可。另外，交点的位置并不仅限定于图10所示的位置。

<4.变形例>

以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不仅限定于上述实施方式，可以进行各种变形。

例如，必须得借助像位置调整装置1来调整像位置的原因，并不仅限定于上述实施方式中所举例的情况。例如，也可以用于调整光学装置2的成像光学系统26的制造误差、光学装置3的多个描绘头37的头之间的差。

另外，在借助像位置调整装置1来调整像位置时，也可以同时采用其他位置调整方法。例如，在第一实施方式的光学装置2中，也可以采用如下结构，即，针对X轴方向上发生的错位，通过可动载物台20在副扫描方向上的移动来进行大幅度的修正，并通过像位置调整装置1来进行微调整的结构。

另外，在上述实施方式中，说明了在作为曝光装置的光学装置2或作为描绘装置的光学装置3上装入像位置调整装置1的例子，但像位置调整装置1的用途并不仅限定于此。例如，也可以将像位置调整装置1应用于测定错位量的检测装置中。即，基于为了使表示实像(被写体)的入射光λ_i与像面(CCD)处的基准像一致而需要使第二楔形棱镜14从基准位置移动多少量，也能够测定实像的错位量。

另外，基板9是指滤光器用基板、液晶显示装置或等离子显示装置等平板显示器(FDP)用玻璃基板、半导体衬底、印刷电路基板等，但理所当然地，并不仅限定于此。

Claims (10)

1.一种像位置调整装置，用于使像偏移，其特征在于，具有：

光学系统，具有两个楔形棱镜，上述两个楔形棱镜以相反方向配置且它们的顶角大致相同；

调整机构，用于改变上述两个楔形棱镜的相对距离。

2.如权利要求1所述的像位置调整装置，其特征在于，上述两个楔形棱镜的顶角是基于上述像的最大偏移量和借助上述调整机构的上述相对距离的最大变化量来决定的，使得在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围内，偏角接近最小偏角。

3.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，所决定的上述光学系统的姿势具有如下的入射角，该入射角是指，使在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围的中央位置处的像散大致为零的入射角。

4.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第一旋转单元，该第一旋转单元用于使上述光学系统以第一轴为中心旋转，该第一轴与上述像的偏移方向以及光轴方向均都垂直。

5.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第二旋转单元，该第二旋转单元用于使上述两个楔形棱镜中的一个以与光轴方向平行的第二轴为中心旋转。

6.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有第三旋转单元，该第三旋转单元用于使上述两个楔形棱镜中的一个以上述像的偏移方向平行的第三轴为中心旋转。

7.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，上述调整机构使上述两个楔形棱镜中的至少一个在光轴方向上移动，以此改变上述相对距离。

8.如权利要求1或2所述的像位置调整装置，其特征在于，还具有控制单元，该控制单元根据上述像面处的像的偏移量来控制上述调整机构。

9.一种光学装置，用于向基板照射光，其特征在于，

具有：

光源，用于出射光，

保持单元，用于保持基板，

像位置调整装置，配置在满足成像关系的光学系统的物空间或像空间，用于使上述基板的上表面处的像偏移；

上述像位置调整装置具有：

光学系统，具有两个楔形棱镜，上述两个楔形棱镜以相反方向配置且它们的顶角大致相同，

调整机构，用于改变上述两个楔形棱镜的相对距离。

10.如权利要求9所述的光学装置，其特征在于，上述像位置调整装置的上述两个楔形棱镜的顶角是基于上述像的最大偏移量和借助上述调整机构的上述相对距离的最大变化量来决定的，使得在上述调整机构用于改变上述相对距离的可动范围内，偏角接近最小偏角。

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