CN103364963A - 光学系统、曝光装置以及设备制造方法 - Google Patents

Abstract

一种光学系统、曝光装置以及设备制造方法。一种光学系统，配置于物体面至像面的光路，调整将配置于物体面的物体的像投影到像面的投影光学系统的倍率及焦点，具备：第1光学元件，具有与投影光学系统的光轴正交的平面及在平面的相反面的曲面；第2光学元件，具有与第1光学元件的曲面相对的曲面；第3光学元件，具有在与投影光学系统的光轴正交的第1方向拥有母线的圆柱面；第4光学元件，具有在第1方向拥有母线且与第3光学元件的圆柱面相对的圆柱面和在该圆柱面的相反面的、与投影光学系统的光轴正交的平面。第2光学元件在曲面的相反面具有相对第1方向拥有梯度的倾斜平面。第3光学元件在圆柱面的相反面具有与第2光学元件的倾斜平面相对且相对第2光学元件的倾斜平面平行的倾斜平面。

Description

光学系统、曝光装置以及设备制造方法

技术领域

本发明涉及光学系统、具备光学系统的曝光装置以及使用曝光装置制造设备的设备制造方法。

背景技术

图9是表示以往的构成曝光装置的投影光学系统的投影光学单元的结构的图。该曝光装置被称为所谓的多扫描型投影曝光装置，在多个投影光学单元之间搭载调整焦点位置以及倍率的机构（日本特开2004-145269号公报）。曝光装置具备：对配置于投影光学系统的物体面OP的掩模M进行扫描的掩模台MS（mask stage）、以及对配置于投影光学系统的成像面IP的玻璃基板P进行扫描的基板台PS。第1成像光学系统K1根据来自掩模M的光，在中间成像面MP上形成掩模图案的中间像。第2成像光学系统K2根据来自该中间像的光，将掩模图案的像形成在玻璃基板P上。作为调整焦点位置的机构，由2个楔形透镜构成的焦点补正光学系统70通过使一方的楔形透镜在与光轴正交的方向（Y方向）移动来补正焦点。作为调整倍率的机构，倍率补正光学系统80由3个透镜构成，并具有相对置配置的凹型以及凸型X圆柱面、同样相对置配置的凹型以及凸型Y圆柱面。通过改变相对置配置的凹型以及凸型圆柱面的间隔，独立地补正纵横倍率（日本特开2010-39347号公报）。

但是，如果补正光学系统变多，则由于玻璃材料费以及加工费的增加，而成为使曝光装置的成本增大的主要原因。另外，在高NA（例如NA大于等于0.12）的投影光学系统中，为了使光束的扩散变大，投影光学单元内的空间减少。因此，存在以下问题：在高NA的投影光学系统中不能配置补正机构、或者能够配置的地方受到限制。

发明内容

本发明鉴于上述问题提供一种能够通过透镜个数少的结构独立地调整焦点和倍率的光学系统。

实现上述目的的本发明的一个侧面涉及的光学系统被配置在从物体面到像面的光路上，并且调整将配置于上述物体面的物体的像投影到上述像面的投影光学系统的倍率以及焦点，该光学系统具备：

第1光学元件，具有与上述投影光学系统的光轴正交的平面以及曲面，在上述平面的相反面具有该曲面；

第2光学元件，具有与上述第1光学元件的上述曲面相对置的曲面；

第3光学元件，具有在与上述投影光学系统的光轴正交的第1方向上拥有母线圆柱面；以及

第4光学元件，具有在上述第1方向上拥有母线且与上述第3光学元件的上述圆柱面相对置的圆柱面、以及与上述投影光学系统的光轴正交的平面，在该圆柱面的相反面具有该平面，

上述第2光学元件在上述曲面的相反面具有相对于上述第1方向拥有梯度的倾斜平面，

上述第3光学元件在上述圆柱面的相反面具有与上述第2光学元件的倾斜平面相对置、且相对于上述第2光学元件的上述倾斜平面平行的倾斜平面。

另外，本发明的另一侧面涉及的曝光装置具有将掩模的图案投影到基板的投影光学系统，上述投影光学系统具备上述光学系统。

另外，本发明的另一侧面涉及的设备制造方法，具有：通过上述曝光装置对涂敷有感光剂的基板进行曝光的步骤、以及显影上述感光剂的步骤。

根据本发明，能够提供一种通过透镜个数少的结构可以独立地调整焦点以及倍率的光学系统。

从以下示意性的实施方式的描述（参照附图）本发明进一步的特征将变得明显。

附图说明

图1是表示具有第1实施方式的补正光学系统的曝光装置的结构的图。

图2是表示具有第1实施方式的补正光学系统的投影光学单元的图。

图3是表示第1实施方式的补正光学系统的图。

图4A-F是表示采用第1实施方式的补正光学系统的倍率补正方法的图。

图5A-F是表示采用第1实施方式的补正光学系统的焦点补正方法的图。

图6是表示第2实施方式的补正光学系统的图。

图7A-F是表示采用第2实施方式的补正光学系统的倍率补正方法的图。

图8是使用具有第1实施方式的补正光学系统的曝光装置的曝光方法的流程图。

图9是表示以往的构成曝光装置的投影光学系统的投影光学单元的结构的图。

具体实施方式

以下参照附图，示例性地详细说明本发明的实施方式。但是，在该实施方式中记载的构成要素只不过是示例，本发明的技术性的范围由权利要求的范围确定，并不限于以下的个别实施方式。

以下说明的本发明的实施方式涉及的光学系统（以下，称为“补正光学系统”）被配置在从物体面到像面的光路上，并补正（调整）将配置于物体面的物体的像投影到像面的投影光学系统的倍率以及焦点。补正光学系统例如具有通过同一材料（玻璃材料）形成的4个光学元件（透镜）。第1光学元件具有与投影光学系统的光轴正交的平面以及曲面，在该平面的相反面具有该曲面。第2光学元件具有与第1光学元件的曲面相对置的曲面。第3光学元件具有圆柱面，该圆柱面在与投影光学系统的光轴方向正交的第1方向上拥有母线。第4光学元件具有在第1方向上拥有母线且与第3光学元件的圆柱面相对置的圆柱面、以及与投影光学系统的光轴正交的平面，在该圆柱面的相反面具有该平面。此处，第2光学元件在曲面的相反面具有相对于第1方向拥有梯度的倾斜平面，第3光学元件在与第2光学元件相对置的圆柱面的相反面具有相对于第2光学元件的倾斜平面平行的倾斜平面。

在以下的第1实施方式中，说明第1光学元件的曲面构成为在与投影光学系统的光轴方向（Z轴方向）以及第1方向（Y方向）正交的第2方向（X轴方向）上拥有母线的凹型圆柱面的情况。另外，示例性地说明第2光学元件的曲面构成为在第2方向（X方向）上拥有母线的凸型圆柱面的情况。而且，圆柱面的构成也可以设为在第1光学元件的曲面构成凸型圆柱面，在第2光学元件的曲面构成凹型圆柱面。

另外，在第2实施方式中，示例性地说明第1光学元件的曲面构成为凹型的球面、第2光学元件的曲面构成为凸型的球面的情况。而且，球面的构成也可以设为在第1光学元件的曲面构成凸型的球面，在第2光学元件的曲面构成凹型的球面。

（第1实施方式）

图1是概略地表示具有本发明的第1实施方式的补正光学系统的曝光装置EE的整体构成的立体图。另外，图2是着眼于构成曝光装置EE的投影光学系统PO的多个投影光学单元PL1～5（PL4未图示）中的一个典型的投影光学单元而表示投影光学单元的结构的图。

在图1以及图2中，沿着使形成有规定的电路图案的掩模（原片）M、以及涂敷有抗蚀剂的玻璃基板P移动的方向，即扫描方向（图1中通过白色箭头表示）设定Y轴。另外，在掩模M的平面内沿着与Y轴正交的方向设定X轴。沿着掩模（原片）M、以及玻璃基板P的法线方向（投影光学系统PO的光轴方向）设定Z轴。X轴与Y轴以及Z轴正交，Y轴与X轴以及Z轴正交。通过X轴以及Y轴构成的XY平面相对于Z轴正交。

曝光装置具备：照明系统IL；投影光学系统PO；对配置于投影光学系统PO的物体面OP的掩模M进行扫描的掩模台MS；对配置于投影光学系统PO的成像面IP的玻璃基板P进行扫描的基板台PS。掩模台MS通过掩模驱动机构能够进行移动，基板台PS通过基板驱动机构能够进行移动。通过使保持在掩模台MS上的掩模M和保持于基板台PS的玻璃基板P一体地在同一方向（例如Y方向）上移动，能够对玻璃基板P进行掩模M的掩模图案的扫描曝光。

照明系统IL以大致均匀的照度照射在掩模M上在X方向排列的多个（图1中一共5个）圆弧形的区域11。照明系统IL具备光源1、光纤2、照明光学系统3。作为光源1例如构成水银灯，作为曝光光使用i、h、g射线等水银灯的输出波长的一部分。光纤2将从光源1射出的光分支成多路（图1中一共5路），引导到规定的位置。照明光学系统3具有对从光纤2射出的光进行聚光等而在掩模M上得到所希望的照度分布的作用。

来自掩模M上的各照明区域的光入射到投影光学系统PO，该投影光学系统PO包括以与各照明区域对应的方式沿着X方向排列的多个投影光学单元PL。经过投影光学系统PO的光导入到在基板台PS上与XY平面平行地被支撑的玻璃基板P上，形成掩模图案像。构成投影光学系统PO的投影光学单元PL具有第1成像光学系统K1、第2成像光学系统K2。第1成像光学系统K1根据来自掩模M的光在中间成像面MP上形成掩模图案的中间像。第2成像光学系统K2根据来自该中间像的光，将掩模图案的正立正像（二次像）形成在玻璃基板P上。在掩模图案的中间像的形成位置附近设置视野光阑FS，该视野光阑FS规定在掩模M上的投影光学单元PL的视野区域（照明区域）、以及在玻璃基板P上的投影光学单元PL的投影区域（曝光区域）。而且，照明系统IL具备视野光阑，当通过该视野光阑规定掩模M上的照明区域的情况下，还能够省略视野光阑FS。

第1成像光学系统K1在从物体面OP到中间成像面MP的光路上，具有从物体面侧顺序配置的第1平面镜13、第1凹面镜14、第1凸面镜15、第2凹面镜16、第2平面镜17。物体面OP和第1平面镜13之间的光路与第2平面镜17和中间成像面MP之间的光路平行。包含第1平面镜13的镜面的平面与包含第2平面镜17的镜面的平面相互成90度的角度。在图2中，第1平面镜13和第2平面镜17分开地构成，但第1平面镜13和第2平面镜17也可以一体地构成。另外，在图2中，第1凹面镜14和第2凹面镜16分开地构成，但第1凹面镜14和第2凹面镜16也可以一体地构成。

另一方面，第2成像光学系统K2在从中间成像面MP到成像面IP的光路上，具有从物体面侧顺序配置的第3平面镜18、第3凹面镜19、第2凸面镜20、第4凹面镜21、第4平面镜22。中间成像面MP和第3平面镜18之间的光路与第4平面镜22和第2成像面IP之间的光路平行。包含第3平面镜18的镜面的平面与包含第4平面镜22的镜面的平面相互成90度的角度。在图2中，第3平面镜18和第4平面镜22分开地构成，但第3平面镜18和第4平面镜22也可以一体地构成。另外，在图2中，第3凹面镜19和第4凹面镜21分开地构成，但第3凹面镜19和第4凹面镜21也可以一体地构成。

（补正光学系统）

在第2平面镜17和中间成像面MP之间的光路上，作为用于分别独立地补正焦点以及倍率的光学系统，设置有焦点/倍率补正光学系统40（补正光学系统）。图3是表示焦点/倍率补正光学系统40（补正光学系统）的构成的图。焦点/倍率补正光学系统40（补正光学系统）作为光学元件例如具有第1透镜41、第2透镜42、第3透镜43以及第4透镜44的4个透镜。

第1透镜上表面41a是与XY平面平行的平面。在此，Y方向是与掩模M的扫描方向平行的方向，X方向是相对于掩模M的法线方向（投影光学系统PO的光轴：Z轴方向）以及掩模M的扫描方向（Y方向）正交的方向。掩模M的法线方向（投影光学系统PO的光轴：Z轴方向）相对于XY平面垂直。第1透镜下表面41b是在相对于掩模M的法线方向（投影光学系统PO的光轴：Z轴方向）以及掩模M的扫描方向（Y方向）正交的X方向上拥有母线的凹型圆柱面。

第2透镜上表面42a是在X方向上拥有母线的凸型圆柱面，第2透镜下表面42b是相对于XY平面在Y方向上拥有梯度的倾斜平面。

第3透镜上表面43a是相对于XY平面在Y方向上拥有梯度的倾斜平面，第3透镜下表面43b是在Y方向上拥有母线的凹型圆柱面。

第4透镜上表面44a是在Y方向上拥有母线的凸型圆柱面，第4透镜下表面44b是与XY平面平行的平面。

第1透镜下表面41b的凹型圆柱面的曲率与第2透镜上表面42a的凸型圆柱面的曲率实际上相等（第1曲率）。第1透镜下表面41b与第2透镜上表面42a例如隔着5～20mm的空气间隔相对置。另外，第3透镜下表面43b的凹型圆柱面的曲率与第4透镜上表面44a的凸型圆柱面的曲率实际上相等（第2曲率）。第3透镜下表面43b与第4透镜上表面44a例如隔着5～20mm的空气间隔相对置。另外，第2透镜下表面42b的倾斜平面与第3透镜上表面43a的倾斜平面相互平行，例如隔着1mm～10mm的空气间隔相对置。

第1透镜41具备在Z轴方向上使位置发生变化的机构（未图示），使得能够补正投影光学单元PL的Y倍率。另外，第4透镜44具备在Z轴方向上使位置发生变化的机构（未图示），使得能够补正投影光学单元PL的X倍率。另外，第3透镜43具备在Y轴方向（第1方向）上使位置发生变化的机构（未图示），使得能够补正投影光学单元PL的焦点。第1透镜41与第2透镜42的间隔能够通过在投影光学系统的光轴方向上的第1透镜41的移动来调整。另外，第3透镜43与第4透镜44的间隔能够通过投影光学系统的光轴方向上的第4透镜44的移动来调整。

（像移位补正光学系统）

在图2的中间成像面MP和第2平面镜18之间的光路上，设置有像移位补正光学系统60。像移位补正光学系统60包含2块平行平板玻璃。2块平行平板玻璃中的一方构成为具备围绕X轴旋转的机构而能够补正Y轴方向（第1方向）的像移位。另外，另一方构成为具备围绕Y轴旋转的机构而能够补正X轴方向（第2方向）的像移位。

如上所述，形成在掩模M上的掩模图案通过来自照明系统IL的照明光（曝光光）以大致均匀的照度照射。从形成于掩模M上的各照明区域的掩模图案沿着-Z方向前进的光按照第1平面镜13、第1凹面镜14、第1凸面镜15、第2凹面镜16、第2平面镜17的顺序反射。其后，按照构成焦点/倍率补正光学系统40的第1透镜41、第2透镜42、第3透镜43、第4透镜44的顺序通过，在中间成像面MP（1次成像面）形成掩模图案的中间像。在中间成像面MP（1次成像面）上设置视野光阑FS，遮挡视野外的光线。而且，中间像的X方向上的横倍率是+1倍，Y方向上的横倍率是-1倍。

从形成于中间成像面MP（1次成像面）的掩模图案的中间像沿着-Z方向前进的光在通过了像移位补正光学系统60后，按照第3平面镜18、第3凹面镜19、第2凸面镜20、第4凹面镜21、第4平面镜22的顺序反射。之后光沿着-Z方向前进，在成像面IP（2次成像面）形成掩模图案的像（二次像）。在此，在二次像的X方向上的横倍率以及Y方向上的横倍率都是+1倍。即，经由投影光学单元PL形成在玻璃基板P上的掩模图案像是等倍的正立正像，投影光学单元PL构成等倍正立系统。

本实施方式中的投影光学单元PL虽然构成等倍正立系统，但投影光学单元PL也可以构成为等倍成像光学系统、扩大成像光学系统以及缩小成像光学系统中的某一个。但是，投影光学单元PL优选构成为等倍成像光学系统，进而优选主光线在物体面侧以及像面侧是平行的，即在物体面以及像面的双方上具有双远心性（telecentric）。

如上所述，经由投影光学单元PL形成在玻璃基板P上的掩模图案像是等倍的正立正像。因而，包含多个投影光学单元PL的投影光学系统PO作为整体将等倍的正立正像的掩模图案像形成在玻璃基板P上。通过使保持在掩模台MS上的掩模M以及保持于基板台PS的玻璃基板P一体地沿着同一方向（Y方向）移动，能够进行所希望的扫描曝光。

（投影光学单元PL的倍率调整）

接着，说明投影光学单元PL的倍率调整、即从掩模M到玻璃基板P的投影倍率的调整。如上所述，构成投影光学系统PO的投影光学单元PL以形成等倍的投影像的方式制造，但当组装投影光学系统PO的情况下，有时因制造误差等而在各投影光学单元PL中在倍率上产生误差。另外，由于对基板烧制多层，或者由于多次使用掩模（原片）而产生伸缩，有可能产生在X方向和Y方向上不同的倍率误差。这种情况下，为了将各投影光学单元PL的倍率设为等倍，在各投影光学单元PL中进行倍率调整。

图4A以及图4B是示出了在表示成为基准的状态的标称状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。图4A是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图4B是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。

投影光学单元PL的Y倍率调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统40的第1透镜41的Z方向位置而进行。图4C以及图4D是表示在+Z方向上改变第1透镜41的位置，使Y倍率正向变化（扩大）的状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。图4C是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图4D是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。如图4C以及图4D所示，当在+Z方向上改变第1透镜41的位置的情况下，第1透镜41和第2透镜42的间隔扩大，各投影光学单元PL的Y倍率正向变化（扩大）（图4C）。各投影光学单元PL的X倍率没有变化（图4D）。相反，当在-Z方向上改变第1透镜41的位置的情况下，第1透镜41和第2透镜42的间隔缩小，各投影光学单元PL的Y倍率负向变化（缩小）。即使在第1透镜41的位置在-Z方向上被改变的情况下，各投影光学单元PL的X倍率也没有变化。

投影光学单元PL的X倍率调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统的第4透镜44的Z方向位置而进行。图4E以及图4F是表示在-Z方向上改变第4透镜44的位置而使X倍率正向变化（扩大）的状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。图4E是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图4F是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。如图4E以及图4F所示，当在-Z方向上改变第4透镜44的位置的情况下，第4透镜44和第3透镜43的间隔扩大，各投影光学单元PL的X倍率正向变化（扩大）（图4F）。各投影光学单元PL的Y倍率没有变化（图4E）。相反，当在+Z方向上改变第4透镜44的位置的情况下，第4透镜44和第3透镜43的间隔缩小，各投影光学单元PL的X倍率负向变化（缩小）。即使在第4透镜44的位置在+Z方向上被改变的情况下，各投影光学单元PL的X倍率也没有变化。

当在投影光学单元PL1～5的每一个中进行上述那样的X倍率调整的情况下，在投影光学单元PL1～5各自的成像面IP中的成像位置的X方向的相对位置上发生偏移。为了补正该相对位置的偏移，需要通过像移位补正光学系统60来调整投影光学单元PL的成像位置的X方向位置。具体地说，使构成像移位补正光学系统60的2块平行平板玻璃中的一方围绕Y轴旋转，产生X方向的像移位，从而调整各投影光学单元PL的成像位置的X方向位置。

（投影光学单元PL的焦点调整）

接着，说明投影光学单元PL的焦点调整。图5A以及图5B是示出了在表示成为基准的状态的标称状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。图5A是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图5B是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。另外，焦点面23表示在标称状态中的投影光学单元PL的焦点位置。

投影光学单元PL的焦点调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统40的第3透镜43的Y方向位置来进行。即，在第3透镜上表面43a的倾斜平面相对于第2透镜42（第2透镜下表面42b的倾斜平面）平行的状态下使第3透镜43移动。图5C以及图5D是表示在-Y方向上改变第3透镜43的位置而使焦点位置在+Z方向上变化的状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。图5C是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图5D是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。如图5C以及图5D所示，当在-Y方向上改变第3透镜43的位置的情况下，光通过的玻璃的厚度减少，所以焦点在+Z方向上变化。焦点面24表示使焦点面23上的焦点位置在+Z方向上变化时的焦点位置。相反，当在+Y方向上改变第3透镜43的位置的情况下，光通过的玻璃的厚度增大，所以焦点在-Z方向上变化。

当改变第3透镜43的Y方向位置时，第3透镜下表面43b是在Y方向上拥有母线的圆柱面，因此相对于第4透镜上表面44a的第3透镜下表面43b的位置关系光学上没有变化。第3透镜下表面43b和第4透镜上表面44a的光学位置关系没有变化，所以对X倍率没有影响，能够独立地仅对焦点进行补正。

另外，如果进行这种焦点补正，则第2透镜下表面42b和第3透镜上表面43a之间的距离发生变化。由此，发生Y方向的像移位。在图5C的情况下，在成像位置在+Z方向（+DZ）上变化的同时，在-Y方向（-DY）上也变化（像移位）。

为了补正该Y方向的像移位，在执行焦点补正时，需要配合通过像移位补正光学系统60进行的像移位补正来进行。具体地说，使构成像移位补正光学系统60的2块平行平板玻璃中的一方围绕X轴旋转，使之发生Y方向像移位，从而调整成像位置的Y方向位置。

另外，焦点调整不限于上述方法，例如在第3透镜上表面43a的倾斜平面相对于第2透镜42（第2透镜下表面42b的倾斜平面）平行的状态下，使第3透镜43在相对于第3透镜上表面43a的倾斜平面平行的方向上移动。也可以与该移动同时地以维持第4透镜44和第3透镜43的间隔的方式，通过在Z方向上移动第4透镜44来进行焦点调整。图5E以及图5F是表示在同时移动第3透镜43和第4透镜44而使焦点位置在+Z方向上变化的状态中的焦点/倍率补正光学系统40的图。在图5E以及图5F中，在第3透镜上表面43a的倾斜平面相对于第2透镜42（第2透镜下表面42b的倾斜平面）平行的状态下使第3透镜43移动。与该移动同时地以维持第4透镜44和第3透镜43的间隔的方式使第4透镜44在Z方向上移动。

图5E是表示焦点/倍率补正光学系统40的YZ剖面的图，图5F是表示焦点/倍率补正光学系统40的XZ剖面的图。如图5E以及图5F所示，当使第3透镜43向斜上方移动的情况下，光通过的玻璃的厚度减少，所以焦点在+Z方向上变化。焦点面24表示在使焦点在+Z方向上变化时的焦点位置。相反，当使第3透镜43向斜下方移动的情况下，光通过的玻璃的厚度增大，所以焦点在-Z方向上变化。此时，通过将第3透镜43的移动方向设为与第3透镜上表面43a的斜面（第2透镜下表面42b的斜面）平行的方向，来维持第2透镜42和第3透镜43的间隔。因而，不发生图5C所示那样的Y方向的像移位（-DY）。另外，通过使第4透镜44在+Z方向上移动，也能够维持第3透镜下表面43b和第4透镜上表面44a的间隔。因而，也不发生图4F那样的X倍率的扩大。

以上，说明了本实施方式中的补正光学系统的结构，但并不限于上述结构，可以有各种结构。例如，焦点/倍率补正光学系统40也可以更换相对置的圆柱面的凹凸。具体地说，也可以设为第1透镜下表面41b为凸型圆柱面、第2透镜上表面42a为凹型圆柱面。另外，也可以设为第3透镜下表面43b为凸型圆柱面、第4透镜上表面44a为凹型圆柱面。

另外，焦点/倍率补正光学系统40并不限于配置在第2平面镜17和中间成像面MP之间，也可以配置在其他的位置。例如，也可以配置在中间成像面MP和第3平面镜18之间，或者配置在第4平面镜22和玻璃基板P之间。另外，本实施方式将曝光装置的投影光学单元作为例子，但焦点/倍率补正光学系统40也可以在其他用途的光学系统中使用。

（使用了具有补正光学系统的曝光装置的曝光方法）

接着，根据图8说明使用了具有本实施方式的补正光学系统的曝光装置的曝光方法。图8是使用了具有本发明的第1实施方式的补正光学系统的曝光装置的曝光方法的流程图。

如图8所示，首先，在步骤S1中在基板台上搬入未曝光的玻璃基板（基板搬入）。接着，在步骤S2中，根据规定的判断基准进行可否实施焦点补正的判断。判断基准例如是从前一次的焦点补正实施起是否经过了规定时间、掩模M的交换、玻璃基板P的处理个数、玻璃基板P的组的切换等。在实施焦点补正的情况下（步骤S2-是），通过搭载于各投影光学单元的焦点测定机构来测定各投影光学单元的焦点位置的偏移（步骤S3）。接着，使焦点/倍率补正光学系统40的第3透镜43在Y方向上移动，以补正测定出的焦点位置的偏移（步骤S4）。

接着，根据规定的判断基准，进行可否实施倍率补正的判断（步骤S5）。判断基准与焦点补正实施的判断基准相同，例如是从前一次的焦点补正实施起是否经过了规定时间、掩模M的交换、玻璃基板P的处理个数、玻璃基板P的组的切换等。在实施倍率补正的情况下（S5-是），通过搭载于各投影光学单元的倍率测定机构来测定玻璃基板的X方向以及Y方向的倍率（步骤S6）。接着，使焦点/倍率补正光学系统40的第4透镜44在Z方向上移动，以补正测定出的X方向倍率（步骤S7）。接着，使焦点/倍率补正光学系统40的第1透镜41在Z方向上移动，以补正测定出的Y方向倍率（步骤S8）。

以下，通过改变焦点/倍率补正光学系统40的各透镜的位置，由像移位补正光学系统60进行所需要的像移位补正（步骤S9）。

通过以上次序，测定后的焦点位置的偏移、X倍率以及Y倍率的偏移可以不另外产生像差地进行补正。在以下的工序中，通过曝光在玻璃基板P烧制掩模M的图案（步骤S10）。

曝光结束后，搬出基板台PS上的已经曝光的玻璃基板P（步骤S11），判定应该处理的全部玻璃基板P是否已被曝光（步骤S12）。如果还剩有未曝光的基板，则返回步骤S1，搬入新的未曝光的玻璃基板P，重复上述工序。如果全部的玻璃基板已曝光则结束。

以上说明了本实施方式中的曝光方法，但并不限于上述结构，可以有各种结构。例如，也可以代替在步骤S3中进行焦点测定，通过预测计算来算出焦点补正目标值，通过该补正目标值进行步骤S4的焦点补正。

另外，也可以代替在步骤S6中进行倍率测定，通过预测计算来算出倍率补正目标值，通过该倍率补正目标值进行步骤S7、S8的倍率补正。另外，也可以测定基板温度，根据该测定结果计算基板的伸展量而进行倍率补正。进而，也可以更换X倍率补正（S7）、Y倍率补正（S8）的补正顺序，设为Y倍率补正（S7）、X倍率补正（S8）。

另外，也可以在进行了构成焦点/倍率补正光学系统40的用于补正的透镜的移动后，进行焦点补正、倍率补正的结果的确认测定。例如，也可以紧接在步骤S4使第3透镜43移动之后实施焦点测定，确认焦点是否如所希望那样变化。另外，也可以紧接在步骤S7以及步骤S8中移动第4透镜44以及第1透镜41之后实施倍率测定，确认X倍率以及Y倍率是否如所希望那样变化。

[第2实施方式]

接着，说明本发明的第2实施方式的曝光装置。第2实施方式的曝光装置是将图2的焦点/倍率补正光学系统40置换为图6所示的焦点/倍率补正光学系统50的方式。图6是表示焦点/倍率补正光学系统50（补正光学系统）的结构的图。

焦点/倍率补正光学系统50例如设置在第2平面镜17和中间成像面MP之间的光路上。

焦点/倍率补正光学系统50作为光学元件例如具有第1透镜51、第2透镜52、第3透镜53以及第3透镜54的4块透镜。

第1透镜上表面51a是与XY平面平行的平面，第1透镜下表面51b是凹型球面。第2透镜上表面52a是凸型球面，第2透镜下表面52b是相对于XY平面在Y方向上拥有梯度（第3倾斜角的梯度）的倾斜平面。

第3透镜上表面53a是相对于XY平面在Y方向上拥有梯度（第4倾斜角的梯度）的倾斜平面。第3透镜下表面53b是在Y方向上拥有母线的凹型圆柱面。第4透镜上表面54a是在Y方向上拥有母线的凸型圆柱面，第4透镜下表面54b是与XY方向平行的平面。

第1透镜下表面51b的球面的曲率与第2透镜上表面52a的球面的曲率实际上相等（第1曲率），第1透镜下表面51b与第2透镜上表面52a例如隔着5～20mm的空气间隔相对置。

另外，第3透镜下表面53b的圆柱面的曲率与第4透镜上表面54a的圆柱面的曲率实际上相等（第2曲率）。第3透镜下表面53b与第4透镜上表面54a例如隔着5～20mm的空气间隔相对置。另外，第2透镜下表面52b的倾斜平面与第3透镜上表面53a的倾斜平面相互平行，例如，隔着1mm～10mm的空气间隔相对置。

第1透镜51以及第4透镜54具备使位置在Z轴方向上变化的机构（未图示），使得能够进行投影光学单元PL的X倍率补正以及Y倍率补正。另外，第3透镜53具备使位置在Y轴方向上变化的机构（未图示），使得能够进行投影光学单元PL的焦点补正。

（投影光学单元PL的倍率调整）

以下，说明投影光学单元PL的倍率调整。图7A以及图7B是示出了在表示成为基准的状态的标称状态中的焦点/倍率补正光学系统50的图。图7A是表示焦点/倍率补正光学系统50的YZ剖面的图，图7B是表示焦点/倍率补正光学系统50的XZ剖面的图。

投影光学单元PL的X倍率调整以及Y倍率调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统50的第1透镜51以及第4透镜54的Z方向位置来进行。图7C以及图7D是示出了在+Z方向上改变第1透镜51的位置以及第4透镜54的位置而使X倍率、Y倍率正向变化的状态中的焦点/倍率补正光学系统50的图。图7C是表示焦点/倍率补正光学系统50的YZ剖面的图，图7D是表示焦点/倍率补正光学系统50的XZ剖面的图。如图7C以及图7D所示，当在+Z方向上改变第1透镜51的位置的情况下，第1透镜下表面51b和第2透镜上表面52a的间隔扩大，各投影光学单元PL的X倍率、Y倍率都正向变化。但是在+Z方向上同时改变第4透镜54的位置，所以第3透镜下表面53b和第4透镜上表面54a的间隔缩小，X倍率负向变化（图7D）。如果移动第4透镜54以使得第1透镜51的移动产生的正的X倍率被第4透镜54的移动产生的负的X倍率抵消，则能够仅使Y倍率正向变化（图7C）。

通过其相反的运动，当在-Z方向改变第1透镜51以及第4透镜54的位置的情况下，投影光学单元PL的Y倍率负向变化。

投影光学单元PL的X倍率调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统50的第4透镜54的Z方向位置来进行。图7E以及图7F是表示在-Z方向上改变第4透镜54的位置而使X倍率正向变化的状态中的焦点/倍率补正光学系统50的图。图7E是表示焦点/倍率补正光学系统50的YZ剖面的图，图7F是表示焦点/倍率补正光学系统50的XZ剖面的图。如图7E以及图7F所示，当在-Z方向上改变第4透镜54的位置的情况下，第3透镜下表面53b和第4透镜上表面54a的间隔扩大，各投影光学单元PL的X倍率正向变化（图7F）。各投影光学单元PL的Y倍率没有变化（图7E）。相反，当在+Z方向上改变第4透镜54的位置的情况下，投影光学单元PL的X倍率负向变化。即使当在+Z方向上改变第4透镜54的位置的情况下，各投影光学单元PL的Y倍率也没有变化。

（投影光学单元PL的焦点调整）

以下，说明投影光学单元PL的焦点调整。投影光学单元PL的焦点调整通过改变构成焦点/倍率补正光学系统50的第3透镜53的Y方向位置来进行。

当在-Y方向上改变第3透镜53的位置的情况下，光通过的玻璃的厚度减少，所以焦点例如如图5C所示那样在+Z方向上变化。相反当在+Y方向上改变第3透镜53的位置的情况下，光通过的玻璃的厚度增大，所以焦点在-Z方向上变化。

另外，也可以通过在使第3透镜53在相对于第3透镜上表面53a的倾斜平面平行的方向上移动的同时，使第4透镜54以维持与第3透镜53的间隔的方式在Z方向上移动来进行焦点调整。通过将第3透镜53的移动方向设为与第3透镜53上表面的斜面（第2透镜下表面52b的斜面）平行的方向，来维持第2透镜52和第3透镜53的间隔。因而，不发生如图5C那样的Y方向的像移位（-DY）。另外，通过使第4透镜54在+Z方向上移动，还维持第3透镜下表面53b和第4透镜上表面54a的间隔。因而，也不发生如图4F那样的X倍率的扩大。

以上，说明了本实施方式中的补正光学系统的结构。但并不限于上述结构，可以有各种结构。例如，焦点/倍率补正光学系统50也可以更换相对置的球面以及圆柱面的凹凸。具体地说，也可以设为第1透镜下表面51b成为凸型球面、第2透镜上表面52a成为凹型球面，也可以设为第3第1透镜下表面53b成为凸型圆柱面、第4透镜上表面54a成为凹型圆柱面。

另外，焦点/倍率补正光学系统50不限于第2平面镜17和中间成像面MP之间，也可以配置在其他的位置。具体地说，也可以配置在中间成像面MP和第3平面镜18之间，或者配置在第4平面镜22和玻璃基板P之间。

另外，本实施方式以曝光装置的投影光学单元为例子进行了说明，但焦点/倍率补正光学系统50也可以用于以其他的目的使用的光学系统中。

（使用了具有补正光学系统的曝光装置的曝光方法）

以下说明使用了具有第2实施方式的焦点/倍率补正光学系统50（补正光学系统）的曝光装置的曝光方法。使用第2实施方式的曝光装置的曝光方法与在第1实施方式中说明的曝光方法基本上是相同的处理流程。但是，在步骤S4的焦点补正、步骤S7的X倍率补正、步骤S8的Y倍率补正的各步骤中，使在本实施方式中说明的构成焦点/倍率补正光学系统50的透镜移动，进行焦点补正、X倍率补正、Y倍率补正。通过这种补正，能够不另外产生像差而独立地对测定出的焦点位置的偏移、X倍率以及Y倍率的偏移进行补正。即使在本实施方式的曝光方法中，也可以适用在第1实施方式中说明的曝光方法的变形的变种。

根据上述第1、第2实施方式，能够提供可以独立地补正焦点以及纵横倍率的补正光学系统。

[第3实施方式]

接着，作为本发明的第3实施方式说明设备（液晶显示设备等）的制造方法。液晶显示设备经过形成透明电极的工序制造。形成透明电极的工序包含：在蒸镀有透明导电膜的玻璃基板涂敷感光剂的工序；使用上述的曝光装置曝光涂敷有感光剂的玻璃基板的工序；显影玻璃基板的工序。

利用上述曝光装置的设备制造方法除了液晶显示设备外，例如还适合于半导体设备等的设备的制造。上述方法可以包含用上述曝光装置曝光涂敷有感光剂的基板的工序，和显影上述曝光的基板的工序。进而，上述设备制造方法可以包含其他公知的工序（氧化、成膜、蒸镀、掺杂、平坦化、蚀刻、抗蚀剂剥离、切割、粘贴、包装等）。

参照示意性的实施方式说明了本发明，但是应当理解本发明并不限于所公开的示意性的实施方式。所附的权利要求的范围应当与最宽泛的解释相符合以包含所有的变形以及等同的结构和功能。

Claims (13)

1.一种光学系统，该光学系统被配置在从物体面至像面的光路上，并调整投影光学系统的倍率以及焦点，该投影光学系统将配置于上述物体面的物体的像投影到上述像面，该光学系统具备：

第1光学元件，具有与上述投影光学系统的光轴正交的平面以及曲面，在上述平面的相反面具有该曲面；

第2光学元件，具有与上述第1光学元件的上述曲面相对置的曲面；

第3光学元件，具有在与上述投影光学系统的光轴正交的第1方向上拥有母线的圆柱面；以及

第4光学元件，具有在上述第1方向上拥有母线且与上述第3光学元件的上述圆柱面相对置的圆柱面、以及与上述投影光学系统的光轴正交的平面，在该圆柱面的相反面具有该平面，

上述第2光学元件在上述曲面的相反面具有相对于上述第1方向拥有梯度的倾斜平面，

上述第3光学元件在上述圆柱面的相反面具有与上述第2光学元件的倾斜平面相对置、且相对于上述第2光学元件的上述倾斜平面平行的倾斜平面。

2.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

通过调整上述第1光学元件和上述第2光学元件的间隔、以及上述第3光学元件和上述第4光学元件的间隔中至少一方，调整上述投影光学系统的倍率。

3.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

通过在上述第3光学元件的倾斜平面相对于上述第2光学元件的倾斜平面平行的状态下移动上述第3光学元件，调整上述投影光学系统的焦点。

4.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第1光学元件和上述第2光学元件的间隔能够通过在上述投影光学系统的光轴方向上的上述第1光学元件的移动来调整，

上述第3光学元件和上述第4光学元件的间隔能够通过在上述投影光学系统的光轴方向上的上述第4光学元件的移动来调整，

上述投影光学系统的倍率通过上述第1光学元件的移动以及上述第4光学元件的移动来调整。

5.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第3光学元件能够在该第3光学元件的倾斜平面相对于上述第2光学元件的倾斜平面平行的方向上移动，

在上述第3光学元件移动时，上述第4光学元件能够以维持上述第3光学元件和上述第4光学元件的间隔的方式在上述投影光学系统的光轴方向上移动，

上述投影光学系统的焦点通过上述第3光学元件的移动以及上述第4光学元件的移动来调整。

6.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第1光学元件的上述曲面是具有第1曲率、且在与上述投影光学系统的光轴方向以及上述第1方向正交的第2方向上拥有母线的凹型圆柱面，

上述第2光学元件的上述曲面是具有上述第1曲率、且在第2方向上拥有母线的凸型圆柱面。

7.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第1光学元件的上述曲面是具有第1曲率的凹型的球面，

上述第2光学元件的上述曲面是具有上述第1曲率的凸型的球面。

8.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第1光学元件的上述曲面是具有第1曲率、且在与上述投影光学系统的光轴方向以及上述第1方向正交的第2方向上拥有母线的凸型圆柱面，

上述第2光学元件的上述曲面是具有上述第1曲率、且在上述第2方向上拥有母线的凹型圆柱面。

9.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第1光学元件的上述曲面是具有第1曲率的凸型的球面，

上述第2光学元件的上述曲面是具有上述第1曲率的凹型的球面。

10.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第3光学元件的上述圆柱面是具有第2曲率的凹型圆柱面，

上述第4光学元件的上述圆柱面是具有上述第2曲率的凸型圆柱面。

11.根据权利要求1所述的光学系统，其特征在于，

上述第3光学元件的上述圆柱面是具有第2曲率的凸型圆柱面，

上述第4光学元件的上述圆柱面是具有上述第2曲率的凹型圆柱面。

12.一种曝光装置，该曝光装置具有将掩模的图案投影到基板的投影光学系统，上述投影光学系统具备权利要求1所述的光学系统。

13.一种设备制造方法，具有：

通过权利要求12所述的曝光装置，对涂敷有感光剂的基板进行曝光的工序；以及

显影上述感光剂的工序。

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