JP2010217877A - 露光装置、露光方法、およびデバイス製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 感光性基板への走査露光にかかるスループットの向上。
【解決手段】 本発明の一態様にかかる露光装置は、帯状の感光性基板（ＳＨ）の第１部分を第１方向（Ｘ方向）に沿って第１の向き（−Ｘ方向）に移動させ、且つ基板の第２部分を第１方向に沿って第２の向き（＋Ｘ方向）に移動させる移動機構（ＳＣ）と、マスク（Ｍ）を保持し、基板の移動に同期して第２方向（Ｙ方向）に沿って第３の向き（＋Ｙ方向）に移動するステージ機構（ＭＳ）と、投影光学系（ＰＬ）とを備えている。投影光学系は、マスク上の第３の向きと第１部分上の第１の向きとが光学的に対応するようにパターンの第１投影像を第１部分上に形成し、マスク上の第３の向きと第２部分上の第２の向きとが光学的に対応するようにパターンの第２投影像を第２部分上に形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、感光性を有する基板にパターンを転写する走査型の露光装置に関する。

パソコン、テレビ等の表示素子として、液晶表示パネルが多用されている。最近では、フレキシブルな高分子シート（感光性基板）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表示パネルを製造する方法が考案されている。このフォトリソグラフィ工程において用いられる露光装置として、ロール・ツー・ロールで搬送される帯状の感光性基板にマスクのパターンを転写する露光装置（以下、ロール・ツー・ロール型の露光装置という）が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００７−１１４３８５号公報

ロール・ツー・ロール型の露光装置では、帯状の感光性基板へのパターンの転写にかかるスループットの向上を図ることが求められている。

本発明の態様は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、例えばロール・ツー・ロールで搬送される帯状の感光性基板への走査露光にかかるスループットの向上を達成することのできる露光装置、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。

本発明の第１の態様に従えば、感光性を有する第１基板を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ感光性を有する第２基板を前記第１方向に沿って前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動させる移動機構と、
パターンを有するマスクを保持し、前記第１基板および前記第２基板の前記第１方向への移動に同期して、第２方向に沿って第３の向きに移動するステージ機構と、
前記パターンを介した光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１基板上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１基板上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２基板上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２基板上に形成する投影光学系と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第２の態様に従えば、感光性を有する帯状の基板の第１部分を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ前記基板の第２部分を前記第１方向に沿って前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させる移動機構と、
パターンを有するマスクを保持し、前記第１部分および前記第２部分の前記第１方向への移動に同期して、第２方向に沿って第３の向きに移動するステージ機構と、
前記パターンを介した光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１部分上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１部分上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２部分上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２部分上に形成する投影光学系と、を備える露光装置が提供される。

本発明の第３の態様に従えば、感光性を有する第１基板を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ感光性を有する第２基板を前記第１方向に沿って前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動させる工程と、
前記第１基板および前記第２基板の前記第１方向への移動に同期して、パターンを有するマスクを第２方向に沿って第３の向きに移動させる工程と、
前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１基板上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１基板上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２基板上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２基板上に形成する工程と、を含む露光方法が提供される。

本発明の第４の態様に従えば、感光性を有する帯状の基板の第１部分を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ前記基板の第２部分を前記第１方向に沿って前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させる工程と、
前記第１部分および前記第２部分の前記第１方向への移動に同期して、パターンを有するマスクを第２方向に沿って第３の向きに移動させる工程と、
前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１部分上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１部分上に形成する工程と、
前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２部分上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２部分上に形成する工程と、を含む露光方法が提供される。

本発明の第５の態様に従えば、本発明にかかる露光装置を用いて、前記パターンを基板に転写する工程と、
前記パターンが転写された前記基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記基板に形成する工程と、
前記転写パターン層を介して前記基板を加工する工程と、
を含むデバイス製造方法が提供される。

本発明の一態様によれば、マスクを第３の向きへ１回移動させることにより、第１の向きへ移動する帯状の感光性基板の第１部分への第１投影像の走査露光と、第２の向きへ移動する帯状の感光性基板の第２部分への第１投影像の走査露光とを同時に行うことができる。また、マスクの第１方向に沿った往復移動を複数回に亘って繰り返すことにより、所定の経路に沿って継続的に移動する基板上に、第１投影像が転写された領域と第２投影像が転写された領域とを交互に連続形成することができる。その結果、本発明の露光装置では、例えばロール・ツー・ロールで搬送される帯状の感光性基板への走査露光にかかるスループットを向上させることができる。

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。 帯状の感光性基板をロール・ツー・ロールで搬送する移動機構の要部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構成を概略的に示す図である。 一群の偏向部材の作用を説明する図である。 第１結像領域と第２結像領域とが整列して形成される様子を示す図である。 本実施形態における分割反射部の構成および作用を説明する図である。 分割反射部の複数の反射部と照明瞳における複数の光源との対応関係を説明する図である。 本実施形態における走査露光の動作を説明する図である。 第１変形例にかかる分割反射部の構成および作用を説明する図である。 第２変形例にかかる分割反射部の構成および作用を説明する図である。 第３変形例にかかる分割反射部の構成および作用を説明する図である。 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。

本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。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、投影光学系ＰＬに対してマスクＭおよび帯状のシートＳＨを相対移動させつつマスクＭのパターンをシートＳＨに投影露光（転写）するロール・ツー・ロール型の露光装置に対して本発明を適用している。図１では、感光性基板としてのシートＳＨの転写面（感光面；被露光面）の法線方向にＺ軸を、シートＳＨの転写面に平行な面内において図１の紙面に平行な方向にＹ軸を、シートＳＨの転写面に平行な面内において図１の紙面に垂直な方向にＸ軸を設定している。

本実施形態の露光装置は、マスクＭのパターン領域を照明する照明光学系ＩＬと、パターンを有するマスクＭを保持して移動するマスクステージＭＳと、マスクＭのパターンの拡大像をシートＳＨ上に形成する投影光学系ＰＬと、シートＳＨをロール・ツー・ロールの方式にしたがって移動させる（搬送する）移動機構ＳＣと、マスクステージＭＳおよび移動機構ＳＣを駆動する駆動系ＤＲと、駆動系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。シートＳＨは、フォトレジスト（感光材料）が塗布されたフレキシブルな（可撓性を有する）帯状の高分子シートである。

照明光学系ＩＬには、光源ＬＳから露光用の照明光（露光光）が供給される。露光光として、例えば、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、ＹＡＧレーザの３倍高調波（波長３５５ｎｍ）よりなるパルス光、ＫｒＦエキシマレーザ光（波長２４８ｎｍ）などを用いることができる。照明光学系ＩＬは、光の入射順に、コリメータレンズ２０、フライアイレンズ２１、コンデンサー光学系２２、可変視野絞りとしてのマスクブラインド２３、照明結像光学系２４（２４ａ，２４ｂ）などを備えている。

光源ＬＳから射出された光は、照明光学系ＩＬを介して、マスクＭ上に照明領域ＩＲを照明する。照明領域ＩＲは、Ｘ方向に沿って細長く延びる所定の外形形状を有する。マスクＭの照明領域ＩＲからの光は、投影光学系ＰＬを介して、第１結像領域ＥＲ１に照明領域ＩＲ内のパターンの第１投影像を形成し、第１結像領域ＥＲ１からＹ方向に間隔を隔てた第２結像領域ＥＲ２に照明領域ＩＲ内のパターンの第２投影像を形成する。すなわち、投影光学系ＰＬは、後述するように、パターンの第１投影像が形成された第１結像領域ＥＲ１を−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上に形成し、パターンの第２投影像が形成された第２結像領域ＥＲ２を＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上に形成する。

投影光学系ＰＬは、マスクＭ側およびシートＳＨ側にテレセントリックであり、マスクＭ側からシートＳＨ側へ拡大倍率を有する。結像領域ＥＲ１，ＥＲ２の形状は、照明領域ＩＲの形状を投影光学系ＰＬの投影倍率βで拡大した形状である。以下、説明の理解を容易にするために、照明領域ＩＲはＸ方向に沿って細長く延びる矩形状の領域であるものとする。この場合、後述するように、第１結像領域ＥＲ１および第２結像領域ＥＲ２は、照明領域ＩＲの長手方向であるＸ方向と直交するＹ方向に沿って細長く延びる矩形状の領域になる。ただし、照明領域ＩＲの形状、ひいては結像領域ＥＲ１，ＥＲ２の形状は、照明光学系ＩＬ中のマスクブラインド２３の可変開口部（光透過部）の形状に応じて可変的に設定される。

マスクＭは、マスクホルダ（不図示）を介して、マスクステージＭＳ上に吸着保持されている。マスクステージＭＳ上には、周知の構成を有するマスク側レーザ干渉計（不図示）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ＭＳのＸ方向の位置、Ｙ方向の位置、およびＺ軸廻りの回転角を計測し、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、駆動系ＤＲを介して、マスクステージＭＳのＸ方向の位置、走査方向としてのＹ方向の位置および速度、並びにＺ軸廻りの回転角を制御する。

シートＳＨは、一連のロールを備えた移動機構ＳＣの作用により、所定の経路に沿って搬送される。移動機構ＳＣは、図２に示すように、Ｘ方向に沿って直線状に延びる第１直進経路ＳＣａ、第１直進経路ＳＣａからＹ方向に間隔を隔ててＸ方向に沿って直線状に延びる第２直進経路ＳＣｂ、および第１直進経路ＳＣａと第２直進経路ＳＣｂとを接続する反転経路ＳＣｃを有する。可撓性を有する帯状のシートＳＨは、第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向の向きに移動した後、反転経路ＳＣｃに進入する。第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向の向きに移動するシートＳＨ上には、第１結像領域ＥＲ１が形成される。

反転経路ＳＣｃに進入したシートＳＨは、反転経路ＳＣｃの中央に配置されてＺ方向に延びる軸線を中心として回転する反転ロールＳＣｄを経た後、第２直進経路ＳＣｂに進入する。第２直進経路ＳＣｂに進入したシートＳＨは、＋Ｘ方向の向きに移動する。第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向の向きに移動するシートＳＨ上には、第２結像領域ＥＲ２が形成される。走査露光時には、マスクステージＭＳが＋Ｙ方向の向きに速度Ｖ／βで駆動されるのに同期して、移動機構ＳＣは第１直進経路ＳＣａにおいてシートＳＨを−Ｘ方向の向きに速度Ｖで移動させ且つ第２直進経路ＳＣｂにおいてシートＳＨを＋Ｘ方向の向きに速度Ｖで移動させる。

図３は、本実施形態にかかる投影光学系の構成を概略的に示す図である。図３を参照すると、投影光学系ＰＬは、マスクＭのパターン領域において照明領域ＩＲにより照明されたパターンの第１中間像Ｉ１および第２中間像Ｉ２を形成する中間結像光学系ＧＭと、第１中間像Ｉ１からの光に基づいてシートＳＨ上の第１結像領域ＥＲ１にパターンの第１投影像を形成する第１結像光学系Ｇ１と、第２中間像Ｉ２からの光に基づいてシートＳＨ上の第２結像領域ＥＲ２にパターンの第２投影像を形成する第２結像光学系Ｇ２とを有する。

すなわち、中間結像光学系ＧＭは、マスクＭのパターン領域の位置と第１中間像Ｉ１の形成位置および第２中間像Ｉ２の形成位置とを光学的に共役にしている。第１結像光学系Ｇ１は、第１中間像Ｉ１の形成位置と第１結像領域ＥＲ１の位置とを光学的に共役にしており、第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上の第１結像領域ＥＲ１にパターンの第１投影像を形成する。第２結像光学系Ｇ２は、第２中間像Ｉ２の形成位置と第２結像領域ＥＲ２の位置とを光学的に共役にしており、第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上の第２結像領域ＥＲ２にパターンの第２投影像を形成する。

マスクＭは、そのパターン領域が投影光学系ＰＬの物体面ＯＢＪにほぼ一致するようにマスクステージＭＳ上に配置される。シートＳＨは、その表面（感光面）が投影光学系ＰＬの像面ＩＭＧにほぼ一致するような軌道に沿って移動機構ＳＣにより搬送される。中間結像光学系ＧＭは、照明領域ＩＲにより照明されたパターン領域からの光が入射する正レンズ群Ｌｐと、正レンズ群Ｌｐからの光を正レンズ群Ｌｐの光軸ＡＸｐを挟んで互いに異なる方向に進む第１の光と第２の光とに分割し且つ第１の光および第２の光を正レンズ群Ｌｐに向けて反射する分割反射部１０とを有する。分割反射部１０の具体的な構成および作用については後述する。

中間結像光学系ＧＭと第１結像光学系Ｇ１との間の光路中には、光の入射順に、第１偏向部材Ｍ１、第２偏向部材Ｍ２、および第３偏向部材Ｍ３が配置されている。中間結像光学系ＧＭと第２結像光学系Ｇ２との間の光路中には、光の入射順に、第４偏向部材Ｍ４、第５偏向部材Ｍ５、および第６偏向部材Ｍ６が配置されている。偏向部材Ｍ１〜Ｍ６は、例えば平面状の反射面を有する反射鏡である。以下、投影光学系ＰＬの構成の理解を容易にするために、照明領域ＩＲから光軸ＡＸｐに沿って射出される光Ｌ１に着目して、偏向部材Ｍ１〜Ｍ６の作用を説明する。

図３を参照すると、照明領域ＩＲから光軸ＡＸｐに沿って射出された光Ｌ１は、正レンズ群Ｌｐを経て分割反射部１０により反射され、図３の紙面において斜め右上の向き（第１の向き）に進む第１の光Ｌ１１と斜め左上の向き（第２の向き）に進む第２の光Ｌ１２とに分割される。分割反射部１０により反射された第１の光Ｌ１１は、正レンズ群Ｌｐを経た後に＋Ｚ方向に沿って偏向部材Ｍ１に入射し、偏向部材Ｍ１により＋Ｙ方向に偏向される。

偏向部材Ｍ１により＋Ｙ方向に偏向された第１の光Ｌ１１は、第１中間像Ｉ１として、例えばマスクパターンのほぼ等倍の像を形成する。第１中間像Ｉ１から＋Ｙ方向に沿って進む第１の光は、図４に示すように、偏向部材Ｍ２により＋Ｘ方向に偏向され、偏向部材Ｍ３により−Ｚ方向に偏向された後、第１結像光学系Ｇ１を介して、第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上の第１結像領域ＥＲ１に達する。Ｙ方向に沿って細長い矩形状の第１結像領域ＥＲ１には、第１投影像として、マスクパターンの拡大像が形成される。なお、図４では、正レンズ群Ｌｐのうち、最もマスク側に配置されたレンズＬＰ１だけを示している。

一方、分割反射部１０により反射された第２の光Ｌ１２は、正レンズ群Ｌｐを経た後に＋Ｚ方向に沿って偏向部材Ｍ４に入射し、偏向部材Ｍ４により−Ｙ方向に偏向される。偏向部材Ｍ４により−Ｙ方向に偏向された第２の光Ｌ１２は、第２中間像Ｉ２として、第１中間像Ｉ１と同様にマスクパターンのほぼ等倍の像を形成する。第２中間像Ｉ２から−Ｙ方向に沿って進む第２の光は、図４に示すように、偏向部材Ｍ５により＋Ｘ方向に偏向され、偏向部材Ｍ６により−Ｚ方向に偏向された後、第２結像光学系Ｇ２を介して、第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上の第２結像領域ＥＲ２に達する。Ｙ方向に沿って細長い矩形状の第２結像領域ＥＲ２には、第２投影像として、マスクパターンの拡大像が形成される。

第１投影像および第２投影像は、投影光学系ＰＬの投影倍率βでマスクパターンを拡大した形状を有する。そして、図４に明瞭に示すように、第１投影像はマスクパターンをＺ軸廻りに＋９０度回転させた姿勢で形成され、第２投影像はマスクパターンを−９０度回転させた姿勢で形成される。すなわち、第１投影像と第２投影像とは互いに同じ形状および同じ大きさを有するが、Ｘ方向およびＹ方向に関して互いに逆向きである。

投影光学系ＰＬでは、図５に示すように、照明領域ＩＲから光軸ＡＸｐに沿って射出されて第３偏向部材Ｍ３により−Ｚ方向に偏向される光線の位置Ｃ１と第１結像光学系Ｇ１の光軸ＡＸ１とが一致し、且つ照明領域ＩＲから光軸ＡＸｐに沿って射出されて第６偏向部材Ｍ６により−Ｚ方向に偏向される光線の位置Ｃ２と第２結像光学系Ｇ２の光軸ＡＸ２とが一致している。その結果、第１結像領域ＥＲ１と第２結像領域ＥＲ２とはＹ方向に整列して形成される。なお、図５において、破線の円ＩＦ０は投影光学系ＰＬの入射側視野を、破線の円ＩＦ１，ＩＦ２は結像光学系Ｇ１，Ｇ２の入射側視野を、破線の円ＥＦ１，ＥＦ２は結像光学系Ｇ１，Ｇ２の射出側視野を示している。

分割反射部１０は、図６に示すように、正レンズ群Ｌｐの焦点位置またはその近傍に配置された複数の第１反射部１０ａと複数の第２反射部１０ｂとを有する。ここで正レンズ群Ｌｐの焦点位置とは、マスクＭ側から正レンズ群Ｌｐに平行光線を入れた場合にその平行光線が集光される位置（すなわち後側焦点位置）である。第１反射部１０ａと第２反射部１０ｂとは、正レンズ群Ｌｐに向かって凹面状の曲面（例えば球面）に沿って配列され、Ｙ方向に沿って交互に設けられている。あるいは、第１反射部１０ａと第２反射部１０ｂとは、ＸＹ平面に平行な面に沿って配列され、Ｙ方向に沿って交互に設けられている。第１反射部１０ａは例えば平面状の反射面を有し、その反射面から外側に延びる法線は図６中斜め右上に向いている。第２反射部１０ｂは例えば平面状の反射面を有し、その反射面から外側に延びる法線は図６中斜め左上に向いている。

したがって、正レンズ群Ｌｐの光軸（ひいては中間結像光学系ＧＭの光軸）ＡＸｐと平行に第１反射部１０ａに入射した光は、その反射面によって図６中斜め右上に向かって反射される。複数の第１反射部１０ａにより反射された光は、上述の第１の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第１偏向部材Ｍ１を経て第１中間像Ｉ１を形成する。一方、光軸ＡＸｐと平行に第２反射部１０ｂに入射した光は、その反射面によって図６中斜め左上に向かって反射される。複数の第２反射部１０ｂにより反射された光は、上述の第２の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第４偏向部材Ｍ４を経て第２中間像Ｉ２を形成する。すなわち、分割反射部１０において、複数の第１反射部１０ａは正レンズ群Ｌｐから入射した光を図６中斜め右上の向きに反射して第１の光を生成し、複数の第２反射部１０ｂは図６中斜め左上の向きに反射して第２の光を生成する。

なお、分割反射部１０の複数の反射部１０ａ，１０ｂは、正レンズ群Ｌｐの後側焦点位置またはその近傍（すなわち投影光学系ＰＬの瞳位置またはその近傍）に配置され、ひいては照明光学系ＩＬ中のフライアイレンズ２１の後側焦点位置（すなわち照明光学系ＩＬの照明瞳の位置）と光学的に共役な位置またはその近傍に配置されている。フライアイレンズ２１は、図７の上側の図に示すように、たとえば縦横に且つ稠密に配列された複数の正屈折力を有するレンズ要素２１ａからなる光学素子である。各レンズ要素２１ａは、Ｘ方向に細長い矩形状の照明領域ＩＲに対応して、同じくＸ方向に細長い矩形状の断面形状を有する。各レンズ要素２１ａの矩形状の入射面は、波面分割型のオプティカルインテグレータとしてのフライアイレンズ２１の単位波面分割面を構成している。

フライアイレンズ２１に入射した光束は、複数のレンズ要素２１ａにより二次元的に分割され、各レンズ要素２１ａの後側焦点面（ひいてはフライアイレンズ２１の後側焦点面）またはその近傍にそれぞれ１つの光源２１ｂを形成する。本実施形態の露光装置では、フライアイレンズ２１の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成された複数の光源２１ｂからなる実質的な面光源を二次光源として、照明光学系ＩＬの被照射面（投影光学系ＰＬの物体面）に配置されるマスクＭ（ひいては投影光学系ＰＬの像面に配置されるシートＳＨ）をケーラー照明する。

こうして、正レンズ群Ｌｐの後側焦点位置またはその近傍に配置された分割反射部１０の複数の反射部１０ａ，１０ｂの反射面上には、複数の光源２１ｂの像が形成される。分割反射部１０の反射部１０ａ，１０ｂにおける反射効率を高めるには、各反射部１０ａ，１０ｂの反射面上にＸ方向に１列に並んだ複数の光源２１ｂの像が形成されるように構成することが望ましい。換言すれば、照明光学系ＩＬは、分割反射部１０の位置と光学的に共役な位置である照明瞳の位置に、複数の第１反射部１０ａおよび複数の第２反射部１０ｂの配置に対応させて複数の光源２１ｂを形成することが望ましい。また、別の表現をすれば、反射部１０ａ，１０ｂは、光源２１ｂの反射部１０ａ，１０ｂ上における共役像を包含する大きさの反射領域を有することが望ましい。

以下、図８を参照して、本実施形態における走査露光の動作を説明する。図８を参照すると、マスクＭ上には、例えば表示パネルの回路パターンが形成された矩形状のパターン領域ＰＡが設けられている。本実施形態では、帯状の感光性基板であるシートＳＨが、移動機構ＳＣの作用により所定の経路に沿って一定の速度で搬送される。そして、シートＳＨ上には、マスクＭのパターン領域ＰＡを投影光学系ＰＬの投影倍率βで拡大した矩形状のショット領域ＳＲ１，ＳＲ２が一定の間隔を隔てて順次形成される。

図８では、投影光学系ＰＬの第１結像光学系Ｇ１を介してマスクＭのパターンが転写されるショット領域または転写されたショット領域を参照符号ＳＲ１で表し、第２結像光学系Ｇ２を介してマスクＭのパターンが転写されるショット領域または転写されたショット領域を参照符号ＳＲ２で表している。ショット領域ＳＲ１とショット領域ＳＲ２とは、後述するように、シートＳＨの長手方向に沿って交互に形成される。シートＳＨの長手方向に沿った各ショット領域ＳＲ１，ＳＲ２の寸法はＳｘであり、互いに隣り合う一対のショット領域ＳＲ１とＳＲ２との間隔はＧｘである。また、図８では、走査露光動作の説明の理解を容易にするために、マスクＭのスキャン移動方向であるＹ方向およびシートＳＨのスキャン移動方向であるＸ方向を、図８の紙面上の水平方向に一致させている。

本実施形態では、投影光学系ＰＬの第１結像光学系Ｇ１の直下を通過するショット領域ＳＲ１、すなわち第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上のショット領域ＳＲ１に、マスクＭのパターンを走査露光（スキャン露光）する。また、第１直進経路ＳＣａにおけるショット領域ＳＲ１への走査露光と同時に、投影光学系ＰＬの第２結像光学系Ｇ２の直下を通過するショット領域ＳＲ２、すなわち第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上のショット領域ＳＲ２に、マスクＭのパターンを走査露光する。

具体的には、一対のショット領域ＳＲ１およびＳＲ２への同時走査露光に際して、照明領域ＩＲがパターン領域ＰＡの＋Ｙ方向側の端部に位置する始動位置から−Ｙ方向側の端部に達する終了位置まで、パターン領域ＰＡが照明領域ＩＲによって走査されるように、マスクＭ（ひいてはマスクステージＭＳ）を＋Ｙ方向に向かって所要の速度で移動させる。マスクＭの＋Ｙ方向への移動に同期して、第１結像領域ＥＲ１がショット領域ＳＲ１の−Ｘ方向側の端部に位置する始動位置から＋Ｘ方向側の端部に達する終了位置まで、ショット領域ＳＲ１が第１結像領域ＥＲ１によって走査されるように、シートＳＨが第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動する。

また、マスクＭの＋Ｙ方向へのスキャン移動に同期して、第２結像領域ＥＲ２がショット領域ＳＲ２の＋Ｘ方向側の端部に位置する始動位置から−Ｘ方向側の端部に達する終了位置まで、ショット領域ＳＲ２が第２結像領域ＥＲ２によって走査されるように、シートＳＨが第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向へ移動する。すなわち、照明領域ＩＲによるパターン領域ＰＡの走査に同期して、ショット領域ＳＲ１への走査露光とショット領域ＳＲ２への走査露光とが並列的に且つ同時に行われる。換言すれば、マスクＭが＋Ｙ方向の向きに移動される期間に、マスクＭのパターンの第１投影像および第２投影像がショット領域ＳＲ１およびＳＲ２上にそれぞれ形成される。

次いで、照明領域ＩＲがパターン領域ＰＡの−Ｙ方向側の端部からパターン領域ＰＡの＋Ｙ方向側の端部へ移動するように、すなわち照明領域ＩＲが走査露光の終了位置から始動位置へ戻るように、マスクＭを−Ｙ方向へ巻き戻し移動させる。マスクＭの−Ｙ方向への巻き戻し移動に際して、例えばマスクＭの直後の光路中には結像光束を遮るためのシャッター（不図示）が挿入され、結像領域ＥＲ１，ＥＲ２にマスクパターンの投影像が形成されないようにする。あるいは、照明光学系ＩＬ中のマスクブラインド２３の可変開口部を閉じることにより、結像領域ＥＲ１，ＥＲ２にマスクパターンの投影像が形成されないようにしても良い。

その結果、マスクＭが巻き戻し移動する間に、第１直進経路ＳＣａでは、走査露光が終了した直後のショット領域ＳＲ１に後続するショット領域であってマスクパターンの第２投影像の転写用に設定されたショット領域ＳＲ２が、走査露光を受けることなく第１結像光学系Ｇ１の直下を通過する。図８では、第１直進経路ＳＣａにおける走査露光中のショット領域ＳＲ１および走査露光後のショット領域ＳＲ１を実線で示し、走査露光を受けることなく第１結像光学系Ｇ１の直下を通過すべきショット領域ＳＲ２および走査露光を受けることなく第１結像光学系Ｇ１の直下を通過したショット領域ＳＲ２を破線で示している。

同様に、マスクＭが巻き戻し移動する間に、第２直進経路ＳＣｂでは、走査露光が終了した直後のショット領域ＳＲ２に後続するショット領域であってマスクパターンの第１投影像が既に転写されたショット領域ＳＲ１が、走査露光を受けることなく第２結像光学系Ｇ２の直下を通過する。図８では、第２直進経路ＳＣｂにおける走査露光中のショット領域ＳＲ２および走査露光後のショット領域ＳＲ２を一点鎖線で示し、走査露光を受けることなく第２結像光学系Ｇ２の直下を通過すべきショット領域ＳＲ１および走査露光を受けることなく第２結像光学系Ｇ２の直下を通過したショット領域ＳＲ１を実線で示している。

マスクＭが−Ｙ方向への巻き戻し移動を終了し、照明領域ＩＲがパターン領域ＰＡの＋Ｙ方向側の始動位置に戻ってマスクＭの＋Ｙ方向へのスキャン移動が可能になった時点で、マスクＭの直後のシャッターが光路から退避し、第１結像領域ＥＲ１が次に走査露光すべきショット領域ＳＲ１の−Ｘ方向側の始動位置に形成され、且つ第２結像領域ＥＲ２が次に走査露光すべきショット領域ＳＲ２の＋Ｘ方向側の始動位置に形成される。あるいは、マスクＭの巻き戻し移動が終了した時点で、マスクブラインド２３の可変開口部を開けることにより、結像領域ＥＲ１，ＥＲ２が次に走査露光すべきショット領域ＳＲ１，ＳＲ２の始動位置に形成される。

こうして、マスクＭの次のスキャン移動に同期して、第１結像光学系Ｇ１の直下を通過するショット領域ＳＲ１への走査露光と第２結像光学系Ｇ２の直下を通過するショット領域ＳＲ２への走査露光とが同時に行われる。そして、マスクＭのＹ方向に沿った往復移動（スキャン移動と巻き戻し移動）を複数回に亘って繰り返すことにより、所定の経路に沿って継続的に移動するシートＳＨ上に、マスクＭのパターンが転写されたショット領域ＳＲ１とショット領域ＳＲ２とが交互に形成される。

すなわち、第１結像光学系Ｇ１を介してマスクパターンの第１投影像が形成されるショット領域ＳＲ１と、第２結像光学系Ｇ２を介してマスクパターンの第２投影像が形成されるショット領域ＳＲ２とは、帯状のシートＳＨの長手方向に沿って互いに隣り合っている。図８において、第１結像領域ＥＲ１の中心から第２結像領域ＥＲ２の中心までの搬送経路に沿った折返し距離は、各ショット領域のＸ方向寸法Ｓｘと間隔Ｇｘとの和（Ｓｘ＋Ｇｘ）の奇数倍になっている。また、Ｘ方向寸法Ｓｘと間隔Ｇｘとの和（Ｓｘ＋Ｇｘ）は、マスクＭがスキャン移動する期間に対応するとともに、マスクＭが巻き戻し移動する期間に対応している。

本実施形態の投影光学系ＰＬにおいて、中間結像光学系ＧＭ、一群の偏向部材Ｍ１〜Ｍ３、および第１結像光学系Ｇ１は、マスクＭのパターンの第１投影像をシートＳＨ上の第１結像領域ＥＲ１に形成する第１結像系を構成している。第１結像系（ＧＭ，Ｍ１〜Ｍ３，Ｇ１）は、照明光学系ＩＬによってマスクＭのパターン領域に形成される照明領域ＩＲと光学的に共役な第１結像領域ＥＲ１を、第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上に形成する。

一方、中間結像光学系ＧＭ、一群の偏向部材Ｍ４〜Ｍ６、および第２結像光学系Ｇ２は、マスクＭのパターンの第２投影像を第１結像領域ＥＲ１からＹ方向に間隔を隔てた第２結像領域ＥＲ２に形成する第２結像系を構成している。第２結像系（ＧＭ，Ｍ４〜Ｍ６，Ｇ２）は、照明領域ＩＲと光学的に共役な第２結像領域ＥＲ２を、第１直進経路ＳＣａからＹ方向に間隔を隔てた第２直進経路ＳＣｂに沿って＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上に形成する。

本実施形態では、帯状のシートＳＨの第１直進経路ＳＣａ上の部分（第１部分）が−Ｘ方向の向きに移動し、シートＳＨの第２直進経路ＳＣｂ上の部分（第２部分）が＋Ｘ方向の向きに移動し、マスクＭがシートＳＨのＸ方向の移動に同期して＋Ｙ方向の向きに移動する。シートＳＨの第１直進経路ＳＣａ上の第１部分およびシートＳＨの第２直進経路ＳＣｂ上の第２部分には、シートＳＨの走査方向であるＸ方向と直交するＹ方向に間隔を隔てて整列した一対の結像領域ＥＲ１およびＥＲ２がそれぞれ形成される。

また、図４に示すように、マスクＭのパターンの第１投影像は、マスクＭの走査方向である＋Ｙ方向と第１直進経路ＳＣａにおけるシートＳＨの移動方向（走査方向）である−Ｘ方向とが光学的に対応するように、第１直進経路ＳＣａに沿って移動するシートＳＨ上の第１結像領域ＥＲ１に形成される。マスクＭのパターンの第２投影像は、マスクＭの走査方向である＋Ｙ方向と第２直進経路ＳＣｂにおけるシートＳＨの移動方向である＋Ｘ方向とが光学的に対応するように、第２直進経路ＳＣｂに沿って移動するシートＳＨ上の第２結像領域ＥＲ２に形成される。

こうして、本実施形態の露光装置では、マスクＭを＋Ｙ方向へ１回スキャン移動させることにより、第１直進経路ＳＣａに沿って−Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上のショット領域ＳＲ１への第１投影像の走査露光と、第２直進経路ＳＣａに沿って＋Ｘ方向へ移動するシートＳＨ上のショット領域ＳＲ２への第２投影像の走査露光とを同時に行うことができる。また、マスクＭのＹ方向に沿った往復移動を複数回に亘って繰り返すことにより、所定の経路に沿って継続的に移動するシートＳＨ上に、マスクＭのパターンの第１投影像が転写された転写されたショット領域ＳＲ１と第２投影像が転写されたショット領域ＳＲ２とを交互に連続形成することができる。すなわち、本実施形態の露光装置では、ロール・ツー・ロールで搬送される帯状のシートＳＨへの走査露光にかかるスループットを向上させることができる。

なお、上述の実施形態では、図２〜図７に示す特定の構成を有する投影光学系ＰＬに基づいて本発明を説明している。しかしながら、投影光学系の構成については、様々な形態が可能である。具体的に、上述の実施形態では、正レンズ群Ｌｐの後側焦点位置またはその近傍に固定的に配置された複数の第１反射部１０ａと複数の第２反射部１０ｂとを有する分割反射部１０を用いている。しかしながら、これに限定されることなく、分割反射部１０に代えて、図９に示すように、二次元的に配列されて個別に姿勢変化可能な複数のミラー要素１１ａを有する空間光変調器１１を用いることができる。

空間光変調器１１は、正レンズ群Ｌｐの後側焦点位置またはその近傍において二次元的に配列された複数のミラー要素１１ａと、複数のミラー要素１１ａを保持する基盤１１ｂと、基盤１１ｂに接続されたケーブル（不図示）を介して複数のミラー要素１１ａの姿勢を個別に駆動する駆動部１１ｃとを備えている。駆動部１１ｃは、主制御系ＣＲからの指令にしたがって、複数のミラー要素１１ａの姿勢を個別に制御する。

複数のミラー要素１１ａは、例えば平面状の反射面を有し、ＸＹ平面に平行な平面に沿って配列されている。あるいは、複数のミラー要素１１ａは、正レンズ群Ｌｐに向かって凹面状の曲面（例えば球面）に沿って配列されている。図９の変形例では、ショット領域ＳＲ１への走査露光とショット領域ＳＲ２への走査露光とを同時に行う際に、複数のミラー要素１１ａの姿勢を図９中の部分詳細図Ａに示す状態に設定する。

部分詳細図Ａに示す状態では、反射面から外側に延びる法線が図９中斜め右上に向くように姿勢制御されたミラー要素１１ａａと、反射面から外側に延びる法線が図９中斜め左上に向くように姿勢制御されたミラー要素１１ａｂとが、Ｙ方向に沿って交互に並ぶように設定されている。したがって、正レンズ群Ｌｐの光軸ＡＸｐと平行に第１反射部としてのミラー要素１１ａａに入射した光は、その反射面によって図９中斜め右上に向かって反射される。複数のミラー要素１１ａａにより反射された光は、第１の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第１偏向部材Ｍ１を経て第１中間像Ｉ１を形成する。一方、光軸ＡＸｐと平行に第２反射部としてのミラー要素１１ａｂに入射した光は、その反射面によって図９中斜め左上に向かって反射される。複数のミラー要素１１ａｂにより反射された光は、第２の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第４偏向部材Ｍ４を経て第２中間像Ｉ２を形成する。

また、帯状のシートＳＨへの走査露光の開始直後においてショット領域ＳＲ１への走査露光だけを行う場合、すべてのミラー要素１１ａの姿勢を図９中の部分詳細図Ｂに示す状態に設定する。部分詳細図Ｂに示す状態では、反射面から外側に延びる法線が図９中斜め右上に向くように、すべてのミラー要素１１ａの姿勢が一律に設定されている。この場合、すべてのミラー要素１１ａは、正レンズ群Ｌｐの光軸ＡＸｐと平行に入射した光を図９中斜め右上に向かって反射する第１反射部として機能する。したがって、空間光変調器１１により反射された光は、すべて第１の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第１偏向部材Ｍ１を経て第１中間像Ｉ１を形成する。

図示を省略したが、帯状のシートＳＨへの走査露光の終了直前においてショット領域ＳＲ２への走査露光だけを行う場合、反射面から外側に延びる法線が図９中斜め左上に向くように、すべてのミラー要素１１ａの姿勢を一律制御する。この場合、すべてのミラー要素１１ａは、正レンズ群Ｌｐの光軸ＡＸｐと平行に入射した光を図９中斜め左上に向かって反射する第２反射部として機能する。したがって、空間光変調器１１により反射された光は、すべて第２の光となり、正レンズ群Ｌｐおよび第４偏向部材Ｍ４を経て第２中間像Ｉ２を形成する。

図９の変形例では、例えばフライアイレンズ２１の後側焦点面またはその近傍の照明瞳に形成される光強度分布（瞳強度分布）の形状などに応じて、各ミラー要素１１ａの姿勢を個別に制御することができ、ひいては使用するミラー要素１１ａの選択、ミラー要素１１ａからの反射光の配向の選択、ミラー要素１１ａからの反射光の光量の分配などを適宜変更することができる。その結果、例えば投影光学系ＰＬの瞳位置における光強度分布を調整したり、結像領域ＥＲ１，ＥＲ２の形成位置を微調整したり、結像領域ＥＲ１，ＥＲ２での光量分布を調整したり、投影光学系ＰＬの収差を補正したりすることができる。

図９の変形例においても、空間光変調器１１の複数のミラー要素１１ａにおける反射効率を高めるために、各ミラー要素１１ａの反射面上に１つの光源２１ｂの像が形成されるように構成することが望ましい。空間光変調器１１として、たとえば特表平１０−５０３３００号公報およびこれに対応する欧州特許公開第７７９５３０号公報、特開２００４−７８１３６号公報およびこれに対応する米国特許第６,９００,９１５号公報、特表２００６−５２４３４９号公報およびこれに対応する米国特許第７,０９５,５４６号公報、並びに特開２００６−１１３４３７号公報に開示される空間光変調器を用いることができる。

なお、中間結像光学系ＧＭは、マスクＭのパターン領域からの光が入射するレンズ群として正レンズ群Ｌｐを備えるものとしたが、このレンズ群は正レンズ群（全体で正の屈折力を有するレンズ群）に限定されず、負レンズ群（全体で負の屈折力を有するレンズ群）とすることができる。例えばこのレンズ群は、分割反射部１０の複数の第１反射部１０ａおよび第２反射部１０ｂが平面に沿って配列される場合や、空間光変調器１１の複数のミラー要素１１ａが平面に沿って配列される場合には、正レンズ群とすることが好ましい。また、例えばそのレンズ群は、複数の第１反射部１０ａおよび第２反射部１０ｂ、または複数のミラー要素１１ａが中間結像光学系ＧＭに向かって凹状の凹面に沿って配列され、且つ中間結像光学系ＧＭのうち最も後側焦点位置側のレンズＬｐ２（図９参照）が凹レンズである場合には、負レンズ群とすることが好ましい。

一方、図１０に示すように、分割反射部１０に代えて、偏光ビームスプリッター１２ａと一対の凹面反射鏡１２ｂ，１２ｃとからなる分割反射部１２を用いることができる。分割部としての偏光ビームスプリッター１２ａは、正レンズ群Ｌｐからの光Ｌ１をＰ偏光の透過光（第１の光）Ｌ１１とＳ偏光の反射光（第２の光）Ｌ１２とに分割する。偏光ビームスプリッター１２ａを透過したＰ偏光の光Ｌ１１は、正レンズ群Ｌｐの焦点位置またはその近傍に配置された第１凹面反射鏡１２ｂにより反射され、偏光ビームスプリッター１２ａに入射する。

偏光ビームスプリッター１２ａに入射したＰ偏光の光Ｌ１１は、偏光ビームスプリッター１２ａを透過した後、正レンズ群Ｌｐおよび第１偏向部材Ｍ１を経て第１中間像Ｉ１を形成する。一方、偏光ビームスプリッター１２ａにより反射されたＳ偏光の光Ｌ１２は、正レンズ群Ｌｐの焦点位置またはその近傍に配置された第２凹面反射鏡１２ｃにより反射され、偏光ビームスプリッター１２ａに入射する。偏光ビームスプリッター１２ａに入射したＳ偏光の光Ｌ１２は、偏光ビームスプリッター１２ａにより反射された後、正レンズ群Ｌｐおよび第４偏向部材Ｍ４を経て第２中間像Ｉ２を形成する。

なお、図１０の構成に代えて、偏光ビームスプリッターを透過したＰ偏光の光が第２中間像Ｉ２を形成する第２の光となり、偏光ビームスプリッターにより反射されたＳ偏光の光が第１中間像Ｉ１を形成する第１の光となるような構成も可能である。この場合、偏光ビームスプリッターを透過したＰ偏光の光は、一方の凹面反射鏡により反射された後、偏光ビームスプリッター、正レンズ群Ｌｐおよび第４偏向部材Ｍ４を経て第２中間像Ｉ２を形成する。偏光ビームスプリッターにより反射されたＳ偏光の光は、他方の凹面反射鏡により反射された後、偏光ビームスプリッター、正レンズ群Ｌｐおよび第１偏向部材Ｍ１を経て第１中間像Ｉ１を形成する。

また、図１１に示すように、分割反射部１０に代えて、反射型回折格子を有する分割反射部１３を用いることができる。分割反射部１３は、例えばＸＹ平面に平行な平面に沿って（あるいは正レンズ群Ｌｐに向かって凹面状の曲面（例えば球面）に沿って）形成された回折光学面１３ａを有する。回折光学面１３ａは、正レンズ群Ｌｐの光軸ＡＸｐに沿って入射した光Ｌｉを反射して、図１１中斜め左上へ向かう＋１次回折光Ｌ（＋１）と、図１２中斜め右上へ向かう−１次回折光Ｌ（−１）とを生成し、０次反射光を実質的に発生させないように設計されている。すなわち、回折光学面１３ａは、入射した光のほとんどを＋１次回折光と−１次回折光とに配分して回折させる位相格子であることが好ましい。具体的には、回折光学面１３ａは、凹凸形状の位相格子であって、凹部と凸部との各反射光の位相差がπ／２（＝１８０°）の奇数倍であることが好ましい。

また、回折光学面１３ａは、凹部と凸部とのデューティー比（凹部と凸部との配列方向（図１１ではＹ方向）の幅の比率）が略５０％であることが好ましい。デューティー比を略５０％とすることで、＋１次回折光Ｌ（＋１）と−１次回折光Ｌ（−１）とを効率的に回折させることができる。なお、回折光学面１３ａの凹部（または凸部）の配列ピッチＰは、光軸ＡＸｐと−１次回折光Ｌ（−１）（もしくは＋１次回折光Ｌ（＋１））とがなす角θと、回折光学面１３ａに入射する光の波長λとの間でsinθ＝λ／Ｐの関係を満足する。このため、なす角θが、光軸ＡＸｐと第１の光Ｌ１１（もしくは第２の光Ｌ１２）とのなす角（図３参照）と等しくなるように配列ピッチＰを設定するとよい。

また、上述の実施形態では、第１偏向部材Ｍ１は中間結像光学系ＧＭと第１中間像Ｉ１の形成位置との間の光路中に配置され、第２偏向部材Ｍ２は第１中間像Ｉ１の形成位置と第１結像光学系Ｇ１との間の光路中に配置され、第３偏向部材Ｍ３は第２偏向部材Ｍ２と第１結像光学系Ｇ１との間の光路中に配置されている。また、第４偏向部材Ｍ４は中間結像光学系ＧＭと第２中間像Ｉ２の形成位置との間の光路中に配置され、第５偏向部材Ｍ５は第２中間像Ｉ２の形成位置と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中に配置され、第６偏向部材Ｍ６は第５偏向部材Ｍ５と第２結像光学系Ｇ２との間の光路中に配置されている。

そして、第１偏向部材Ｍ１は正レンズ群Ｌｐからの第１の光をマスクＭの走査方向であるＹ方向へ偏向し、第２偏向部材Ｍ２は第１偏向部材Ｍ１からの光をシートＳＨの走査方向であるＸ方向へ偏向し、第３偏向部材Ｍ３は第２偏向部材Ｍ２からの光を中間結像光学系ＧＭの光軸ＡＸｐに平行なＺ方向へ偏向している。同様に、第４偏向部材Ｍ４は正レンズ群Ｌｐからの第２の光をＹ方向へ偏向し、第５偏向部材Ｍ５は第４偏向部材Ｍ４からの光をＸ方向へ偏向し、第６偏向部材Ｍ６は第５偏向部材Ｍ５からの光をＺ方向へ偏向している。

さらに、第４偏向部材Ｍ４は第１偏向部材Ｍ１による光の偏向方向（＋Ｙ方向）と逆向き（−Ｙ方向）に光を偏向し、第５偏向部材Ｍ５は第２偏向部材Ｍ２による光の偏向方向（＋Ｘ方向）と同じ向き（＋Ｘ方向）に第４偏向部材Ｍ４からの光を偏向し、第６偏向部材Ｍ６は第３偏向部材Ｍ３による光の偏向方向（−Ｚ方向）と同じ向き（−Ｚ方向）に第５偏向部材Ｍ５からの光を偏向している。しかしながら、中間結像光学系ＧＭと第１結像光学系Ｇ１との間の光路中に配置される第１群の偏向部材、および中間結像光学系ＧＭと第２結像光学系Ｇ２との間の光路中に配置される第２群の偏向部材の構成については、様々な形態が可能である。

例えば、正レンズ群Ｌｐからの第１の光をシートＳＨの走査方向であるＸ方向へ偏向する第１偏向部材と、この第１偏向部材からの光をマスクＭの走査方向であるＹ方向へ偏向する第２偏向部材と、この第２偏向部材からの光を中間結像光学系ＧＭの光軸ＡＸｐに平行なＺ方向へ偏向する第３偏向部材とにより、第１群の偏向部材を構成することもできる。同様に、正レンズ群Ｌｐからの第２の光をＸ方向へ偏向する第４偏向部材と、この第４偏向部材からの光をＹ方向へ偏向する第５偏向部材と、この第５偏向部材からの光をＺ方向へ偏向する第６偏向部材とにより、第２群の偏向部材を構成することもできる。

このように、正レンズ群Ｌｐからの第１の光をＹ方向、Ｘ方向、およびＺ方向の順に、あるいはＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の順に偏向するように第１群の偏向部材を構成することにより、マスクＭのパターン領域上の＋Ｙ方向に光学的に対応する第１投影像上の方向を−Ｘ方向に一致させることができる。同様に、正レンズ群Ｌｐからの第２の光をＹ方向、Ｘ方向、およびＺ方向の順に、あるいはＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向の順に偏向するように第２群の偏向部材を構成することにより、マスクＭのパターン領域上の＋Ｙ方向に光学的に対応する第２投影像上の方向を＋Ｘ方向に一致させることができる。

すなわち、正レンズ群Ｌｐからの第１の光をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向へ順次偏向するように第１群の偏向部材を構成し、正レンズ群Ｌｐからの第２の光をＸ方向、Ｙ方向、およびＺ方向へ順次偏向するように第２群の偏向部材を構成することが可能である。ここで、「順次偏向する」とは、上記の記載順に限らず各方向に順次偏向することを意味しており、具体的には、Ｘ方向への偏向とＹ方向への偏向との順番を入れ換えてもよいことを意味している。したがって、第１群の偏向部材においてＸ方向（Ｙ方向）、Ｙ方向（Ｘ方向）、およびＺ方向の順に偏向する構成と、第２群の偏向部材においてＹ方向（Ｘ方向）、Ｘ方向（Ｙ方向）、およびＺ方向の順に偏向する構成とを混在させることもできる。

また、例えば、第１偏向部材Ｍ１と第１中間像Ｉ１の形成位置との間の光路中に中間結像光学系ＧＭの一部を構成するレンズを配置し、第４偏向部材Ｍ４と第２中間像Ｉ２の形成位置との間の光路中に中間結像光学系ＧＭの一部を構成するレンズを配置する構成も可能である。この構成では、中間結像光学系ＧＭの全体ではなく一部が第１結像系と第２結像系とに共通となる。

また、上述の実施形態では、照明光学系ＩＬ中のマスクブラインド２３の作用により、マスクＭ上に形成される照明領域ＩＲの形状を規定し、ひいてはシートＳＨ上に形成される結像領域ＥＲ１，ＥＲ２の形状を規定している。しかしながら、マスクブラインド２３に代えて、例えば第１中間像Ｉ１の形成位置またはその近傍に第１可変視野絞り（不図示）を配置し、第２中間像Ｉ２の形成位置またはその近傍に第２可変視野絞り（不図示）を配置する構成も可能である。

この場合、第１可変視野絞りと第２可変視野絞りとにより、投影光学系ＰＬのマスク側投影視野の形状が規定されることになり、このマスク側投影視野はマスクＭ上に形成される照明領域ＩＲと必ずしも一致しない。例えば、照明領域ＩＲは、所要のマージン領域を確保してマスク側投影視野を包含する形状に設定される。そして、第１可変視野絞りにより、投影光学系ＰＬのシート側の第１投影視野である第１結像領域ＥＲ１が、マスク側投影視野と光学的に共役な領域として規定される。同様に、第２可変視野絞りにより、投影光学系ＰＬのシート側の第２投影視野である第２結像領域ＥＲ２が、マスク側投影視野と光学的に共役な領域として規定される。

また、マスクブラインド２３に加えて、例えば第１中間像Ｉ１の形成位置またはその近傍に第１可変視野絞りを配置し、第２中間像Ｉ２の形成位置またはその近傍に第２可変視野絞りを配置する構成も可能である。第１可変視野絞りおよび第２可変視野絞りを配置する構成では、上述のシャッターの配置が不要になり、第１可変視野絞りおよび第２可変視野絞りの開口部の開閉動作によりシャッター機能を果たすことができる。

また、上述の実施形態では、マスクＭの走査方向（Ｙ方向）とシートＳＨの走査方向（Ｘ方向）とが直交している。しかしながら、マスクの走査方向と基板の走査方向とは直交する必要はなく、投影光学系の構成に応じて様々な形態が可能である。

また、上述の実施形態では、第１直進経路ＳＣａと第２直進経路ＳＣｂとが互いに平行に設けられ、ひいては帯状のシートＳＨが第１直進経路ＳＣａに沿って移動する向き（−Ｘ方向）と第２直進経路ＳＣｂに沿って移動する向き（＋Ｘ方向）とが反対になっている。しかしながら、第１直進経路と第２直進経路とは厳密に平行である必要はなく、したがって帯状の感光性基板の第１部分の移動方向と第２部分の移動方向とは厳密に反対向きである必要はない。

また、上述の実施形態では、可撓性を有する帯状の感光性基板の第１部分への走査露光と第２部分への走査露光とを同時に行う露光装置に本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、第１方向に沿って第１の向きに移動する第１基板への走査露光と、第１方向に沿って第１の向きとは反対の第２の向きに移動する第２基板への走査露光とを同時に行う露光装置にも同様に、本発明を適用することができる。この場合、移動機構は、第２基板を第１基板から第１方向と交差する方向に間隔を隔てて第２の向きに移動させることになる。なお、第１基板および第２基板は、可撓性を有する任意形状の基板であっても良いし、可撓性を有しない任意形状の基板であっても良い。

また、上述の実施形態では、拡大倍率を有する投影光学系ＰＬを搭載した露光装置に本発明を適用している。しかしながら、これに限定されることなく、例えば等倍の投影光学系または縮小倍率を有する投影光学系を備えた露光装置にも同様に本発明を適用することができる。

上述の実施形態の露光装置は、本願特許請求の範囲に挙げられた各構成要素を含む各種サブシステムを、所定の機械的精度、電気的精度、光学的精度を保つように、組み立てることで製造される。これら各種精度を確保するために、この組み立ての前後には、各種光学系については光学的精度を達成するための調整、各種機械系については機械的精度を達成するための調整、各種電気系については電気的精度を達成するための調整が行われる。各種サブシステムから露光装置への組み立て工程は、各種サブシステム相互の、機械的接続、電気回路の配線接続、気圧回路の配管接続等が含まれる。この各種サブシステムから露光装置への組み立て工程の前に、各サブシステム個々の組み立て工程があることはいうまでもない。各種サブシステムの露光装置への組み立て工程が終了したら、総合調整が行われ、露光装置全体としての各種精度が確保される。なお、露光装置の製造は温度およびクリーン度等が管理されたクリーンルームで行うことが望ましい。

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１２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１２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Ｍに形成されたパターンをウェハ上の各ショット領域に転写し（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としてパターンの転写を行う。

図１３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１３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。

また、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。

１０，１１，１２，１３，１４ 分割反射部
２１ フライアイレンズ
２３ マスクブラインド
ＬＳ 光源
ＩＬ 照明光学系
ＩＲ 照明領域
ＥＲ１，ＥＲ２ 結像領域
Ｍ マスク
ＭＳ マスクステージ
ＰＬ 投影光学系
ＧＭ，Ｇ１，Ｇ２ 結像光学系
ＳＨ 帯状のシート
ＳＣ 移動機構
ＤＲ 駆動系
ＣＲ 主制御系

Claims (29)

1. 感光性を有する第１基板を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ感光性を有する第２基板を前記第１方向に沿って前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動させる移動機構と、
   パターンを有するマスクを保持し、前記第１基板および前記第２基板の前記第１方向への移動に同期して、第２方向に沿って第３の向きに移動するステージ機構と、
   前記パターンを介した光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１基板上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１基板上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２基板上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２基板上に形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。
2. 感光性を有する帯状の基板の第１部分を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ前記基板の第２部分を前記第１方向に沿って前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させる移動機構と、
   パターンを有するマスクを保持し、前記第１部分および前記第２部分の前記第１方向への移動に同期して、第２方向に沿って第３の向きに移動するステージ機構と、
   前記パターンを介した光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１部分上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１部分上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２部分上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２部分上に形成する投影光学系と、を備えることを特徴とする露光装置。
3. 前記第１方向と前記第２方向とは直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の露光装置。
4. 前記第１投影像と前記第２投影像とは前記第１方向と直交する方向に整列して形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の露光装置。
5. 前記投影光学系は、前記パターンの第１中間像および第２中間像を形成する中間結像光学系と、前記第１中間像と前記第１投影像とを光学的に共役にする第１結像光学系と、前記第２中間像と前記第２投影像とを光学的に共役にする第２結像光学系と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の露光装置。
6. 前記中間結像光学系は、前記パターンからの光が入射するレンズ群と、前記レンズ群からの光を該レンズ群の光軸を挟んで互いに異なる方向に進む第１の光と第２の光とに分割し且つ前記第１の光および前記第２の光を前記レンズ群に向けて反射する分割反射部と、を有することを特徴とする請求項５に記載の露光装置。
7. 前記分割反射部は、前記レンズ群の後側焦点位置またはその近傍に配置され、前記レンズ群から入射した光を第４の向きに反射して前記第１の光を生成する複数の第１反射部および第５の向きに反射して前記第２の光を生成する複数の第２反射部を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
8. 前記第１反射部と前記第２反射部とは、前記第２方向に沿って交互に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の露光装置。
9. 前記複数の第１反射部および前記複数の第２反射部は、二次元的に配列されて個別に姿勢変化可能な複数のミラー要素を有することを特徴とする請求項７または８に記載の露光装置。
10. 前記ステージ機構に保持された前記マスクのパターンに光を照射する照明光学系を備え、
    前記照明光学系は、前記分割反射部の位置と光学的に共役な位置に、前記複数の第１反射部および前記複数の第２反射部の配置に対応させて複数の光源を形成することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の露光装置。
11. 前記分割反射部は、前記レンズ群からの光を前記第１の光と前記第２の光とに分割する分割部と、前記レンズ群の後側焦点位置またはその近傍に配置され、前記分割部からの光を反射して該分割部を介して前記レンズ群に再入射させる反射部と、を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
12. 前記分割部は、偏光ビームスプリッターを有し、
    前記反射部は、前記偏光ビームスプリッターを透過して生成された前記第１の光を前記偏光ビームスプリッターに向けて反射する第１反射部材と、前記偏光ビームスプリッターを反射して生成された前記第２の光を前記偏光ビームスプリッターに向けて反射する第２反射部材と、を有することを特徴とする請求項１１に記載の露光装置。
13. 前記分割反射部は、前記レンズ群の後側焦点位置またはその近傍に配置され、前記レンズ群から入射した光に基づいて前記第１の光としての＋１次回折光と前記第２の光としての−１次回折光とを発生させる回折光学面を有することを特徴とする請求項６に記載の露光装置。
14. 前記投影光学系は、前記第１の光を前記第１方向、前記第２方向、および前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ順次偏向する第１群の偏向部材と、前記第２の光を前記第１方向、前記第２方向、および前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ順次偏向する第２群の偏向部材と、を有することを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に記載の露光装置。
15. 前記投影光学系は、前記中間結像光学系と前記第１結像光学系との間の光路中に配置された第１群の偏向部材と、前記中間結像光学系と前記第２結像光学系との間の光路中に配置された第２群の偏向部材と、を有することを特徴とする請求項６〜１３のいずれか１項に記載の露光装置。
16. 前記第１群の偏向部材は、前記第１の光を前記第２方向へ偏向する第１偏向部材と、該第１偏向部材からの前記第１の光を前記第１方向へ偏向する第２偏向部材と、該第２偏向部材からの前記第１の光を前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ偏向する第３偏向部材と、を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光装置。
17. 前記第１群の偏向部材は、前記第１の光を前記第１方向へ偏向する第１偏向部材と、該第１偏向部材からの前記第１の光を前記第２方向へ偏向する第２偏向部材と、該第２偏向部材からの前記第１の光を前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ偏向する第３偏向部材と、を有することを特徴とする請求項１４または１５に記載の露光装置。
18. 前記第２群の偏向部材は、前記第２の光を前記第２方向へ偏向する第４偏向部材と、該第４偏向部材からの前記第２の光を前記第１方向へ偏向する第５偏向部材と、該第５偏向部材からの前記第２の光を前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ偏向する第６偏向部材と、を有することを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の露光装置。
19. 前記第２群の偏向部材は、前記第２の光を前記第１方向へ偏向する第４偏向部材と、該第４偏向部材からの前記第２の光を前記第２方向へ偏向する第５偏向部材と、該第５偏向部材からの前記第２の光を前記中間結像光学系の光軸に平行な方向へ偏向する第６偏向部材と、を有することを特徴とする請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の露光装置。
20. 前記第２群の偏向部材は、前記第１偏向部材による前記第１の光の偏向方向と逆向きに前記第２の光を偏向する第４偏向部材と、前記第２偏向部材による前記第１の光の偏向方向と同じ向きに前記第４偏向部材からの前記第２の光を偏向する第５偏向部材と、前記第３偏向部材による前記第１の光の偏向方向と同じ向きに前記第５偏向部材からの前記第２の光を偏向する第６偏向部材と、を有することを特徴とする請求項１６または１７に記載の露光装置。
21. 前記第１偏向部材は、前記中間結像光学系と前記第１中間像の形成位置との間の光路中に配置され、前記第２偏向部材は、前記第１中間像の形成位置と前記第１結像光学系との間の光路中に配置され、前記第３偏向部材は、前記第２偏向部材と前記第１結像光学系との間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１６または１７に記載の露光装置。
22. 前記第４偏向部材は、前記中間結像光学系と前記第２中間像の形成位置との間の光路中に配置され、前記第５偏向部材は、前記第２中間像の形成位置と前記第２結像光学系との間の光路中に配置され、前記第６偏向部材は、前記第５偏向部材と前記第２結像光学系との間の光路中に配置されることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の露光装置。
23. 感光性を有する第１基板を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ感光性を有する第２基板を前記第１方向に沿って前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動させる工程と、
    前記第１基板および前記第２基板の前記第１方向への移動に同期して、パターンを有するマスクを第２方向に沿って第３の向きに移動させる工程と、
    前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１基板上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１基板上に形成し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２基板上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２基板上に形成する工程と、を含むことを特徴とする露光方法。
24. 感光性を有する帯状の基板の第１部分を第１方向に沿って第１の向きに移動させ、且つ前記基板の第２部分を前記第１方向に沿って前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させる工程と、
    前記第１部分および前記第２部分の前記第１方向への移動に同期して、パターンを有するマスクを第２方向に沿って第３の向きに移動させる工程と、
    前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第１部分上の前記第１の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第１投影像を前記第１部分上に形成する工程と、
    前記パターンからの光を受光し、前記マスク上の前記第３の向きと前記第２部分上の前記第２の向きとが光学的に対応するように前記パターンの第２投影像を前記第２部分上に形成する工程と、を含むことを特徴とする露光方法。
25. 前記第１投影像を形成する工程および前記第２投影像を形成する工程は、前記マスクが前記第３の向きに移動される期間にそれぞれ前記第１投影像および前記第２投影像を形成することを特徴とする請求項２４に記載の露光方法。
26. 前記第２投影像を形成する工程は、前記基板の前記第２部分のうち前記第１投影像が形成されていない領域に前記第２投影像を形成することを特徴とする請求項２４または２５に記載の露光方法。
27. 前記第１部分および前記第２部分を移動させる工程は、前記第１部分および前記第２部分を継続的に前記第１方向に沿って移動させ、
    前記マスクを移動させる工程は、前記マスクを前記第２方向に沿って複数回往復移動させることを特徴とする請求項２４〜２６のいずれか１項に記載の露光方法。
28. 前記第１方向と前記第２方向とは直交していることを特徴とする請求項２３〜２７のいずれか１項に記載の露光方法。
29. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載の露光装置を用いて、前記パターンを基板に転写する工程と、
    前記パターンが転写された前記基板を現像し、前記パターンに対応する形状の転写パターン層を前記基板に形成する工程と、
    前記転写パターン層を介して前記基板を加工する工程と、
    を含むことを特徴とするデバイス製造方法。

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