JP2010002524A - 投影光学系、露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査露光時の走査速度を高速化する。
【解決手段】 第１面（ＰＮ１）の像を第２面（ＰＮ２）に投影する投影光学系は、第１面と交差する所定平面（ｘｚ平面）に平行な第１光軸（ＡＸ１）を有する第１凹面鏡（ＣＭ１）および所定平面に垂直な第１平面鏡（ＦＭ１）を含み、第１面の第１領域（Ｒ１）と光学的に共役な第１共役面（Ｃ１）を形成する第１結像系（Ｇ１）と、所定平面に平行な第２光軸（ＡＸ２）を有する第２凹面鏡（ＣＭ２）および所定平面に垂直な第２平面鏡（ＦＭ２）を含み、第１面の第２領域（Ｒ２）と光学的に共役な第２共役面（Ｃ２）を形成する第２結像系（Ｇ２）と、第２面の第３領域（Ｒ３）と第１共役面とを光学的に共役にし、第２面の第４領域（Ｒ４）と第２共役面とを光学的に共役にする第３結像系（Ｇ３）とを備えている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば感光性基板にパターンを転写する走査型の露光装置に好適な投影光学系に関する。

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パターニングすることにより製造される。このフォトリソグラフィ工程においてマスクのパターンをプレート（感光性基板）に投影露光する装置として、例えばマルチレンズ方式の走査型の露光装置（以下、マルチ走査型の露光装置と呼ぶ。）が使用される。近年、液晶表示パネルの大型化に伴い、プレートおよびマスクがともに大型化する傾向がある。マスクは高価であり、大型化によりコストが増大する。そこで、マスクの大型化を回避するために、拡大倍率を有する複数の投影光学系を用いてマスクのパターン像をプレート上に拡大投影するマルチ走査型の露光装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−２８６５８０号公報

ところで、マルチ走査型の露光装置では、プレートの大型化によるスループットの低下を抑制すること、すなわちスループットを向上させることが要望されている。スループットの向上には走査露光時の走査速度の高速化が有効なことが知られている。本発明は、走査露光時の走査速度を高速化することのできる投影光学系、露光装置、露光方法およびデバイス製造方法を提供することを目的とする。

本発明の投影光学系では、第１面の像を第２面に投影する投影光学系において、前記第１面と交差する所定平面に平行な第１光軸を有する第１凹面鏡および前記所定平面に垂直な第１平面鏡を含み、前記第１面の第１領域と光学的に共役な第１共役面を形成する第１結像系と、前記所定平面に平行な第２光軸を有する第２凹面鏡および前記所定平面に垂直な第２平面鏡を含み、前記第１面の第２領域と光学的に共役な第２共役面を形成する第２結像系と、前記第２面の第３領域と前記第１共役面とを光学的に共役にし、前記第２面の第４領域と前記第２共役面とを光学的に共役にする第３結像系と、を備えたこと特徴とする。

本発明の露光装置では、本発明にかかる投影光学系と、マスクのパターンの面を前記第１面に配置させ、感光性基板の感光面を前記第２面に配置させて、前記マスクと前記感光性基板とを前記所定平面に平行に同期移動させるステージ機構と、前記ステージ機構が移動させる前記マスクのパターンおよび前記投影光学系を介して前記感光性基板を露光する照明装置とを備えることを特徴とする。

本発明の露光方法では、本発明にかかる投影光学系の前記第１面にマスクのパターンの面を配置し、前記投影光学系の前記第２面に感光性基板の感光面を配置し、前記マスクと前記感光性基板とを前記所定平面に平行に同期移動させつつ、前記投影光学系を介して前記パターンを前記感光性基板に転写することを特徴とする。

本発明のデバイス製造方法では、本発明にかかる露光装置あるいは露光方法を用いて、前記パターンを前記感光性基板に転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光性基板に形成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光性基板を加工する加工工程とを含むことを特徴とする。

本発明の投影光学系を露光装置に適用した場合、第１結像系および第３結像系に対応する露光領域（マスクのパターン像の投影領域）と第２結像系および第３結像系に対応する露光領域とが、投影光学系の光軸を挟んで走査方向に間隔を隔てて確保される。その結果、本発明では、光軸から走査方向に間隔を隔てた一方の側にしか露光領域が確保されない従来技術に比して、露光領域を走査方向に拡大することができ、ひいては走査露光時の走査速度を高速化することができる。

図１は、本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。本実施形態では、図１に示すように、複数（例示的に４つ）の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ２，ＰＬ３，ＰＬ４に対してマスクＭＡおよびプレートＰＴを相対移動させつつマスクＭＡのパターンをプレートＰＴに投影露光するマルチ走査型の露光装置１００に対して本発明を適用している。

本実施形態の露光装置１００は、光源からの照明光でマスクＭＡのパターンを照明する照明装置ＩＵと、マスクＭＡを保持して移動するマスクステージＭＳＴ（参照符号だけを示す）と、マスクＭＡのパターンの拡大像をプレート（感光性基板）ＰＴ上に投影する投影光学装置ＰＬＳと、プレートＰＴを保持して移動する基板ステージＰＳＴと、マスクステージＭＳＴ及び基板ステージＰＳＴを駆動するリニアモータ等を含むステージ駆動機構ＤＲと、ステージ駆動機構ＤＲ等の動作を統括的に制御する主制御系ＣＲとを備えている。プレートＰＴは、液晶表示素子製造用のフォトレジスト（感光材料）が塗布された矩形状で平板状のガラスプレートである。また、プレートＰＴの表面（感光面）は、一例として、マスクＭＡのパターンがそれぞれ転写される２つのパターン転写領域ＥＰ１，ＥＰ２に区分して主制御系ＣＲに認識される。

以下、説明を容易するために、図１において、基板ステージＰＳＴのガイド面（不図示）に垂直な方向にＺ軸を、そのガイド面に平行な面内で走査露光時のプレートＰＴの走査方向に沿ってＸ軸を、ガイド面に平行な面内でＸ軸と直交する非走査方向に沿ってＹ軸を設定する。また、説明を容易するために、４つの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は互いに同じ構成を有し、区別しない場合には参照符号ＰＬで表すものとする。本実施形態では、基板ステージＰＳＴのガイド面は、マスクステージＭＳＴのガイド面（不図示）に平行であり、走査露光時のマスクＭＡの走査方向はＸ軸に平行である。また、Ｚ軸に平行な軸回りの回転方向をθＺ方向とも呼ぶ。

照明装置ＩＵでは、例えば光源部の４つ（投影光学系と同数）の送光部から、露光用の照明光（露光光）が射出される。露光光として、超高圧水銀ランプの射出光から選択されたｉ線（波長３６５ｎｍ）の光、またはＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）よりなるパルス光が使用されている。４つの送光部から射出された照明光は、対応する４つの部分照明光学系（不図示）を介して、マスクＭＡ上においてＹ方向に沿って間隔を隔てて一列に配置された４つの照明領域（照野領域）ＩＦ１，ＩＦ２，ＩＦ３，ＩＦ４をほぼ均一に照明する。各部分照明光学系は、例えば、コリメータレンズ、フライアイレンズ、集光レンズ、可変視野絞り、リレー光学系などを備えている。図１では、図面の明瞭化のために、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４を台形状に示しているが、本実施形態における照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の実際の形状については後述する。

マスクＭＡの照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４からの光は、対応する４つの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を介して、プレートＰＴ上の露光領域（像野領域又はイメージフィールド）ＥＦ１，ＥＦ２，ＥＦ３，ＥＦ４を露光する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ側及びプレートＰＴ側にテレセントリックであり、マスクＭＡ側からプレートＰＴ側へ拡大倍率を有する。露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４の形状は、照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４の形状を投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の投影倍率で拡大した形状である。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４及びこれらに対応する露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４はＹ方向に間隔を隔てて一列に配置されている。

本実施形態では、４つの投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を含んで投影光学装置ＰＬＳが構成され、各投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、それぞれマスクＭＡ上の照明領域ＩＦ１〜ＩＦ４内のパターンを共通の拡大倍率βで拡大した投影像を、プレートＰＴの表面上の露光領域ＥＦ１〜ＥＦ４に形成する。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４は、マスクＭＡのパターンのＸ方向（走査方向）に倒立でＹ方向（非走査方向）に正立の像を、プレートＰＴ上に形成する。

マスクＭＡは、マスクホルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳＴ上に吸着保持されている。マスクステージＭＳＴ上にはＸ軸の移動鏡およびＹ軸の移動鏡が固定され、これらの移動鏡に対向するようにＸ軸のレーザ干渉計及びＹ軸のレーザ干渉計よりなるマスク側レーザ干渉計が配置されている。マスク側レーザ干渉計は、マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置、及びマスクステージＭＳＴのθＺ方向の回転角を計測し、計測結果を主制御系ＣＲに供給する。主制御系ＣＲは、その計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動機構ＤＲを介して、マスクステージＭＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度、並びにθＺ方向の回転角を制御する。

プレートＰＴは、基板ホルダ（不図示）を介して、基板ステージＰＳＴ上に吸着保持されている。基板ステージＰＳＴにはＸ軸の移動鏡５１Ｘ及びＹ軸の移動鏡５１Ｙが固定され、Ｘ軸の移動鏡５１Ｘに対向するように計測用レーザビームをＸ軸に平行に照射するレーザ干渉計２１ＸＡ，２１ＸＢ，２１ＸＣ及び補助レーザ干渉計２１ＸＤが配置されている。また、Ｙ軸の移動鏡５１Ｙに対向するように、計測用レーザビームをＹ軸に平行に照射するレーザ干渉計２１ＹＡ及び補助レーザ干渉計２１ＹＢが配置されている。Ｘ軸のレーザ干渉計２１ＸＣ及びＹ軸のレーザ干渉計２１ＹＡによって基板ステージＰＳＴのＸ方向及びＹ方向の位置が計測され、Ｘ軸の両側のレーザ干渉計２１ＸＡ，２１ＸＢによって走査露光時の基板ステージＰＳＴのθＺ方向の回転角が計測される。また、Ｙ軸のレーザ干渉計２１ＹＡ及び補助レーザ干渉計２１ＹＢによって、基板ステージＰＳＴがＹ方向にステップ移動する際の、基板ステージＰＳＴのθＺ方向の回転角が計測される。

これらのレーザ干渉計２１ＸＡ〜２１ＸＤ，２１ＹＡ，２１ＹＢよりなるプレート側レーザ干渉計の計測値は、主制御系ＣＲに供給される。主制御系ＣＲは、その計測値に基づいてリニアモータ等のステージ駆動機構ＤＲを介して、基板ステージＰＳＴのＸ方向、Ｙ方向の位置及び速度を制御する。走査露光時には、マスクステージＭＳＴがＸ方向に速度Ｖ／βで駆動されるのに同期して、基板ステージＰＳＴはＸ方向に速度Ｖで駆動される。投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の像はＸ方向に倒立像であるため、マスクステージＭＳＴの走査方向と基板ステージＰＳＴの走査方向とはＸ軸に沿って逆向きになる。

投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４の近傍には、プレートＰＴの位置合わせを行うための例えば画像処理方式のオフアクシス型のアライメント系ＡＬＧなどが配置されている。そのため、プレートＰＴ上のパターン転写領域ＥＰ１及びＥＰ２の近傍には、それぞれ複数のアライメントマークＡＭ１及びＡＭ２が形成されている。また、基板ステージＰＳＴには、投影光学系ＰＬ１〜ＰＬ４を介して投影されるマスクＭＡ上の位置計測用マークの像の位置を計測するためのアライメント系として、空間像計測系５３が設置されている。

図２は、本実施形態にかかる投影光学系の基本構成を模式的に示す図である。図２を参照すると、本実施形態の投影光学系ＰＬは、第１面ＰＮ１の像を第２面ＰＮ２に投影する光学系であって、第１面ＰＮ１の第１領域Ｒ１と光学的に共役な第１共役面Ｃ１を形成する第１結像系Ｇ１と、第１面ＰＮ１の第２領域Ｒ２と光学的に共役な第２共役面Ｃ２を形成する第２結像系Ｇ２と、第２面ＰＮ２の第３領域Ｒ３と第１共役面Ｃ１とを光学的に共役にし、第２面ＰＮ２の第４領域Ｒ４と第２共役面Ｃ２とを光学的に共役にする第３結像系Ｇ３とを備えている。図２では、第１面ＰＮ１に垂直な方向にｚ軸を、ｚ軸と直交する面内において図２の紙面に垂直な方向にｙ軸を、ｚ軸と直交する面内において図２の紙面に平行な方向にｘ軸を設定している。

第１結像系Ｇ１は、ｘｙ平面に平行に延びる第１面ＰＮ１と交差するｘｚ平面に平行な光軸（第１結像系Ｇ１の光軸ＡＸ１のうちｘ軸に平行な方向に延びる光軸部分）ＡＸ１を有する第１凹面鏡ＣＭ１、およびｘｚ平面に垂直な反射面を有する第１平面鏡ＦＭ１を含む。第２結像系Ｇ２は、ｘｚ平面に平行な光軸（第２結像系Ｇ２の光軸ＡＸ２のうちｚ軸に平行な方向に延びる光軸部分）ＡＸ２を有する第２凹面鏡ＣＭ２、およびｘｚ平面に垂直な反射面を有する第２平面鏡ＦＭ２を含む。後述する各実施例では、第１面ＰＮ１と第２面ＰＮ２とは平行であり、第１結像系Ｇ１および第２結像系Ｇ２は反射屈折光学系である。第３結像系Ｇ３は、ｘｚ平面に垂直な反射面を有する第３平面鏡ＦＭ３を含む屈折光学系である。

また、各実施例では、第１平面鏡ＦＭ１の反射面と第２平面鏡ＦＭ２の反射面とは平行であり且つ反対向きに配置され、第１平面鏡ＦＭ１と第２平面鏡ＦＭ２とは一体に形成されている。また、各実施例では、第１平面鏡ＦＭ１は第１領域Ｒ１からの光の光路に沿って第１凹面鏡ＣＭ１よりも第１面ＰＮ１側に配置され、第２平面鏡ＦＭ２は第２領域Ｒ２からの光の光路に沿って第２凹面鏡ＣＭ２よりも第２共役面Ｃ２側に配置されている。また、各実施例では、第１結像系Ｇ１、第２結像系Ｇ２および第３結像系Ｇ３の少なくとも１つが、第１領域Ｒ１から第３領域Ｒ３までの第１光路と第２領域Ｒ２から第４領域Ｒ４までの第２光路との光路長差を補正する補正部材ＦＡを有する。補正部材ＦＡは、例えば平行平板ガラスおよび非球面レンズの少なくとも一方を含み、光路長差の補正機能および収差の補正機能を有する。補正部材ＦＡの形状、数、配置などについては様々な形態が可能である。

本実施形態の投影光学系ＰＬでは、第１領域Ｒ１から第１共役面Ｃ１への第１結像系Ｇ１の倍率をＭＧ１とし、第２領域Ｒ２から第２共役面Ｃ２への第２結像系Ｇ２の倍率をＭＧ２とするとき、次の条件式（１）および（２）を満足する。また、本実施形態の投影光学系ＰＬでは、第１面ＰＮ１から第２面ＰＮ２への投影光学系ＰＬの倍率をＭＧとし、第１結像系Ｇ１の焦点距離をＦ１とし、第２結像系Ｇ２の焦点距離をＦ２とし、第３結像系Ｇ３の焦点距離をＦ３とするとき、次の条件式（３）および（４）を満足する。
０．９＜｜ＭＧ１｜＜１．２ （１）
０．９＜｜ＭＧ２｜＜１．２ （２）
０．９＜｜ＭＧ／（Ｆ３／Ｆ１）｜＜１．４ （３）
０．９＜｜ＭＧ／（Ｆ３／Ｆ２）｜＜１．４ （４）

条件式（１）の上限値および下限値により規定される範囲を逸脱すると、第１結像系Ｇ１中の第１凹面鏡ＣＭ１に対する入射光と反射光との対称性（光軸ＡＸ１に対する対称性）が崩れて、第１結像系Ｇ１における収差補正、ひいては投影光学系ＰＬにおける収差補正が困難になる。同様に、条件式（２）の上限値および下限値により規定される範囲を逸脱すると、第２結像系Ｇ２中の第２凹面鏡ＣＭ２に対する入射光と反射光との対称性（光軸ＡＸ２に対する対称性）が崩れて、第２結像系Ｇ２における収差補正、ひいては投影光学系ＰＬにおける収差補正が困難になる。なお、さらに良好な収差補正を行うには、条件式（１）の下限値および条件式（２）の下限値を１．０に設定することが好ましい。

条件式（３）および（４）の上限値を上回ると、第３結像系Ｇ３の画角に関係する収差、例えば歪曲収差（ディストーション）、非点収差などの補正が困難になる。条件式（３）および（４）の下限値を下回ると、第１面ＰＮ１と第２面ＰＮ２との間の空間（図１の露光装置に適用された場合にはマスクＭＡとプレートＰＴとの間の空間）に収まるべき第２結像系Ｇ２（場合によっては第１結像系Ｇ１）がｚ方向に長くなり過ぎて、第２結像系Ｇ２中の第２凹面鏡ＣＭ２（場合によっては第１結像系Ｇ１中の第１凹面鏡ＣＭ１）の配置が困難になる。

後述の第１実施例および第２実施例では、拡大倍率を有する投影光学系ＰＬの第１面ＰＮ１にマスクＭＡのパターン面を配置し、第２面ＰＮ２にプレートＰＴの感光面を配置し、図１のＸ，Ｙ，Ｚ方向と図２のｘ，ｙ，ｚ方向とを平行に設定している。この場合、図３に示すように、プレートＰＴの感光面には、第３結像系Ｇ３の光軸ＡＸ３を中心とする半径Ｒａの円３１と光軸ＡＸ３からＸ方向に距離Ｒｂだけ間隔を隔ててＹ方向に延びる一対の直線３２，３３とにより規定される一対の有効結像領域３４，３５が確保される。ここで、「有効結像領域」とは、投影光学系ＰＬの像面において収差が所望の状態に補正された領域を意味している。

したがって、照明装置ＩＵ内の可変視野絞りの作用により、第１結像系Ｇ１および第３結像系Ｇ３に対応する第１有効結像領域３４内に台形状の第１露光領域ＥＦａが設定され、第２結像系Ｇ２および第３結像系Ｇ３に対応する第２有効結像領域３５内に台形状の第２露光領域ＥＦｂが設定される。そして、マスクＭＡのパターン面には、一対の台形状の露光領域ＥＦａ，ＥＦｂに対応するように、一対の台形状の照明領域ＩＦａ，ＩＦｂ（不図示）が形成される。すなわち、図４に示すように、第２投影光学系ＰＬ２に対応して、プレートＰＴの感光面にはＸ方向に間隔を隔てた一対の台形状の露光領域ＥＦ２ａ，ＥＦ２ｂが形成され、マスクＭＡのパターン面にはＸ方向に間隔を隔てた一対の台形状の照明領域ＩＦ２ａ，ＩＦ２ｂが形成される。

同様に、第２投影光学系ＰＬ２からＹ方向に間隔を隔てて配置された第３投影光学系ＰＬ３に対応して、プレートＰＴの感光面にはＸ方向に間隔を隔てた一対の台形状の露光領域ＥＦ３ａ，ＥＦ３ｂが形成され、マスクＭＡのパターン面にはＸ方向に間隔を隔てた一対の台形状の照明領域ＩＦ３ａ，ＩＦ３ｂが形成される。図４では、第２投影光学系ＰＬ２および第３投影光学系ＰＬ３に対応する露光領域および照明領域だけを示しているが、他の投影光学系ＰＬ１，ＰＬ４についても同様である。

以下、説明を簡単にするために、各露光領域の形状および大きさは互いに同じであり、各露光領域の一対の斜辺の中点を結ぶ線分と隣り合う２つの露光領域の対向する斜辺の中点を結ぶ線分とは互いに同じ長さＬｄに設定されているものとする。この場合、マスクＭＡを矢印ＭＤで示すように＋Ｘ方向に移動させ且つプレートＰＴを矢印ＰＤで示すように−Ｘ方向に移動させる１回目の走査露光により、例えば第１転写領域ＥＰ１の約半分の領域の投影露光が行われる。次いで、プレートＰＴをＹ方向に距離Ｌｄだけステップ移動させた後、マスクＭＡを矢印ＭＤで示す方向とは逆方向の−Ｘ方向に移動させ且つプレートＰＴを矢印ＰＤで示す方向とは逆方向の＋Ｘ方向に移動させる２回目の走査露光により、第１転写領域ＥＰ１の残りの領域の投影露光が行われる。

このように、本実施形態では、第１結像系Ｇ１および第３結像系Ｇ３に対応する台形状の第１露光領域ＥＦａと第２結像系Ｇ２および第３結像系Ｇ３に対応する台形状の第２露光領域ＥＦｂとが、投影光学系の光軸を挟んで走査方向（Ｘ方向）に間隔を隔てて確保される。これに対し、マルチ走査型の露光装置に用いられる従来の反射屈折投影光学系では、光軸から走査方向に間隔を隔てた一方の側にしか露光領域が確保されない。その結果、本実施形態では、従来技術に比してマスクのパターン像の投影領域である露光領域を走査方向に拡大することができ、ひいては走査露光時の走査速度を高速化することができる。

なお、図２の投影光学系を、第２面ＰＮ２の像を第１面ＰＮ１に投影する光学系として用いることも可能である。第３実施例では、第１面ＰＮ１から第２面ＰＮ２へ縮小倍率を有する光学系を、第２面ＰＮ２を物体面とし第１面ＰＮ１を像面とすることにより、拡大倍率を有する投影光学系として使用している。具体的には、投影光学系ＰＬの第２面ＰＮ２にマスクＭＡのパターン面を配置し、投影光学系ＰＬの第１面ＰＮ１にプレートＰＴの感光面を配置している。この場合も、第１実施例および第２実施例と同様に、拡大倍率を有する投影光学系の光軸（第１面ＰＮ１における第１結像系Ｇ１の光軸ＡＸ１および第２結像系Ｇ２の光軸ＡＸ２）を挟んで走査方向に間隔を隔てた一対の台形状の露光領域を確保することができ、ひいては走査露光時の走査速度を高速化することができる。

また、本実施形態では、第１結像系Ｇ１中の第１平面鏡ＦＭ１および第２結像系Ｇ２中の第２平面鏡ＦＭ２が、第１凹面鏡ＣＭ１の光軸ＡＸ１および第２凹面鏡ＣＭ２の光軸ＡＸ２を含むｘｚ平面に垂直な反射面を有するので、３つの結像系Ｇ１〜Ｇ３の光軸ＡＸ１〜ＡＸ３が１つの平面（ｘｚ平面）に沿って配置される。その結果、マルチ走査型の露光装置において隣り合う投影光学系同士の機械的な干渉を引き起こすことなく、複数の投影光学系を非走査方向（Ｙ方向）に沿って所要の間隔を隔てて配置することができるという利点がある。なお、各露光領域の形状、大きさ、配置などについては、様々な変形例が可能である。

また、本実施形態では、投影光学系の光軸を挟んで走査方向に間隔を隔てて第１露光領域ＥＦａと第２露光領域ＥＦｂとが確保されるため、ＦＬＥＸ法を利用した露光を容易かつ高速に行うことができる。「ＦＬＥＸ（Focus Latitude enhancement EXposure）法」とは、同一パターンを焦点位置を変えて複数回露光する露光方法であって、見かけ上の焦点深度を拡大することができる露光方法である。ＦＬＥＸ法は、例えば特開昭６３−４２１２２号公報で提案されている。本実施形態では、第１露光領域ＥＦａと第２露光領域ＥＦｂとの間で焦点位置に差を設け、マスクＭＡ上の同一パターンをこの各露光領域において一度の走査露光中に２回露光することで、ＦＬＥＸ法による露光を行うことができる。従来のＦＬＥＸ法では焦点位置の変更と露光動作とを繰り返す必要があったのに対し、本実施形態によるＦＬＥＸ法では、一度の走査露光によって実施することができるため、その高速化が可能となる。

第１露光領域ＥＦａと第２露光領域ＥＦｂとの間で焦点位置に差を設けるには、例えばプレートＰＴを光軸ＡＸ３に対して走査方向に傾斜させた状態で走査するとよい。また、補正部材ＦＡ、第１結像系Ｇ１および第２結像系Ｇ２のうち少なくとも１つの構成に基づいて、第１露光領域ＥＦａと第２露光領域ＥＦｂとに対する焦点位置に予め差を設けることもできる。あるいは、補正部材ＦＡと同様に第１光路と第２光路との光路長を補正する部材（例えば、平行平面ガラス）を、第１露光領域ＥＦａおよび第２露光領域ＥＦｂの少なくとも一方に対応する光路中の像空間もしくは物体空間に挿脱可能に配置してもよい。以下、各実施例の詳細について説明する。

［第１実施例］
図５は、本実施形態の第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第１実施例の投影光学系ＰＬにおいて、第１結像系Ｇ１は、マスクＭＡの台形状の第１照明領域ＩＦａからの光の入射順に、第１平面鏡ＦＭ１と、３つのレンズＬ１１、Ｌ１２およびＬ１３と、第１凹面鏡ＣＭ１とを備えている。レンズＬ１１〜Ｌ１３、および第１凹面鏡ＣＭ１は、第１結像系Ｇ１の光軸ＡＸ１のうちＸ方向に直線状に延びる軸線部分に沿って配置されている。したがって、第１照明領域ＩＦａからの光は、第１平面鏡ＦＭ１によって反射され、レンズＬ１１〜Ｌ１３を順次経て、第１凹面鏡ＣＭ１によって反射され、レンズＬ１３〜Ｌ１１を順次経た後に、第１共役面Ｃ１（不図示）に第１照明領域ＩＦａ内のパターンの中間像を形成する。

第２結像系Ｇ２は、マスクＭＡの台形状の第２照明領域ＩＦｂからの光の入射順に、３つのレンズＬ２１、Ｌ２２およびＬ２３と、第２凹面鏡ＣＭ２と、第２平面鏡ＦＭ２とを備えている。レンズＬ２１〜Ｌ２３、および第２凹面鏡ＣＭ２は、第２結像系Ｇ２の光軸ＡＸ２のうちＺ方向に直線状に延びる軸線部分に沿って配置されている。したがって、第２照明領域ＩＦｂからの光は、レンズＬ２１〜Ｌ２３を順次経て、第２凹面鏡ＣＭ２によって反射され、レンズＬ２３〜Ｌ２１を順次経て、第２平面鏡ＦＭ２によって反射された後に、第２共役面Ｃ２（不図示）に第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの中間像を形成する。

第３結像系Ｇ３は、光の入射順に、４つのレンズＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３およびＬ３４と、開口絞りＡＳと、レンズＬ３５と、第３平面鏡ＦＭ３と、７つのレンズＬ３６、Ｌ３７、Ｌ３８、Ｌ３９、Ｌ３１０、Ｌ３１１およびＬ３１２とを備えている。また、第１共役面Ｃ１とレンズＬ３１との間の光路中には、平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡが配置されている。

したがって、第１共役面Ｃ１を通過した光は、補正部材ＦＡ、レンズＬ３１〜Ｌ３４、開口絞りＡＳ、およびレンズＬ３５を順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３６〜Ｌ３１２を順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第１露光領域ＥＦａに、第１照明領域ＩＦａ内のパターンの拡大像を形成する。また、第２共役面Ｃ２を通過した光は、レンズＬ３１〜Ｌ３４、開口絞りＡＳ、およびレンズＬ３５を順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３６〜Ｌ３１２を順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第２露光領域ＥＦｂに、第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの拡大像を形成する。

第１実施例において、第１平面鏡ＦＭ１の反射面と第２平面鏡ＦＭ２の反射面とのＸ方向に沿った間隔（すなわち光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２とのＸ方向に沿った間隔：図２を参照）ｄ12は、５．０ｍｍである。

次の表（１）に、第１実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。表（１）の主要諸元において、λは露光光の中心波長を、ＭＧは投影光学系ＰＬの第１面ＰＮ１から第２面ＰＮ２への倍率、すなわちマスクＭＡからプレートＰＴへの倍率を、ＮＡは物体側（マスクＭＡ側）開口数をそれぞれ表している。また、表（１）の光学部材諸元において、面番号は光の入射側からの面の順序を、ｒは各面の曲率半径（非球面の場合には頂点曲率半径：ｍｍ）を、ｄは各面の軸上間隔すなわち当該面から次の面までの光軸に沿った間隔（ｍｍ）を、ｎは中心波長に対する媒質の屈折率をそれぞれ示している。なお、面間隔ｄおよび屈折率ｎは、反射される度にその符号を変えるものとする。表（１）における表記は、以降の表（３）および（５）においても同様である。

表（１）
（主要諸元） λ=365nm, NA=0.135, MG=2.5
（光学部材諸元：第１結像系Ｇ１＋第３結像系Ｇ３）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 97.550 1
1 ∞ -139.780 -1 FM1
2 761.818 -28.139 -1.48738 L11
3 281.410 -45.498 -1
4 -345.839 -44.998 -1.48738 L12
5 920.018 -305.706 -1
6 208.925 -29.046 -1.47455 L13
7 -1875.464 -16.510 -1
8 341.727 16.510 1 CM1
9 -1875.464 29.046 1.47455 L13
10 208.925 305.706 1
11 920.018 44.998 1.48738 L12
12 -345.839 45.498 1
13 281.410 28.139 1.48738 L11
14 761.818 139.780 1
15 ∞ 25.085 1
16 ∞ 4.702 1 (C1)
17 ∞ 15.519 1.47455 FA
18 ∞ 47.888 1
19 505.434 28.000 1.48738 L31
20 -402.588 6.814 1
21 -192.816 20.355 1.47455 L32
22 -362.693 63.641 1
23 297.153 45.000 1.47455 L33
24 -1026.107 45.562 1
25 266.464 20.000 1.47455 L34
26 -2373.749 113.250 1
27 ∞ 10.000 1 (AS)
28 205.426 20.000 1.47455 L35
29 365.190 59.695 1
30 ∞ -85.465 -1 FM3
31 122.912 -20.000 -1.48738 L36
32 193.386 -2.000 -1
33 889.339 -20.000 -1.47455 L37
34 245.239 -89.055 -1
35 257.773 -19.000 -1.48738 L38
36 -2414.032 -9.703 -1
37 1232.175 -30.000 -1.47455 L39
38 236.226 -2.000 -1
39 -794.858 -32.000 -1.47455 L310
40 539.431 -478.112 -1
41 1585.527 -32.000 -1.47455 L311
42 512.500 -3.000 -1
43 ∞ -33.000 -1.47455 L312
44 ∞ -60.000 -1
（光学部材諸元：第２結像系Ｇ２＋第３結像系Ｇ３）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 97.550 1
1 ∞ 140.545 1
2 -900.486 28.000 1.48738 L21
3 -301.318 19.922 1
4 364.550 45.000 1.48738 L22
5 -783.172 310.089 1
6 -214.029 29.000 1.47455 L23
7 1951.163 15.912 1
8 -336.459 -15.912 -1 CM2
9 1951.163 -29.000 -1.47455 L23
10 -214.029 -310.089 -1
11 -783.172 -45.000 -1.48738 L22
12 364.550 -19.922 -1
13 -301.318 -28.000 -1.48738 L21
14 -900.486 -140.545 -1
15 ∞ 25.190 1 FM2
16 ∞ 63.005 1 (C2)
17 505.434 28.000 1.48738 L31
18 -402.588 6.814 1
19 -192.816 20.355 1.47455 L32
20 -362.693 63.641 1
21 297.153 45.000 1.47455 L33
22 -1026.107 45.562 1
23 266.464 20.000 1.47455 L34
24 -2373.749 113.250 1
25 ∞ 10.000 1 (AS)
26 205.426 20.000 1.47455 L35
27 365.190 59.695 1
28 ∞ -85.465 -1 FM3
29 122.912 -20.000 -1.48738 L36
30 193.386 -2.000 -1
31 889.339 -20.000 -1.47455 L37
32 245.239 -89.055 -1
33 257.773 -19.000 -1.48738 L38
34 -2414.032 -9.703 -1
35 1232.175 -30.000 -1.47455 L39
36 236.226 -2.000 -1
37 -794.858 -32.000 -1.47455 L310
38 539.431 -478.112 -1
39 1585.527 -32.000 -1.47455 L311
40 512.500 -3.000 -1
41 ∞ -33.000 -1.47455 L312
42 ∞ -60.000 -1
（条件式対応値）
MG1=1.03, MG2=1.03, F1=1596.5mm, F2=1596.6mm, F3=2984.9mm
(1)|MG1|=1.03, (2)|MG2|=1.03, (3)|MG/(F3/F1)|=1.337, (4)|MG/(F3/F2)|=1.337

次の表（２）に、第１実施例にかかる投影光学系ＰＬにおける像高（光軸ＡＸ３からの距離）と波面収差のＲＭＳ値（root mean square：自乗平均平方根あるいは平方自乗平均）Ｗrmsとの関係を掲げる。表（２）を参照すると、図３においてＲａ＝１０９．５ｍｍおよびＲｂ＝３５ｍｍによって規定される一対の有効結像領域３４，３５に達する光線に関して波面収差が良好に補正されていることがわかる。なお、表（２）における表記は、以降の表（４）および（６）においても同様である。

表（２）
（第１結像系Ｇ１＋第３結像系Ｇ３）
像高［ｍｍ］ ３５ ６０ ８５ １０９．５
Ｗrms［λ］ １３．４ｍλ １９．１ｍλ １８．３ｍλ ３５．７ｍλ
（第２結像系Ｇ２＋第３結像系Ｇ３）
像高［ｍｍ］ ３５ ６０ ８５ １０９．５
Ｗrms［λ］ １．６ｍλ ３．７ｍλ ５．５ｍλ ５．１ｍλ

［第２実施例］
図６は、本実施形態の第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第２実施例の投影光学系ＰＬにおいて、第１結像系Ｇ１は、マスクＭＡの台形状の第１照明領域ＩＦａからの光の入射順に、第１平面鏡ＦＭ１と、５つのレンズＬ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４およびＬ１５と、第１凹面鏡ＣＭ１とを備えている。レンズＬ１１〜Ｌ１５、および第１凹面鏡ＣＭ１は、第１結像系Ｇ１の光軸ＡＸ１のうちＸ方向に直線状に延びる軸線部分に沿って配置されている。したがって、第１照明領域ＩＦａからの光は、第１平面鏡ＦＭ１によって反射され、レンズＬ１１〜Ｌ１５を順次経て、第１凹面鏡ＣＭ１によって反射され、レンズＬ１５〜Ｌ１１を順次経た後に、第１共役面Ｃ１（不図示）に第１照明領域ＩＦａ内のパターンの中間像を形成する。

第２結像系Ｇ２は、マスクＭＡの台形状の第２照明領域ＩＦｂからの光の入射順に、５つのレンズＬ２１、Ｌ２２、Ｌ２３、Ｌ２４およびＬ２５と、第２凹面鏡ＣＭ２と、第２平面鏡ＦＭ２とを備えている。レンズＬ２１〜Ｌ２５、および第２凹面鏡ＣＭ２は、第２結像系Ｇ２の光軸ＡＸ２のうちＺ方向に直線状に延びる軸線部分に沿って配置されている。したがって、第２照明領域ＩＦｂからの光は、レンズＬ２１〜Ｌ２５を順次経て、第２凹面鏡ＣＭ２によって反射され、レンズＬ２５〜Ｌ２１を順次経て、第２平面鏡ＦＭ２によって反射された後に、第２共役面Ｃ２（不図示）に第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの中間像を形成する。

第３結像系Ｇ３は、光の入射順に、５つのレンズＬ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４およびＬ３５と、開口絞りＡＳと、第３平面鏡ＦＭ３と、７つのレンズＬ３６、Ｌ３７、Ｌ３８、Ｌ３９、Ｌ３１０、Ｌ３１１およびＬ３１２とを備えている。また、レンズＬ３１２とプレートＰＴとの間において、第１照明領域ＩＦａからの光の光路中には非球面レンズからなる補正部材ＦＡａが配置され、第２照明領域ＩＦｂからの光の光路中には平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡｂが配置されている。

したがって、第１共役面Ｃ１を通過した光は、レンズＬ３１〜Ｌ３５、および開口絞りＡＳを順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３６〜Ｌ３１２、および補正部材ＦＡａを順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第１露光領域ＥＦａに、第１照明領域ＩＦａ内のパターンの拡大像を形成する。また、第２共役面Ｃ２を通過した光は、レンズＬ３１〜Ｌ３５、および開口絞りＡＳを順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３６〜Ｌ３１２、および補正部材ＦＡｂを順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第２露光領域ＥＦｂに、第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの拡大像を形成する。なお、第２実施例において、第１平面鏡ＦＭ１の反射面と第２平面鏡ＦＭ２の反射面とのＸ方向に沿った間隔ｄ12は、４．０ｍｍである。

次の表（３）に、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。第２実施例において、非球面は、光軸に垂直な方向の高さをｙとし、非球面の頂点における接平面から高さｙにおける非球面上の位置までの光軸に沿った距離（サグ量）をｚとし、頂点曲率半径をｒとし、円錐係数をκとし、ｍ次の非球面係数をＣ_mとしたとき、以下の数式（ａ）で表される。表（３）において、非球面形状に形成されたレンズ面には面番号の右側に＊印を付している。なお、表（３）の各非球面において、円錐係数κは０である。
ｚ＝（ｙ²／ｒ）／［１＋｛１−（１＋κ）・ｙ²／ｒ²｝^1/2］＋Ｃ₄・ｙ⁴＋Ｃ₆・ｙ⁶
＋Ｃ₈・ｙ⁸＋Ｃ₁₀・ｙ¹⁰＋Ｃ₁₂・ｙ¹²＋Ｃ₁₄・ｙ¹⁴ （ａ）

表（３）
（主要諸元） λ=355nm, NA=0.1625, MG=2.5
（光学部材諸元：第１結像系Ｇ１＋第３結像系Ｇ３）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 87.342 1
1 ∞ -126.952 1 FM1
2 -6895.471 -41.751 1.48892 L11
3 230.648 -137.214 1
4 -987.354 -45.000 1.48892 L12
5 725.122 -27.685 1
6 -809.697 -28.110 1.47616 L13
7 -325.838 -16.160 1
8 -198.047 -40.533 1.48892 L14
9 -475.815 -254.850 1
10 156.047 -44.329 1.47616 L15
11* -783.205 -27.126 1
12* 316.450 27.126 -1 CM1
13* -783.205 44.329 -1.47616 L15
14 156.047 254.850 -1
15 -475.815 40.533 -1.48892 L14
16 -198.047 16.160 -1
17 -325.838 28.110 -1.47616 L13
18 -809.697 27.685 -1
19 725.122 45.000 -1.48892 L12
20 -987.354 137.214 -1
21 230.648 41.751 -1.48892 L11
22 -6895.471 126.952 -1
23 ∞ 14.000 -1 (C1)
24 ∞ 115.673 -1
25 -523.860 26.000 -1.48892 L31
26 -238.910 2.000 -1
27 215.235 26.000 -1.48892 L32
28 -238.188 5.907 -1
29 -131.145 26.000 -1.47616 L33
30* 349.092 3.327 -1
31 384.261 26.000 -1.48892 L34
32 -307.703 2.000 -1
33 444.705 26.000 -1.48892 L35
34 -201.825 7.383 -1
35 ∞ 105.315 -1 (AS)
36 ∞ -100.168 1 FM3
37 -680.162 -24.000 1.47616 L36
38 -15314.644 -39.613 1
39 125.513 -31.000 1.48892 L37
40 474.228 -2.000 1
41 -8908.036 -44.127 1.47616 L38
42 270.289 -10.874 1
43 -551.710 -35.000 1.47616 L39
44 2825.833 -56.099 1
45 -354.854 -46.750 1.47616 L310
46 6994.560 -46.013 1
47 -382.962 -35.000 1.47616 L311
48 -204.528 -22.710 1
49 -354.078 -35.000 1.47616 L312
50* -2400.000 -14.297 1
51 ∞ -60.000 1.47616 FAa
52* ∞ -50.000 1
（非球面データ：第１結像系Ｇ１＋第３結像系Ｇ３）
11面: C₄=0.936383×10^-8 C₆=-0.346215×10^-12 C₈=0.209507×10^-16 C₁₀=0.159774×10^-20
C₁₂=-0.437772×10^-24 C₁₄=-0.176150×10^-29
12面: C₄=-0.532092×10^-9 C₆=0.389298×10^-13 C₈=-0.117990×10^-16 C₁₀=0.175825×10^-20
C₁₂=-0.276160×10^-24 C₁₄=0.259092×10^-28
13面: C₄=0.936383×10^-8 C₆=-0.346215×10^-12 C₈=0.209507×10^-16 C₁₀=0.159774×10^-20
C₁₂=-0.437772×10^-24 C₁₄=-0.176150×10^-29
30面: C₄=0.591200×10^-7 C₆=-0.100553×10^-12 C₈=0.367035×10^-15 C₁₀=-0.752956×10^-18
C₁₂=0.547550×10^-21 C₁₄=-0.147884×10^-24
50面: C₄=-0.108864×10^-7 C₆=-0.118850×10^-12 C₈=-0.491523×10^-17 C₁₀=0.179995×10^-21
C₁₂=-0.152600×10^-25 C₁₄=0.243129×10^-30
52面: C₄=-0.191593×10^-8 C₆=0.935571×10^-14 C₈=-0.218771×10^-17 C₁₀=0.248606×10^-21
C₁₂=-0.118976×10^-25 C₁₄=0.196158×10^-30
（光学部材諸元：第２結像系Ｇ２＋第３結像系Ｇ３）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 87.343 1
1 ∞ 128.673 1
2 -1861435.3 40.919 1.48892 L21
3 -238.069 2.000 1
4 380.638 40.159 1.48892 L22
5 -804.693 2.000 1
6 565.778 28.000 1.47616 L23
7 236.143 2.000 1
8 183.253 35.341 1.48892 L24
9 429.440 223.368 1
10 -161.129 40.347 1.47616 L25
11* 705.996 24.846 1
12 -291.710 -24.846 -1 CM2
13* 705.996 -40.347 -1.47616 L25
14 -161.129 -223.368 -1
15 429.440 -35.341 -1.48892 L24
16 183.253 -2.000 -1
17 236.143 -28.000 -1.47616 L23
18 565.778 -2.000 -1
19 -804.693 -40.159 -1.48892 L22
20 380.638 -2.000 -1
21 -238.069 -40.919 -1.48892 L21
22 -1861435.3 -128.673 -1
23 ∞ 10.000 1 (C2)
24 ∞ 115.673 1 FM2
25 -523.860 26.000 1.48892 L31
26 -238.910 2.000 1
27 215.235 26.000 1.48892 L32
28 -238.188 5.907 1
29 -131.145 26.000 1.47616 L33
30* 349.092 3.327 1
31 384.261 26.000 1.48892 L34
32 -307.703 2.000 1
33 444.705 26.000 1.48892 L35
34 -201.825 7.383 1
35 ∞ 105.315 1 (AS)
36 ∞ -100.168 -1 FM3
37 -680.162 -24.000 -1.47616 L36
38 -15314.644 -39.613 -1
39 125.513 -31.000 -1.48892 L37
40 474.228 -2.000 -1
41 -8908.036 -44.127 -1.47616 L38
42 270.289 -10.874 -1
43 -551.710 -35.000 -1.47616 L39
44 2825.833 -56.099 -1
45 -354.854 -46.750 -1.47616 L310
46 6994.560 -46.013 -1
47 -382.962 -35.000 -1.47616 L311
48 -204.528 -22.710 -1
49 -354.078 -35.000 -1.47616 L312
50* -2400.000 -14.297 -1
51 ∞ -60.000 -1.47616 FAb
52 ∞ -49.999 -1
（非球面データ：第２結像系Ｇ２＋第３結像系Ｇ３）
11面: C₄=-0.157293×10^-8 C₆=0.244229×10^-12 C₈=0.952008×10^-17 C₁₀=-0.371192×10^-20
C₁₂=0.752335×10^-24 C₁₄=-0.597482×10^-28
13面: C₄=-0.157293×10^-8 C₆=0.244229×10^-12 C₈=0.952008×10^-17 C₁₀=-0.371192×10^-20
C₁₂=0.752335×10^-24 C₁₄=-0.597482×10^-28
30面: C₄=0.591200×10^-7 C₆=-0.100553×10^-12 C₈=0.367035×10^-15 C₁₀=-0.752956×10^-18
C₁₂=0.547550×10^-21 C₁₄=-0.147884×10^-24
50面: C₄=-0.108864×10^-7 C₆=-0.118850×10^-12 C₈=-0.491523×10^-17 C₁₀=0.179995×10^-21
C₁₂=-0.152600×10^-25 C₁₄=0.243129×10^-30
（条件式対応値）
MG1=1.19, MG2=1.19, F1=231mm, F2=243.2mm, F3=617.5mm
(1)|MG1|=1.19, (2)|MG2|=1.19, (3)|MG/(F3/F1)|=0.935, (4)|MG/(F3/F2)|=0.985

次の表（４）に、第２実施例にかかる投影光学系ＰＬにおける像高（光軸ＡＸ３からの距離）と波面収差のＲＭＳ値Ｗrmsとの関係を掲げる。表（４）を参照すると、図３のＲａ＝１１３ｍｍおよびＲｂ＝３９ｍｍによって規定される有効結像領域３４，３５に関して波面収差が良好に補正されていることがわかる。

表（４）
（第１結像系Ｇ１＋第３結像系Ｇ３）
像高［ｍｍ］ ３９ ６１ ９４ １１３
Ｗrms［λ］ ２１．０ｍλ ２０．７ｍλ ２０．１ｍλ ９．９ｍλ
（第２結像系Ｇ２＋第３結像系Ｇ３）
像高［ｍｍ］ ３９ ６１ ９４ １１３
Ｗrms［λ］ １．６ｍλ ５．４ｍλ ３．４ｍλ ６．９ｍλ

［第３実施例］
図７は、本実施形態の第３実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。第３実施例の投影光学系ＰＬにおいて、第３結像系Ｇ３は、マスクＭＡの台形状の第１照明領域ＩＦａおよび第２照明領域ＩＦｂからの光の入射順に、２つのレンズＬ３７およびＬ３６と、開口絞りＡＳと、４つのレンズＬ３５、Ｌ３４、Ｌ３３およびＬ３２と、第３平面鏡ＦＭ３と、レンズＬ３１とを備えている。また、マスクＭＡとレンズＬ３７との間において、第１照明領域ＩＦａからの光の光路中には平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡａ３が配置され、第２照明領域ＩＦｂからの光の光路中には平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡｂ２が配置されている。

したがって、第１照明領域ＩＦａからの光は、補正部材ＦＡａ３、レンズＬ３７およびＬ３６、開口絞りＡＳ、レンズＬ３５〜Ｌ３２を順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３１を介して、第１共役面Ｃ１（不図示）に第１照明領域ＩＦａ内のパターンの中間像を形成する。第２照明領域ＩＦｂからの光は、補正部材ＦＡｂ２、レンズＬ３７およびＬ３６、開口絞りＡＳ、レンズＬ３５〜Ｌ３２を順次経て、第３平面鏡ＦＭ３によって反射され、レンズＬ３１を介して、第２共役面Ｃ２（不図示）に第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの中間像を形成する。

第１結像系Ｇ１は、第１共役面Ｃ１からの光の入射順に、第１結像系Ｇ１と第２結像系Ｇ２とに共通の３つのレンズＬＣ３、ＬＣ２およびＬＣ１と、平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡａ２と、２つのレンズＬ１３およびＬ１４と、第１凹面鏡ＣＭ１と、第１平面鏡ＦＭ１と、２つのレンズＬ１２およびＬ１１と、平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡａ１とを備えている。したがって、第１共役面Ｃ１を通過した光は、レンズＬＣ３〜ＬＣ１、補正部材ＦＡａ２、レンズＬ１３およびＬ１４を順次経て、第１凹面鏡ＣＭ１によって反射され、レンズＬ１４およびＬ１３を順次経て、第１平面鏡ＦＭ１によって反射され、レンズＬ１２、レンズＬ１１、および補正部材ＦＡａ１を順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第１露光領域ＥＦａに、第１照明領域ＩＦａ内のパターンの拡大像を形成する。

第２結像系Ｇ２は、第２共役面Ｃ２からの光の入射順に、３つの共通レンズＬＣ３〜ＬＣ１と、第２平面鏡ＦＭ２と、２つのレンズＬ２３およびＬ２４と、第２凹面鏡ＣＭ２と、２つのレンズＬ２２およびＬ２１と、平行平板ガラスからなる補正部材ＦＡｂ１とを備えている。したがって、第２共役面Ｃ２を通過した光は、共通レンズＬＣ３〜ＬＣ１を順次経て、第２平面鏡ＦＭ２によって反射され、レンズＬ２３およびＬ２４を順次経て、第２凹面鏡ＣＭ２によって反射され、レンズＬ２４およびＬ２３を順次経て、レンズＬ２２、レンズＬ２１、および補正部材ＦＡｂ１を順次経た後に、プレートＰＴの台形状の第２露光領域ＥＦｂに、第２照明領域ＩＦｂ内のパターンの拡大像を形成する。なお、第３実施例において、第１平面鏡ＦＭ１の反射面と第２平面鏡ＦＭ２の反射面とのＸ方向に沿った間隔ｄは、７．０ｍｍである。

次の表（５）に、第３実施例にかかる投影光学系ＰＬの諸元の値を掲げる。表（５）の主要諸元において、ＭＧは投影光学系ＰＬの第１面ＰＮ１から第２面ＰＮ２への倍率、すなわちプレートＰＴからマスクＭＡへの倍率を表している。

表（５）
（主要諸元） λ=365nm, NA=0.135, MG=1/2.5=0.4
（光学部材諸元：第３結像系Ｇ３＋第１結像系Ｇ１）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 25.000 1
1 ∞ 11.058 1
2 ∞ 30.192 1.47455 FAa3
3 ∞ 22.631 1
4 1307.918 26.545 1.47455 L37
5 -143.829 89.544 1
6 -1406.514 45.000 1.47455 L36
7 -274.303 103.461 1
8 ∞ 222.231 1 (AS)
9 951.099 34.115 1.48738 L35
10 -324.049 4.470 1
11 974.038 29.579 1.48738 L34
12 -504.354 2.000 1
13 450.320 28.694 1.48738 L33
14 -1902.389 22.970 1
15 -432.584 28.005 1.47455 L32
16 275.910 422.823 1
17 ∞ -165.710 -1 FM3
18 -3083.093 -35.492 -1.48738 L31
19 368.603 -14.542 -1
20 ∞ -10.000 -1 (C1)
21 -602.029 -30.000 -1.48738 LC3
22 3498.351 -16.848 -1
23 424.413 -30.000 -1.47455 LC2
24 86352.199 -2.000 -1
25 -570.084 -30.000 -1.48738 LC1
26 -1345.432 -20.863 -1
27 ∞ -21.811 -1.47455 FAa2
28 ∞ -100.000 -1
29 ∞ -0.222 -1
30 ∞ -340.649 -1
31 -799.959 -45.000 -1.48738 L13
32 841.927 -319.474 -1
33 210.643 -36.585 -1.47455 L14
34 -15412.884 -8.420 -1
35 403.656 8.420 1 CM1
36 -15412.884 36.585 1.47455 L14
37 210.643 319.474 1
38 841.927 45.000 1.48738 L13
39 -799.959 340.872 1
40 ∞ -135.674 -1 FM1
41 -948.225 -29.000 -1.47455 L12
42 -432.884 -17.945 -1
43 -3585.884 -33.457 -1.48738 L11
44 407.496 -10.000 -1
45 ∞ -50.000 -1.47455 FAa1
46 ∞ -50.000 -1
（光学部材諸元：第３結像系Ｇ３＋第２結像系Ｇ２）
面番号 ｒ ｄ ｎ 光学部材
物体面 ∞ 25.000 1
1 ∞ 11.248 1
2 ∞ 30.000 1.474550 Fab2
3 ∞ 22.631 1
4 1307.918 26.545 1.474550 L37
5 -143.829 89.544 1
6 -1406.514 45.000 1.474550 L36
7 -274.303 103.461 1
8 ∞ 222.231 1 (AS)
9 951.099 34.115 1.487388 L35
10 -324.049 4.470 1
11 974.038 29.579 1.487388 L34
12 -504.354 2.000 1
13 450.320 28.694 1.487388 L33
14 -1902.389 22.970 1
15 -432.584 28.005 1.474550 L32
16 275.910 422.823 1
17 ∞ -165.710 -1 FM3
18 -3083.093 -35.492 -1.487388 L31
19 368.603 -14.542 -1
20 ∞ -10.000 -1 (C2)
21 -602.029 -30.000 -1.487388 LC3
22 3498.351 -16.848 -1
23 424.413 -30.000 -1.474550 LC2
24 86352.199 -2.000 -1
25 -570.084 -30.000 -1.487388 LC1
26 -1345.432 -135.674 -1
27 ∞ 355.611 1 FM2
28 737.787 26.204 1.487388 L23
29 -872.013 316.743 1
30 -214.037 32.174 1.474550 L24
31 4454.930 13.188 1
32 -404.605 -13.188 -1 CM2
33 4454.930 -32.174 -1.474550 L24
34 -214.037 -316.743 -1
35 -872.013 -26.204 -1.487388 L23
36 737.787 -355.611 -1
37 ∞ -135.674 -1
38 -948.225 -29.000 -1.474550 L22
39 -432.884 -17.945 -1
40 -3585.884 -33.457 -1.487388 L21
41 407.496 -10.000 -1
42 ∞ -50.000 -1.474550 Fab1
43 ∞ -50.000 -1
（条件式対応値）
MG1=0.99, MG2=0.99, F1=1910.3mm, F2=1910.3mm, F3=802.2mm
(1)|MG1|=0.99, (2)|MG2|=0.99, (3)|MG/(F3/F1)|=0.953, (4)|MG/(F3/F2)|=0.953

次の表（６）に、第３実施例にかかる投影光学系ＰＬにおける像高（光軸ＡＸ１からの距離または光軸ＡＸ２からの距離）と波面収差のＲＭＳ値Ｗrmsとの関係を掲げる。表（６）を参照すると、図３のＲａ＝１１５ｍｍおよびＲｂ＝３９ｍｍによって規定される有効結像領域３４，３５に関して波面収差が良好に補正されていることがわかる。

表（６）
（第３結像系Ｇ３＋第１結像系Ｇ１）
像高［ｍｍ］ ３９ ６４ ８９ １１５
Ｗrms［λ］ ５．４ｍλ ８．２ｍλ ８．８ｍλ ８．５ｍλ
（第３結像系Ｇ３＋第２結像系Ｇ２）
像高［ｍｍ］ ３９ ６４ ８９ １１５
Ｗrms［λ］ ０．９ｍλ ３．１ｍλ １．６ｍλ １．７ｍλ

上述の実施形態にかかる露光装置を用いて、半導体デバイス、液晶デバイスなどを製造することができる。図８は、半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図８に示すように、半導体デバイスの製造工程では、半導体デバイスの基板となるウェハに金属膜を蒸着し（ステップＳ４０）、この蒸着した金属膜上に感光性材料であるフォトレジストを塗布する（ステップＳ４２）。つづいて、上述の実施形態の露光装置を用い、マスクＭＡに形成されたパターンをウェハ上の各ショット領域（露光領域）に転写し（ステップＳ４４：露光工程）、この転写が終了したウェハの現像、つまりパターンが転写されたフォトレジストの現像を行う（ステップＳ４６：現像工程）。その後、ステップＳ４６によってウェハの表面に生成されたレジストパターンをウェハ加工用のマスクとし、ウェハの表面に対してエッチング等の加工を行う（ステップＳ４８：加工工程）。

ここで、レジストパターンとは、上述の実施形態の露光装置によって転写されたパターンに対応する形状の凹凸が生成されたフォトレジスト層（転写パターン層）であって、その凹部がフォトレジスト層を貫通しているものである。ステップＳ４８では、このレジストパターンを介してウェハの表面の加工を行う。ステップＳ４８で行われる加工には、例えばウェハの表面のエッチングまたは金属膜等の成膜の少なくとも一方が含まれる。なお、ステップＳ４４では、上述の実施形態の露光装置は、フォトレジストが塗布されたウェハを感光性基板（プレートＰＴ）としてパターンの転写を行う。

図９は、液晶表示素子等の液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。図９に示すように、液晶デバイスの製造工程では、パターン形成工程（ステップＳ５０）、カラーフィルタ形成工程（ステップＳ５２）、セル組立工程（ステップＳ５４）およびモジュール組立工程（ステップＳ５６）を順次行う。

ステップＳ５０のパターン形成工程では、感光性基板としてフォトレジストが塗布されたガラス基板上に、上述の実施形態の投影露光装置を用いて回路パターンおよび電極パターン等の所定のパターンを形成する。このパターン形成工程には、上述の実施形態の露光装置を用いてフォトレジスト層にパターンを転写する露光工程と、パターンが転写された感光性基板の現像、つまりガラス基板上のフォトレジスト層の現像を行い、パターンに対応する形状のフォトレジスト層（転写パターン層）を生成する現像工程と、この現像されたフォトレジスト層を介してガラス基板の表面を加工する加工工程とが含まれている。

ステップＳ５２のカラーフィルタ形成工程では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）に対応する３つのドットの組をマトリックス状に多数配列するか、またはＲ、Ｇ、Ｂの３本のストライプのフィルタの組を水平走査方向に複数配列したカラーフィルタを形成する。

ステップＳ５４のセル組立工程では、ステップＳ５０によって所定パターンが形成されたガラス基板と、ステップＳ５２によって形成されたカラーフィルタとを用いて液晶パネル（液晶セル）を組み立てる。具体的には、例えばガラス基板とカラーフィルタとの間に液晶を注入することで液晶パネルを形成する。ステップＳ５６のモジュール組立工程では、ステップＳ５４によって組み立てられた液晶パネルに対し、この液晶パネルの表示動作を行わせる電気回路およびバックライト等の各種部品を取り付ける。

なお、本発明は、半導体デバイスまたは液晶デバイス製造用の露光装置への適用に限定されることなく、例えば、プラズマディスプレイ等のディスプレイ装置用の露光装置や、撮像素子（ＣＣＤ等）、マイクロマシーン、薄膜磁気ヘッド、及びＤＮＡチップ等の各種デバイスを製造するための露光装置にも広く適用できる。更に、本発明は、各種デバイスのマスクパターンが形成されたマスク（フォトマスク、レチクル等）をフォトリソグラフィ工程を用いて製造する際の、露光工程（露光装置）にも適用することができる。

また、本発明は、マルチ走査型の露光装置に限定されることなく、第１面の像を第２面に投影する投影光学系や、１つの投影光学系を介して第１面に配置されるパターンを第２面に配置される基板へ走査露光または一括露光する露光装置などにも同様に適用可能である。また、本発明は、第１面の像を第２面へ拡大投影または縮小投影する場合に限らず、等倍投影する投影光学系、露光装置および露光方法にも適用可能である。

本発明の実施形態にかかる露光装置の構成を概略的に示す図である。 本実施形態にかかる投影光学系の基本構成を模式的に示す図である。 プレートの感光面における一対の台形状の露光領域を示す図である。 各投影光学系と露光領域と照明領域との位置関係を示す図である。 第１実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 第２実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 第３実施例にかかる投影光学系のレンズ構成を示す図である。 半導体デバイスの製造工程を示すフローチャートである。 液晶デバイスの製造工程を示すフローチャートである。

符号の説明

ＭＡ・・・マスク， ＰＴ・・・プレート， ＰＬ・・・投影光学系

Claims (15)

1. 第１面の像を第２面に投影する投影光学系において、前記第１面と交差する所定平面に平行な第１光軸を有する第１凹面鏡および前記所定平面に垂直な第１平面鏡を含み、前記第１面の第１領域と光学的に共役な第１共役面を形成する第１結像系と、前記所定平面に平行な第２光軸を有する第２凹面鏡および前記所定平面に垂直な第２平面鏡を含み、前記第１面の第２領域と光学的に共役な第２共役面を形成する第２結像系と、前記第２面の第３領域と前記第１共役面とを光学的に共役にし、前記第２面の第４領域と前記第２共役面とを光学的に共役にする第３結像系と、を備えたこと特徴とする投影光学系。
2. 前記第１平面鏡と前記第２平面鏡とは平行であることを特徴とする請求項１に記載の投影光学系。
3. 前記第１平面鏡と前記第２平面鏡とは反対向きに配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の投影光学系。
4. 前記第１平面鏡と前記第２平面鏡とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の投影光学系。
5. 前記第１平面鏡は、前記第１領域からの光の光路に沿って前記第１凹面鏡よりも前記第１面側に配置され、前記第２平面鏡は、前記第２領域からの光の光路に沿って前記第２凹面鏡よりも前記第２共役面側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の投影光学系。
6. 前記第１結像系、前記第２結像系および前記第３結像系の少なくとも１つは、前記第１領域から前記第３領域までの第１光路と前記第２領域から前記第４領域までの第２光路との光路長差を補正する補正部材を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の投影光学系。
7. 前記補正部材は、平行平板ガラスおよび非球面レンズの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項６に記載の投影光学系。
8. 前記第１領域から前記第１共役面への前記第１結像系の倍率をＭＧ１とし、前記第２領域から前記第２共役面への前記第２結像系の倍率をＭＧ２とするとき、０．９＜｜ＭＧ１｜＜１．２， ０．９＜｜ＭＧ２｜＜１．２の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の投影光学系。
9. 前記第１面と前記第２面とは平行であり、前記第３結像系は前記所定平面に垂直な第３平面鏡を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の投影光学系。
10. 前記第１面から前記第２面への当該投影光学系の倍率をＭＧとし、前記第１結像系の焦点距離をＦ１とし、前記第２結像系の焦点距離をＦ２とし、前記第３結像系の焦点距離をＦ３とするとき、０．９＜｜ＭＧ／（Ｆ３／Ｆ１）｜＜１．４， ０．９＜｜ＭＧ／（Ｆ３／Ｆ２）｜＜１．４の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の投影光学系。
11. 前記第１面の像を前記第２面に拡大投影することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の投影光学系。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の投影光学系と、マスクのパターンの面を前記第１面に配置させ、感光性基板の感光面を前記第２面に配置させて、前記マスクと前記感光性基板とを前記所定平面に平行に同期移動させるステージ機構と、前記ステージ機構が移動させる前記マスクのパターンおよび前記投影光学系を介して前記感光性基板を露光する照明装置とを備えることを特徴とする露光装置。
13. 前記所定平面と交差する方向に配列される複数の前記第１領域および前記第２領域に対応して複数の前記投影光学系を並列に備えることを特徴とする請求項１２に記載の露光装置。
14. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の投影光学系の前記第１面にマスクのパターンの面を配置し、前記投影光学系の前記第２面に感光性基板の感光面を配置し、前記マスクと前記感光性基板とを前記所定平面に平行に同期移動させつつ、前記投影光学系を介して前記パターンを前記感光性基板に転写することを特徴とする露光方法。
15. 請求項１２または１３に記載の露光装置あるいは請求項１４に記載の露光方法を用いて、前記パターンを前記感光性基板に転写する露光工程と、前記パターンが転写された前記感光性基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記感光性基板に形成する現像工程と、前記転写パターン層を介して前記感光性基板を加工する加工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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