JP2004327660A - 走査型投影露光装置、露光方法及びデバイス製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】デバイスの大きさにかかわらず安価なマスクによりデバイスを形成することが可能な走査型投影露光装置を提供する。
【解決手段】転写パターンを形成する可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅと、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板Ｐ上へ投影する投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】転写パターンを形成する可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅと、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板Ｐ上へ投影する投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置に関し、特に液晶表示素子製造工程において用いられる走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置を用いた露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである半導体素子又は液晶表示素子を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が使用されている。
【０００３】
従来は、プレート上の各ショット領域にそれぞれマスクのパターンを一括して露光するステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）が多用されていた。近年、１つの大型の投影光学系を使用する代わりに、複数の小型部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系においてそれぞれマスクのパターンをプレート上に露光するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特願平５−１６１５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プレートは液晶表示素子の大型化に伴い大型化しており、現在では１ｍ角以上のプレート（ガラス基板）も用いられており、同時にマスクも大型化している。大型のマスクは、露光装置に要求されるデバイスのパターンルールが変わらなければ小型のマスクと同様の平面度が要求されるため、小型のマスクのたわみやうねりと同程度に抑えるために小型マスクよりも大幅に厚くする必要がある。また、一般にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で使用されているマスクは、コスト高の石英ガラスであるため、大型化すれば当然に製造コストが増大する。更に、マスクの平面度を維持するためのコスト、マスクパターンの検査時間の拡大等によるコスト等が増大している。
【０００６】
この発明の課題は、デバイスの大きさにかかわらず安価なマスクによりデバイスを形成することが可能な走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置を用いた露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板上へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させ、前記投影光学系は、前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする。この請求項２記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置が自発光型画像表示素子を備えているため、照明光学系を設置する必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。
【００１０】
また、請求項３記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする。この請求項３記載の走査型投影露光装置によれば、所望のパターンを容易に生成することができる。
【００１１】
また、請求項４記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１２】
この請求項４記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備えている場合に、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光型画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより、短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【００１３】
また、請求項５記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１４】
この請求項５記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備えている場合に、光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が非発光型画像表示素子により確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【００１５】
また、請求項６記載の走査型投影露光装置は、前記調整機構が前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整することを特徴とする。
【００１６】
この請求項６記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する調整機構を備えているため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上に正確に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００１７】
また、請求項７記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置により生成された前記転写パターンと前記感光性基板の相対的な位置を計測するアライメント系を備え、前記アライメント系の計測結果に基づいて、前記基板ステージの位置の調整を行うことを特徴とする。
【００１８】
この請求項７記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置により生成された転写パターンと感光性基板の相対的な位置を計測するアライメント系の計測結果に基づいて基板ステージの位置の調整するため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上の正確な位置に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００１９】
また、請求項８記載の走査型投影露光装置は、前記投影光学系を介して前記感光性基板上へ到達する光を計測するための計測系と、前記計測系の計測結果に基づいて、前記投影光学系からの光を調光する調光手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項８記載の走査型投影露光装置によれば、投影光学系を介して感光性基板上へ到達する光を計測する計測系の計測結果に基づいて投影光学系からの光を調光する調光手段を備えているため、最適な感光性基板上の照度を確保することができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００２１】
また、請求項９記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする。
【００２２】
この請求項９記載の走査型投影露光装置によれば、複数の部分可変パターン生成装置及びそれらに対応した複数の部分投影光学系により構成されているため、転写パターンが生成されるパターン表示面を小さく設定することができ、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系が転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００２３】
また、請求項１０記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系により前記感光性基板上に投影された複数の転写パターンの像が少なくとも一部のオーバーラップ領域を有することにより前記感光性基板上に転写パターンの像を形成することを特徴とする。
【００２４】
この請求項１０記載の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系により感光性基板上に投影される複数の転写パターンの像の継ぎを確実に行なうことができ、転写パターンの像を良好に投影露光することができる。
【００２５】
また、請求項１１記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系間の相対的な位置合わせを行なうための計測光学系を更に有し、前記計測光学系による計測結果に基づいて、前記調整機構により前記部分投影光学系の調整を行うことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１１記載の走査型投影露光装置によれば、部分投影光学系間の相対的な位置合わせを行なうための計測光学系による計測結果に基づいて部分投影光学系の調整を行うため、各部分投影光学系の相対的な位置合わせを確実に行うことができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００２７】
また、請求項１２記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系が前記基板ステージの走査方向に直行する方向に配列され、前記感光性基板の前記基板ステージの走査方向に直行する方向の幅と略同等の露光幅を有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項１２記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査方向に直行する方向の幅と略同等の露光幅を有するように複数の部分投影光学系が配列されているため、プレートの走査長を短くすることが可能となり、かつプレートアライメント系またはオートフォーカス系を配置する場合において、配置を容易にすることができる。
【００２９】
また、請求項１３記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、瞳収差に基づく主光線と前記投影光学系の光軸とがなす角度θ１が
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されていることを特徴とする。
【００３０】
この請求項１３記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００３１】
また、請求項１４記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記基板位置計測手段により計測された前記感光性基板の位置に基づいて前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする。
【００３２】
この請求項１４記載の投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、基板位置計測手段により計測された感光性基板の位置に基づいて転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、感光性基板にゆがみ等が生じている場合においても、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができる。
【００３３】
また、請求項１５記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする。この請求項１５記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置が自発光型画像表示素子を備えているため、照明光学系を設置する必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。
【００３４】
また、請求項１６記載の走査型投影露光装置は、前記自発光型画像表示素子の光射出方向を前記部分投影光学系の瞳収差に基づいて設定することを特徴とする。この請求項１６記載の走査型投影露光装置によれば、自発光型画像表示素子の光射出方向を部分投影光学系の瞳収差に基づいて設定することにより、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００３５】
また、請求項１７記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が、光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする。この請求項１７記載の露光装置によれば、所望のパターンを容易に生成することができる。
【００３６】
また、請求項１８記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が、透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３７】
この請求項１８記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備えている場合に、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより短波長にすることにより、高分解能を実現することができる。
【００３８】
また、請求項１９記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が、微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３９】
この請求項１９記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備えている場合に、光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が非発光画像表示素子により確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより、高分解能を実現することができる。
【００４０】
また、請求項２０記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする。
【００４１】
この請求項２０記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、他の部分投影光学系との関係を考慮して転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えているため、部分可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００４２】
また、請求項２１記載の走査型投影露光装置は、前記投影光学系の前記感光性基板側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４３】
この請求項２１記載の走査型投影露光装置によれば、投影光学系の感光性基板側の開口数を０．０４より大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数を０．４より小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【００４４】
また、請求項２２記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に形成された前記転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４５】
この請求項２２記載の走査型投影露光装置によれば、感光性基板上に形成された転写パターンの像の明部の照度を２０ｍＷ／ｃｍ２以上にすることにより、実用的なスループットを確保することができる。
【００４６】
また、請求項２３記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光の波長λが
１９０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４７】
この請求項２３記載の走査型投影露光装置によれば、１９０ｎｍ以上かつ６００ｎｍ以下の実用的な波長域の光を使用することにより、実用的な露光を確保することができる。
【００４８】
また、請求項２４記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上の照度むらが６％以下であることを特徴とする。この請求項２４記載の走査型投影露光装置によれば、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【００４９】
また、請求項２５記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光束の中心線と前記感光性基板の法線とのなす角度θ２が
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００５０】
この請求項２５記載の走査型投影露光装置によれば、感光性基板上に転写パターンの像を投影する光束の中心線と感光性基板の法線とのなす角度を２０ｍｒａｄより小さくすることにより、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００５１】
また、請求項２６記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２としたとき、
０．５≦φ１／φ２≦４
の条件を満たすことを特徴とする。
【００５２】
この請求項２６記載の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００５３】
また、請求項２７記載の露光方法は、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法であって、転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンの像を感光性基板上へ投影する投影工程とを含むことを特徴とする。
【００５４】
この請求項２７記載の露光方法によれば、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５５】
また、請求項２８記載の露光方法は、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整する調整工程と、基板ステージの走査に同期して、可変パターン生成装置により転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンを前記基板ステージを走査しつつ前記感光性基板上へ投影する投影工程とを含むことを特徴とする。
【００５６】
この請求項２８記載の露光方法によれば、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５７】
また、請求項２９記載の露光方法は、前記調整工程が投影光学系の光学特性を計測する計測工程と、前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００５８】
この請求項２９記載の露光方法によれば、投影光学系の光学特性を計測し、転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５９】
また、請求項３０記載の露光方法は、前記調整工程がプレートの位置を計測する計測工程と、前記計測工程により計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整する工程を含むことを特徴とする。
【００６０】
この請求項３０記載の露光方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００６１】
また、請求項３１記載のデバイス製造方法は、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いたデバイス製造方法であって、転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００６２】
また、請求項３２記載のデバイス製造方法は、請求項２７乃至請求項３０の何れか一項に記載の露光方法を用いたデバイス製造方法であって、転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００６３】
この請求項３１及び請求項３２記載のデバイス製造方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に結像することができ、スループット良くデバイスを製造することができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態の説明を行う。図１は、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。この実施の形態においては、複数の反射屈折型の部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。
【００６５】
また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【００６６】
この実施の形態の走査型投影露光装置は、Ｙ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからなる可変パターン生成装置を備えている。ここで、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅにおいては、プレートＰの走査に同期して、対応する露光領域に投影される転写パターンが順次生成される。部分可変パターン生成装置１０ａは、光源１２ａと、この光源１２ａに対応して設けられ、光源１２ａからの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子である電子マスク１４ａを備えて構成されている。同様に、部分可変パターン生成装置１０ｂ〜１０ｅも、光源１２ｂ〜１２ｅと、この光源１２ｂ〜１２ｅに対応して設けられた非発光型画像表示素子である電子マスク１４ｂ〜１４ｅを備えて構成されている。なお、光源１２ａ〜１２ｅからの照明光の波長λは、３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍの条件を満たす波長である。また、各電子マスク１４ａ〜１４ｅには、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いており、後述する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の視野領域に対応した台形状領域の有効エリアが設けられている。
【００６７】
各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからの光は、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに対応してＹ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。図２は、部分投影光学系ＰＬ１の構成を示す側面図である。なお、部分可変パターン生成装置１０ｂ〜１０ｅに対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５は、部分投影光学系ＰＬ１と同一の構成を有するため、部分投影光学系ＰＬ１に代表させてその説明を行う。
【００６８】
部分投影光学系ＰＬ１は、部分可変パターン生成装置１０ａからの光に基づいて転写パターンの像を形成する結像光学系Ｋ１を備えて構成されている。結像光学系Ｋ１は、電子マスク１４ａから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸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直角プリズムＰｒの第１反射面Ｐ１ｒを備えている。また、結像光学系Ｋ１は、第１反射面Ｐ１ｒ側から順に、正の屈折力を有する屈折光学系Ｇ１Ｐと、第１反射面Ｐ１ｒ側に凹面を向けた凹面反射鏡Ｍ１とを備えている。屈折光学系Ｇ１Ｐ及び凹面反射鏡Ｍ１はＸ軸方向に沿って配置され、全体として反射屈折光学系ＨＫ１を構成している。更に、結像光学系Ｋ１は、反射屈折光学系ＨＫ１から＋Ｘ方向に沿って入射する光を−Ｚ軸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直角プリズムＰｒの第２反射面Ｐ２ｒを備えている。
【００６９】
第２反射面Ｐ２ｒとプレートＰとの間の光路中には、転写パターン像の倍率を調整する倍率調整装置２２ａが設けられている。また、倍率調整装置２２ａによる倍率調整により発生する像ずれを補正するために部分可変パターン生成装置１０ａの電子マスク１４ａと第１反射面Ｐ１ｒとの間の光路中にクサビレンズ１６ａ、像シフタ１９ａが設けられている。ここでクサビレンズ１６ａは、転写パターンの結像位置（フォーカス位置）を補正する焦点位置補正手段を構成する。また、像シフタ１９ａは、転写パターンの結像位置を補正（シフト）する像シフト手段を構成する。
【００７０】
図３は、クサビレンズ１６ａの側面図である。図３に示すように、クサビレンズ１６ａは、光学部材１７ａ及び光学部材１８ａを備えている。ここで光学部材１７ａ及び光学部材１８ａは、くさび状に形成され露光光を透過可能なガラス板である。光学部材１７ａは、クサビレンズ駆動部４２（図１５参照）により駆動されることにより、射出面を光学部材１８ａの入射面に対してスライドさせるように移動する。
【００７１】
図４は、光学部材１８ａに対して光学部材１７ａをＸ軸方向にスライドした際に部分投影光学系の結像位置が変化する様子を説明する図である。図４に示すように、光学部材１７ａを２点鎖線で示す位置から、実線で示す位置にスライドすることにより、光学部材１７ａの入射面１７０ａと光学部材１８ａの射出面１８０ａとの相対寸法（厚さ）が変更される。すると、結像位置は距離δだけ変更される。すなわち、図４に示すように、光学部材１７ａが−Ｘ側に移動して光学部材１７ａの入射面１７０ａと光学部材１８ａの射出面１８０ａとの相対寸法が大きくなると、結像位置は−Ｚ側にシフトする。一方、相対寸法が小さくなると、結像位置は＋Ｚ側にシフトする。したがって、光学部材１７ａを光学部材１８ａに対しておおよそＸ軸方向にスライドすることにより、投影光学系ＰＬ１の結像位置（フォーカス位置）を調整することができる。
【００７２】
図５は、像シフタ１９ａの外観図である。像シフタ１９ａは、Ｙ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２０ａと、Ｘ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２１ａと有している。平行平面ガラス板２０ａは、像シフタ駆動部４３（図１５参照）により駆動されてＹ軸まわりに回転し、平行平面ガラス板２１ａは像シフタ駆動部４３により駆動されてＸ軸まわりに回転する。平行平面ガラス板２０ａがＹ軸まわりに回転することによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像はＸ軸方向にシフトし、平行平面ガラス板２１ａがＸ軸まわりに回転することによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像はＹ軸方向にシフトする。
【００７３】
図６は、像シフタ１９ａを駆動させることによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像がシフトした状態を示す図である。即ち、平行平面ガラス板２０ａをＹ軸まわりに回転させ、平行平面ガラス板２１ａをＸ軸まわりに回転させることにより、電子マスク１４ａに部分投影光学系ＰＬ１の視野領域に対応して設けられている台形領域である有効エリア１４０ａのプレートＰ上における像がＸ方向及びＹ方向にシフト（実線で示す像が破線で示す像にシフト）する。
【００７４】
図７は、部分投影光学系ＰＬ１の結像光学系Ｋ１の斜視図である。直角プリズムＰｒは、プリズム台３０にピエゾ素子等のプリズム駆動部４４を介して固定されており、プリズム駆動部４４を駆動させることによりＺ軸まわり（図中矢印ａ方向、またはその反対方向）に回転する。これによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像が回転する。
【００７５】
図８は、直角プリズムＰｒを回転させることによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像が回転した状態を示す図である。即ち、直角プリズムＰｒをＺ軸まわりに回転させることにより、電子マスク１４ａに部分投影光学系ＰＬ１の視野領域に対応して設けられている台形領域である有効エリア１４０ａのプレートＰ上における像がＺ軸まわりに回転（実線で示す像が破線で示す像に回転）する。
【００７６】
図９は、倍率調整装置２２ａの外観図である。図９に示すように、倍率調整装置２２ａは、平凹レンズ２３ａ、両凸レンズ２４ａ、平凹レンズ２５ａの３枚のレンズから構成されている。倍率調整装置駆動部４５（図１５参照）により平凹レンズ２３ａと平凹レンズ２５ａとの間に位置する両凸レンズ２４ａをＺ軸方向に移動させることにより、電子マスク１４ａの転写パターンの像の倍率調整を行う。
【００７７】
投影光学系ＰＬを構成する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、像側テレセントリックに構成されており、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１がθ１≦１００ｍｒａｄの条件を満たすように構成されている。従って、転写パターンの像を正確な位置に結像させることができる。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【００７８】
部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３と部分投影光学系ＰＬ４〜ＰＬ５の間には、プレートＰに設けられているアライメントマークを検出する複数のアライメント系及びプレートＰのＺ軸方向における位置を検出する複数のプレート側ＡＦ検出系が内蔵されたアライメントユニットＡＬＵが設けられている。
【００７９】
図１０は、アライメントユニットＡＬＵの斜視図である。図１０に示すように、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３と部分投影光学系ＰＬ４〜ＰＬ５との間において、非走査方向であるＹ軸方向に、４つ並べて配置されている。
【００８０】
一方、プレートＰには、図１１に示すように、アライメント処理に用いられる複数のアライメントマークｍ１〜ｍ４が設けられている。即ち、プレートステージＰＳＴに載置されたプレートＰ上にはアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４に対応させてＹ軸方向に４つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ４がＸ軸方向の６箇所に間隔をおいて形成されており、全部で２４個のアライメントマークが形成されている。したがって、これら４つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりアライメントマークｍ１〜ｍ４のそれぞれを同時に検出可能である。なお、図１１ではアライメントマークは、黒丸のマークとして示されているが、例えば十字状のマークでもボックスマークでもよい。
【００８１】
図１０に示すように、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４のＸ軸方向両側には、５つのプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅが設けられている。プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅは、プレートステージＰＳＴに支持されたプレートＰの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。
【００８２】
図１２は、アライメント系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ４も、アライメント系ＡＬ１と同等の構成である。図１２に示すように、アライメント系ＡＬ１は、アライメント用検出光を射出するアライメント用光源５０と、光源５０から射出した検出光をリレーレンズ５２に導く光ファイバからなるライトガイド５１と、リレーレンズ５２の光路下流側に設けられたハーフミラー５３と、ハーフミラー５３と検出対象であるプレートＰ（アライメントマークｍ１〜ｍ４）との間に設けられているハーフミラー５３を通過した検出光をプレートＰ上に照射する対物レンズ５４と、検出光の照射によりプレートＰ（アライメントマークｍ１〜ｍ４）で発生した反射光がハーフミラー５３を介して導かれる偏向ミラー５５と、偏向ミラー５５からの反射光を分岐するビームスプリッタ５６と、ビームスプリッタ５６で分岐された２つの光束のうち一方の光束が入射する低倍率アライメント受光系５７と、他方の光束が入射する高倍率アライメント受光系５８とを備えている。
【００８３】
低倍率アライメント受光系５７は、低倍用レンズ系５７Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）５７Ｂとを有しており、プレートＰ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。高倍率アライメント受光系５８は、高倍用レンズ系５８Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）５８Ｂとを有しており、プレートＰの狭い領域を高精度で計測可能である。これら低倍率アライメント受光系５７と高倍率アライメント受光系５８とは同軸に配置されている。そして、アライメント用検出光のプレートＰに対する照射により発生した光（反射光）は、低倍率アライメント受光系５７と高倍率アライメント受光系５８とのそれぞれに受光される。
【００８４】
低倍率アライメント受光系５７は、アライメント用検出光により照射されたプレートＰの広い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ４）の位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系５８は、アライメント用検出光により照射されたプレートＰの狭い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ４）の位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系５７及び高倍率アライメント受光系５８のそれぞれは受光信号を制御装置２７に出力し、制御装置２７はアライメント受光系５７、５８それぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００８５】
図１３は、プレート側ＡＦ検出系４０ａを示す概略構成図である。なお、他のプレート側ＡＦ検出系４０ｂ〜４０ｅは、プレート側ＡＦ検出系４０ａと同等の構成である。図１３に示すように、プレート側ＡＦ検出系４０ａは、ＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した検出光が入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、検出対象であるプレートＰに斜方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された検出光に基づきプレートＰで反射された反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、検出光を例えばスリット状に整形してからプレートＰに照射する。ここで、図１３に示すように、検出対象であるプレートＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置２７に出力され、制御装置２７は撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて、プレートＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。
【００８６】
図１に戻って、プレートステージＰＳＴの−Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に複数並んだＡＩＳマーク７０（図１１参照）を有する基準部材７１が設けられている。ＡＩＳマーク７０のＺ軸方向における形成位置（高さ）は、プレートＰの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、基準部材７１の下方には、空間像計測センサ（ＡＩＳ）が設けられている。図１４は、空間像計測センサ７２の構成を示す図である。空間像計測センサ７２は、プレートステージＰＳＴ内に埋設されており、基準部材７１を透過した光をレンズ系７３を介して撮像素子７４に導き検出する。
【００８７】
この実施の形態における走査型投影露光装置においては、電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と、電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。即ち、電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示した基準マークの像とＡＩＳマーク７０が一致するようにプレートステージＰＳＴを移動し、基準マークの像とＡＩＳマーク７０とを空間像計測センサ７２で検出し、この検出結果に基づいて電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置、即ち電子マスク１４ａ〜１４ｅとプレートステージＰＳＴとの相対位置を求める。なお、この場合に電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示される基準マークは、マスクパターン記憶部２８（図１５参照）に記憶されているものであり、プレートステージＰＳＴの位置は後述のレーザ干渉計により検出される。
【００８８】
また、この実施の形態における走査型投影露光装置においては、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。即ち、プレートステージＰＳＴを移動し、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の計測領域中心（具体的には計測領域に設けられている指標マーク）にＡＩＳマーク７０を一致させ、このときのプレートステージＰＳＴの位置をレーザ干渉計で検出する。この検出結果に基づいて、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を求める。
【００８９】
この走査型投影露光装置には、プレートＰが載置されているプレートステージ（基板ステージ）ＰＳＴを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させ、かつステップ方向であるＹ軸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（図１５に示すプレートステージ駆動部２９及びプレートステージ制御部３０）、プレートステージＰＳＴを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸回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（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージＰＳＴの位置座標が移動鏡２６を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００９０】
図１５は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅ、及び各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、制御装置２７に接続されている。部分投影光学系ＰＬ１には、クサビレンズ１６ａを駆動するクサビレンズ駆動部４２、像シフタ１９ａを駆動する像シフタ駆動部４３、直角プリズムＰｒを駆動する直角プリズム駆動部４４、倍率調整装置２２ａを駆動する倍率調整装置駆動部４５が設けられている。同様に、各部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５にも、クサビレンズを駆動するクサビレンズ駆動部、像シフタを駆動する像シフタ駆動部、直角プリズムを駆動する直角プリズム駆動部、倍率調整装置を駆動する倍率調整装置駆動部が設けられている。
【００９１】
また、制御装置２７には、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅにおいて生成する転写パターン及び電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示する基準マークを記憶するマスクパターン記憶部２８、プレートステージＰＳＴを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部２９を制御するプレートステージ制御部３０が接続されている。また、制御装置２７には、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４、プレート側ＡＦ検出系４０ｂ〜４０ｅ、空間像計測センサ７２が接続されている。
【００９２】
図１６は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のプレートＰ上における部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれによる投影領域４８ａ〜４８ｅを示す平面図である。各投影領域４８ａ〜４８ｅは、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の視野領域に対応して所定の形状に設定されており、この実施の形態においては台形形状を有している。投影領域４８ａ、４８ｂ、４８ｃと投影領域４８ｄ、４８ｅとはＸ軸方向に対向して配置されている。さらに、投影領域４８ａ〜４８ｅのそれぞれは隣り合う投影領域の端部（境界部）どうし（４８ａと４８ｄ、４８ｄと４８ｂ、４８ｂと４８ｅ、４８ｅと４８ｃ）が二点鎖線で示すように、Ｙ軸方向に重ね合わせるように並列配置され、Ｘ軸方向における投影領域の幅の総計がほぼ等しくなるように設定されている。すなわち、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなるように設定されている。
【００９３】
このように、投影領域４８ａ〜４８ｅのそれぞれが重ね合わせられる継ぎ部により、継ぎ部における光学収差の変化や照度変化が滑らかになる。なお、この実施の形態の投影領域４８ａ〜４８ｅの形状は台形であるが、六角形や菱形、あるいは平行四辺形であっても構わない。
【００９４】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．０４よりも大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．４よりも小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【００９５】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。従って、実用的なスループットを確保することができる。また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。ここで、プレートＰ上の照度の基準値に対する照度むらＩ（％）は、プレートＰ上の照度の最大値をＩｍａｘ（Ｗ）、プレートＰ上の照度の最小値をＩｍｉｎ（Ｗ）とすると、次の数式により定義される。
Ｉ＝｛（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）｝×１００（％）
従って、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【００９６】
更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。従って、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００９７】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、まず、電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と、電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。この計測の際に、電子マスク１４ａに表示した基準マークがＡＩＳマーク７０と一致するように、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１のクサビレンズ駆動部４２に制御信号を出力し、クサビレンズ１６ａを駆動して、投影光学系ＰＬ１のＺ方向の結像位置の調整を行う。また、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１の像シフタ駆動部４３に制御信号を出力し、像シフタ１９ａを駆動して、投影像をＸ軸方向、Ｙ軸方向にシフトさせて結像位置の調整を行う。また、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１のプリズム駆動部４４に制御信号を出力し、直角プリズムＰｒを駆動して、投影像を回転させて投影像の回転位置の調整を行う。更に、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１の倍率調整装置駆動部４５に制御信号を出力し、部分投影光学系ＰＬ１の倍率調整を行う。
【００９８】
同様に、制御装置２７から部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５に対して制御信号の出力を行い、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５のＺ方向の結像位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の投影像のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の投影像の回転位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の倍率の調整を行う。この調整を各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５において行うことにより、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５において、他の部分投影光学系との関係を考慮した光学特性の調整を行うことができる。また、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の相対的な位置合わせを行うことができる。
【００９９】
次に、上述のようにしてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。そして、プレートステージＰＳＴ上にプレートＰを搬送してアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりプレートＰに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ４の検出を行い、プレートＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置、及び回転位置の補正を行い露光を開始する。即ち、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅ及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅの透過型液晶表示素子１４ａ〜１４ｅにおいて転写パターンを生成し、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、生成された転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写する。
【０１００】
なお、露光を行っている間においても、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりアライメントマークｍ１〜ｍ４の検出を行いプレートＰのゆがみ、たわみ等の検出を行う。したがって、制御装置２７は、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対して制御信号の出力を行い、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のＺ方向の結像位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の投影像のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の投影像の回転位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の倍率の調整を行う。また、プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅのそれぞれの検出結果は制御装置２７に出力され、制御装置２７はプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅの検出結果に基づいて、プレートＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおいて２次元的に配置されているので、制御装置２７は複数のプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅの検出結果に基づいて、プレートＰのＸ軸まわり方向及びＹ軸まわり方向における姿勢を求めることができる。制御装置２７は、求めたＺ軸方向における位置、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢に基づいて、プレートステージ制御部３０を介してプレートステージ駆動部２９を駆動し、プレートＰのＺ軸方向における位置の調整、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【０１０１】
こうして、複数の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してプレートＰを走査方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させることによって、転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【０１０２】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１０３】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１０４】
また、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備え、光源からの照明光の波長λが３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍの条件を満たす。即ち、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光型画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより、短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【０１０５】
また、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する調整機構を備えているため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上に正確に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１０６】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態の説明を行なう。図１７は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。なお、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部材と同一の構成を示す部材には、第１の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【０１０７】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置は、複数（図１７では合計で５つ）の部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからなる可変パターン生成装置を備えている。なお、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅは、Ｙ軸方向に沿って１列に露光領域１つ分ずつ間隔をあけて配列されている。各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからの光は、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに対応してＹ軸方向に沿って１列に露光領域１つ分ずつ間隔をあけて配列された複数（図１７では合計で５つ）の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系に入射する。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５をそれぞれ射出した光は、プレート（基板）Ｐ上において対応する露光領域に転写パターンの像を形成する。
【０１０８】
この走査型投影露光装置では、プレートＰが載置されているプレートステージ（基板ステージ、図示せず）をプレートＰの一端Ｐ１から他端Ｐ２まで走査方向であるＸ軸方向に移動させながら露光を行なう。図１８は、プレートＰの一端Ｐ１から他端Ｐ２まで露光を行なった状態を示す図である。図１８に示すように、ａは部分投影光学系ＰＬ１により投影露光された領域、ｂは部分投影光学系ＰＬ２により投影露光された領域、ｃは部分投影光学系ＰＬ３により投影露光された領域、ｄは部分投影光学系ＰＬ４により投影露光された領域、ｅは部分投影光学系ＰＬ５により投影露光された領域である。
【０１０９】
次に、プレートステージを＋Ｙ軸方向に露光領域１つ分移動させ、プレートＰをプレートＰの他端Ｐ２から一端Ｐ１までＸ軸方向に移動させながら露光を行なう。即ち、往復走査させることによりプレートＰの全体に対して転写パターンの露光を行なう。
【０１１０】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、瞳収差に基づく主光線と各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１が、
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されている。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【０１１１】
また、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．０４よりも大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．４よりも小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【０１１２】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。従って、実用的なスループットを確保することができる。また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。従って、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【０１１３】
更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。従って、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１１４】
この第２の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１１５】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１１６】
また、各部分可変パターン生成装置及びそれに対応する各部分投影光学系を１列に配列されているため、プレートのスキャン長を短くすることができる。また、プレートアライメント系、オートフォーカス系を容易に設置することができる。
【０１１７】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態の説明を行なう。この第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の構成は、部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の構成以外の部分においては、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置と同一である。即ち、第１の実施の形態にかかる部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに代えて、部分可変パターン生成装置１００ａ及び部分可変パターン生成装置１００ａと同一の構成を有する４つの部分可変パターン生成装置を備え、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に代えて、部分投影光学系ＰＬ１０及び部分投影光学系ＰＬ１０と同一の構成を有する４つの部分投影光学系を備えている。なお、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部材と同一の構成を示す部材には、第１の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【０１１８】
図１９は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分可変パターン生成装置１００ａ及びそれに対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ１０の構成を示す図である。部分可変パターン生成装置１００ａは、光源９９、シャッタ１００、照度調光ウエッジ１０２、コリメートレンズ１０４、フライアイインテグレータ１０６、コンデンサレンズ１０８、及び非発光型画像表示素子である電子マスク１０９を備えて構成されている。なお、各電子マスク１０９には、微少反射ミラー素子アレイであるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いている。光源９９からの照明光の波長λは、１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍの条件を満たす波長である。光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光がＤＭＤにより確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【０１１９】
また、照度調光ウエッジ１０２は、部分投影光学系ＰＬ１０を介してプレートＰに到達する光の照度を他の部分投影光学系を介してプレートＰに到達する光の照度と一致させるように調整（調光）するための機構（調光手段）であり、線形的に透過濃度が変化するように微小パターンが配置されており、光の透過する位置を変更することより照度を調整することができる。
【０１２０】
部分可変パターン生成装置１００ａ及び他の４つの部分可変パターン生成装置からの光は、部分可変パターン生成装置１００ａ及び他の４つの部分可変パターン生成装置に対応して設けられた部分投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに入射する。図１９に示すように、部分投影光学系ＰＬ１０は、部分可変パターン生成装置１００ａからの光に基づいて転写パターンの像を形成する結像光学系Ｋ１０を備えて構成されている。結像光学系Ｋ１０は、正の屈折力を有する屈折光学系Ｇ１Ｐ、凹面反射鏡Ｍ１、及びミラー１１０を備えており、全体として反射屈折光学系を構成している。
【０１２１】
部分可変パターン生成装置１００ａからの光は、屈折光学系Ｇ１Ｐを介して、凹面反射鏡Ｍ１に達する。凹面反射鏡Ｍ１により反射された光は、再び屈折光学系Ｇ１Ｐを介して、ミラー１１０により反射されて、像シフタ１９ａを介して、倍率調整装置２２ａを介して、プレートＰ上において対応する露光領域に転写パターンの像を形成する。なお、像シフタ１９ａ及び倍率調整装置２２ａの構成は、第１に実施の形態にかかる像シフタ１９ａ及び倍率調整装置２２ａの構成と同一であり、投影像のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置の調整が可能であり、部分投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系の倍率の調整が可能である。
【０１２２】
また、ミラー１１０を光軸に沿って回転させることにより部分投影光学系ＰＬ１０により投影される像の回転位置の調整を行なう。なお、ミラーは、部分投影光学系ＰＬ１０と同様に、他の４つの部分投影光学系のそれぞれに対応して設けられている。
【０１２３】
なお、プレートＰを載置しているプレートステージＰＳＴ上には、照度センサ（図示せず、計測系）が配置されている。ここで、照度センサ（計測系）は、各部分投影光学系によりプレートＰ上に投影された複数の転写パターンの像のオーバーラップ領域の照度を計測し、計測結果を制御装置に送信する。制御装置は、投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系を介してプレートＰに到達する照度を一致させるために、照度センサにより計測された計測結果に基づいて、調光ウエッジ１０２により調光を行なう。
【０１２４】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系は、瞳収差に基づく主光線と各部分投影光学系の光軸とがなす角度θ１が、
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されている。なお、部分投影光学系の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【０１２５】
また、各部分投影光学系のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。
【０１２６】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。
【０１２７】
また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。
【０１２８】
この第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１２９】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１３０】
次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態の説明を行なう。図２０は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。以下の説明においては、図２０中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【０１３１】
この実施の形態においては、複数の投影光学ユニット２００を備え、複数の投影光学ユニット２００に対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【０１３２】
図２１は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置に備えられている投影光学ユニット２００の概略構成を示す図である。図２１に示すように、各投影光学ユニット２００は、円筒形状を有する鏡筒８０を有し、鏡筒８０の上部に転写パターンを形成する可変パターン生成装置（部分可変パターン生成装置）８１を備えると共に、鏡筒８０内に可変パターン生成装置８１により形成された転写パターンをプレートステージ（図示せず）上に保持されたプレートＰ上に投影する投影光学系（部分投影光学系）ＰＬを備えている。ここで投影光学系ＰＬは、投影光学系ＰＬのイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２としたとき、
０．５≦φ１／φ２≦４
の条件を満足することが望ましい。この投影光学系ＰＬは縮小倍率を有する。なお、投影光学系ＰＬの倍率は等倍であってもよい。
【０１３３】
可変パターン生成装置８１は、プレートＰ上に転写する転写パターンに基づいて発光パターンを形成する自発光型画像表示素子により構成されている。ここで自発光型画像表示素子の光射出方向は、投影光学系ＰＬの瞳収差に基づいて、例えば、瞳収差に基づく主光線の傾きの方向に一致するように設定されている。
【０１３４】
また、各投影光学ユニット２００は、投射部ＡＦ１及び検出部ＡＦ２を有する斜入射オートフォーカス系を備えている。斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ１からの投射光がプレートＰの表面で反射される際に、検出部ＡＦ２において受光される光の位置を検出することにより、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出する。更に、各投影光学ユニット２００は、投影光学ユニット２００を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）に移動させるためのユニット駆動部８２を備えている。
【０１３５】
図２２は、各投影光学ユニット２００の配置状態を説明するための図である。投影光学ユニット２００は、第１列目（図２２における最も手前の列）にＹ方向に等間隔で７個配置されており、第２列目〜第５列目にＹ方向に等間隔で各６個配置されており、第６列目にＹ方向に等間隔で７個配置されている。ここで各投影光学ユニット２００は、露光エリア８３がＹ方向に隣り合う他の何れかの投影光学ユニット２００の露光エリア８３と重なるように、即ちオーバラップ露光が行えるように配置されている。
【０１３６】
各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成された転写パターンは、各投影光学ユニット２００の投影光学系ＰＬによりプレートＰ上に投影され転写パターンの像が形成される。
【０１３７】
また、この露光装置には、プレートステージを走査方向であるＸ軸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（図２３に示すプレートステージ駆動部８６及びプレートステージ制御部８７）、プレートステージを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共に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（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡８８を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【０１３８】
図２３は、この実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各投影光学ユニット２００は、制御装置８４に接続されている。また、制御装置８４には、各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成する転写パターンを記憶するマスクパターン記憶部８５、プレートステージを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部８６を制御するプレートステージ制御部８７が接続されている。
【０１３９】
制御装置８４は、プレートステージの走査に同期して、各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成する転写パターンを各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１に対して順次出力する。また、制御装置８４は、各投影光学ユニット２００の斜入射オートフォーカス系において検出されたプレートＰ表面の位置に基づいて、各投影光学ユニット２００を光軸（Ｚ方向）に沿って移動させるための制御信号を各投影光学ユニット２００のユニット駆動部８２に対して順次出力する。
【０１４０】
この露光装置においては、各投影光学ユニット２００に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において液晶表示素子のパターン等の転写パターンを順次生成し、各投影光学ユニット２００は、生成された転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に順次転写する。ここで、各投影光学ユニット２００は、斜入射オートフォーカス系により検出されたプレートＰの面の位置に基づいて、ユニット駆動部８２により投影光学ユニット２００の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写する。即ち、各投影光学ユニット２００は、プレートＰのたわみ、うねりに影響されることなく、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。こうして、マスクパターン記憶部８５に記憶されている転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【０１４１】
なお、合致方法については、ユニット駆動部８２により投影光学ユニット２００を動かす方法以外にも投影光学系内の一部のレンズと光軸方法に動かす方法でもよい。
【０１４２】
また、この実施の形態においては、可変パターン生成装置８１が自発光型画像表示素子を備える場合について説明を行なったが、可変パターン生成装置８１が光源と、この光源からの照明光の光路中に配置される非発光型画像表示素子を備えるようにしてもよい。なお、このとき透過型液晶表示素子を備えた非発光型画像表示素子を用いた場合においては、光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満足することが望ましい。
【０１４３】
また、微小反射ミラー素子アレイを備えた非発光型画像表示素子を用いた場合においては、光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満足することが望ましい。
【０１４４】
この第４の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１４５】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態においては、像位置の回転誤差を直角プリズムＰｒをＺ軸まわりに回転させることにより調整し、第３の実施の形態においては、ミラーをＺ軸まわりに回転させることにより調整したが、電子マスク自体を回転させることにより像位置の回転誤差を調整してもよい。この場合においては、電子マスクを固定しているマスクホルダ（図示せず）が微動するための駆動系を備え、その駆動系によりマスクホルダを微動させることにより電子マスクを回転させる。
【０１４６】
また、上述の第１乃至第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、それぞれの部分可変パターン生成装置が光源を備えて構成されている。しかしながら、部分可変パターン生成装置外に１つの光源を備え、その光源からの光を所定の露光波長を選択する波長選択フィルタ及びリレー光学系を介して、複数（この実施の形態においては５つ）の射出口を備えたライトガイドファイバに入射させ、ライトガイドファイバのそれぞれの射出口より射出される光を、コリメートレンズ、フライアイレンズ等のオプティカルインテグレータ及びコンデンサレンズを介して、それぞれの部分可変パターン生成装置に入射させるようにしてもよい。
【０１４７】
また、上述の第１乃至第３の実施の形態においては、部分可変パターン生成装置に非発光型画像表示素子を備えているが、自発光型表示素子を備えるようにしてもよい。この場合には、自発光型画像表示素子の光射出方向を、部分投影光学系の瞳収差に基づいて、例えば、瞳収差に基づく、主光線の傾きの方向に一致するように設定する。
【０１４８】
また、上述の実施の形態においては、電子マスクの各素子をオンオフすることにより転写パターンを形成しているが、電子マスクの各素子をオンオフすることに加え各素子の中間調を用いて転写パターンを形成してもよい。電子マスクとして透過型液晶マスクを用いる場合には、電子マスクの各素子を中間調で駆動することにより、電子マスク面を照明する照明光が不均一であった場合においても実質的に均一な露光光とすることができる。従って、照明光学系のムラまたは経年劣化により生じる照明光の不均一性を補正することが可能となる。
【０１４９】
また、この実施の形態において、電子マスクとしてＤＭＤ等の反射型素子を用いている場合には、電子マスク面を照明する照明光が斜入射であることから、ビームスプリッタ等を用いることなく電子マスク面を均一に照明するためには、複雑な照明光学系を構成する必要がある。しかしながら、この場合においても、電子マスクの各素子を中間調で駆動することにより簡単な照明光学系を構成することが可能となり、コストを低減することができる。また、各素子の中間調を用いることにより、通常の露光より露光量を少なくした所謂ハーフドーズ露光を任意の場所で容易に行なうことができる。
【０１５０】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置において、プレートステージＰＳＴ上に、プレートＰの露光面とほぼ同じ高さのディテクタを配設しても良い。ディテクタは、プレートＰ上の露光光の光量に関する情報（照度）を検出する照度センサであってＣＣＤセンサにより構成されており、プレートＰ上の各部分投影光学系のそれぞれに対応する位置の露光光の照度を検出し、検出した検出信号を制御装置へ出力する。
【０１５１】
また、上述の第１及び第２の実施の形態においては、露光装置が光源とこの光源からの照明光の光路中に設置された非発光型画像表示素子である透過型液晶表示素子を備える可変パターン生成装置を備えているが、透過型液晶表示素子に代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで非発光型画像表示素子とは、空間光変調器（ＳＬＭ ： Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、上述の透過型液晶表示素子（ＬＣＤ ： Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、ＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、またはＤｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ ： ＥｌｅｃｔｒｏＰｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）等が例として挙げられる。
【０１５２】
また、光源とこの光源からの照明光の光路中に設置された非発光型画像表示素子を備える可変パターン生成装置に代えて、自発光型画像表示素子を備える可変パターン生成装置を備えるようにしてもよい。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ ： Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ ： Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ ： Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等が挙げられる。また、可変パターン生成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成してもよい。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【０１５３】
次に、この発明の実施の形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図２４は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図２４のステップＳ４０において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、その１ロットのウエハ（プレート）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Ｓ４４において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、可変パターン生成装置において生成された転写パターンの像がその投影光学系（複数の部分投影光学系）を介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、可変パターン生成装置において生成された転写パターンの像が光学特性の調整を行った投影光学系により感光性基板上に投影され露光転写される。その後、ステップＳ４６において、その１ロットのウエハ（プレート）上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ４８において、その１ロットのウエハ（プレート）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、可変パターン生成装置において生成された転写パターンに対応する回路パターンが、各ウエハ（プレート）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。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１５４】
また、この発明の実施の形態にかかる露光装置では、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。図２５は、この実施の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製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【０１５５】
図２５のパターン形成工程Ｓ５０では、この実施の形態の露光装置を用いて、可変パターン生成装置において生成された転写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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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、レジスト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形成工程Ｓ５２へ移行する。
【０１５６】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２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、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【０１５７】
セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パターン形成工程Ｓ５０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形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ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。その後、モジュール組立工程Ｓ５６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。従って、このマイクロデバイスの製造方法のパターン形成工程においては、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１５８】
【発明の効果】
この発明の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１５９】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１６０】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、基板位置計測手段により計測された感光性基板の位置に基づいて転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、感光性基板にゆがみ等が生じている場合においても、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができる。
【０１６１】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１６２】
また、この発明の露光方法によれば、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１６３】
また、この発明のデバイス製造方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に結像することができ、スループット良くデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかるクサビレンズの側面図である。
【図４】第１の実施の形態にかかるクサビレンズを用いた結像位置の変化の状態を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる像シフタの外観図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる像シフタを用いた像のシフトの状態を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる部分投影光学系の結像光学系の斜視図である。
【図８】第１の実施の形態にかかる結像光学系の直角プリズムの回転による像の回転の状態を説明するための図である。
【図９】第１の実施の形態にかかる倍率調整装置の外観図である。
【図１０】第１の実施の形態にかかるアライメントユニットの斜視図である。
【図１１】第１の実施の形態にかかるプレートに形成されたアライメントマークを説明するための図である。
【図１２】第１の実施の形態にかかるアライメント系の概略構成図である。
【図１３】第１の実施の形態にかかるプレート側ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図１４】第１の実施の形態にかかる空間像計測センサの概略構成図である。
【図１５】第１の実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１６】第１の実施の形態にかかる露光装置の露光領域を説明するための図である。
【図１７】第２の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】第２の実施の形態にかかる露光装置の露光領域を説明するための図である。
【図１９】第３の実施の形態にかかる露光装置の部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の構成図である。
【図２０】第４の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２１】第４の実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの構成図である。
【図２２】第４の実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの露光領域を説明するための図である。
【図２３】第４の実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２４】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図２５】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｅ…可変パターン生成装置、１２ａ〜１２ｅ…光源、１４ａ〜１４ｅ…透過型液晶表示素子、２６…移動鏡、１６ａ…クサビレンズ、１９ａ…像シフタ、２２ａ…倍率調整装置、２７…制御装置、２８…マスクパターン記憶部、２９…プレートステージ駆動部、３０…プレートステージ制御部、４２…クサビレンズ駆動部、４３…像シフタ駆動部、４４…プリズム駆動部、４５…倍率調整装置駆動部、７２…空間像計測センサ、ＡＬＵ…アライメントユニット、ＡＬ１〜ＡＬ４…アライメント系、Ｐ…プレート、ＰＬ１〜ＰＬ５…部分投影光学系。
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体素子、液晶表示素子、その他のマイクロデバイスの製造工程において用いられる露光装置に関し、特に液晶表示素子製造工程において用いられる走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置を用いた露光方法及びデバイス製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロデバイスの一つである半導体素子又は液晶表示素子を製造する場合において、マスク（レチクル、フォトマスク等）のパターンを、投影光学系を介してフォトレジスト等の感光剤が塗布されたプレート（ガラスプレート、半導体ウエハ等）上に投影露光する投影露光装置が使用されている。
【０００３】
従来は、プレート上の各ショット領域にそれぞれマスクのパターンを一括して露光するステップ・アンド・リピート方式の投影露光装置（ステッパー）が多用されていた。近年、１つの大型の投影光学系を使用する代わりに、複数の小型部分投影光学系を走査方向に沿って所定間隔で複数列に配置し、各部分投影光学系においてそれぞれマスクのパターンをプレート上に露光するステップ・アンド・スキャン方式の投影露光装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特願平５−１６１５８８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、プレートは液晶表示素子の大型化に伴い大型化しており、現在では１ｍ角以上のプレート（ガラス基板）も用いられており、同時にマスクも大型化している。大型のマスクは、露光装置に要求されるデバイスのパターンルールが変わらなければ小型のマスクと同様の平面度が要求されるため、小型のマスクのたわみやうねりと同程度に抑えるために小型マスクよりも大幅に厚くする必要がある。また、一般にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）で使用されているマスクは、コスト高の石英ガラスであるため、大型化すれば当然に製造コストが増大する。更に、マスクの平面度を維持するためのコスト、マスクパターンの検査時間の拡大等によるコスト等が増大している。
【０００６】
この発明の課題は、デバイスの大きさにかかわらず安価なマスクによりデバイスを形成することが可能な走査型投影露光装置、該走査型投影露光装置を用いた露光方法及びデバイス製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板上へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させ、前記投影光学系は、前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする。
【０００８】
この請求項１記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０００９】
また、請求項２記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする。この請求項２記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置が自発光型画像表示素子を備えているため、照明光学系を設置する必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。
【００１０】
また、請求項３記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする。この請求項３記載の走査型投影露光装置によれば、所望のパターンを容易に生成することができる。
【００１１】
また、請求項４記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１２】
この請求項４記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備えている場合に、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光型画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより、短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【００１３】
また、請求項５記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００１４】
この請求項５記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備えている場合に、光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が非発光型画像表示素子により確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【００１５】
また、請求項６記載の走査型投影露光装置は、前記調整機構が前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整することを特徴とする。
【００１６】
この請求項６記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する調整機構を備えているため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上に正確に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００１７】
また、請求項７記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置により生成された前記転写パターンと前記感光性基板の相対的な位置を計測するアライメント系を備え、前記アライメント系の計測結果に基づいて、前記基板ステージの位置の調整を行うことを特徴とする。
【００１８】
この請求項７記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置により生成された転写パターンと感光性基板の相対的な位置を計測するアライメント系の計測結果に基づいて基板ステージの位置の調整するため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上の正確な位置に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００１９】
また、請求項８記載の走査型投影露光装置は、前記投影光学系を介して前記感光性基板上へ到達する光を計測するための計測系と、前記計測系の計測結果に基づいて、前記投影光学系からの光を調光する調光手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
この請求項８記載の走査型投影露光装置によれば、投影光学系を介して感光性基板上へ到達する光を計測する計測系の計測結果に基づいて投影光学系からの光を調光する調光手段を備えているため、最適な感光性基板上の照度を確保することができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００２１】
また、請求項９記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする。
【００２２】
この請求項９記載の走査型投影露光装置によれば、複数の部分可変パターン生成装置及びそれらに対応した複数の部分投影光学系により構成されているため、転写パターンが生成されるパターン表示面を小さく設定することができ、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系が転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００２３】
また、請求項１０記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系により前記感光性基板上に投影された複数の転写パターンの像が少なくとも一部のオーバーラップ領域を有することにより前記感光性基板上に転写パターンの像を形成することを特徴とする。
【００２４】
この請求項１０記載の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系により感光性基板上に投影される複数の転写パターンの像の継ぎを確実に行なうことができ、転写パターンの像を良好に投影露光することができる。
【００２５】
また、請求項１１記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系間の相対的な位置合わせを行なうための計測光学系を更に有し、前記計測光学系による計測結果に基づいて、前記調整機構により前記部分投影光学系の調整を行うことを特徴とする。
【００２６】
この請求項１１記載の走査型投影露光装置によれば、部分投影光学系間の相対的な位置合わせを行なうための計測光学系による計測結果に基づいて部分投影光学系の調整を行うため、各部分投影光学系の相対的な位置合わせを確実に行うことができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００２７】
また、請求項１２記載の走査型投影露光装置は、前記部分投影光学系が前記基板ステージの走査方向に直行する方向に配列され、前記感光性基板の前記基板ステージの走査方向に直行する方向の幅と略同等の露光幅を有することを特徴とする。
【００２８】
この請求項１２記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査方向に直行する方向の幅と略同等の露光幅を有するように複数の部分投影光学系が配列されているため、プレートの走査長を短くすることが可能となり、かつプレートアライメント系またはオートフォーカス系を配置する場合において、配置を容易にすることができる。
【００２９】
また、請求項１３記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、瞳収差に基づく主光線と前記投影光学系の光軸とがなす角度θ１が
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されていることを特徴とする。
【００３０】
この請求項１３記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００３１】
また、請求項１４記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記基板位置計測手段により計測された前記感光性基板の位置に基づいて前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする。
【００３２】
この請求項１４記載の投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、基板位置計測手段により計測された感光性基板の位置に基づいて転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、感光性基板にゆがみ等が生じている場合においても、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができる。
【００３３】
また、請求項１５記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする。この請求項１５記載の走査型投影露光装置によれば、可変パターン生成装置が自発光型画像表示素子を備えているため、照明光学系を設置する必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。
【００３４】
また、請求項１６記載の走査型投影露光装置は、前記自発光型画像表示素子の光射出方向を前記部分投影光学系の瞳収差に基づいて設定することを特徴とする。この請求項１６記載の走査型投影露光装置によれば、自発光型画像表示素子の光射出方向を部分投影光学系の瞳収差に基づいて設定することにより、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００３５】
また、請求項１７記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が、光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする。この請求項１７記載の露光装置によれば、所望のパターンを容易に生成することができる。
【００３６】
また、請求項１８記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が、透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３７】
この請求項１８記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備えている場合に、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより短波長にすることにより、高分解能を実現することができる。
【００３８】
また、請求項１９記載の走査型投影露光装置は、前記非発光型画像表示素子が、微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００３９】
この請求項１９記載の走査型投影露光装置によれば、非発光型画像表示素子が微小反射ミラー素子アレイを備えている場合に、光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が非発光画像表示素子により確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより、高分解能を実現することができる。
【００４０】
また、請求項２０記載の走査型投影露光装置は、前記可変パターン生成装置が複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする。
【００４１】
この請求項２０記載の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、他の部分投影光学系との関係を考慮して転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えているため、部分可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００４２】
また、請求項２１記載の走査型投影露光装置は、前記投影光学系の前記感光性基板側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４３】
この請求項２１記載の走査型投影露光装置によれば、投影光学系の感光性基板側の開口数を０．０４より大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数を０．４より小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【００４４】
また、請求項２２記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に形成された前記転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４５】
この請求項２２記載の走査型投影露光装置によれば、感光性基板上に形成された転写パターンの像の明部の照度を２０ｍＷ／ｃｍ２以上にすることにより、実用的なスループットを確保することができる。
【００４６】
また、請求項２３記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光の波長λが
１９０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００４７】
この請求項２３記載の走査型投影露光装置によれば、１９０ｎｍ以上かつ６００ｎｍ以下の実用的な波長域の光を使用することにより、実用的な露光を確保することができる。
【００４８】
また、請求項２４記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上の照度むらが６％以下であることを特徴とする。この請求項２４記載の走査型投影露光装置によれば、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【００４９】
また、請求項２５記載の走査型投影露光装置は、前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光束の中心線と前記感光性基板の法線とのなす角度θ２が
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすことを特徴とする。
【００５０】
この請求項２５記載の走査型投影露光装置によれば、感光性基板上に転写パターンの像を投影する光束の中心線と感光性基板の法線とのなす角度を２０ｍｒａｄより小さくすることにより、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００５１】
また、請求項２６記載の走査型投影露光装置は、転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、前記感光性基板を走査するための基板ステージとを備える走査型投影露光装置において、前記可変パターン生成装置は、複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２としたとき、
０．５≦φ１／φ２≦４
の条件を満たすことを特徴とする。
【００５２】
この請求項２６記載の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００５３】
また、請求項２７記載の露光方法は、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法であって、転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンの像を感光性基板上へ投影する投影工程とを含むことを特徴とする。
【００５４】
この請求項２７記載の露光方法によれば、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５５】
また、請求項２８記載の露光方法は、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整する調整工程と、基板ステージの走査に同期して、可変パターン生成装置により転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンを前記基板ステージを走査しつつ前記感光性基板上へ投影する投影工程とを含むことを特徴とする。
【００５６】
この請求項２８記載の露光方法によれば、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５７】
また、請求項２９記載の露光方法は、前記調整工程が投影光学系の光学特性を計測する計測工程と、前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００５８】
この請求項２９記載の露光方法によれば、投影光学系の光学特性を計測し、転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００５９】
また、請求項３０記載の露光方法は、前記調整工程がプレートの位置を計測する計測工程と、前記計測工程により計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整する工程を含むことを特徴とする。
【００６０】
この請求項３０記載の露光方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【００６１】
また、請求項３１記載のデバイス製造方法は、請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いたデバイス製造方法であって、転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００６２】
また、請求項３２記載のデバイス製造方法は、請求項２７乃至請求項３０の何れか一項に記載の露光方法を用いたデバイス製造方法であって、転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程とを含むことを特徴とする。
【００６３】
この請求項３１及び請求項３２記載のデバイス製造方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に結像することができ、スループット良くデバイスを製造することができる。
【００６４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の第１の実施の形態の説明を行う。図１は、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。この実施の形態においては、複数の反射屈折型の部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の走査型投影露光装置を例に挙げて説明する。
【００６５】
また、以下の説明においては、図１中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【００６６】
この実施の形態の走査型投影露光装置は、Ｙ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからなる可変パターン生成装置を備えている。ここで、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅにおいては、プレートＰの走査に同期して、対応する露光領域に投影される転写パターンが順次生成される。部分可変パターン生成装置１０ａは、光源１２ａと、この光源１２ａに対応して設けられ、光源１２ａからの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子である電子マスク１４ａを備えて構成されている。同様に、部分可変パターン生成装置１０ｂ〜１０ｅも、光源１２ｂ〜１２ｅと、この光源１２ｂ〜１２ｅに対応して設けられた非発光型画像表示素子である電子マスク１４ｂ〜１４ｅを備えて構成されている。なお、光源１２ａ〜１２ｅからの照明光の波長λは、３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍの条件を満たす波長である。また、各電子マスク１４ａ〜１４ｅには、透過型液晶表示素子（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）を用いており、後述する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の視野領域に対応した台形状領域の有効エリアが設けられている。
【００６７】
各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからの光は、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに対応してＹ軸方向に沿って配列された複数（図１では合計で５つ）の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに入射する。図２は、部分投影光学系ＰＬ１の構成を示す側面図である。なお、部分可変パターン生成装置１０ｂ〜１０ｅに対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５は、部分投影光学系ＰＬ１と同一の構成を有するため、部分投影光学系ＰＬ１に代表させてその説明を行う。
【００６８】
部分投影光学系ＰＬ１は、部分可変パターン生成装置１０ａからの光に基づいて転写パターンの像を形成する結像光学系Ｋ１を備えて構成されている。結像光学系Ｋ１は、電子マスク１４ａから−Ｚ軸方向に沿って入射する光を−Ｘ軸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直角プリズムＰｒの第１反射面Ｐ１ｒを備えている。また、結像光学系Ｋ１は、第１反射面Ｐ１ｒ側から順に、正の屈折力を有する屈折光学系Ｇ１Ｐと、第１反射面Ｐ１ｒ側に凹面を向けた凹面反射鏡Ｍ１とを備えている。屈折光学系Ｇ１Ｐ及び凹面反射鏡Ｍ１はＸ軸方向に沿って配置され、全体として反射屈折光学系ＨＫ１を構成している。更に、結像光学系Ｋ１は、反射屈折光学系ＨＫ１から＋Ｘ方向に沿って入射する光を−Ｚ軸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直角プリズムＰｒの第２反射面Ｐ２ｒを備えている。
【００６９】
第２反射面Ｐ２ｒとプレートＰとの間の光路中には、転写パターン像の倍率を調整する倍率調整装置２２ａが設けられている。また、倍率調整装置２２ａによる倍率調整により発生する像ずれを補正するために部分可変パターン生成装置１０ａの電子マスク１４ａと第１反射面Ｐ１ｒとの間の光路中にクサビレンズ１６ａ、像シフタ１９ａが設けられている。ここでクサビレンズ１６ａは、転写パターンの結像位置（フォーカス位置）を補正する焦点位置補正手段を構成する。また、像シフタ１９ａは、転写パターンの結像位置を補正（シフト）する像シフト手段を構成する。
【００７０】
図３は、クサビレンズ１６ａの側面図である。図３に示すように、クサビレンズ１６ａは、光学部材１７ａ及び光学部材１８ａを備えている。ここで光学部材１７ａ及び光学部材１８ａは、くさび状に形成され露光光を透過可能なガラス板である。光学部材１７ａは、クサビレンズ駆動部４２（図１５参照）により駆動されることにより、射出面を光学部材１８ａの入射面に対してスライドさせるように移動する。
【００７１】
図４は、光学部材１８ａに対して光学部材１７ａをＸ軸方向にスライドした際に部分投影光学系の結像位置が変化する様子を説明する図である。図４に示すように、光学部材１７ａを２点鎖線で示す位置から、実線で示す位置にスライドすることにより、光学部材１７ａの入射面１７０ａと光学部材１８ａの射出面１８０ａとの相対寸法（厚さ）が変更される。すると、結像位置は距離δだけ変更される。すなわち、図４に示すように、光学部材１７ａが−Ｘ側に移動して光学部材１７ａの入射面１７０ａと光学部材１８ａの射出面１８０ａとの相対寸法が大きくなると、結像位置は−Ｚ側にシフトする。一方、相対寸法が小さくなると、結像位置は＋Ｚ側にシフトする。したがって、光学部材１７ａを光学部材１８ａに対しておおよそＸ軸方向にスライドすることにより、投影光学系ＰＬ１の結像位置（フォーカス位置）を調整することができる。
【００７２】
図５は、像シフタ１９ａの外観図である。像シフタ１９ａは、Ｙ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２０ａと、Ｘ軸まわりに回転可能に設けられた平行平面ガラス板２１ａと有している。平行平面ガラス板２０ａは、像シフタ駆動部４３（図１５参照）により駆動されてＹ軸まわりに回転し、平行平面ガラス板２１ａは像シフタ駆動部４３により駆動されてＸ軸まわりに回転する。平行平面ガラス板２０ａがＹ軸まわりに回転することによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像はＸ軸方向にシフトし、平行平面ガラス板２１ａがＸ軸まわりに回転することによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像はＹ軸方向にシフトする。
【００７３】
図６は、像シフタ１９ａを駆動させることによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像がシフトした状態を示す図である。即ち、平行平面ガラス板２０ａをＹ軸まわりに回転させ、平行平面ガラス板２１ａをＸ軸まわりに回転させることにより、電子マスク１４ａに部分投影光学系ＰＬ１の視野領域に対応して設けられている台形領域である有効エリア１４０ａのプレートＰ上における像がＸ方向及びＹ方向にシフト（実線で示す像が破線で示す像にシフト）する。
【００７４】
図７は、部分投影光学系ＰＬ１の結像光学系Ｋ１の斜視図である。直角プリズムＰｒは、プリズム台３０にピエゾ素子等のプリズム駆動部４４を介して固定されており、プリズム駆動部４４を駆動させることによりＺ軸まわり（図中矢印ａ方向、またはその反対方向）に回転する。これによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像が回転する。
【００７５】
図８は、直角プリズムＰｒを回転させることによりプレートＰ上における電子マスク１４ａのパターンの像が回転した状態を示す図である。即ち、直角プリズムＰｒをＺ軸まわりに回転させることにより、電子マスク１４ａに部分投影光学系ＰＬ１の視野領域に対応して設けられている台形領域である有効エリア１４０ａのプレートＰ上における像がＺ軸まわりに回転（実線で示す像が破線で示す像に回転）する。
【００７６】
図９は、倍率調整装置２２ａの外観図である。図９に示すように、倍率調整装置２２ａは、平凹レンズ２３ａ、両凸レンズ２４ａ、平凹レンズ２５ａの３枚のレンズから構成されている。倍率調整装置駆動部４５（図１５参照）により平凹レンズ２３ａと平凹レンズ２５ａとの間に位置する両凸レンズ２４ａをＺ軸方向に移動させることにより、電子マスク１４ａの転写パターンの像の倍率調整を行う。
【００７７】
投影光学系ＰＬを構成する部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、像側テレセントリックに構成されており、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１がθ１≦１００ｍｒａｄの条件を満たすように構成されている。従って、転写パターンの像を正確な位置に結像させることができる。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【００７８】
部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３と部分投影光学系ＰＬ４〜ＰＬ５の間には、プレートＰに設けられているアライメントマークを検出する複数のアライメント系及びプレートＰのＺ軸方向における位置を検出する複数のプレート側ＡＦ検出系が内蔵されたアライメントユニットＡＬＵが設けられている。
【００７９】
図１０は、アライメントユニットＡＬＵの斜視図である。図１０に示すように、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４は、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ３と部分投影光学系ＰＬ４〜ＰＬ５との間において、非走査方向であるＹ軸方向に、４つ並べて配置されている。
【００８０】
一方、プレートＰには、図１１に示すように、アライメント処理に用いられる複数のアライメントマークｍ１〜ｍ４が設けられている。即ち、プレートステージＰＳＴに載置されたプレートＰ上にはアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４に対応させてＹ軸方向に４つ並んだアライメントマークｍ１〜ｍ４がＸ軸方向の６箇所に間隔をおいて形成されており、全部で２４個のアライメントマークが形成されている。したがって、これら４つのアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりアライメントマークｍ１〜ｍ４のそれぞれを同時に検出可能である。なお、図１１ではアライメントマークは、黒丸のマークとして示されているが、例えば十字状のマークでもボックスマークでもよい。
【００８１】
図１０に示すように、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４のＸ軸方向両側には、５つのプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅが設けられている。プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅは、プレートステージＰＳＴに支持されたプレートＰの露光面に直交する方向、すなわちＺ軸方向における位置をそれぞれ検出する。
【００８２】
図１２は、アライメント系ＡＬ１の概略構成図である。なお、他のアライメント系ＡＬ２〜ＡＬ４も、アライメント系ＡＬ１と同等の構成である。図１２に示すように、アライメント系ＡＬ１は、アライメント用検出光を射出するアライメント用光源５０と、光源５０から射出した検出光をリレーレンズ５２に導く光ファイバからなるライトガイド５１と、リレーレンズ５２の光路下流側に設けられたハーフミラー５３と、ハーフミラー５３と検出対象であるプレートＰ（アライメントマークｍ１〜ｍ４）との間に設けられているハーフミラー５３を通過した検出光をプレートＰ上に照射する対物レンズ５４と、検出光の照射によりプレートＰ（アライメントマークｍ１〜ｍ４）で発生した反射光がハーフミラー５３を介して導かれる偏向ミラー５５と、偏向ミラー５５からの反射光を分岐するビームスプリッタ５６と、ビームスプリッタ５６で分岐された２つの光束のうち一方の光束が入射する低倍率アライメント受光系５７と、他方の光束が入射する高倍率アライメント受光系５８とを備えている。
【００８３】
低倍率アライメント受光系５７は、低倍用レンズ系５７Ａと、低倍用撮像素子（ＣＣＤ）５７Ｂとを有しており、プレートＰ上の広い領域を所定の精度で計測可能である。高倍率アライメント受光系５８は、高倍用レンズ系５８Ａと、高倍用撮像素子（ＣＣＤ）５８Ｂとを有しており、プレートＰの狭い領域を高精度で計測可能である。これら低倍率アライメント受光系５７と高倍率アライメント受光系５８とは同軸に配置されている。そして、アライメント用検出光のプレートＰに対する照射により発生した光（反射光）は、低倍率アライメント受光系５７と高倍率アライメント受光系５８とのそれぞれに受光される。
【００８４】
低倍率アライメント受光系５７は、アライメント用検出光により照射されたプレートＰの広い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ４）の位置情報をラフな精度で検出するサーチアライメント処理を行う。一方、高倍率アライメント受光系５８は、アライメント用検出光により照射されたプレートＰの狭い領域からの光情報に基づいて、アライメントマークｍ１（ｍ２〜ｍ４）の位置情報を高い精度で検出するファインアライメント処理を行う。低倍率アライメント受光系５７及び高倍率アライメント受光系５８のそれぞれは受光信号を制御装置２７に出力し、制御装置２７はアライメント受光系５７、５８それぞれの受光信号に基づいて画像処理を行い、マーク位置情報を求める。
【００８５】
図１３は、プレート側ＡＦ検出系４０ａを示す概略構成図である。なお、他のプレート側ＡＦ検出系４０ｂ〜４０ｅは、プレート側ＡＦ検出系４０ａと同等の構成である。図１３に示すように、プレート側ＡＦ検出系４０ａは、ＡＦ用検出光を射出するＬＥＤからなるＡＦ用光源６１と、光源６１から射出した検出光が入射される送光レンズ系６２と、送光レンズ系６２を通過した光を、検出対象であるプレートＰに斜方向から導くミラー６３と、ミラー６３を介して照射された検出光に基づきプレートＰで反射された反射光を受光レンズ系６５に導くミラー６４と、受光レンズ系６５を通過した光を受光する撮像素子（ＣＣＤ）６６とを備えている。送光レンズ系６２は、検出光を例えばスリット状に整形してからプレートＰに照射する。ここで、図１３に示すように、検出対象であるプレートＰのＺ軸方向における位置がΔＺ変位すると、斜方向から照射されたスリット状の検出光は、撮像素子６６におけるＸ軸方向における結像位置をΔＸ変位させる。撮像素子６６の撮像信号は制御装置２７に出力され、制御装置２７は撮像素子６６による撮像位置の基準位置に対する変位量ΔＸに基づいて、プレートＰのＺ軸方向における変位量ΔＺを求める。
【００８６】
図１に戻って、プレートステージＰＳＴの−Ｘ方向の端部には、Ｙ軸方向に複数並んだＡＩＳマーク７０（図１１参照）を有する基準部材７１が設けられている。ＡＩＳマーク７０のＺ軸方向における形成位置（高さ）は、プレートＰの表面（露光面）と略一致するように設定されている。また、基準部材７１の下方には、空間像計測センサ（ＡＩＳ）が設けられている。図１４は、空間像計測センサ７２の構成を示す図である。空間像計測センサ７２は、プレートステージＰＳＴ内に埋設されており、基準部材７１を透過した光をレンズ系７３を介して撮像素子７４に導き検出する。
【００８７】
この実施の形態における走査型投影露光装置においては、電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と、電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。即ち、電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示した基準マークの像とＡＩＳマーク７０が一致するようにプレートステージＰＳＴを移動し、基準マークの像とＡＩＳマーク７０とを空間像計測センサ７２で検出し、この検出結果に基づいて電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置、即ち電子マスク１４ａ〜１４ｅとプレートステージＰＳＴとの相対位置を求める。なお、この場合に電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示される基準マークは、マスクパターン記憶部２８（図１５参照）に記憶されているものであり、プレートステージＰＳＴの位置は後述のレーザ干渉計により検出される。
【００８８】
また、この実施の形態における走査型投影露光装置においては、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。即ち、プレートステージＰＳＴを移動し、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の計測領域中心（具体的には計測領域に設けられている指標マーク）にＡＩＳマーク７０を一致させ、このときのプレートステージＰＳＴの位置をレーザ干渉計で検出する。この検出結果に基づいて、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を求める。
【００８９】
この走査型投影露光装置には、プレートＰが載置されているプレートステージ（基板ステージ）ＰＳＴを走査方向であるＸ軸方向に沿って移動させ、かつステップ方向であるＹ軸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（図１５に示すプレートステージ駆動部２９及びプレートステージ制御部３０）、プレートステージＰＳＴを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共にＺ軸回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（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージＰＳＴの位置座標が移動鏡２６を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【００９０】
図１５は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅ、及び各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、制御装置２７に接続されている。部分投影光学系ＰＬ１には、クサビレンズ１６ａを駆動するクサビレンズ駆動部４２、像シフタ１９ａを駆動する像シフタ駆動部４３、直角プリズムＰｒを駆動する直角プリズム駆動部４４、倍率調整装置２２ａを駆動する倍率調整装置駆動部４５が設けられている。同様に、各部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５にも、クサビレンズを駆動するクサビレンズ駆動部、像シフタを駆動する像シフタ駆動部、直角プリズムを駆動する直角プリズム駆動部、倍率調整装置を駆動する倍率調整装置駆動部が設けられている。
【００９１】
また、制御装置２７には、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅにおいて生成する転写パターン及び電子マスク１４ａ〜１４ｅに表示する基準マークを記憶するマスクパターン記憶部２８、プレートステージＰＳＴを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部２９を制御するプレートステージ制御部３０が接続されている。また、制御装置２７には、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４、プレート側ＡＦ検出系４０ｂ〜４０ｅ、空間像計測センサ７２が接続されている。
【００９２】
図１６は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置のプレートＰ上における部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のそれぞれによる投影領域４８ａ〜４８ｅを示す平面図である。各投影領域４８ａ〜４８ｅは、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の視野領域に対応して所定の形状に設定されており、この実施の形態においては台形形状を有している。投影領域４８ａ、４８ｂ、４８ｃと投影領域４８ｄ、４８ｅとはＸ軸方向に対向して配置されている。さらに、投影領域４８ａ〜４８ｅのそれぞれは隣り合う投影領域の端部（境界部）どうし（４８ａと４８ｄ、４８ｄと４８ｂ、４８ｂと４８ｅ、４８ｅと４８ｃ）が二点鎖線で示すように、Ｙ軸方向に重ね合わせるように並列配置され、Ｘ軸方向における投影領域の幅の総計がほぼ等しくなるように設定されている。すなわち、Ｘ軸方向に走査露光したときの露光量が等しくなるように設定されている。
【００９３】
このように、投影領域４８ａ〜４８ｅのそれぞれが重ね合わせられる継ぎ部により、継ぎ部における光学収差の変化や照度変化が滑らかになる。なお、この実施の形態の投影領域４８ａ〜４８ｅの形状は台形であるが、六角形や菱形、あるいは平行四辺形であっても構わない。
【００９４】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．０４よりも大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．４よりも小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【００９５】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。従って、実用的なスループットを確保することができる。また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。ここで、プレートＰ上の照度の基準値に対する照度むらＩ（％）は、プレートＰ上の照度の最大値をＩｍａｘ（Ｗ）、プレートＰ上の照度の最小値をＩｍｉｎ（Ｗ）とすると、次の数式により定義される。
Ｉ＝｛（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ）／（Ｉｍａｘ＋Ｉｍｉｎ）｝×１００（％）
従って、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【００９６】
更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。従って、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【００９７】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、まず、電子マスク１４ａ〜１４ｅの位置と、電子マスク１４ａ〜１４ｅにより生成される転写パターンの像がプレートＰ上に投影される位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。この計測の際に、電子マスク１４ａに表示した基準マークがＡＩＳマーク７０と一致するように、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１のクサビレンズ駆動部４２に制御信号を出力し、クサビレンズ１６ａを駆動して、投影光学系ＰＬ１のＺ方向の結像位置の調整を行う。また、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１の像シフタ駆動部４３に制御信号を出力し、像シフタ１９ａを駆動して、投影像をＸ軸方向、Ｙ軸方向にシフトさせて結像位置の調整を行う。また、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１のプリズム駆動部４４に制御信号を出力し、直角プリズムＰｒを駆動して、投影像を回転させて投影像の回転位置の調整を行う。更に、制御装置２７から投影光学系ＰＬ１の倍率調整装置駆動部４５に制御信号を出力し、部分投影光学系ＰＬ１の倍率調整を行う。
【００９８】
同様に、制御装置２７から部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５に対して制御信号の出力を行い、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５のＺ方向の結像位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の投影像のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の投影像の回転位置の調整、部分投影光学系ＰＬ２〜ＰＬ５の倍率の調整を行う。この調整を各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５において行うことにより、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５において、他の部分投影光学系との関係を考慮した光学特性の調整を行うことができる。また、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の相対的な位置合わせを行うことができる。
【００９９】
次に、上述のようにしてアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４の位置とプレートステージＰＳＴ位置の関係を空間像計測センサ７２を用いて求める。そして、プレートステージＰＳＴ上にプレートＰを搬送してアライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりプレートＰに形成されているアライメントマークｍ１〜ｍ４の検出を行い、プレートＰのＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置、及び回転位置の補正を行い露光を開始する。即ち、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅ及び部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅの透過型液晶表示素子１４ａ〜１４ｅにおいて転写パターンを生成し、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、生成された転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写する。
【０１００】
なお、露光を行っている間においても、アライメント系ＡＬ１〜ＡＬ４によりアライメントマークｍ１〜ｍ４の検出を行いプレートＰのゆがみ、たわみ等の検出を行う。したがって、制御装置２７は、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に対して制御信号の出力を行い、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のＺ方向の結像位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の投影像のＸ軸方向、Ｙ軸方向の位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の投影像の回転位置の調整、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の倍率の調整を行う。また、プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅのそれぞれの検出結果は制御装置２７に出力され、制御装置２７はプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅの検出結果に基づいて、プレートＰのＺ軸方向における位置を求める。更に、プレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅはＸ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれにおいて２次元的に配置されているので、制御装置２７は複数のプレート側ＡＦ検出系４０ａ〜４０ｅの検出結果に基づいて、プレートＰのＸ軸まわり方向及びＹ軸まわり方向における姿勢を求めることができる。制御装置２７は、求めたＺ軸方向における位置、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢に基づいて、プレートステージ制御部３０を介してプレートステージ駆動部２９を駆動し、プレートＰのＺ軸方向における位置の調整、及びＸ軸、Ｙ軸まわり方向における姿勢の調整、すなわちレベリング調整を行う。
【０１０１】
こうして、複数の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系ＰＬに対してプレートＰを走査方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させることによって、転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【０１０２】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１０３】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１０４】
また、非発光型画像表示素子が透過型液晶表示素子を備え、光源からの照明光の波長λが３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍの条件を満たす。即ち、光源からの照明光の波長を３５０ｎｍより長波長にすることにより、照明光が容易に非発光型画像表示素子を透過することができ、光源からの照明光の波長を６００ｎｍより、短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【０１０５】
また、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する調整機構を備えているため、可変パターン生成装置において生成される転写パターンの像を感光性基板上に正確に形成することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１０６】
次に、図面を参照して、この発明の第２の実施の形態の説明を行なう。図１７は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。なお、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部材と同一の構成を示す部材には、第１の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【０１０７】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置は、複数（図１７では合計で５つ）の部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからなる可変パターン生成装置を備えている。なお、部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅは、Ｙ軸方向に沿って１列に露光領域１つ分ずつ間隔をあけて配列されている。各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅからの光は、各部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに対応してＹ軸方向に沿って１列に露光領域１つ分ずつ間隔をあけて配列された複数（図１７では合計で５つ）の部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５からなる投影光学系に入射する。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５をそれぞれ射出した光は、プレート（基板）Ｐ上において対応する露光領域に転写パターンの像を形成する。
【０１０８】
この走査型投影露光装置では、プレートＰが載置されているプレートステージ（基板ステージ、図示せず）をプレートＰの一端Ｐ１から他端Ｐ２まで走査方向であるＸ軸方向に移動させながら露光を行なう。図１８は、プレートＰの一端Ｐ１から他端Ｐ２まで露光を行なった状態を示す図である。図１８に示すように、ａは部分投影光学系ＰＬ１により投影露光された領域、ｂは部分投影光学系ＰＬ２により投影露光された領域、ｃは部分投影光学系ＰＬ３により投影露光された領域、ｄは部分投影光学系ＰＬ４により投影露光された領域、ｅは部分投影光学系ＰＬ５により投影露光された領域である。
【０１０９】
次に、プレートステージを＋Ｙ軸方向に露光領域１つ分移動させ、プレートＰをプレートＰの他端Ｐ２から一端Ｐ１までＸ軸方向に移動させながら露光を行なう。即ち、往復走査させることによりプレートＰの全体に対して転写パターンの露光を行なう。
【０１１０】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５は、瞳収差に基づく主光線と各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１が、
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されている。なお、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【０１１１】
また、各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。各部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．０４よりも大きくすることにより実用的な分解能を確保することができ、開口数Ｎ．Ａ．ｉを０．４よりも小さくすることにより投影光学系の製造を容易に行うことができる。
【０１１２】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。従って、実用的なスループットを確保することができる。また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。従って、実用的な露光装置に要求される解像度や線幅均一性を確保することができる。
【０１１３】
更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。従って、ディストーションの発生を防止することができ、転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１１４】
この第２の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１１５】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１１６】
また、各部分可変パターン生成装置及びそれに対応する各部分投影光学系を１列に配列されているため、プレートのスキャン長を短くすることができる。また、プレートアライメント系、オートフォーカス系を容易に設置することができる。
【０１１７】
次に、図面を参照して、この発明の第３の実施の形態の説明を行なう。この第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の構成は、部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の構成以外の部分においては、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置と同一である。即ち、第１の実施の形態にかかる部分可変パターン生成装置１０ａ〜１０ｅに代えて、部分可変パターン生成装置１００ａ及び部分可変パターン生成装置１００ａと同一の構成を有する４つの部分可変パターン生成装置を備え、部分投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ５に代えて、部分投影光学系ＰＬ１０及び部分投影光学系ＰＬ１０と同一の構成を有する４つの部分投影光学系を備えている。なお、第１の実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部材と同一の構成を示す部材には、第１の実施の形態の説明で用いたものと同一の符号を付して説明を行なう。
【０１１８】
図１９は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の部分可変パターン生成装置１００ａ及びそれに対応して設けられている部分投影光学系ＰＬ１０の構成を示す図である。部分可変パターン生成装置１００ａは、光源９９、シャッタ１００、照度調光ウエッジ１０２、コリメートレンズ１０４、フライアイインテグレータ１０６、コンデンサレンズ１０８、及び非発光型画像表示素子である電子マスク１０９を備えて構成されている。なお、各電子マスク１０９には、微少反射ミラー素子アレイであるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いている。光源９９からの照明光の波長λは、１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍの条件を満たす波長である。光源からの照明光の波長を１９０ｎｍより長波長にすることにより、照明光がＤＭＤにより確実に反射され、光源からの照明光の波長を５５０ｎｍより短波長にすることにより高分解能を実現することができる。
【０１１９】
また、照度調光ウエッジ１０２は、部分投影光学系ＰＬ１０を介してプレートＰに到達する光の照度を他の部分投影光学系を介してプレートＰに到達する光の照度と一致させるように調整（調光）するための機構（調光手段）であり、線形的に透過濃度が変化するように微小パターンが配置されており、光の透過する位置を変更することより照度を調整することができる。
【０１２０】
部分可変パターン生成装置１００ａ及び他の４つの部分可変パターン生成装置からの光は、部分可変パターン生成装置１００ａ及び他の４つの部分可変パターン生成装置に対応して設けられた部分投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系からなる投影光学系ＰＬに入射する。図１９に示すように、部分投影光学系ＰＬ１０は、部分可変パターン生成装置１００ａからの光に基づいて転写パターンの像を形成する結像光学系Ｋ１０を備えて構成されている。結像光学系Ｋ１０は、正の屈折力を有する屈折光学系Ｇ１Ｐ、凹面反射鏡Ｍ１、及びミラー１１０を備えており、全体として反射屈折光学系を構成している。
【０１２１】
部分可変パターン生成装置１００ａからの光は、屈折光学系Ｇ１Ｐを介して、凹面反射鏡Ｍ１に達する。凹面反射鏡Ｍ１により反射された光は、再び屈折光学系Ｇ１Ｐを介して、ミラー１１０により反射されて、像シフタ１９ａを介して、倍率調整装置２２ａを介して、プレートＰ上において対応する露光領域に転写パターンの像を形成する。なお、像シフタ１９ａ及び倍率調整装置２２ａの構成は、第１に実施の形態にかかる像シフタ１９ａ及び倍率調整装置２２ａの構成と同一であり、投影像のＸ方向の位置、Ｙ方向の位置の調整が可能であり、部分投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系の倍率の調整が可能である。
【０１２２】
また、ミラー１１０を光軸に沿って回転させることにより部分投影光学系ＰＬ１０により投影される像の回転位置の調整を行なう。なお、ミラーは、部分投影光学系ＰＬ１０と同様に、他の４つの部分投影光学系のそれぞれに対応して設けられている。
【０１２３】
なお、プレートＰを載置しているプレートステージＰＳＴ上には、照度センサ（図示せず、計測系）が配置されている。ここで、照度センサ（計測系）は、各部分投影光学系によりプレートＰ上に投影された複数の転写パターンの像のオーバーラップ領域の照度を計測し、計測結果を制御装置に送信する。制御装置は、投影光学系ＰＬ１０及び他の４つの部分投影光学系を介してプレートＰに到達する照度を一致させるために、照度センサにより計測された計測結果に基づいて、調光ウエッジ１０２により調光を行なう。
【０１２４】
この実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、各部分投影光学系は、瞳収差に基づく主光線と各部分投影光学系の光軸とがなす角度θ１が、
θ１≦１００ｍｒａｄ
の条件を満たす像側テレセントリックに構成されている。なお、部分投影光学系の瞳収差に基づく主光線と部分投影光学系の光軸とがなす角度θ１はθ１≦５０ｍｒａｄの条件を満たすことが好ましく、θ１≦３０ｍｒａｄの条件を満たすことが更に好ましい。また、θ１≦２０ｍｒａｄの条件を満たすことが最も好ましい。θ１が小さい値になればなるほど、プレートステージ、プレートホルダ等に高い設計精度を要求する必要がなくなり、また、各部分投影光学系の露光領域の継ぎも確実に行うことができ、プレートの全体において転写パターンの投影露光を良好に行うことができる。
【０１２５】
また、各部分投影光学系のプレート側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが、
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４
の条件を満たすように構成されている。
【０１２６】
また、プレートＰに形成された転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが、
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２
の条件を満たすように構成されている。
【０１２７】
また、プレートＰ上の照度むらが６％以下となるように構成されている。更に、プレートＰ上に転写パターンの像を投影する光束の中心線とプレートの法線とのなす角度θ２が、
θ２≦２０ｍｒａｄ
の条件を満たすように構成されている。
【０１２８】
この第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１２９】
また、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１３０】
次に、図面を参照して、この発明の第４の実施の形態の説明を行なう。図２０は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。以下の説明においては、図２０中に示したＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ軸及びＹ軸がプレートＰに対して平行となるよう設定され、Ｚ軸がプレートＰに対して直交する方向に設定されている。図中のＸＹＺ座標系は、実際にはＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、この実施の形態ではプレートＰを移動させる方向（走査方向）をＸ軸方向に設定している。
【０１３１】
この実施の形態においては、複数の投影光学ユニット２００を備え、複数の投影光学ユニット２００に対してプレートＰを相対的に移動させつつ液晶表示素子のパターン等の転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に転写するステップ・アンド・スキャン方式の露光装置を例に挙げて説明する。
【０１３２】
図２１は、この実施の形態にかかる走査型投影露光装置に備えられている投影光学ユニット２００の概略構成を示す図である。図２１に示すように、各投影光学ユニット２００は、円筒形状を有する鏡筒８０を有し、鏡筒８０の上部に転写パターンを形成する可変パターン生成装置（部分可変パターン生成装置）８１を備えると共に、鏡筒８０内に可変パターン生成装置８１により形成された転写パターンをプレートステージ（図示せず）上に保持されたプレートＰ上に投影する投影光学系（部分投影光学系）ＰＬを備えている。ここで投影光学系ＰＬは、投影光学系ＰＬのイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２としたとき、
０．５≦φ１／φ２≦４
の条件を満足することが望ましい。この投影光学系ＰＬは縮小倍率を有する。なお、投影光学系ＰＬの倍率は等倍であってもよい。
【０１３３】
可変パターン生成装置８１は、プレートＰ上に転写する転写パターンに基づいて発光パターンを形成する自発光型画像表示素子により構成されている。ここで自発光型画像表示素子の光射出方向は、投影光学系ＰＬの瞳収差に基づいて、例えば、瞳収差に基づく主光線の傾きの方向に一致するように設定されている。
【０１３４】
また、各投影光学ユニット２００は、投射部ＡＦ１及び検出部ＡＦ２を有する斜入射オートフォーカス系を備えている。斜入射オートフォーカス系は、投射部ＡＦ１からの投射光がプレートＰの表面で反射される際に、検出部ＡＦ２において受光される光の位置を検出することにより、投影光学系ＰＬの像面（露光面）とプレートＰの表面との合焦状態を光電的に検出する。更に、各投影光学ユニット２００は、投影光学ユニット２００を投影光学系ＰＬの光軸方向（Ｚ方向）に移動させるためのユニット駆動部８２を備えている。
【０１３５】
図２２は、各投影光学ユニット２００の配置状態を説明するための図である。投影光学ユニット２００は、第１列目（図２２における最も手前の列）にＹ方向に等間隔で７個配置されており、第２列目〜第５列目にＹ方向に等間隔で各６個配置されており、第６列目にＹ方向に等間隔で７個配置されている。ここで各投影光学ユニット２００は、露光エリア８３がＹ方向に隣り合う他の何れかの投影光学ユニット２００の露光エリア８３と重なるように、即ちオーバラップ露光が行えるように配置されている。
【０１３６】
各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成された転写パターンは、各投影光学ユニット２００の投影光学系ＰＬによりプレートＰ上に投影され転写パターンの像が形成される。
【０１３７】
また、この露光装置には、プレートステージを走査方向であるＸ軸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（図２３に示すプレートステージ駆動部８６及びプレートステージ制御部８７）、プレートステージを走査直交方向であるＹ軸方向に沿って微小量だけ移動させると共に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（図示せず）が設けられている。そして、プレートステージの位置座標が移動鏡８８を用いたレーザ干渉計（図示せず）によって計測され、かつ位置制御されるように構成されている。
【０１３８】
図２３は、この実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。各投影光学ユニット２００は、制御装置８４に接続されている。また、制御装置８４には、各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成する転写パターンを記憶するマスクパターン記憶部８５、プレートステージを走査方向に移動させるプレートステージ駆動部８６を制御するプレートステージ制御部８７が接続されている。
【０１３９】
制御装置８４は、プレートステージの走査に同期して、各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において生成する転写パターンを各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１に対して順次出力する。また、制御装置８４は、各投影光学ユニット２００の斜入射オートフォーカス系において検出されたプレートＰ表面の位置に基づいて、各投影光学ユニット２００を光軸（Ｚ方向）に沿って移動させるための制御信号を各投影光学ユニット２００のユニット駆動部８２に対して順次出力する。
【０１４０】
この露光装置においては、各投影光学ユニット２００に対してプレートＰを相対的に移動させつつ、プレートＰの走査に同期して各投影光学ユニット２００の可変パターン生成装置８１において液晶表示素子のパターン等の転写パターンを順次生成し、各投影光学ユニット２００は、生成された転写パターンの像を感光性材料（レジスト）が塗布された感光性基板としてのプレートＰ上に順次転写する。ここで、各投影光学ユニット２００は、斜入射オートフォーカス系により検出されたプレートＰの面の位置に基づいて、ユニット駆動部８２により投影光学ユニット２００の全体を光軸方向（Ｚ方向）に移動させることにより、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの面の位置に合致させつつ転写パターンの像をプレートＰ上に転写する。即ち、各投影光学ユニット２００は、プレートＰのたわみ、うねりに影響されることなく、投影光学系ＰＬの結像位置をプレートＰの表面の位置に合致させることができる。こうして、マスクパターン記憶部８５に記憶されている転写パターンの全体がプレートＰ上の露光領域の全体に転写（走査露光）される。
【０１４１】
なお、合致方法については、ユニット駆動部８２により投影光学ユニット２００を動かす方法以外にも投影光学系内の一部のレンズと光軸方法に動かす方法でもよい。
【０１４２】
また、この実施の形態においては、可変パターン生成装置８１が自発光型画像表示素子を備える場合について説明を行なったが、可変パターン生成装置８１が光源と、この光源からの照明光の光路中に配置される非発光型画像表示素子を備えるようにしてもよい。なお、このとき透過型液晶表示素子を備えた非発光型画像表示素子を用いた場合においては、光源からの照明光の波長λは、
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ
の条件を満足することが望ましい。
【０１４３】
また、微小反射ミラー素子アレイを備えた非発光型画像表示素子を用いた場合においては、光源からの照明光の波長λは、
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ
の条件を満足することが望ましい。
【０１４４】
この第４の実施の形態にかかる走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１４５】
なお、上述の第１及び第２の実施の形態においては、像位置の回転誤差を直角プリズムＰｒをＺ軸まわりに回転させることにより調整し、第３の実施の形態においては、ミラーをＺ軸まわりに回転させることにより調整したが、電子マスク自体を回転させることにより像位置の回転誤差を調整してもよい。この場合においては、電子マスクを固定しているマスクホルダ（図示せず）が微動するための駆動系を備え、その駆動系によりマスクホルダを微動させることにより電子マスクを回転させる。
【０１４６】
また、上述の第１乃至第３の実施の形態にかかる走査型投影露光装置においては、それぞれの部分可変パターン生成装置が光源を備えて構成されている。しかしながら、部分可変パターン生成装置外に１つの光源を備え、その光源からの光を所定の露光波長を選択する波長選択フィルタ及びリレー光学系を介して、複数（この実施の形態においては５つ）の射出口を備えたライトガイドファイバに入射させ、ライトガイドファイバのそれぞれの射出口より射出される光を、コリメートレンズ、フライアイレンズ等のオプティカルインテグレータ及びコンデンサレンズを介して、それぞれの部分可変パターン生成装置に入射させるようにしてもよい。
【０１４７】
また、上述の第１乃至第３の実施の形態においては、部分可変パターン生成装置に非発光型画像表示素子を備えているが、自発光型表示素子を備えるようにしてもよい。この場合には、自発光型画像表示素子の光射出方向を、部分投影光学系の瞳収差に基づいて、例えば、瞳収差に基づく、主光線の傾きの方向に一致するように設定する。
【０１４８】
また、上述の実施の形態においては、電子マスクの各素子をオンオフすることにより転写パターンを形成しているが、電子マスクの各素子をオンオフすることに加え各素子の中間調を用いて転写パターンを形成してもよい。電子マスクとして透過型液晶マスクを用いる場合には、電子マスクの各素子を中間調で駆動することにより、電子マスク面を照明する照明光が不均一であった場合においても実質的に均一な露光光とすることができる。従って、照明光学系のムラまたは経年劣化により生じる照明光の不均一性を補正することが可能となる。
【０１４９】
また、この実施の形態において、電子マスクとしてＤＭＤ等の反射型素子を用いている場合には、電子マスク面を照明する照明光が斜入射であることから、ビームスプリッタ等を用いることなく電子マスク面を均一に照明するためには、複雑な照明光学系を構成する必要がある。しかしながら、この場合においても、電子マスクの各素子を中間調で駆動することにより簡単な照明光学系を構成することが可能となり、コストを低減することができる。また、各素子の中間調を用いることにより、通常の露光より露光量を少なくした所謂ハーフドーズ露光を任意の場所で容易に行なうことができる。
【０１５０】
また、上述の実施の形態にかかる露光装置において、プレートステージＰＳＴ上に、プレートＰの露光面とほぼ同じ高さのディテクタを配設しても良い。ディテクタは、プレートＰ上の露光光の光量に関する情報（照度）を検出する照度センサであってＣＣＤセンサにより構成されており、プレートＰ上の各部分投影光学系のそれぞれに対応する位置の露光光の照度を検出し、検出した検出信号を制御装置へ出力する。
【０１５１】
また、上述の第１及び第２の実施の形態においては、露光装置が光源とこの光源からの照明光の光路中に設置された非発光型画像表示素子である透過型液晶表示素子を備える可変パターン生成装置を備えているが、透過型液晶表示素子に代えて、以下に説明する非発光型画像表示素子を用いても良い。ここで非発光型画像表示素子とは、空間光変調器（ＳＬＭ ： Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）とも呼ばれ、光の振幅、位相あるいは偏光の状態を空間的に変調する素子であり、透過型空間光変調器としては、上述の透過型液晶表示素子（ＬＣＤ ： Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）以外に、エレクトロクロミックディスプレイ（ＥＣＤ）等が例として挙げられる。また、反射型空間光変調器としては、ＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、またはＤｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、反射ミラーアレイ、反射型液晶表示素子、電気泳動ディスプレイ（ＥＰＤ ： ＥｌｅｃｔｒｏＰｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｉｓｐｌａｙ）、電子ペーパー（または電子インク）、光回折型ライトバルブ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ）等が例として挙げられる。
【０１５２】
また、光源とこの光源からの照明光の光路中に設置された非発光型画像表示素子を備える可変パターン生成装置に代えて、自発光型画像表示素子を備える可変パターン生成装置を備えるようにしてもよい。ここで自発光型画像表示素子としては、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ ｔｕｂｅ）、無機ＥＬディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ ： Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）、ＬＥＤディスプレイ、ＬＤディスプレイ、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ ： Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ ： Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等が挙げられる。また、可変パターン生成装置が備える自発光型画像表示素子として、複数の発光点を有する固体光源チップ、チップを複数個アレイ状に配列した固体光源チップアレイ、または複数の発光点を１枚の基板に作り込んだタイプのもの等を用い、該固体光源チップを電気的に制御してパターンを形成してもよい。なお、固体光源素子は、無機、有機を問わない。
【０１５３】
次に、この発明の実施の形態による露光装置をリソグラフィ工程で使用したマイクロデバイスの製造方法について説明する。図２４は、マイクロデバイスとしての半導体デバイスの製造方法を説明するためのフローチャートである。まず、図２４のステップＳ４０において、１ロットのウエハ（プレート）上に金属膜が蒸着される。次のステップＳ４２において、その１ロットのウエハ（プレート）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Ｓ４４において、この発明の実施の形態にかかる露光装置を用いて、可変パターン生成装置において生成された転写パターンの像がその投影光学系（複数の部分投影光学系）を介して、その１ロットのウエハ（プレート）上の各ショット領域に順次露光転写される。即ち、可変パターン生成装置において生成された転写パターンの像が光学特性の調整を行った投影光学系により感光性基板上に投影され露光転写される。その後、ステップＳ４６において、その１ロットのウエハ（プレート）上のフォトレジストの現像が行われた後、ステップＳ４８において、その１ロットのウエハ（プレート）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、可変パターン生成装置において生成された転写パターンに対応する回路パターンが、各ウエハ（プレート）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。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１５４】
また、この発明の実施の形態にかかる露光装置では、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。図２５は、この実施の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製造する方法を説明するためのフローチャートである。
【０１５５】
図２５のパターン形成工程Ｓ５０では、この実施の形態の露光装置を用いて、可変パターン生成装置において生成された転写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工程が実行される。この光リソグラフィ工程によって、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、レジスト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形成工程Ｓ５２へ移行する。
【０１５６】
次に、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２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、又はＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を複数水平走査線方向に配列したカラーフィルタを形成する。そして、カラーフィルタ形成工程Ｓ５２の後に、セル組み立て工程Ｓ５４が実行される。セル組み立て工程Ｓ５４では、パターン形成工程Ｓ５０にて得られた所定パターンを有する基板、及びカラーフィルタ形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ等を用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。
【０１５７】
セル組み立て工程Ｓ５４では、例えば、パターン形成工程Ｓ５０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形成工程Ｓ５２にて得られたカラーフィルタ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。その後、モジュール組立工程Ｓ５６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。従って、このマイクロデバイスの製造方法のパターン形成工程においては、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１５８】
【発明の効果】
この発明の走査型投影露光装置によれば、基板ステージの走査に同期して可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させることができるため、所望のパターンを容易に生成することができる。また、物体パターンであるマスク使用時に必要であったマスクステージを備える必要がなく、露光装置のコストダウン及び小型化を可能とする。また、この走査型投影露光装置によれば、投影光学系が転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１５９】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、投影光学系が瞳収差に基づく主光線と投影光学系の光軸とのなす角度が１００ｍｒａｄ以下の像側テレセントリックに構成されているため、投影光学系により投影される転写パターンの像を正確な位置に結像させることができ、転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１６０】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、基板位置計測手段により計測された感光性基板の位置に基づいて転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えているため、感光性基板にゆがみ等が生じている場合においても、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に投影露光することができる。
【０１６１】
また、この発明の走査型投影露光装置によれば、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２とした場合に０．５≦φ１／φ２の条件を満足することによりレンズの外形に対するフィールドのサイズが小さくなりすぎることを防止でき、走査幅を確保するために部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の数を増大させることなく露光装置を小型化することができる。また、φ１／φ２≦４の条件を満足することにより温度変化等による像面湾曲等の軸外収差の発生を防止できる。従って、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができる。
【０１６２】
また、この発明の露光方法によれば、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。また、投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確に投影露光することができ、微細な転写パターンの投影露光を良好に行なうことができる。
【０１６３】
また、この発明のデバイス製造方法によれば、計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整するため、可変パターン生成装置により生成される転写パターンの像を正確な位置に結像することができ、スループット良くデバイスを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２】第１の実施の形態にかかる部分投影光学系の構成を示す側面図である。
【図３】第１の実施の形態にかかるクサビレンズの側面図である。
【図４】第１の実施の形態にかかるクサビレンズを用いた結像位置の変化の状態を説明するための図である。
【図５】第１の実施の形態にかかる像シフタの外観図である。
【図６】第１の実施の形態にかかる像シフタを用いた像のシフトの状態を説明するための図である。
【図７】第１の実施の形態にかかる部分投影光学系の結像光学系の斜視図である。
【図８】第１の実施の形態にかかる結像光学系の直角プリズムの回転による像の回転の状態を説明するための図である。
【図９】第１の実施の形態にかかる倍率調整装置の外観図である。
【図１０】第１の実施の形態にかかるアライメントユニットの斜視図である。
【図１１】第１の実施の形態にかかるプレートに形成されたアライメントマークを説明するための図である。
【図１２】第１の実施の形態にかかるアライメント系の概略構成図である。
【図１３】第１の実施の形態にかかるプレート側ＡＦ検出系の概略構成図である。
【図１４】第１の実施の形態にかかる空間像計測センサの概略構成図である。
【図１５】第１の実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図１６】第１の実施の形態にかかる露光装置の露光領域を説明するための図である。
【図１７】第２の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図１８】第２の実施の形態にかかる露光装置の露光領域を説明するための図である。
【図１９】第３の実施の形態にかかる露光装置の部分可変パターン生成装置及び部分投影光学系の構成図である。
【図２０】第４の実施の形態にかかる露光装置の全体の概略構成を示す斜視図である。
【図２１】第４の実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの構成図である。
【図２２】第４の実施の形態にかかる露光装置の投影光学ユニットの露光領域を説明するための図である。
【図２３】第４の実施の形態にかかる露光装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２４】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての半導体デバイスを製造する方法のフローチャートである。
【図２５】実施の形態にかかるマイクロデバイスとしての液晶表示素子を製造する方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ａ〜１０ｅ…可変パターン生成装置、１２ａ〜１２ｅ…光源、１４ａ〜１４ｅ…透過型液晶表示素子、２６…移動鏡、１６ａ…クサビレンズ、１９ａ…像シフタ、２２ａ…倍率調整装置、２７…制御装置、２８…マスクパターン記憶部、２９…プレートステージ駆動部、３０…プレートステージ制御部、４２…クサビレンズ駆動部、４３…像シフタ駆動部、４４…プリズム駆動部、４５…倍率調整装置駆動部、７２…空間像計測センサ、ＡＬＵ…アライメントユニット、ＡＬ１〜ＡＬ４…アライメント系、Ｐ…プレート、ＰＬ１〜ＰＬ５…部分投影光学系。
Claims (32)
- 転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、
前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板上へ投影する投影光学系と、
前記感光性基板を走査するための基板ステージと
を備える走査型投影露光装置において、
前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする走査型投影露光装置。 - 前記可変パターン生成装置は、発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする請求項１記載の走査型投影露光装置。
- 前記可変パターン生成装置は、光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の走査型投影露光装置。
- 前記非発光型画像表示素子は、透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項３記載の走査型投影露光装置。
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ - 前記非発光型画像表示素子は、微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項３記載の走査型投影露光装置。
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ - 前記調整機構は、前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 前記可変パターン生成装置により生成された前記転写パターンと前記感光性基板の相対的な位置を計測するアライメント系を備え、
前記アライメント系の計測結果に基づいて、前記基板ステージの位置の調整を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。 - 前記投影光学系を介して前記感光性基板上へ到達する光を計測するための計測系と、
前記計測系の計測結果に基づいて、前記投影光学系からの光を調光する調光手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。 - 前記可変パターン生成装置は、複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。 - 前記部分投影光学系により前記感光性基板上に投影された複数の転写パターンの像は、少なくとも一部のオーバーラップ領域を有することにより前記感光性基板上に転写パターンの像を形成することを特徴とする請求項９に記載の走査型投影露光装置。
- 前記部分投影光学系間の相対的な位置合わせを行なうための計測光学系を更に有し、
前記計測光学系による計測結果に基づいて、前記調整機構により前記部分投影光学系の調整を行うことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の走査型投影露光装置。 - 前記部分投影光学系は、前記基板ステージの走査方向に直行する方向に配列され、前記感光性基板の前記基板ステージの走査方向に直行する方向の幅と略同等の露光幅を有することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、
前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、
前記感光性基板を走査するための基板ステージと
を備える走査型投影露光装置において、
前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、瞳収差に基づく主光線と前記部分投影光学系の光軸とがなす角度θ１が以下の条件を満たす像側テレセントリックに構成されていることを特徴とする走査型投影露光装置。
θ１≦１００ｍｒａｄ - 転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、
前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、
前記感光性基板の位置を計測する基板位置計測手段と、
前記感光性基板を走査するための基板ステージと
を備える走査型投影露光装置において、
前記可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、前記基板位置計測手段により計測された前記感光性基板の位置に基づいて前記転写パターンの像の調整を行う調整機構を備えることを特徴とする走査型投影露光装置。 - 前記可変パターン生成装置は、発光パターンを形成する自発光型画像表示素子を備えることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の走査型投影露光装置。
- 前記自発光型画像表示素子の光射出方向を前記投影光学系の瞳収差に基づいて設定することを特徴とする請求項１５記載の走査型投影露光装置。
- 前記可変パターン生成装置は、光源と、該光源からの照明光の光路中に配置された非発光型画像表示素子とを備えることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載の走査型投影露光装置。
- 前記非発光型画像表示素子は、透過型液晶表示素子を備え、前記光源からの照明光の波長λは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１７記載の走査型投影露光装置。
３５０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ - 前記非発光型画像表示素子は、微小反射ミラー素子アレイを備え、前記光源からの照明光の波長λは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１７記載の走査型投影露光装置。
１９０ｎｍ≦λ≦５５０ｎｍ - 前記可変パターン生成装置は、複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系は、他の部分投影光学系との関係を考慮して前記転写パターンの像の調整を行う部分投影光学系調整機構を備えることを特徴とする請求項１３乃至請求項１９の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。 - 前記投影光学系の前記感光性基板側の開口数Ｎ．Ａ．ｉが以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
０．０４≦Ｎ．Ａ．ｉ≦０．４ - 前記感光性基板上に形成された前記転写パターンの像の明部の照度Ｅｉが以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
Ｅｉ≧２０ｍＷ／ｃｍ２ - 前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光の波長λが以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
１９０ｎｍ≦λ≦６００ｎｍ - 前記感光性基板上の照度むらが６％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
- 前記感光性基板上に前記転写パターンの像を投影する光束の中心線と前記感光性基板の法線とのなす角度θ２が以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項２０の何れか一項に記載の走査型投影露光装置。
θ２≦２０ｍｒａｄ - 転写パターンを形成する可変パターン生成装置と、
前記可変パターン生成装置により生成された転写パターンを感光性基板へ投影する投影光学系と、
前記感光性基板を走査するための基板ステージと
を備える走査型投影露光装置において、
前記可変パターン生成装置は、複数の部分可変パターン生成装置により構成され、各部分可変パターン生成装置は、前記基板ステージの走査に同期して、該部分可変パターン生成装置において生成される転写パターンを変化させる制御部を備え、
前記投影光学系は、前記部分可変パターン生成装置のそれぞれに対応して設けられた複数の部分投影光学系により構成され、各部分投影光学系のイメージサークル径をφ１、瞳径をφ２としたとき、以下の条件を満たすことを特徴とする走査型投影露光装置。
０．５≦φ１／φ２≦４ - 請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いた露光方法であって、
転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、
前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンの像を感光性基板上へ投影する投影工程と
を含むことを特徴とする露光方法。 - 投影光学系の光学特性を調整することにより転写パターンの像を調整する調整工程と、
基板ステージの走査に同期して、可変パターン生成装置により転写パターンを生成する転写パターン生成工程と、
前記転写パターン生成工程により生成された転写パターンを前記基板ステージを走査しつつ前記感光性基板上へ投影する投影工程と
を含むことを特徴とする露光方法。 - 前記調整工程は、投影光学系の光学特性を計測する計測工程と、
前記投影光学系により投影される転写パターンの像の倍率、像の位置、像の回転位置、フォーカス位置の少なくとも一つを調整する工程と
を含むことを特徴とする請求項２８記載の露光方法。 - 前記調整工程は、
プレートの位置を計測する計測工程と、
前記計測工程により計測されたプレートの位置に基づいて投影光学系の光学特性を調整する工程を含むことを特徴とする請求項２８記載の露光方法。 - 請求項１乃至請求項２６の何れか一項に記載の走査型投影露光装置を用いたデバイス製造方法であって、
転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。 - 請求項２７乃至請求項３０の何れか一項に記載の露光方法を用いたデバイス製造方法であって、
転写パターンの像を感光性基板上に露光する露光工程と、
前記露光工程により露光された前記感光性基板を現像する現像工程と
を含むことを特徴とするデバイス製造方法。
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