JP2001337463A - 露光装置、露光装置の製造方法、およびマイクロデバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 たとえばレンズの熱変形に起因して各投影光
学モジュールの像面の位置が変動しても良好な重複露光
を行う。 【解決手段】 複数の投影光学モジュールを有する投影
光学系を用いてマスクのパターン像を感光性基板へ投影
露光する。感光性基板に対して各投影光学モジュールの
像面（Ｉａ〜Ｉｅ）を合焦方向へそれぞれ整合させる合
焦調整手段を配置している。合焦調整手段は、互いに隣
合った投影光学モジュールの像面における一部重複露光
領域の形成に寄与する部分同士を、合焦方向においてほ
ぼ同じ位置に設定する。

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、露光装
置の製造方法、およびマイクロデバイスの製造方法に関
し、特に複数の反射屈折型の投影光学モジュールからな
る投影光学系に対してマスクと感光性基板とを移動させ
つつマスクのパターンを感光性基板上に投影露光するマ
ルチ走査型投影露光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ワープロやパソコンやテレビ等の
表示素子として、液晶表示パネルが多用されるようにな
っている。液晶表示パネルは、プレート上に透明薄膜電
極をフォトリソグラフィの手法で所望の形状にパターニ
ングすることによって製造される。このフォトリソグラ
フィ工程のための装置として、マスク上に形成された原
画パターンを投影光学系を介してプレート上のフォトレ
ジスト層に投影露光する投影露光装置が用いられてい
る。

【０００３】なお、最近では、液晶表示パネルの大面積
化の要求が高まっており、その要求に伴ってこの種の投
影露光装置においても露光領域の拡大が望まれている。
そこで、露光領域を拡大するために、いわゆるマルチ走
査型投影露光装置が提案されている。マルチ走査型投影
露光装置では、複数の投影光学モジュールからなる投影
光学系に対してマスクとプレートとを移動させつつ、マ
スクのパターンをプレート上に投影露光する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に構成されたマルチ走査型投影露光装置では、照明光学
系から供給された光が、マスクを介して、各投影光学モ
ジュールに入射する。各投影光学モジュールに入射した
光は、各投影光学モジュールのレンズを透過した後に、
プレートに達する。プレートの表面で反射された一部の
光は、戻り光となって、各投影光学モジュールのレンズ
を再び透過する。

【０００５】このように、マスクの透過光およびプレー
トの反射光が各投影光学モジュールのレンズを通過する
際に、一部の光がレンズに吸収される。その結果、各投
影光学モジュールを構成するレンズの光吸収による熱変
形に起因して、各投影光学モジュールの光学特性、たと
えばその像面の合焦方向に沿った位置が変動することが
考えられる。

【０００６】この場合、図１を参照して後に詳述するよ
うに、各投影光学モジュールの像面は、実際には平坦で
はなく像面湾曲によって湾曲している。そして、光照射
によるレンズの熱変形に起因して、各投影光学モジュー
ルの像面位置だけでなく像面湾曲も変動する。したがっ
て、たとえば各投影光学モジュールの像面の中心位置や
平均位置が同じ高さになるように調整しても、互いに隣
合った投影光学モジュールの像面における一部重複露光
領域の形成に寄与する部分同士は合焦方向において離間
することになり、良好な重複露光を行うことができな
い。

【０００７】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
のであり、たとえばレンズの熱変形に起因して各投影光
学モジュールの像面の位置が変動しても、互いに隣合っ
た投影光学モジュールの像面における一部重複露光領域
の形成に寄与する部分同士を合焦方向においてほぼ同じ
位置に設定して良好な重複露光を行うことのできる、露
光装置およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００８】また、本発明は、たとえばレンズの熱変形
に起因して各投影光学モジュールの光学特性が変動して
も、変動した光学特性を調整するとともに、この調整に
よって悪化する別の光学特性を補正して良好な露光を行
うことのできる、露光装置およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】さらに、本発明は、上述の露光装置を用い
た良好な露光により大面積で良好なマイクロデバイス
（半導体素子、液晶表示素子、薄膜磁気ヘッド等）を製
造することのできるマイクロデバイス製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１発明では、一部重複露光領域を感光性
基板上に形成するために所定方向に沿って配列された複
数の投影光学モジュールを有する投影光学系と、所定の
パターンが形成されたマスクを照明する照明光学系とを
備え、前記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像
を前記感光性基板へ投影露光する露光装置において、前
記感光性基板に対して前記各投影光学モジュールの像面
を合焦方向へそれぞれ整合させる合焦調整手段を配置
し、前記合焦調整手段は、互いに隣合った投影光学モジ
ュールの像面における前記一部重複露光領域の形成に寄
与する部分同士を前記合焦方向においてほぼ同じ位置に
設定すること特徴とする露光装置を提供する。

【００１１】第１発明の好ましい態様によれば、前記複
数の投影光学モジュールの内の少なくとも１つの投影光
学モジュールの像面の合焦方向に沿った位置の変化を計
測するために前記少なくとも１つの投影光学モジュール
の像面へ向かう光の一部を計測する計測手段と、前記計
測手段の計測情報に基づいて前記各投影光学モジュール
の像面湾曲量に応じた補正量をそれぞれ求める算出手段
とをさらに配置し、前記合焦調整手段は、前記算出手段
からの出力に基づいて前記各投影光学モジュールの像面
の位置を調整する。

【００１２】この場合、前記算出手段は、前記計測手段
の計測情報に基づいて前記各投影光学モジュールの像面
の位置をそれぞれ決定する像面位置決定部と、前記各投
影光学モジュールの像面湾曲量に応じた各補正値を用い
て前記像面位置決定部にて定められた前記各投影光学モ
ジュールの像面の位置をそれぞれ補正する補正部とを有
することが好ましい。

【００１３】さらにこの場合、前記算出手段は、前記複
数の投影光学モジュールの内の少なくとも１つの投影光
学モジュールの像面の合焦方向に沿った位置の変化と前
記計測手段にて計測される光量変化との相関関係を記億
する記憶部をさらに有し、前記像面位置決定部は、前記
記憶部の情報および前記計測手段の計測情報を用いて、
前記各投影光学モジュールの像面の位置をそれぞれ決定
することが好ましい。

【００１４】また、第１発明の好ましい態様によれば、
前記算出手段は、前記各投影光学モジュールの像面湾曲
量に応じた補正値をそれぞれ記憶する補正値記憶部をさ
らに有し、前記補正部は、前記補正値記憶部の記憶情報
を用いて前記像面位置決定部にて定められた前記各投影
光学モジュールの像面の位置をそれぞれ補正する。ある
いは、前記算出手段は、前記計測手段の計測情報に基づ
いて前記各投影光学モジュールの像面湾曲の変化に応じ
た補正値をそれぞれ算出する補正値算出部をさらに有
し、前記補正部は、前記補正値算出部にて得られた各補
正値に基づいて前記像面位置決定部にて定められた前記
各投影光学モジュールの像面の位置をそれぞれ補正する
ことが好ましい。

【００１５】さらに、第１発明の好ましい態様によれ
ば、前記算出手段は、前記複数の投影光学モジュールの
内の少なくとも１つの投影光学モジュールの像面におけ
る前記一部重複露光領域の形成に寄与する部分での合焦
方向に沿った位置の変化と前記計測手段にて計測される
光量変化との相関関係を記憶する記憶部をさらに有し、
前記像面位置決定部は、前記記憶部の情報および前記計
測手段の計測情報を用いて、前記各投影光学モジュール
の像面の位置をそれぞれ決定する。

【００１６】本発明の第２発明では、所定方向に沿って
配列された複数の投影光学モジュールを有する投影光学
系と、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照
明光学系とを備え、前記投影光学系を用いて前記マスク
のパターン像を前記感光性基板へ投影露光する露光装置
において、前記複数の投影光学モジュールの内の少なく
とも１つの投影光学モジュールの第１光学特性の経時的
変化を補正する第１調整手段と、前記第１調整手段によ
り悪化する前記第１光学特性とは異なる第２光学特性を
補正する第２調整手段とを有することを特徴とする露光
装置を提供する。

【００１７】本発明の第３発明では、所定方向に沿って
配列された複数の投影光学モジュールを有する投影光学
系と、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照
明光学系とを備え、前記投影光学系を用いて前記マスク
のパターン像を前記感光性基板へ投影露光する露光装置
において、前記各投影光学モジュールに含まれる少なく
とも１つの光学部材の熱変形に起因する前記各投影光学
モジュールの光学特性の変化を補正する第１調整手段
と、前記各投影光学モジュールに含まれる少なくとも１
つの偏向部材の熱変形に起因する前記各投影光学モジュ
ールの光学特性の変化を補正する第２調整手段とを有す
ることを特徴とする露光装置を提供する。

【００１８】本発明の第４発明では、第１発明〜第３発
明の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光
性基板へ露光する露光工程と、前記露光された基板を現
像する現像工程とを含むことを特徴とするマイクロデバ
イスの製造方法を提供する。

【００１９】本発明の第５発明では、一部重複露光領域
を感光性基板上に形成するために所定方向に沿って配列
された複数の投影光学モジュールを有する投影光学系
と、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照明
光学系とを用いて、前記マスクのパターンを前記感光性
基板へ露光する露光装置の製造方法において、前記複数
の投影光学モジュールの像面の合焦方向に沿った位置を
計測する計測工程と、前記計測工程にて得られた計測情
報を用いて、互いに隣合った投影光学モジュールの像面
における前記一部重複露光領域の形成に寄与する部分同
士を前記合焦方向においてほぼ同じ位置となるように調
整する調整工程とを含むことを特徴とする露光装置の製
造方法を提供する。

【００２０】本発明の第６発明では、所定方向に沿って
配列された複数の投影光学モジェールを有する投影光学
系と、所定のパターンが形成されたマスクを照明する照
明光学系とを用いて、前記マスクのパターンを感光性基
板へ露光する露光装置の製造方法において、前記複数の
投影光学モジュールの結像面の合焦方向に沿った最大の
変位量を予め算出する算出工程と、前記算出工程の算出
結果に基づいて、前記複数の投影光学モジュールの初期
の基準結像面をそれぞれ設定する設定工程とを含むこと
を特徴とする露光装置の製造方法を提供する。

【００２１】第６発明の好ましい態様によれば、前記設
定工程は、互いに隣合った投影光学モジュールの結像面
における一部重複露光領域の形成に寄与する部分同士を
前記合焦方向においてほぼ同じ位置となるように調整す
る調整工程を含む。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の典型的な実施形
態にかかるマルチ走査型投影露光装置における基本的な
発明概念を説明する図である。本発明の典型的な実施形
態にかかるマルチ走査型投影露光装置では、図１（ａ）
で示すように、矢印Ｆ１で示す走査方向と直交する方向
（以下、「走査直交方向」という）に沿って千鳥状に配
置された複数の投影光学モジュール（不図示）の台形状
の像面Ｉａ〜Ｉｅが形成される。ここで、各像面Ｉａ〜
Ｉｅの中央の矩形状部分は一部重複露光領域の形成に寄
与しない部分であり、各像面Ｉａ〜Ｉｅの両端の三角形
状部分は一部重複露光領域の形成に寄与する部分であ
る。

【００２３】ところで、図１（ｂ）に示すように、各投
影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅは、実際には平坦で
はなく、像面湾曲によって湾曲している。そして、たと
えば光照射によるレンズの熱変形に起因して、各投影光
学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅの合焦方向に沿った位置
だけでなく、その像面湾曲も変化する。したがって、図
１（ｂ）に示すように、各投影光学モジュールの像面Ｉ
ａ〜Ｉｅの中心位置Ｃａ〜Ｃｅが同じ高さになるように
調整しても、互いに隣合った投影光学モジュールの像面
における一部重複露光領域の形成に寄与する部分同士は
合焦方向において離間することになり、良好な重複露光
を行うことができない。

【００２４】なお、図示を省略しているが、各投影光学
モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅにおいてその合焦方向に沿
った平均的な位置で規定される平均的な像面（以下、
「ベストフォーカス面」ともいう）が同じ高さになるよ
うに調整しても、中心位置Ｃａ〜Ｃｅを同じ高さに調整
するのと同様の不都合が発生する。すなわち、この場合
も、互いに隣合った投影光学モジュールの像面における
一部重複露光領域の形成に寄与する部分同士は、合焦方
向において離間することになり、良好な重複露光を行う
ことができない。

【００２５】そこで、本発明では、図１（ｃ）に示すよ
うに、互いに隣合った投影光学モジュールの像面Ｉａ〜
Ｉｅにおける一部重複露光領域の形成に寄与する部分同
士を合焦方向においてほぼ同じ位置に設定するために、
各投影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅを合焦方向へそ
れぞれ整合させる。その結果、たとえばレンズの熱変形
に起因して各投影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅの位
置が変動しても、各投影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉ
ｅが走査直交方向に沿ってほぼ連続的になるように調整
して、良好な重複露光を行うことが可能となる。

【００２６】以下、本発明における各投影光学モジュー
ルの像面位置の調整手法について説明する。本発明の第
１調整手法では、各投影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉ
ｅのベストフォーカス面（平均的な像面：平面）の光吸
収による位置変動を計測する。ここで、たとえば各投影
光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅへ向かう光の一部を計
測することによって、各投影光学モジュールの像面Ｉａ
〜Ｉｅのベストフォーカス面の位置の変化を計測する。
さらに具体的には、計測される光量変化と各投影光学モ
ジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅのベストフォーカス面の位置
の変化との相関関係を予め記憶しておき、その記憶され
た相関関係と実際に計測された光量変化とに基づいて、
各投影光学モジュールのベストフォーカス面の位置の変
化を求める。

【００２７】しかしながら、上述したように、各投影光
学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅは実際には像面湾曲によ
って湾曲しているため、各投影光学モジュールの像面湾
曲量に応じた補正値を用いて、計測により得られる各投
影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅのベストフォーカス
面の位置の変動値を補正する。このとき、第１調整手法
では、たとえば各投影光学モジュール毎に実験的に求め
た補正値を予め記憶しておき、その記憶された各補正値
を用いて、計測により得られる各投影光学モジュールの
像面Ｉａ〜Ｉｅのベストフォーカス面の位置の変動値を
補正する。

【００２８】したがって、第１調整手法は、各投影光学
モジュール毎に像面湾曲量は異なるが（すなわち補正値
は異なるが）、各投影光学モジュールの像面湾曲量の光
吸収による変化が合焦調整（フォーカス調整）に影響す
ることがほとんどなく、したがって各投影光学モジュー
ルの像面湾曲量の光吸収による変化を実質的に考慮する
必要のない場合に特に有効である。

【００２９】一方、本発明の第２調整手法においても、
第１調整手法と同様に、各投影光学モジュールの像面湾
曲量に応じた補正値を用いて、計測により得られる各投
影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅのベストフォーカス
面の位置の変動値を補正する。しかしながら、第２調整
手法では、第１調整手法とは異なり、たとえば各投影光
学モジュール毎の像面湾曲量の変化に応じた補正値を計
測手段の計測結果（すなわち計測された光量変化）に基
づいて算出し、その算出された各補正値を用いて、計測
により得られる各投影光学モジュールの像面Ｉａ〜Ｉｅ
のベストフォーカス面の位置の変動値を補正する。

【００３０】したがって、第２調整手法は、各投影光学
モジュール毎に像面湾曲量が異なり（すなわち補正値が
異なり）、しかも各投影光学モジュールの像面湾曲量の
光吸収による変化が合焦調整に影響するため、各投影光
学モジュールの像面湾曲量の光吸収による変化を実質的
に考慮する必要のある場合に特に有効である。

【００３１】さらに、本発明の第３調整手法では、各投
影光学モジュールの湾曲像面Ｉａ〜Ｉｅにおける一部重
複露光領域の形成に寄与する部分の合焦方向に沿った位
置の変化と計測される光量変化との相関関係を予め記憶
しておき、その記憶された相関関係と実際に計測された
光量変化とに基づいて、各投影光学モジュールの湾曲像
面Ｉａ〜Ｉｅにおける一部重複露光領域の形成に寄与す
る部分の合焦方向に沿った位置の変化を直接的に求め
る。そして、互いに隣合った投影光学モジュールの像面
Ｉａ〜Ｉｅにおける一部重複露光領域の形成に寄与する
部分同士を合焦方向においてほぼ同じ位置に設定する。

【００３２】なお、合焦調整の精度の向上のためには、
上述のように、各投影光学モジュール毎に光量変化を計
測し、各投影光学モジュール毎に独立的に合焦調整する
ことが望ましい。また、マスクのパターン構造（マスク
の各照明領域でのパターンの密度やパターンの透過率な
ど）の影響を軽減するためにも、各投影光学モジュール
毎に光量変化を計測し、各投影光学モジュール毎に独立
的に合焦調整することが望ましい。しかしながら、本発
明においては、少なくとも１つの投影光学モジュールに
対する光量変化を計測し、各投影光学モジュールを独立
にあるいは一律に合焦調整する手法も、本発明の範囲を
逸脱しない。

【００３３】こうして、本発明の露光装置では、たとえ
ばレンズの熱変形に起因して各投影光学モジュールの像
面の位置が変動しても、互いに隣合った投影光学モジュ
ールの像面における一部重複露光領域の形成に寄与する
部分同士を合焦方向においてほぼ同じ位置に設定して、
良好な重複露光を行うことができる。また、本発明によ
り構成された露光装置を用いた良好な露光により、大面
積で良好なマイクロデバイスとして、たとえば高精度な
液晶表示素子などを製造することができる。

【００３４】以下、本発明の実施形態を、添付図面に基
づいて説明する。図２は、本発明の実施形態にかかる露
光装置の全体構成を概略的に示す斜視図である。また、
図３は、図２の露光装置における照明系の構成を概略的
に示す図である。さらに、図４は、図２の露光装置にお
いて投影光学系を構成する各投影光学モジュールの構成
を概略的に示す図である。

【００３５】本実施形態では、複数の反射屈折型の投影
光学モジュールからなる投影光学系に対してマスクとプ
レートとを移動させつつマスクのパターンをプレート上
に投影露光するマルチ走査型投影露光装置に本発明を適
用している。なお、図２〜図４では、所定の回路パター
ンが形成されたマスクおよびレジストが塗布されたプレ
ートを移動させる方向（走査方向）に沿ってＸ軸を設定
している。また、マスクの平面内でＸ軸と直交する方向
に沿ってＹ軸を、プレートの法線方向に沿ってＺ軸を設
定している。

【００３６】本実施形態の露光装置は、マスクステージ
（図２では不図示）ＭＳ上においてマスクホルダ（不図
示）を介してＸＹ平面に平行に支持されたマスクＭを均
一に照明するための照明系ＩＬを備えている。図２およ
び図３を参照すると、照明系ＩＬは、たとえば超高圧水
銀ランプからなる光源１を備えている。光源１は、回転
楕円面からなる反射面を有する楕円鏡２の第１焦点位置
に位置決めされている。したがって、光源１から射出さ
れた照明光束は、反射鏡（平面鏡）３を介して、楕円鏡
２の第２焦点位置に光源像を形成する。この第２焦点位
置には、シャッター（不図示）が配置されている。

【００３７】楕円鏡２の第２焦点位置に形成された光源
像からの発散光束は、リレーレンズ系４を介して再び結
像する。リレーレンズ系４の瞳面の近傍には、所望の波
長域の光束のみを透過させる波長選択フィルター５（図
２では不図示）が配置されている。波長選択フィルター
５では、ｇ線（４３６ｎｍ）の光とｈ線（４０５ｎｍ）
とｉ線（３６５ｎｍ）の光とが露光光として同時に選択
される。なお、波長選択フィルター５では、たとえばｇ
線の光とｈ線の光とを同時に選択することもできるし、
ｈ線の光とｉ線の光とを同時に選択することもできる
し、さらにｉ線の光だけを選択することもできる。

【００３８】リレーレンズ系４による光源像の形成位置
の近傍に、ライトガイド６の入射端６ａが配置されてい
る。ライトガイド６は、多数のファイバ素線をランダム
に束ねて構成されたランダムライトガイドファイバであ
って、光源１の数（図２では１つ）と同じ数の入射端６
ａと、投影光学系ＰＬを構成する投影光学モジュールの
数（図２では５つ）と同じ数の射出端６ｂ〜６ｆ（図３
では射出端６ｂだけを示す）とを備えている。こうし
て、ライトガイド６の入射端６ａへ入射した光は、その
内部を伝播した後、５つの射出端６ｂ〜６ｆから射出さ
れる。

【００３９】ライトガイド６の射出端６ｂから射出され
た発散光束は、コリメートレンズ７ｂ（図２では不図
示）によりほぼ平行な光束に変換された後、フライアイ
・インテグレーター（オプティカルインテグレータ）８
ｂに入射する。フライアイ・インテグレーター８ｂは、
多数の正レンズエレメントをその中心軸線が光軸ＡＸに
沿って延びるように縦横に且つ稠密に配列することによ
って構成されている。したがって、フライアイ・インテ
グレーター８ｂに入射した光束は、多数のレンズエレメ
ントにより波面分割され、その後側焦点面（すなわち射
出面の近傍）にレンズエレメントの数と同数の光源像か
らなる二次光源を形成する。すなわち、フライアイ・イ
ンテグレーター８ｂの後側焦点面には、実質的な面光源
が形成される。なお、オプティカルインテグレータ（８
ｂ〜８ｆ）は、フライアイ・インテグレーターに限ら
ず、回折光学素子、微小レンズ要素の集合体で構成され
るマイクロフライアイレンズ、あるいは内面反射型のロ
ッド状インテグレーター（中空パイプまたは光パイプ、
棒状ガラスロッドなど）を含む構成としてもよい。この
ことは、以下に述べる例においても同様である。

【００４０】二次光源からの光束は、フライアイ・イン
テグレーター８ｂの後側焦点面の近傍に配置された開口
絞り９ｂ（図２では不図示）により制限された後、コン
デンサーレンズ系１０ｂに入射する。なお、開口絞り９
ｂは、対応する投影光学モジュールＰＭ１の瞳面と光学
的にほぼ共役な位置に配置され、照明に寄与する二次光
源の範囲を規定するための可変開口部を有する。開口絞
り９ｂは、この可変開口部の開口径を変化させることに
より、照明条件を決定するσ値（投影光学系ＰＬを構成
する各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の瞳面の開口
径に対するその瞳面上での二次光源像の口径の比）を所
望の値に設定する。

【００４１】コンデンサーレンズ系１０ｂを介した光束
は、所定の転写パターンが形成されたマスクＭを重畳的
に照明する。同様に、ライトガイド６の他の射出端６ｃ
〜６ｆから射出された発散光束も、コリメートレンズ７
ｃ〜７ｆ、フライアイ・インテグレーター８ｃ〜８ｆ、
開口絞り９ｃ〜９ｆ、およびコンデンサーレンズ系１０
ｃ〜１０ｆを介して、マスクＭを重畳的にそれぞれ照明
する。すなわち、照明系ＩＬは、マスクＭ上においてＹ
方向に並んだ複数（図２では合計で５つ）の台形状の領
域を照明する。

【００４２】なお、上述の例では、照明系ＩＬにおい
て、１つの光源１からの照明光をライトガイド６を介し
て５つの照明光に等分割しているが、光源の数および投
影光学モジュールの数に限定されることなく、様々な変
形例が可能である。すなわち、必要に応じて２つ以上の
光源を設け、これら２つ以上の光源からの照明光をラン
ダム性の良好なライトガイドを介して所要数（投影光学
モジュールの数）の照明光に等分割することもできる。
この場合、ライトガイドは、光源の数と同数の入射端を
有し、投影光学モジュールの数と同数の射出端を有する
ことになる。

【００４３】マスクＭ上の各照明領域からの光は、各照
明領域に対応するようにＹ方向に沿って配列された複数
（図２では合計で５つ）の投影光学モジュールＰＭ１〜
ＰＭ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。ここで、各
投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の構成は、互いに同
じである。以下、図４を参照して、各投影光学モジュー
ルの構成について説明する。

【００４４】図４に示す投影光学モジュールは、マスク
Ｍからの光に基づいてマスクパターンの一次像を形成す
る第１結像光学系Ｋ１と、この一次像からの光に基づい
てマスクパターンの正立正像（二次像）をプレートＰ上
に形成する第２結像光学系Ｋ２とを有する。なお、マス
クパターンの一次像の形成位置の近傍には、マスクＭ上
における投影光学モジュールの視野領域（照明領域）お
よびプレートＰ上における投影光学モジュールの投影領
域（露光領域）を規定する視野絞りＦＳが設けられてい
る。

【００４５】第１結像光学系Ｋ１は、マスクＭから−Ｚ
方向に沿って入射する光を−Ｘ方向に反射するようにマ
スク面（ＸＹ平面）に対して４５°の角度で斜設された
第１反射面を有する第１直角プリズムＰＲ１を備えてい
る。また、第１結像光学系Ｋ１は、第１直角プリズムＰ
Ｒ１側から順に、正の屈折力を有する第１屈折光学系Ｇ
1Pと、第１直角プリズムＰＲ１側に凹面を向けた第１凹
面反射鏡Ｍ１とを備えている。第１屈折光学系Ｇ1Pおよ
び第１凹面反射鏡Ｍ１はＸ方向に沿って配置され、全体
として第１反射屈折光学系ＨＫ１を構成している。第１
反射屈折光学系ＨＫ１から＋Ｘ方向に沿って第１直角プ
リズムＰＲ１に入射した光は、マスク面（ＸＹ平面）に
対して４５°の角度で斜設された第２反射面によって−
Ｚ方向に反射される。

【００４６】一方、第２結像光学系Ｋ２は、第１直角プ
リズムＰＲ１の第２反射面から−Ｚ方向に沿って入射す
る光を−Ｘ方向に反射するようにプレート面（ＸＹ平
面）に対して４５°の角度で斜設された第１反射面を有
する第２直角プリズムＰＲ２を備えている。また、第２
結像光学系Ｋ２は、第２直角プリズムＰＲ２側から順
に、正の屈折力を有する第２屈折光学系Ｇ2Pと、第２直
角プリズムＰＲ２側に凹面を向けた第２凹面反射鏡Ｍ２
とを備えている。第２屈折光学系Ｇ2Pおよび第２凹面反
射鏡Ｍ２はＸ方向に沿って配置され、全体として第２反
射屈折光学系ＨＫ２を構成している。第２反射屈折光学
系ＨＫ２から＋Ｘ方向に沿って第２直角プリズムＰＲ２
に入射した光は、プレート面（ＸＹ平面面）に対して４
５°の角度で斜設された第２反射面によって−Ｚ方向に
反射される。

【００４７】なお、本実施形態では、第１反射屈折光学
系ＨＫ１と第１直角プリズムＰＲ１の第２反射面との間
の光路中にマスク側倍率補正光学系Ｇｍが付設され、第
２反射屈折光学系ＨＫ２と第２直角プリズムＰＲ２の第
２反射面との間の光路中にプレート側倍率補正光学系Ｇ
ｐが付設されている。また、第２直角プリズムＰＲ２の
第２反射面とプレートＰとの間の光路中に、フォーカス
補正光学系Ｇｆが付設されている。さらに、第２凹面反
射鏡Ｍ２の後側には、第２凹面反射鏡Ｍ２を透過した照
明光（露光光）を検出するための光検出器ＰＤが設けら
れている。なお、光検出器ＰＤを第１凹面反射鏡Ｍ１の
後側に配置してもよい。

【００４８】図５は、図４のマスク側倍率補正光学系Ｇ
ｍおよびプレート側倍率補正光学系Ｇｐの構成を概略的
に示す図である。また、図６は、図４のフォーカス補正
光学系Ｇｆの構成を概略的に示す図である。以下、マス
ク側倍率補正光学系Ｇｍ、プレート側倍率補正光学系Ｇ
ｐ、およびフォーカス補正光学系Ｇｆの構成および作用
について説明する。

【００４９】まず、図４を参照すると、第１反射屈折光
学系ＨＫ１の光軸をＡＸ１で表し、第２反射屈折光学系
ＨＫ２の光軸をＡＸ２で表している。また、視野絞りＦ
Ｓで規定されるマスクＭ上の照明領域の中心から−Ｚ方
向に進行し、視野絞りＦＳの中心を通り、同じく視野絞
りＦＳで規定されるプレートＰ上の露光領域の中心に達
する光線の経路を視野中心軸線ＡＸ０で表している。

【００５０】マスク側倍率補正光学系Ｇｍは、第１屈折
光学系Ｇ1Pと第１直角プリズムＰＲ１の第２反射面との
光路中において、軸線ＡＸ０に沿って第１屈折光学系Ｇ
1Pから順に、第１屈折光学系Ｇ1P側に平面を向けた平凸
レンズ５１と、第１直角プリズムＰＲ１の第２反射面側
に平面を向けた平凹レンズ５２とから構成されている。
すなわち、マスク側倍率補正光学系Ｇｍの光軸は軸線Ａ
Ｘ０と一致し、平凸レンズ５１の凸面と平凹レンズ５２
の凹面とはほぼ同じ大きさの曲率を有し、間隔を隔てて
対向している。

【００５１】また、プレート側倍率補正光学系Ｇｐは、
第２屈折光学系Ｇ2Pと第２直角プリズムＰＲ２の第２反
射面との光路中において、軸線ＡＸ０に沿って第２屈折
光学系Ｇ2Pから順に、第２屈折光学系Ｇ2P側に平面を向
けた平凹レンズ５３と、第２直角プリズムＰＲ２の第２
反射面側に平面を向けた平凸レンズ５４とから構成され
ている。すなわち、プレート側倍率補正光学系Ｇｐの光
軸も軸線ＡＸ０と一致し、平凹レンズ５３の凹面と平凸
レンズ５４の凸面とはほぼ同じ大きさの曲率を有し、間
隔を隔てて対向している。

【００５２】さらに詳細には、マスク側倍率補正光学系
Ｇｍとプレート側倍率補正光学系Ｇｐとは、軸線ＡＸ０
に沿って向きを変えただけで、互いに同様の構成を有す
る。そして、マスク側倍率補正光学系Ｇｍを構成する平
凸レンズ５１と平凹レンズ５２との間隔およびプレート
側倍率補正光学系Ｇｐを構成する平凹レンズ５３と平凸
レンズ５４との間隔のうち、少なくともいずれか一方の
間隔を微小量だけ変化させると、投影光学モジュールの
投影倍率が微小量だけ変化するとともに、その像面の合
焦方向に沿った（軸線ＡＸ０に沿った）位置も微小量だ
け変化する。なお、マスク側倍率補正光学系Ｇｍは第１
駆動部Ｄｍによって駆動され、プレート側倍率補正光学
系Ｇｐは第２駆動部Ｄｐによって駆動されるように構成
されている。

【００５３】一方、フォーカス補正光学系Ｇｆは、第２
直角プリズムＰＲ２の第２反射面とプレートＰとの光路
中において、軸線ＡＸ０に沿って第２直角プリズムＰＲ
２の第２反射面から順に、第２直角プリズムＰＲ２の第
２反射面側に平面を向けた平凸レンズ６１と、両凹レン
ズ６２と、プレートＰ側に平面を向けた平凸レンズ６３
とから構成されている。すなわち、フォーカス補正光学
系Ｇｆの光軸も軸線ＡＸ０と一致し、平凸レンズ６１の
凸面と両凹レンズ６２の凹面と平凸レンズ６３の凸面と
はほぼ同じ大きさの曲率を有し、互いに間隔を隔てて対
向している。

【００５４】フォーカス補正光学系Ｇｆを構成する平凸
レンズ６１と両凹レンズ６２との間隔および両凹レンズ
６２と平凸レンズ６３との間隔のうち、少なくともいず
れか一方の間隔を微小量だけ変化させると、投影光学モ
ジュールの像面の合焦方向に沿った位置が微小量だけ変
化するとともに、その投影倍率も微小量だけ変化する。
フォーカス補正光学系Ｇｆは、第３駆動部Ｄｆによって
駆動されるように構成されている。以下、各投影光学モ
ジュールの基本的な構成の説明を簡略化するために、ま
ずマスク側倍率補正光学系Ｇｍ、プレート側倍率補正光
学系Ｇｐ、およびフォーカス補正光学系Ｇｆが付設され
ていない状態について説明する。

【００５５】前述したように、マスクＭ上に形成された
パターンは、照明系ＩＬからの照明光（露光光）によ
り、ほぼ均一の照度で照明される。マスクＭ上の各照明
領域に形成されたマスクパターンから−Ｚ方向に沿って
進行した光は、第１直角プリズムＰＲ１の第１反射面に
より９０°だけ偏向された後、−Ｘ方向に沿って第１反
射屈折光学系ＨＫ１に入射する。

【００５６】第１反射屈折光学系ＨＫ１に入射した光
は、第１屈折光学系Ｇ1Pを介して、第１凹面反射鏡Ｍ１
に達する。第１凹面反射鏡Ｍ１で反射された光は、再び
第１屈折光学系Ｇ1Pを介して、＋Ｘ方向に沿って第１直
角プリズムＰＲ１の第２反射面に入射する。第１直角プ
リズムＰＲ１の第２反射面で９０°だけ偏向されて−Ｚ
方向に沿って進行した光は、視野絞りＦＳの近傍にマス
クパターンの一次像を形成する。なお、一次像のＸ方向
における横倍率は＋１倍であり、Ｙ方向おける横倍率は
−１倍である。

【００５７】マスクパターンの一次像から−Ｚ方向に沿
って進行した光は、第２直角プリズムＰＲ２の第１反射
面により９０°だけ偏向された後、−Ｘ方向に沿って第
２反射屈折光学系ＨＫ２に入射する。第２反射屈折光学
系ＨＫ２に入射した光は、第２屈折光学系Ｇ2Pを介し
て、第２凹面反射鏡Ｍ２に達する。このとき、入射光の
一部が第２凹面反射鏡Ｍ２を透過し、その後側に配置さ
れた光検出器ＰＤによって検出される。各投影光学モジ
ュールＰＭ１〜ＰＭ５の光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５の出力
は、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５に共通の１つ
の制御部ＣＴにそれぞれ供給される。制御部ＣＴは、第
１駆動部Ｄｍを介してマスク側倍率補正光学系Ｇｍを駆
動制御し、第２駆動部Ｄｐを介してプレート側倍率補正
光学系Ｇｐを駆動制御し、第３駆動部Ｄｆを介してフォ
ーカス補正光学系Ｇｆを駆動制御する。

【００５８】第２凹面反射鏡Ｍ２で反射された光は、再
び第２屈折光学系Ｇ2Pを介して、＋Ｘ方向に沿って第２
直角プリズムＰＲ２の第２反射面に入射する。第２直角
プリズムＰＲ２の第２反射面で９０°だけ偏向されて−
Ｚ方向に沿って進行した光は、プレートＰ上において対
応する露光領域にマスクパターンの二次像を形成する。
ここで、二次像のＸ方向における横倍率およびＹ方向に
おける横倍率はともに＋１倍である。すなわち、各投影
光学モジュールを介してプレートＰ上に形成されるマス
クパターン像は等倍の正立正像であり、各投影光学モジ
ュールは等倍正立系を構成している。

【００５９】なお、プレートＰで反射された一部の光
は、第２屈折光学系Ｇ2Pおよび第２凹面反射鏡Ｍ２を介
して、光検出器ＰＤによって検出される。また、上述の
第１反射屈折光学系ＨＫ１では、第１屈折光学系Ｇ1Pの
後側焦点位置の近傍に第１凹面反射鏡Ｍ１が配置されて
いるため、マスクＭ側および視野絞りＦＳ側においてほ
ぼテレセントリックとなる。また、第２反射屈折光学系
ＨＫ２においても、第２屈折光学系Ｇ2Pの後側焦点位置
の近傍に第２凹面反射鏡Ｍ２が配置されているため、視
野絞りＦＳ側およびプレートＰ側においてほぼテレセン
トリックとなる。その結果、各投影光学モジュールは、
ほぼ両側（マスクＭ側およびプレートＰ側）にテレセン
トリックな光学系である。

【００６０】こうして、複数の投影光学モジュールＰＭ
１〜ＰＭ５から構成された投影光学系ＰＬを介した光
は、プレートステージ（図２では不図示）ＰＳ上におい
てプレートホルダを介してＸＹ平面に平行に支持された
プレートＰ上にマスクパターン像を形成する。すなわ
ち、上述したように、各投影光学モジュールＰＭ１〜Ｐ
Ｍ５は等倍正立系として構成されているので、感光性基
板であるプレートＰ上において各照明領域に対応するよ
うにＹ方向に並んだ複数の台形状の露光領域には、マス
クパターンの等倍正立像が形成される。

【００６１】ところで、マスクステージＭＳには、この
ステージを走査方向であるＸ方向に沿って移動させるた
めの長いストロークを有する走査駆動系（不図示）が設
けられている。また、マスクステージＭＳを走査直交方
向であるＹ方向に沿って微小量だけ移動させるとともに
Ｚ軸廻りに微小量だけ回転させるための一対のアライメ
ント駆動系（不図示）が設けられている。そして、マス
クステージＭＳの位置座標が移動鏡を用いたレーザー干
渉計ＭＩＦによって計測され且つ位置制御されるように
構成されている。

【００６２】同様の駆動系が、プレートステージＰＳに
も設けられている。すなわち、プレートステージＰＳを
走査方向であるＸ方向に沿って移動させるための長いス
トロークを有する走査駆動系（不図示）、プレートステ
ージＰＳを走査直交方向であるＹ方向に沿って微小量だ
け移動させるとともにＺ軸廻りに微小量だけ回転させる
ための一対のアライメント駆動系（不図示）が設けられ
ている。そして、プレートステージＰＳの位置座標が移
動鏡を用いたレーザー干渉計ＰＩＦによって計測され且
つ位置制御されるように構成されている。

【００６３】さらに、マスクＭとプレートＰとをＸＹ平
面に沿って相対的に位置合わせするための手段として、
一対のアライメント系ＡＬがマスクＭの上方に配置され
ている。アライメント系ＡＬとして、たとえばマスクＭ
上に形成されたマスクアライメントマークとプレートＰ
上に形成されたプレートアライメントマークとの相対位
置を画像処理により求める方式のアライメント系を用い
ることができる。

【００６４】こうして、マスクステージＭＳ側の走査駆
動系およびプレートステージＰＳ側の走査駆動系の作用
により、複数の投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５から
なる投影光学系ＰＬに対してマスクＭとプレートＰとを
一体的に同一方向（Ｘ方向）に沿って移動させることに
よって、マスクＰ上のパターン領域の全体がプレートＰ
上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。なお、
複数の台形状の露光領域の形状および配置、ひいては複
数の台形状の照明領域の形状および配置については、た
とえば特開平７−１８３２１２号公報などに詳細な説明
が記載されており重複する説明は省略する。

【００６５】図７は、図４の制御部ＣＴの内部構成を概
略的に示す図である。以下、本実施形態における合焦調
整（像面の合焦方向に沿った位置の調整）について説明
する。本実施形態では、上述のように、各投影光学モジ
ュールＰＭ１〜ＰＭ５に設けられた光検出器ＰＤ１〜Ｐ
Ｄ５が、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５へ照射さ
れる光量の経時的変化をそれぞれ計測する。光検出器Ｐ
Ｄ１〜ＰＤ５でそれぞれ計測された光量変化情報は、制
御部ＣＴの像面位置決定部７１および補正値算出部７２
に供給される。

【００６６】また、制御部ＣＴには、各投影光学モジュ
ールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの合焦方向に沿っ
た位置（たとえばそのベストフォーカス面の合焦方向に
沿った位置）の変化と、各光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５で計
測される光量変化との相関関係を記憶している記憶部７
３が設けられている。こうして、像面位置決定部７１で
は、光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５で計測された光量変化情報
と記憶部７３に記憶された相関関係情報とに基づいて、
各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅ
の位置の変動値を求める。求められた像面位置の変動情
報は、補正部７４に供給される。

【００６７】一方、補正値算出部７２では、光検出器Ｐ
Ｄ１〜ＰＤ５で計測された光量変化情報に基づいて、各
投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの
像面湾曲量の変化に応じた各補正値を算出する。ここ
で、各補正値は、たとえば各投影光学モジュールＰＭ１
〜ＰＭ５の実験データなどに基づいて算出される補正値
である。算出された各補正値は、補正部７４に供給され
る。補正部７４では、補正値算出部７２から供給された
各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の補正値に基づい
て、像面位置決定部７１から供給された各投影光学モジ
ュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置の変動値
をそれぞれ補正する。制御部ＣＴは、各投影光学モジュ
ールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置の補正され
た変動値に基づいて、各投影光学モジュールＰＭ１〜Ｐ
Ｍ５の第３駆動部Ｄｆに制御指令を供給する。

【００６８】こうして、各投影光学モジュールＰＭ１〜
ＰＭ５では、第３駆動部Ｄｆを介して、フォーカス補正
光学系Ｇｆが駆動される。その結果、光照射によるレン
ズの熱変形に起因して各投影光学モジュールＰＭ１〜Ｐ
Ｍ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置およびその像面湾曲量が変
動しても、図１（ｃ）に示すように、各投影光学モジュ
ールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅが走査直交方向に
沿ってほぼ連続的になるように調整される。すなわち、
互いに隣合った投影光学モジュールの像面における一部
重複露光領域の形成に寄与する部分同士が、合焦方向に
おいてほぼ同じ位置に設定される。

【００６９】しかしながら、上述したように、フォーカ
ス補正光学系Ｇｆのレンズ間隔を微小量だけ変化させる
と、その投影倍率も微小量だけ変化する。換言すると、
各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５において、フォー
カス補正光学系Ｇｆによる合焦調整に伴って、別の光学
特性である投影倍率が補正すべき程度まで悪化する場合
がある。この場合、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ
５では、マスク側倍率補正光学系Ｇｍおよびプレート側
倍率補正光学系Ｇｐの内の少なくとも一方のレンズ間隔
を微小量だけ変化させて、合焦調整により悪化する投影
倍率の変動を補正する。

【００７０】図８は、変形例にかかる制御部ＣＴの内部
構成を概略的に示す図である。図８に示す変形例におい
ても図７に示す実施形態と同様に、各投影光学モジュー
ルＰＭ１〜ＰＭ５に設けられた光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５
が光量変化を計測する。制御部ＣＴには、各投影光学モ
ジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置の変化
と、各光検出器ＰＤ１〜ＰＤ５で計測される光量変化と
の相関関係を記憶している記憶部８２が設けられてい
る。こうして、像面位置決定部８１では、光検出器ＰＤ
１〜ＰＤ５で計測された光量変化情報と記憶部８２に記
憶された相関関係情報とに基づいて、各投影光学モジュ
ールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置の変動値を
求める。求められた像面位置の変動情報は、光検出器Ｐ
Ｄ１〜ＰＤ５で計測された光量変化情報とともに、補正
部８３に供給される。

【００７１】しかしながら、図８に示す変形例では、図
７に示す実施形態とは異なり、補正値算出部に代えて補
正値記憶部８４が設けられている。補正値記憶部８４で
は、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜
Ｉｅの像面湾曲量に応じた補正値をそれぞれ記憶してい
る。ここで、各補正値は、たとえば各投影光学モジュー
ルＰＭ１〜ＰＭ５毎に実験的に求めた補正値である。補
正部８３では、計測された光量変化情報に応じて補正値
記憶部８４から得られた各補正値に基づいて、像面位置
決定部８１から供給された各投影光学モジュールＰＭ１
〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの位置の変動値をそれぞれ補
正する。以下、合焦調整動作および倍率変動の補正動作
は、図７の実施形態と同様である。図８に示す変形例
は、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面湾曲量
の光吸収による変化が合焦調整に影響することがほとん
どない場合に特に有効である。

【００７２】また、さらに別の変形例によれば、制御部
ＣＴが、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉ
ａ〜Ｉｅにおける一部重複露光領域の形成に寄与する部
分（図１において台形状の像面における両端の三角形状
部分）での合焦方向に沿った位置の変化と、各光検出器
ＰＤ１〜ＰＤ５で計測される光量変化との相関関係を記
憶する記憶部を備えている。そして、この記憶部の相関
関係情報と計測された光量変化情報とに基づいて、各投
影光学モジュールのＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅに
おける一部重複露光領域の形成に寄与する部分の位置の
変化を直接的に求める。この場合も、合焦調整動作およ
び倍率変動の補正動作は、図７の実施形態および図８に
示す変形例と同様である。

【００７３】なお、上述の説明では、各投影光学モジュ
ールのＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉｅの合焦方向に沿
った位置をそれぞれ調整しているが、たとえばプレート
Ｐ（またはマスクＭ）の合焦方向に沿った位置の調整と
各投影光学モジュールのＰＭ１〜ＰＭ５の像面Ｉａ〜Ｉ
ｅの合焦方向に沿った位置の調整とを組み合わせて合焦
調整を行うこともできる。具体的には、特定の１つの投
影光学モジュールの像面位置の変動に対してプレートＰ
の位置を整合させ、このプレートＰの位置に対して他の
投影光学モジュールの像面位置を整合させる。あるい
は、プレートＰの位置を変化させることによって粗精度
で合焦調整を行った後に、各投影光学モジュールのＰＭ
１〜ＰＭ５の像面位置を変化させることによって細精度
で合焦調整を行う。

【００７４】また、上述の説明では、合焦調整（フォー
カス調整）に着目しているが、光照射によるレンズの熱
変形により、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５にお
いて主に投影倍率が変動する場合がある。この場合、マ
スク側倍率補正光学系Ｇｍおよびプレート側倍率補正光
学系Ｇｐの内の少なくとも一方のレンズ間隔を微小量だ
け変化させて、投影倍率の変動を調整する。このとき、
倍率変動の調整に伴って、各投影光学モジュールＰＭ１
〜ＰＭ５の像面位置が補正すべき程度まで悪化する場合
がある。そこで、フォーカス補正光学系Ｇｆのレンズ間
隔を微小量だけ変化させて、倍率変動の調整に伴って悪
化する像面位置の変動を補正する。

【００７５】また、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ
５において主に非点収差が発生する場合には、たとえば
第２凹面反射鏡Ｍ２（または第１凹面反射鏡Ｍ１）や、
その近傍に配置されたレンズＬ１、Ｌ２の内の少なくと
も１つの光学部材を光軸ＡＸ２に沿って微動させて、非
点収差を補正する。このとき、非点収差の補正に伴っ
て、像面位置やディストーションが補正すべき程度まで
悪化する場合がある。そこで、フォーカス補正光学系Ｇ
ｆのレンズ間隔を微小量だけ変化させて、非点収差の補
正に伴って悪化する像面位置の変動を補正する。また、
ディストーションに有効なレンズをその光軸に沿って微
動させて、非点収差の補正に伴って悪化するディストー
ション変動を補正する。

【００７６】図９は、変形例にかかる投影光学モジュー
ルの構成を概略的に示す図である。図９に示す変形例の
投影光学モジュールは、図４に示す実施形態の投影光学
モジュールと類似の構成を有する。しかしながら、図９
に示す変形例では、図４に示す実施形態のフォーカス補
正光学系Ｇｆに代えてレンズコントロール室ＬＣが設け
られている点が基本的に相違している。以下、図４に示
す実施形態との相違点に着目して、図９に示す変形例を
説明する。

【００７７】図９の変形例では、第２凹面反射鏡Ｍ２の
近傍に配置された（すなわち投影光学モジュールの瞳面
の近傍に配置された）一対のレンズＬ１とＬ２との間の
空間を密閉状態で包囲するレンズコントロール室ＬＣが
設けられている。このレンズコントロール室ＬＣの密閉
空間の圧力は、制御部ＣＴの指令にしたがって作動する
圧力調整部Ｄｃによって調整可能に構成されている。レ
ンズコントロール室ＬＣの密閉空間の圧力を微小量だけ
変化させると、投影光学モジュールの像面の合焦方向に
沿った位置が微小量だけ変化するとともに、ディストー
ションが微小量だけ発生する。

【００７８】したがって、図９の変形例において、たと
えば光照射によるレンズの熱変形によりフォーカス変動
が発生する場合、レンズコントロール室ＬＣの密閉空間
の圧力を微小量だけ変化させて、合焦調整を行う。この
とき、合焦調整に伴って、ディストーションが補正すべ
き程度まで悪化する場合がある。この場合、ディストー
ションに有効なレンズをその光軸に沿って微動させて、
合焦調整に伴って悪化するディストーション変動を補正
する。なお、第１凹面反射鏡Ｍ１の近傍に配置された複
数のレンズ間の空間を包囲するようにレンズコントロー
ル室を設けることもできる。また、第１凹面反射鏡Ｍ１
や第２凹面反射鏡Ｍ２と隣接する光学部材（レンズ）と
の間にレンズコントロール室を設けることもできる。

【００７９】ところで、フォーカス補正光学系Ｇｆやレ
ンズコントロール室ＬＣを設けない場合においても、図
１０に示すように、第２反射屈折光学系ＨＫ２の光軸Ａ
Ｘ２に沿って第２直角プリズムＰＲ２を微動させること
により、各投影光学モジュールの像面位置を調整するこ
とができる。なお、第１反射屈折光学系ＨＫ１の光軸Ａ
Ｘ１に沿って第１直角プリズムＰＲ１を微動させても、
各投影光学モジュールのフォーカス調整が可能である。

【００８０】また、たとえば第２直角プリズムＰＲ２と
プレートＰとの間の光路中に、厚さの異なる複数の平行
平面板から選択された少なくとも１つの平行平面板を挿
入することによって、各投影光学モジュールの像面位置
を調整することができる。この場合、いわゆるターレッ
ト方式またはスライド方式にしたがって、平行平面板を
切り換えることができる。さらに、たとえば第２直角プ
リズムＰＲ２とプレートＰとの間の光路中に一対のくさ
び状プリズムを配置し、この一対のくさび状プリズムの
うちの少なくとも一方を軸線ＡＸ０と直交する方向に微
動させることによって、各投影光学モジュールの像面位
置を調整することもできる。

【００８１】図１１は、各投影光学モジュールにおける
光量変化を照明系において計測する変形例の要部構成を
概略的に示す図である。以下、投影光学モジュールＰＭ
１における光量変化の計測について説明する。図１１で
は、投影光学モジュールＰＭ１へ入射する光の一部を検
出するための光検出器１１１が設けられている。また、
投影光学モジュールＰＭ１を介してプレートＰで反射さ
れた戻り光の一部を検出するための光検出器１１２が設
けられている。

【００８２】すなわち、フライアイ・インテグレーター
８ｂの後側焦点面の近傍に形成された二次光源からの光
の一部は、ビームスプリッタ１１３で反射され、レンズ
１１４を介して光検出器１１１で検出される。一方、プ
レートＰからの戻り光の一部は、ビームスプリッタ１１
３で反射され、レンズ１１５を介して光検出器１１２で
検出される。こうして、光検出器１１１の検出結果と光
検出器１１２の検出結果とマスクＭの透過率情報とに基
づいて、投影光学モジュールＰＭ１へ照射される光量の
変化を計測することができる。また、同様の構成に基づ
いて、他の投影光学モジュールＰＭ２〜ＰＭ５へ照射さ
れる光量の変化も計測することができる。

【００８３】なお、マスクＭの透過率情報は、投影光学
モジュールＰＭ１を介してプレートＰ上の露光領域へ入
射する照明光をセンサで実際に検出することによって得
られる。あるいは、マスクＭのパターンが類似する場合
には、検出によりすでに得られた透過率情報から類推し
て求めることもできる。あるいは、マスクＭのパターン
に基づいて、マスクＭの透過率情報を算出してもよい。
なお、図１１の変形例では、光検出器１１２により戻り
光を検出しているが、光検出器１１２の設置を省略し、
光検出器１１１の検出結果とマスクＭの透過率情報とプ
レートＰの反射率情報とに基づいて、投影光学モジュー
ルＰＭ１へ照射される光量の変化を計測することもでき
る。

【００８４】なお、上述の実施形態では、各投影光学モ
ジュールＰＭ１〜ＰＭ５へ光照射する予定時間などの情
報に基づいて、その結像面の合焦方向に沿った最大変位
量を予め算出する。そして、算出した最大変位量が各投
影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の焦点深度の１／２よ
りも小さい場合には、各投影光学モジュールＰＭ１〜Ｐ
Ｍ５の結像面の変動範囲の中間位置に、各投影光学モジ
ュールＰＭ１〜ＰＭ５の結像面を初期設定する。この場
合、互いに隣合った投影光学モジュールの像面における
一部重複露光領域の形成に寄与する部分同士を合焦方向
においてほぼ同じ位置に設定することはいうまでもな
い。こうして、各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５の
結像面の変動（フォーカス位置の変動）の悪影響を実質
的に受けることなく、走査露光を繰り返すことができ
る。

【００８５】また、上述の説明では、各投影光学モジュ
ールＰＭ１〜ＰＭ５の像面位置の変動、倍率変動、非点
収差やディストーションのような収差変動などに着目し
て本発明を説明しているが、他の収差変動についても同
様に本発明を適用することができる。さらに、像シフト
や像回転などの光学特性の変動についても、本発明を適
用することができる。

【００８６】具体的には、露光における光照射により、
各投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５を構成するレンズ
の熱変形だけでなく、各投影光学モジュールＰＭ１〜Ｐ
Ｍ５を構成する直角プリズムのような偏向部材の熱変形
（プリズムを保持する部材の熱変形を含む）により、プ
レートＰ上に形成される像がＸＹ平面に沿って移動（像
シフト）したり、Ｚ軸廻りに回転（像回転）したりす
る。また、すべての投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５
を包囲しているチャンバ内における温度勾配などの環境
要因により、像シフトや像回転が起こることがある。

【００８７】図１２は、像シフトの典型的な調整方法を
説明する図である。図１２に示すように、光量変化情報
および温度勾配情報などに基づいて、視野中心軸線ＡＸ
０に沿って第２直角プリズムＰＲ２を微動させることに
より、各投影光学モジュールの像シフトを調整すること
ができる。なお、視野中心軸線ＡＸ０に沿って第１直角
プリズムＰＲ１を微動させても、像シフトの調整が可能
である。また、各投影光学モジュールの往復光路以外の
光路中、たとえば第２直角プリズムＰＲ２とプレートＰ
との間の光路中に平行平面板を配置し、この平行平面板
を軸線ＡＸ０に対して傾けることによって、像シフトを
調整することができる。あるいは、各投影光学モジュー
ルの往復光路以外の光路中、たとえば第２直角プリズム
ＰＲ２とプレートＰとの間の光路中に一対のくさび状プ
リズムを配置し、この一対のくさび状プリズムのうちの
少なくとも一方を軸線ＡＸ０に沿って微動させることに
よって、像シフトの調整を行うこともできる。

【００８８】図１３は、像回転の典型的な調整方法を説
明する図である。図１３に示すように、光量変化情報お
よび温度勾配情報などに基づいて、視野中心軸線ＡＸ０
廻りに第２直角プリズムＰＲ２を微小回転させることに
より、各投影光学モジュールの像回転を調整することが
できる。なお、視野中心軸線ＡＸ０廻りに第１直角プリ
ズムＰＲ１を微小回転させても、像回転の調整が可能で
ある。また、各投影光学モジュールの往復光路以外の光
路中、たとえば第２直角プリズムＰＲ２とプレートＰと
の間の光路中にイメージローテータを配置し、このイメ
ージローテータの作用により像回転を調整することもで
きる。

【００８９】図２に示す本実施形態における各光学部材
及び各ステージ等を前述したような機能を達成するよう
に、電気的、機械的または光学的に連結することで、本
実施形態にかかる露光装置を組み上げることができる。
そして、照明系ＩＬによってマスクを照明し（照明工
程）、投影光学モジュールＰＭ１〜ＰＭ５からなる投影
光学系ＰＬを用いてマスクに形成された転写用のパター
ンを感光性基板に走査露光する（露光工程）ことによ
り、マイクロデバイス（半導体素子、液晶表示素子、薄
膜磁気ヘッド等）を製造することができる。以下、図２
に示す本実施形態の露光装置を用いて感光性基板として
のウエハ等に所定の回路パターンを形成することによっ
て、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得る際
の手法の一例につき図１４のフローチャートを参照して
説明する。

【００９０】先ず、図１４のステップ３０１において、
１ロットのウエハ上に金属膜が蒸着される。次のステッ
プ３０２において、そのｌロットのウエハ上の金属膜上
にフォトレジストが塗布される。その後、ステップ３０
３において、図２に示す露光装置を用いて、マスク上の
パターンの像がその投影光学系（投影光学モジュール）
を介して、その１ロットのウエハ上の各ショット領域に
順次露光転写される。その後、ステップ３０４におい
て、その１ロットのウエハ上のフォトレジストの現像が
行われた後、ステップ３０５において、その１ロットの
ウエハ上でレジストパターンをマスクとしてエッチング
を行うことによって、マスク上のパターンに対応する回
路パターンが、各ウエハ上の各ショット領域に形成され
る。その後、更に上のレイヤの回路パターンの形成等を
行うことによって、半導体素子等のデバイスが製造され
る。上述の半導体デバイス製造方法によれば、極めて微
細な回路パターンを有する半導体デバイスをスループッ
ト良く得ることができる。

【００９１】また、図２に示す露光装置では、プレート
（ガラス基板）上に所定のパターン（回路パターン、電
極パターン等）を形成することによって、マイクロデバ
イスとしての液晶表示素子を得ることもできる。以下、
図１５のフローチャートを参照して、このときの手法の
一例につき説明する。図１５において、パターン形成工
程４０１では、本実施形態の露光装置を用いてマスクの
パターンを感光性基板（レジストが塗布されたガラス基
板等）に転写露光する、所謂光リソグラフィー工程が実
行される。この光リソグラフィー工程によって、感光性
基板上には多数の電極等を含む所定パターンが形成され
る。その後、露光された基板は、現像工程、エッチング
工程、レチクル剥離工程等の各工程を経ることによっ
て、基板上に所定のパターンが形成され、次のカラーフ
ィルター形成工程４０２へ移行する。

【００９２】次に、カラーフィルター形成工程４０２で
は、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応した３
つのドットの組がマトリックス状に多数配列されたり、
またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルターの組
を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルターを形
成する。そして、カラーフィルター形成工程４０２の後
に、セル組み立て工程４０３が実行される。セル組み立
て工程４０３では、パターン形成工程４０１にて得られ
た所定パターンを有する基板、およびカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルター等を用い
て液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。セル組み立て
工程４０３では、例えば、パターン形成工程４０１にて
得られた所定パターンを有する基板とカラーフィルター
形成工程４０２にて得られたカラーフィルターとの間に
液晶を注入して、液晶パネル（液晶セル）を製造する。

【００９３】その後、モジュール組み立て工程４０４に
て、組み立てられた液晶パネル（液晶セル）の表示動作
を行わせる電気回路、バックライト等の各部品を取り付
けて液晶表示素子として完成させる。上述の液晶表示素
子の製造方法によれば、極めて微細な回路パターンを有
する液晶表示素子をスループット良く得ることができ
る。

【００９４】なお、上述の実施形態では、各投影光学モ
ジュールが一対の結像光学系を有するマルチ走査型投影
露光装置について本発明を適用しているが、各投影光学
モジュールが１つまたは３つ以上の結像光学系を有する
型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発明を適
用することができる。

【００９５】また、上述の実施形態では、各投影光学モ
ジュールが反射屈折型の結像光学系を有するマルチ走査
型投影露光装置について本発明を適用しているが、これ
に限定されることなく、たとえば屈折型の結像光学系を
有する型式のマルチ走査型投影露光装置に対しても本発
明を適用することができる。

【００９６】さらに、上述の実施形態では、光源として
超高圧水銀ランプを用いているが、これに限定されるこ
となく、他の適当な光源を用いることができる。すなわ
ち、本発明において、露光波長は、ｇ線、ｈ線、ｉ線な
どに特に限定されるものではない。

【００９７】また、上述の実施形態では、複数の投影光
学モジュールから構成された投影光学系に対してマスク
および感光性基板を移動させながら走査露光を行うマル
チ走査型投影露光装置について本発明を説明している。
しかしながら、複数の投影光学モジュールから構成され
た投影光学系に対してマスクおよび感光性基板を移動さ
せることなく一括的な露光を行う投影露光装置について
も本発明を適用することができる。また、デバイスパタ
ーンにより各投影光学モジュールを通る光量が異なる場
合でも、重複部分の合焦位置で調整することが可能とな
る。

【００９８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえばレンズの熱変形に起因して各投影光学モジュー
ルの像面の位置が変動しても、互いに隣合った投影光学
モジュールの像面における一部重複露光領域の形成に寄
与する部分同士を合焦方向においてほぼ同じ位置に設定
して、良好な重複露光を行うことのできる露光装置を実
現することができる。

【００９９】また、本発明によれば、たとえばレンズの
熱変形に起因して各投影光学モジュールの光学特性が変
動しても、変動した光学特性を調整するとともに、この
調整によって悪化する別の光学特性を補正して良好な露
光を行うことのできる、露光装置を実現することができ
る。

【０１００】さらに、本発明にしたがって構成された露
光装置を用いた良好な露光により、大面積で良好なマイ
クロデバイスとして、たとえば高精度な液晶表示素子な
どを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の典型的な実施形態にかかるマルチ走査
型投影露光装置における基本的な発明概念を説明する図
である。

【図２】本発明の実施形態にかかる露光装置の全体構成
を概略的に示す斜視図である。

【図３】図２の露光装置における照明系の構成を概略的
に示す図である。

【図４】図２の露光装置において投影光学系を構成する
各投影光学モジュールの構成を概略的に示す図である。

【図５】図４のマスク側倍率補正光学系Ｇｍおよびプレ
ート側倍率補正光学系Ｇｐの構成を概略的に示す図であ
る。

【図６】図４のフォーカス補正光学系Ｇｆの構成を概略
的に示す図である。

【図７】図４の制御部ＣＴの内部構成を概略的に示す図
である。

【図８】変形例にかかる制御部ＣＴの内部構成を概略的
に示す図である。

【図９】変形例にかかる投影光学モジュールの構成を概
略的に示す図である。

【図１０】直角プリズムの微動により各投影光学モジュ
ールの像面位置の調整方法を説明する図である。

【図１１】各投影光学モジュールにおける光量変化を照
明系において計測する変形例の要部構成を概略的に示す
図である。

【図１２】像シフトの典型的な調整方法を説明する図で
ある。

【図１３】像回転の典型的な調整方法を説明する図であ
る。

【図１４】本実施形態の露光装置を用いて感光性基板と
してのウエハ等に所定の回路パターンを形成することに
よって、マイクロデバイスとしての半導体デバイスを得
る際の手法のフローチャートである。

【図１５】本実施形態の露光装置を用いてプレート上に
所定のパターンを形成することによって、マイクロデバ
イスとしての液晶表示素子を得る際の手法のフローチャ
ートである。

【符号の説明】 １ 光源 ２ 楕円鏡 ３ 反射鏡 ４ リレーレンズ系 ６ ライトガイド ８ フライアイ・インテグレータ ９ 開口絞り １０ コンデンサーレンズ系 Ｍ マスク ＰＬ 投影光学系 ＰＭ１〜ＰＭ５ 投影光学モジュール Ｐ プレート Ｇｍ，Ｇｐ 倍率補正光学系 Ｇｆ フォーカス補正光学系 ＬＣ レンズコントロール室

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一部重複露光領域を感光性基板上に形成
   するために所定方向に沿って配列された複数の投影光学
   モジュールを有する投影光学系と、所定のパターンが形
   成されたマスクを照明する照明光学系とを備え、前記投
   影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感光性
   基板へ投影露光する露光装置において、 前記感光性基板に対して前記各投影光学モジュールの像
   面を合焦方向へそれぞれ整合させる合焦調整手段を配置
   し、 前記合焦調整手段は、互いに隣合った投影光学モジュー
   ルの像面における前記一部重複露光領域の形成に寄与す
   る部分同士を前記合焦方向においてほぼ同じ位置に設定
   すること特徴とする露光装置。
2. 【請求項２】 前記複数の投影光学モジュールの内の少
   なくとも１つの投影光学モジュールの像面の合焦方向に
   沿った位置の変化を計測するために前記少なくとも１つ
   の投影光学モジュールの像面へ向かう光の一部を計測す
   る計測手段と、前記計測手段の計測情報に基づいて前記
   各投影光学モジュールの像面湾曲量に応じた補正量をそ
   れぞれ求める算出手段とをさらに配置し、 前記合焦調整手段は、前記算出手段からの出力に基づい
   て前記各投影光学モジュールの像面の位置を調整するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 【請求項３】 前記算出手段は、前記計測手段の計測情
   報に基づいて前記各投影光学モジュールの像面の位置を
   それぞれ決定する像面位置決定部と、前記各投影光学モ
   ジュールの像面湾曲量に応じた各補正値を用いて前記像
   面位置決定部にて定められた前記各投影光学モジュール
   の像面の位置をそれぞれ補正する補正部とを有すること
   を特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 【請求項４】 前記算出手段は、前記複数の投影光学モ
   ジュールの内の少なくとも１つの投影光学モジュールの
   像面の合焦方向に沿った位置の変化と前記計測手段にて
   計測される光量変化との相関関係を記億する記憶部をさ
   らに有し、 前記像面位置決定部は、前記記憶部の情報および前記計
   測手段の計測情報を用いて、前記各投影光学モジュール
   の像面の位置をそれぞれ決定することを特徴とする請求
   項３に記載の露光装置。
5. 【請求項５】 前記算出手段は、前記各投影光学モジュ
   ールの像面湾曲量に応じた補正値をそれぞれ記憶する補
   正値記憶部をさらに有し、 前記補正部は、前記補正値記憶部の記憶情報を用いて前
   記像面位置決定部にて定められた前記各投影光学モジュ
   ールの像面の位置をそれぞれ補正することを特徴とする
   請求項３または４に記載の露光装置。
6. 【請求項６】 前記算出手段は、前記計測手段の計測情
   報に基づいて前記各投影光学モジュールの像面湾曲の変
   化に応じた補正値をそれぞれ算出する補正値算出部をさ
   らに有し、 前記補正部は、前記補正値算出部にて得られた各補正値
   に基づいて前記像面位置決定部にて定められた前記各投
   影光学モジュールの像面の位置をそれぞれ補正すること
   を特徴とする請求項３または４に記載の露光装置。
7. 【請求項７】 前記算出手段は、前記複数の投影光学モ
   ジュールの内の少なくとも１つの投影光学モジュールの
   像面における前記一部重複露光領域の形成に寄与する部
   分での合焦方向に沿った位置の変化と前記計測手段にて
   計測される光量変化との相関関係を記憶する記憶部をさ
   らに有し、 前記像面位置決定部は、前記記憶部の情報および前記計
   測手段の計測情報を用いて、前記各投影光学モジュール
   の像面の位置をそれぞれ決定することを特徴とする請求
   項３に記載の露光装置。
8. 【請求項８】 所定方向に沿って配列された複数の投影
   光学モジュールを有する投影光学系と、所定のパターン
   が形成されたマスクを照明する照明光学系とを備え、前
   記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感
   光性基板へ投影露光する露光装置において、 前記複数の投影光学モジュールの内の少なくとも１つの
   投影光学モジュールの第１光学特性の経時的変化を補正
   する第１調整手段と、前記第１調整手段により悪化する
   前記第１光学特性とは異なる第２光学特性を補正する第
   ２調整手段とを有することを特徴とする露光装置。
9. 【請求項９】 所定方向に沿って配列された複数の投影
   光学モジュールを有する投影光学系と、所定のパターン
   が形成されたマスクを照明する照明光学系とを備え、前
   記投影光学系を用いて前記マスクのパターン像を前記感
   光性基板へ投影露光する露光装置において、 前記各投影光学モジュールに含まれる少なくとも１つの
   光学部材の熱変形に起因する前記各投影光学モジュール
   の光学特性の変化を補正する第１調整手段と、前記各投
   影光学モジュールに含まれる少なくとも１つの偏向部材
   の熱変形に起因する前記各投影光学モジュールの光学特
   性の変化を補正する第２調整手段とを有することを特徴
   とする露光装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の露光装置を用いて前記マスクのパターンを前記感光性
    基板へ露光する露光工程と、 前記露光された基板を現像する現像工程とを含むことを
    特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
11. 【請求項１１】 一部重複露光領域を感光性基板上に形
    成するために所定方向に沿って配列された複数の投影光
    学モジュールを有する投影光学系と、所定のパターンが
    形成されたマスクを照明する照明光学系とを用いて、前
    記マスクのパターンを前記感光性基板へ露光する露光装
    置の製造方法において、 前記複数の投影光学モジュールの像面の合焦方向に沿っ
    た位置を計測する計測工程と、 前記計測工程にて得られた計測情報を用いて、互いに隣
    合った投影光学モジュールの像面における前記一部重複
    露光領域の形成に寄与する部分同士を前記合焦方向にお
    いてほぼ同じ位置となるように調整する調整工程とを含
    むことを特徴とする露光装置の製造方法。
12. 【請求項１２】 所定方向に沿って配列された複数の投
    影光学モジェールを有する投影光学系と、所定のパター
    ンが形成されたマスクを照明する照明光学系とを用い
    て、前記マスクのパターンを感光性基板へ露光する露光
    装置の製造方法において、 前記複数の投影光学モジュールの結像面の合焦方向に沿
    った最大の変位量を予め算出する算出工程と、 前記算出工程の算出結果に基づいて、前記複数の投影光
    学モジュールの初期の基準結像面をそれぞれ設定する設
    定工程とを含むことを特徴とする露光装置の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記設定工程は、互いに隣合った投影
    光学モジュールの結像面における一部重複露光領域の形
    成に寄与する部分同士を前記合焦方向においてほぼ同じ
    位置となるように調整する調整工程を含むことを特徴と
    する請求項１２に記載の露光装置の製造方法。