JP2013195487A - 露光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】変倍光学系とされた投影レンズに対して、簡単な構成で製造コストの上昇を防止しつつ投影レンズにおける歪曲収差を補正することのできる露光装置を提供する。
【解決手段】パターンが形成されたマスク１８ａに露光光を照射し、マスク１８ａを透過した露光光を投影レンズ２１で変倍しつつ対象ワーク２４に結像させて、対象ワーク２４上に所定のマスクパターンを露光する露光装置１０である。マスク１８ａから投影レンズ２１を経て対象ワーク２４に至る光路上には、投影レンズ２１に対してその開口数が大きく設定された側に、投影レンズ２１の歪曲収差を打ち消す凹凸状とされた自由曲面２０ａを有し露光光の透過を許す歪曲補正板２０が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プリント基板や液晶基板等の基板の製造に用いられる露光装置に関する。

フォトレジストなどの感光材料を塗布した対象ワークの表面に、所定のマスクパターンを露光装置により露光し、その後エッチング工程により基板上にマスクパターンを形成するフォトリソグラフィ法が種々の分野で広く応用されており、プリント配線基板や液晶基板等も露光装置を用いて製造されている。このような露光装置では、所定のパターンが形成されたマスクを透過した透過光を投影レンズで対象ワーク上に結像させることにより、対象ワーク上に所定のマスクパターンを形成するものがある。そのような露光装置では、投影レンズの製造精度の向上には限界があることから、その投影レンズにおける歪曲収差の測定結果に基づいて形成されたディストーション補正板を設けることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。この露光装置では、ディストーション補正板を設けることにより、より精度良くマスクパターンの像を対象ワーク上に形成することができる。

特許第３８９３６２６号公報

ここで、上記したような露光装置では、投影レンズが、マスクを透過した透過光を拡大して対象ワーク上にマスクパターンを形成する構成とされているものがある。このように投影レンズが拡大光学系とされた露光装置では、投影レンズと対象ワークとの間すなわち投影レンズの拡大側（開口数が小さく設定された側）にディストーション補正板を設けるには、当該ディストーション補正板の口径を大きくする必要がある。ここで、ディストーション補正板は、口径が大きくなるほど製造することが困難となるとともに、加工および製造に要する費用が増大してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的は、変倍光学系とされた投影レンズに対して、簡単な構成で製造コストの上昇を防止しつつ投影レンズにおける歪曲収差を補正することのできる露光装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、パターンが形成されたマスクに露光光を照射し、該マスクを透過した露光光を投影レンズで変倍しつつ対象ワークに結像させて、該対象ワーク上に所定のマスクパターンを露光する露光装置であって、前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路上には、前記投影レンズに対して該投影レンズの開口数が大きく設定された側に、該投影レンズの歪曲収差を打ち消す凹凸状とされた自由曲面を有し露光光の透過を許す歪曲補正板が設けられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の露光装置であって、前記投影レンズは、前記マスクを透過した露光光を拡大しつつ前記対象ワークに結像させる拡大光学系であり、前記歪曲補正板は、前記マスクと前記投影レンズとの間に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の露光装置であって、前記投影レンズと前記対象ワークとの間には、光路に直交する面で見た任意の方向での前記対象ワーク上に結像されるマスクパターン像の倍率を変化させる倍率補正部が設けられていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の露光装置であって、前記倍率補正部は、露光光の透過を許す材料からなり、光路に直交して配され、部分的に光路方向に撓み変形される平行平面板により構成され、前記歪曲補正板は、前記投影レンズの歪曲収差を打ち消すことに加えて前記平行平面板の表面形状に起因する収差を打ち消すべく、前記自由曲面の形状が設定されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の露光装置であって、前記倍率補正部は、前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路の光軸を中心とする放射方向の倍率を個別に変化させることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の露光装置であって、前記倍率補正部は、前記平行平面板として、光軸に直交する第１方向に長尺な矩形状を呈する第１平行平面板と、光軸および前記第１方向に直交する第２方向に長尺な矩形状を呈する第２平行平面板と、前記第１方向および前記第２方向に沿う４つの辺部からなる正方形状を呈する第３平行平面板と、を有し、前記第１平行平面板および前記第２平行平面板には、前記第１平行平面板もしくは前記第２平行平面板の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、前記第１平行平面板および前記第２平行平面板の長尺方向で見た各端部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられ、前記第３平行平面板には、前記各辺部の中間部の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、矩形状の各角部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられていることを特徴とする。

本発明の露光装置によれば、開口数が小さく設定された側に設けることに比較して、歪曲補正板の光軸に直交する面に平行な方向で見た大きさ寸法を小さなものとすることができる。このため、より高い精度の自由曲面を有する歪曲補正板を形成することができ、より高い精度で投影レンズの残存する歪曲収差の影響を打ち消すことができる。

また、露光装置では、歪曲補正板を投影光学系において投影レンズに対してその開口数が大きく設定された側に設けるものであることから、開口数が小さく設定された側に設けることに比較して、歪曲補正板の光軸に直交する面に平行な方向で見た大きさ寸法を小さなものとすることができるので、歪曲補正板の製造コストの増大を抑制することができる。

上記した構成に加えて、前記投影レンズは、前記マスクを透過した露光光を拡大しつつ前記対象ワークに結像させる拡大光学系であり、前記歪曲補正板は、前記マスクと前記投影レンズとの間に設けられていることとすると、歪曲補正板に入射することなくその自由曲面で反射された露光光が投影光学系における迷光となることを大幅に抑制することができる。

また、露光装置では、歪曲補正板を投影レンズと対象ワークとの間に設ける場合と異なり、対象ワークに形成した感光材料から発生するガス等が飛散したとしても、これらのガス等が歪曲補正板に飛散して付着することを防止することができる。

上記した構成に加えて、前記投影レンズと前記対象ワークとの間には、光路に直交する面で見た任意の方向での前記対象ワーク上に結像されるマスクパターン像の倍率を変化させる倍率補正部が設けられていることとすると、倍率補正部における倍率補正のための動作を歪曲補正板で阻害することを防止することができる。

上記した構成に加えて、前記倍率補正部は、露光光の透過を許す材料からなり、光路に直交して配され、部分的に光路方向に撓み変形される平行平面板により構成され、前記歪曲補正板は、前記投影レンズの歪曲収差を打ち消すことに加えて前記平行平面板の表面形状に起因する収差を打ち消すべく、前記自由曲面の形状が設定されていることとすると、より適切なマスクパターン像を対象ワーク上に形成することができる。

上記した構成に加えて、前記倍率補正部は、前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路の光軸を中心とする放射方向の倍率を個別に変化させることとすると、より適切なマスクパターン像を対象ワーク上に形成することができる。

上記した構成に加えて、前記倍率補正部は、前記平行平面板として、光軸に直交する第１方向に長尺な矩形状を呈する第１平行平面板と、光軸および前記第１方向に直交する第２方向に長尺な矩形状を呈する第２平行平面板と、前記第１方向および前記第２方向に沿う４つの辺部からなる正方形状を呈する第３平行平面板と、を有し、前記第１平行平面板および前記第２平行平面板には、前記第１平行平面板もしくは前記第２平行平面板の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、前記第１平行平面板および前記第２平行平面板の長尺方向で見た各端部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられ、前記第３平行平面板には、前記各辺部の中間部の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、矩形状の各角部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられていることとすると、歪曲補正板の自由曲面による各平行平面板の表面形状に起因する収差の影響も併せて打ち消すことをより効果的なものとすることができる。

本願発明に係る露光装置１０の構成を模式的に示す説明図である。 露光装置１０における倍率補正部２２の詳細構成を示すＺ軸方向正側から見た平面図である。 倍率補正部２２の詳細構成を示すＹ軸方向負側から見た側面図である。 第１方向倍率補正機構３１の詳細構成を示す斜視図である。 第１方向倍率補正機構３１の作用を説明するために模式的に示す説明図であり、（ａ）は第１平行平面板３４の支持状態をＺ軸方向正側から見た様子を示し、（ｂ）は両第１加圧挟持部材３８がＺ軸方向正側に変位されることで第１平行平面板３４が撓み変形（湾曲）された状態をＹ軸方向負側から見た様子を示している。 放射方向倍率補正機構３３の詳細構成を示すＺ軸方向正側から見た平面図である。 図６に示すＩ−Ｉ線に沿って得られた断面図である。 放射方向倍率補正機構３３の詳細構成を示すＹ軸方向負側から見た側面図である。 露光装置１０において、露光光がマスク１８ａのマスクパターンを透過し、投影レンズ２１を経て対象ワーク２４上（投影露光ステージ２３上の結像面）にマスクパターン像として結像される投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差の影響が生じている様子を模式的に示す説明図である。 図９と同様に模式的に示す投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差によるずれ量Ｄと歪曲補正板２０の自由曲面２０ａの傾斜θとの関係を説明するための説明図である。 図９および図１０と同様に模式的に示す投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差および倍率補正部２２の収差によるずれ量Ｄ´と、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａの傾斜θ´と、の関係を説明するための説明図である。 対象ワーク２４上での複数の点のずれ量を測定するテストパターンの一例としての２５個の点Ｑ１〜点Ｑ２５を示す説明図である。 テストパターンの一例としての２５個の点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）における対象ワーク２４上でのずれ量（Ｄ（Ｄ´））の一例をＸ−Ｙ座標上にベクトル（各点を基点とする矢印）で示す説明図である。 ＭＲＦ装置８０を用いて自由曲面２０ａ（歪曲補正板２０）を形成する様子を模式的に示す説明図である。

以下に、本願発明に係る露光装置の発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

先ず、本願発明に係る露光装置１０の概略的な構成について説明する。図１は、本願発明に係る露光装置の一例としての露光装置１０の構成を模式的に示す説明図である。露光装置１０は、図１に示すように、光軸方向に沿って出射側から順に、光源１１と、コールドミラー１２と、露光シャッタ１３と、紫外線バンドパスフィルタ１４と、インテグレータレンズ１５と、コリメータレンズ１６と、平面鏡１７と、マスクステージ１８と、マスクブラインド１９と、歪曲補正板２０と、投影レンズ２１と、倍率補正部２２と、投影露光ステージ２３と、を有する。この露光装置１０は、本実施例では、後述するように、露光光として紫外線を用いている。

光源１１は、露光に用いる露光光としての紫外線の照射のために設けられており、本実施例では、水銀ランプ１１ａが回転楕円鏡（回転楕円反射鏡）１１ｂの第１焦点位置に配置されて構成されている。この光源１１では、水銀ランプ１１ａから出射された出射光を、回転楕円鏡１１ｂの第２焦点位置に集光させるようにその回転楕円鏡１１ｂで反射してコールドミラー１２へと進行させる。

コールドミラー１２は、入射した光のうち、赤外領域以上の波長帯域の光を透過させるとともに、そこよりも短い波長帯域の光を反射するものであり、入射した光から赤外領域の熱線を分離することができる。このため、光源１１からの出射光は、コールドミラー１２により赤外領域の熱線が分離されつつ反射されて、露光シャッタ１３もしくは紫外線バンドパスフィルタ１４へと進行する。

その露光シャッタ１３は、コールドミラー１２により反射された出射光の透過および遮断の切り替えを可能とすべく、コールドミラー１２から紫外線バンドパスフィルタ１４へと向かう光路（後述する照射光路）上に出し入れ自在とされている。この露光シャッタ１３は、光路上から退避されると後述するように対象ワーク２４の露光を可能とし、光路上に位置されると後述する対象ワーク２４の露光を停止させる。

紫外線バンドパスフィルタ１４は、入射した光のうち紫外線のみの透過を許すものであり、本実施例では、波長３６５ｎｍの水銀のスペクトル線であるｉ線の透過を許すｉ線バンドパスフィルタにより構成されている。このため、コールドミラー１２により反射された出射光は、紫外線バンドパスフィルタ１４により紫外線（ｉ線）の波長帯域のみの光（実際には、ｉ線の波長帯域の近傍の強度が高い光）とされて、インテグレータレンズ１５へと進行する。なお、ｉ線以外にも、ｈ線、ｉ線とｈ線の組み合わせ、またはその間の波長を利用することができる。

インテグレータレンズ１５は、入射した光の照度ムラを打ち消して照射面において周辺部まで均一で明るい照度分布とする。このため、紫外線バンドパスフィルタ１４を経て紫外線（ｉ線）の波長帯域のみの光とされた出射光は、インテグレータレンズ１５により均一な照度分布とされてコリメータレンズ１６へと進行する。なお、このインテグレータレンズ１５と紫外線バンドパスフィルタ１４とは、配置を逆転させても同様の作用を得ることができる。

コリメータレンズ１６は、入射した光を平行光（光束）として出射する。このため、インテグレータレンズ１５を経て均一な照度分布とされた出射光は、コリメータレンズ１６により平行光とされて平面鏡１７へと進行し、その平面鏡１７により反射されてマスクステージ１８へと進行する。

マスクステージ１８は、パターンが形成されたマスク１８ａを、平面鏡１７により反射された出射光の光路上に位置させつつ当該光路の光軸に直交する方向に移動可能に保持する。また、マスクステージ１８は、図示は略すが、マスク１８ａの取り外しが可能とされており、マスク１８ａとは異なるパターンが形成されたマスクへの交換が可能とされている。本実施例では、マスク１８ａを含む交換対象とされる各マスクに、複数のマスク側アライメントマーク１８ｂが設けられている。この各マスク側アライメントマーク１８ｂは、後述する対象ワーク２４の複数のワーク側アライメントマーク２４ａに対応する位置関係とされている。このため、平面鏡１７により反射された出射光は、マスク１８ａを透過することにより、マスク１８ａに形成されたパターンの形状に応じたものとされて投影レンズ２１へと進行する。

このことから、露光装置１０では、光源１１から、コールドミラー１２、露光シャッタ１３、紫外線バンドパスフィルタ１４、インテグレータレンズ１５、コリメータレンズ１６および平面鏡１７を経る光路が、マスク１８ａを露光光としての紫外線（ｉ線）で照射するための照射光学系として機能する。

このマスクステージ１８と投影レンズ２１との間に、マスクブラインド１９と歪曲補正板２０とが設けられている。マスクブラインド１９は、マスク１８ａを経た出射光の光路上に進退自在に設けられており、マスク１８ａのマスクパターンのうち所望の領域のみを透過した光（後述するマスクパターン像）を、投影露光ステージ２３に載置された後述する対象ワーク２４上に適切に形成すべく、マスク１８ａのマスクパターンに応じて適宜光路上に進出される。

歪曲補正板２０は、マスク１８ａ（適宜マスクブラインド１９も）を経た出射光の光路上に設けられており、基本的に投影レンズ２１において後述するように高精度に収差補正されて設定されていても残存する歪曲収差を補正する。この歪曲補正板２０は、後述するように投影レンズ２１がマスク１８ａのパターンを拡大して対象ワーク２４の表面に結像させる設定とされていることから、後述する投影光学系において投影レンズ２１に対して当該投影レンズ２１の開口数が大きく設定された側に配されていることとなる。歪曲補正板２０は、円板状の平行平面板に凹凸状の自由曲面２０ａが設けられて形成されている。その円板状の平行平面板は、マスク１８ａを経て投影レンズ２１へと進行する出射光の光路（後述する投影光学系の光路）に対して、その光軸に直交する方向で見て全域に渡って存在させることのできる大きさ寸法とされている。このため、マスク１８ａを経た出射光は、歪曲補正板２０を透過して投影レンズ２１へと進行する。この歪曲補正板２０の形成（その自由曲面２０ａの設定）の方法については、後に詳細に説明する。

投影レンズ２１は、投影露光ステージ２３上の後述する対象ワーク２４に、マスク１８ａに形成されたパターンを適切に露光するためのものであり、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａのパターンの像（以下、マスクパターン像ともいう）を、適宜変倍して投影露光ステージ２３に載置された後述する対象ワーク２４の表面に形成する。すなわち、投影レンズ２１は、投影露光ステージ２３に載置された状態の対象ワーク２４の表面を結像面として、当該結像面とマスク１８ａとを光学的に共役な位置関係としている。この投影レンズ２１は、本実施例では、マスク１８ａのパターンを拡大して対象ワーク２４の表面に結像させるいわゆる拡大光学系として設定されている。投影レンズ２１は、大きい側（マスク１８ａ側）の開口数（ＮＡ）が大略０．１（本実施例では、０．０６〜０．１２とすることが好ましい）に設定されている。

投影レンズ２１は、明確な図示は略すが、円筒状の保持筒の内方に複数のレンズ（レンズ群）が保持されて構成されている。この投影レンズ２１（そのレンズ群）は、露光光である紫外線（ｉ線）に対して高精度に収差補正されて設定されている。これは、露光装置１０では、上述したように、露光光として紫外線（ｉ線）を用いることによる。このため、投影レンズ２１は、マスク１８ａおよび歪曲補正板２０を透過した出射光が入射されると、マスク１８ａのパターンを拡大したマスクパターン像を、投影露光ステージ２３上の結像面（後述する対象ワーク２４上）に適切に形成する。

この投影レンズ２１と投影露光ステージ２３との間に、倍率補正部２２が設けられている。この倍率補正部２２は、投影露光ステージ２３上に載置される後述する対象ワーク２４における歪みに応じて、投影露光ステージ２３上の結像面に形成するマスクパターン像を変形させるものである。倍率補正部２２は、光路に直交する面で見て、任意の方向での倍率を適宜変化させることにより、結像面でのマスクパターン像を変形させる。倍率補正部２２の構成については、後に詳細に説明する。

このように、露光装置１０では、マスクブラインド１９、歪曲補正板２０、投影レンズ２１および倍率補正部２２が、所定のパターンが形成されたマスク１８ａを透過した露光光としての紫外線を、投影露光ステージ２３上の結像面（後述する対象ワーク２４上）にマスクパターン像として結像させる投影光学系として機能する。

投影露光ステージ２３は、マスクパターンの露光のために対象ワーク２４が載置される。この投影露光ステージ２３は、載置される対象ワーク２４の表面を投影レンズ２１の結像面に一致させて対象ワーク２４を保持することができるとともに、保持した対象ワーク２４を投影光路に直交する面に沿って移動させることが可能とされている。この投影露光ステージ２３における対象ワーク２４の移動は、本実施例では、投影露光ステージ２３の内方に設けられた駆動制御部（図示せず）の制御下で行われる。なお、投影露光ステージ２３における対象ワーク２４の移動は、手動により行うものであってもよい。本実施例では、対象ワーク２４は、プリアライメントされた状態で投影露光ステージ２３上に載置される。このプリアライメントとは、対象ワーク２４を投影光学系における基準位置とするものであり、対象ワーク２４に対するマスクパターンの露光位置に要求される位置精度を満たすものではない。

その対象ワーク２４は、シリコンウエハやガラス基板やプリント基板等に、紫外線（ｉ線）に対して光反応するフォトレジスト等の感光材料が塗布または張り付けられて形成されている。このため、対象ワーク２４は、紫外線（ｉ線）の照射により露光可能とされている。本実施例では、対象ワーク２４に、複数のワーク側アライメントマーク２４ａが設けられている。この各ワーク側アライメントマーク２４ａは、本実施例では、対象ワーク２４の表面が凹状とされて形成されており、上述した各マスク側アライメントマーク１８ｂと対応されて設けられている。

この露光装置１０では、照射光学系において、光源１１から出射された出射光が、コールドミラー１２、紫外線バンドパスフィルタ１４、インテグレータレンズ１５、コリメータレンズ１６および平面鏡１７を経て、マスクステージ１８へと到達することにより、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａを紫外線（ｉ線）で一様に照射する。すると、露光装置１０では、投影光学系すなわちマスクブラインド１９、歪曲補正板２０、投影レンズ２１および倍率補正部２２の機能により、投影露光ステージ２３上の結像面に、紫外線（ｉ線）によるマスクパターン像が適切に形成される。このことから、露光装置１０では、対象ワーク２４を結像面に沿う適切な位置とすることにより、対象ワーク２４にマスクパターン像を適切に露光することができる。このマスクパターン像に対する対象ワーク２４の位置、すなわち光学的に投影光学系（主に、投影レンズ２１）を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２４の位置は、投影露光ステージ２３が保持する対象ワーク２４を結像面上で適宜移動させることにより、調整する（アライメントする）ことができる。

この露光装置１０では、マスクステージ１８にマスク１８ａを設置し、対象ワーク２４をプリアライメントされた状態で投影露光ステージ２３上に載置し、マスク１８ａに対する対象ワーク２４の位置のアライメントを開始する。このとき、図示を略すアライメントカメラ装置を用いて、投影露光ステージ２３上の結像面（対象ワーク２４上）にマスクパターン像におけるマスク側アライメントマーク１８ｂ（マスク側アライメントマーク像）と、対象ワーク２４のワーク側アライメントマーク２４ａと、の位置関係を取得する。その後、各マスク側アライメントマーク像と各ワーク側アライメントマーク２４ａとの位置関係に基づいて、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２４のＸ軸方向の位置ずれ量ｄｘと、Ｙ軸方向の位置ずれ量ｄｙと、Ｘ−Ｙ平面上で見た回転ずれ角ｄθと、を算出する。本実施例では、この各ずれ量の算出は、上述した駆動制御部（図示せず）が画像解析により行う。そして、マスクステージ１８に保持されたマスク１８ａを固定したまま、その算出された各ずれ量を打ち消すように投影露光ステージ２３が保持した対象ワーク２４を投影光路に直交する面に沿って移動する。これにより、アライメントが終了し、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２４の位置を適切なものとすることができる。これにより、投影光学系を経たマスク１８ａに対する対象ワーク２４の位置のアライメントを行うことができる。

次に、倍率補正部２２の構成について説明する。倍率補正部２２は、本実施例では、図１から図３に示すように、第１方向倍率補正機構３１と第２方向倍率補正機構３２と放射方向倍率補正機構３３とを備える。その第１方向倍率補正機構３１は、結像面でのマスクパターン像を第１方向に変形させる、すなわち結像面でのマスクパターン像の第１方向の倍率を変化させる。また、第２方向倍率補正機構３２は、結像面でのマスクパターン像を第２方向に変形させる、すなわち結像面でのマスクパターン像の第２方向の倍率を変化させる。ここで、第１方向は、結像面上における任意の方向（投影光学系の光軸に直交する方向）とされており、本実施例ではＸ軸方向とする。また、第２方向は、結像面上において第１方向（Ｘ軸方向）に直交する方向とされており、本実施例ではＹ軸方向とする。さらに、本実施例では、Ｘ−Ｙ平面に直交する方向、すなわち投影光学系の光軸に平行な方向をＺ軸方向とし、対象ワーク２４から投影レンズ２１に向かう方向（図１および図３を正面視して上側）をＺ軸方向の正側とする。放射方向倍率補正機構３３は、結像面上において投影光学系の光軸を中心とする放射方向であって、第１方向および第２方向に対して４５度の傾斜を為す４つの方向の倍率を変化させる。

この倍率補正部２２では、第１方向倍率補正機構３１が、露光光（紫外線（ｉ線））の透過を許す材料からなる第１平行平面板３４を有する。その第１平行平面板３４は、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で見てＸ軸方向（第１方向）を長辺としかつＹ軸方向（第２方向）を短辺とする長方形状を呈し、Ｚ軸方向での厚さ寸法が全体に均一な平行平面板とされている。また、第２方向倍率補正機構３２は、露光光（紫外線（ｉ線））の透過を許す材料からなる第２平行平面板３５を有する。その第２平行平面板３５は、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で見てＹ軸方向（第２方向）を長辺としかつＸ軸方向（第１方向）を短辺とする長方形状を呈し、Ｚ軸方向での厚さ寸法が全体に均一な平行平面板とされている。さらに、放射方向倍率補正機構３３は、露光光（紫外線（ｉ線））の透過を許す材料からなる第３平行平面板３６を有する。その第３平行平面板３６は、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で見て、第１平行平面板３４および第２平行平面板３５の長辺よりも短い大きさ寸法であって、それらの短辺よりも長い大きさ寸法の辺で構成された正方形状を呈し、Ｚ軸方向での厚さ寸法が全体に均一な平行平面板とされている。

倍率補正部２２では、図１および図３に示すように、投影光学系の光路中で投影レンズ２１側（Ｚ軸方向正側）から順に、第１方向倍率補正機構３１の第１平行平面板３４と、第２方向倍率補正機構３２の第２平行平面板３５と、放射方向倍率補正機構３３の第３平行平面板３６と、が、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で所定の間隔を置いて設けられている。この第１平行平面板３４、第２平行平面板３５および第３平行平面板３６は、本実施例では、石英ガラス材料を用いて形成され、極めて高い精度で平行平面板とされている。なお、図２では、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で見て、第１平行平面板３４と第２平行平面板３５と第３平行平面板３６とが互いに重なり合う領域を二点鎖線（符号ＥＴ参照）で示している。この領域は、投影光学系における有効投影領域ＥＴとなり、投影レンズ２１および倍率補正部２２を経た露光光（紫外線（ｉ線））は、有効投影領域ＥＴを通して対象ワーク２４に照射される。

その第１方向倍率補正機構３１は、図２から図４に示すように、第１平行平面板３４に加えて、一対の第１拘束部材３７と一対の第１加圧挟持部材（加圧部材）３８とを有する。また、第２方向倍率補正機構３２は、第２平行平面板３５に加えて、一対の第２拘束部材３９と一対の第２加圧挟持部材（加圧部材）４１とを有する。この第１方向倍率補正機構３１と第２方向倍率補正機構３２とは、第１平行平面板３４と第２平行平面板３５との延びる方向の差異に伴って、両第１拘束部材３７および両第１加圧挟持部材３８と両第２拘束部材３９および両第２加圧挟持部材４１との配置位置が異なることを除くと、その構成は同一であることから、以下では、第１方向倍率補正機構３１の構成について説明し、第２方向倍率補正機構３２の詳細な説明は省略する。

両第１拘束部材３７は、第１平行平面板３４をＹ軸方向（短辺方向）に横切る拘束支持枠部材４２と一対の拘束円筒部材４３とを有する。その拘束支持枠部材４２は、Ｙ軸方向に長尺な平板状の下枠部材４２ａと上枠部材４２ｂとが、Ｙ軸方向で見た第１平行平面板３４の両側で長尺な棒状の２つの連結枠部材４２ｃによりＺ軸方向で連結されて構成されている。この両第１拘束部材３７では、下枠部材４２ａと上枠部材４２ｂと両連結枠部材４２ｃとにより、第１平行平面板３４を案内する案内口４２ｄ（図４参照）が形成されている。その下枠部材４２ａと上枠部材４２ｂとには、Ｚ軸方向で対向する位置に、Ｙ軸方向に延びる溝部４２ｅが設けられている。

一対の拘束円筒部材４３は、鉄等の材料からなる円柱形状の円柱芯材４３ａと、その円柱芯材４３ａを被覆する被覆樹脂４３ｂと、から構成されている。この拘束円筒部材４３は、一方が下枠部材４２ａの溝部４２ｅに、他方が上枠部材４２ｂの溝部４２ｅに配されている。両拘束円筒部材４３は、第１平行平面板３４のＺ軸方向に交差する両平坦面に接しており、拘束支持枠部材４２と協働して第１平行平面板３４のＺ軸方向での位置を固定しつつ、当該第１平行平面板３４のＺ軸方向への撓み変形を可能としている。

一対の第１加圧挟持部材３８は、Ｘ軸方向で見た第１平行平面板３４の両端位置、すなわち各第１拘束部材３７よりもＸ軸方向の外側に設けられている。この両第１加圧挟持部材３８は、第１平行平面板３４をＹ軸方向（短辺方向）に横切る挟持枠部材４４と一対の挟持円筒部材４５とを有する。その挟持枠部材４４は、Ｙ軸方向に長尺な平板状の下枠部材４４ａと上枠部材４４ｂとが、Ｘ軸方向で見た第１平行平面板３４の外側で長尺な平板状の連結枠部材４４ｃによりＺ軸方向で連結されて構成されている。その下枠部材４４ａと上枠部材４４ｂとには、Ｚ軸方向で対向する位置に、Ｙ軸方向に延びる溝部４４ｄが設けられている。連結枠部材４４ｃは、図示は略すが第１駆動アームに連結されている。この第１駆動アームは、倍率補正部２２を駆動させる、すなわち第１方向倍率補正機構３１による第１方向の倍率の調整のために各第１加圧挟持部材３８（その連結枠部材４４ｃ）をＺ軸方向に移動させることができる。

一対の挟持円筒部材４５は、鉄等の材料からなる円柱形状の円柱芯材４５ａと、その円柱芯材４５ａを被覆する被覆樹脂４５ｂと、から構成されている。この挟持円筒部材４５は、一方が下枠部材４４ａの溝部４４ｄに、他方が上枠部材４４ｂの溝部４４ｄに配されている。両挟持円筒部材４５は、第１平行平面板３４のＺ軸方向に交差する両平坦面に接しており、挟持枠部材４４と協働して第１平行平面板３４の端部を保持している。

この第１方向倍率補正機構３１では、Ｚ軸方向で固定された各第１拘束部材３７に対して、図示を略す第１駆動アームにより各第１加圧挟持部材３８（その連結枠部材４４ｃ）をＺ軸方向に移動させることにより、その各第１加圧挟持部材３８のＺ軸方向での位置に応じて、各第１拘束部材３７の挟持円筒部材４５を支点として第１平行平面板３４をＸ−Ｚ平面に沿いつつＺ軸方向に撓み変形させることができる（図５参照）。なお、その図５（ａ）では、マスクパターン像の投影光路の外縁を二点鎖線の円で示している。このため、第１方向倍率補正機構３１では、例えば、図５（ｂ）に示すように、一対の拘束円筒部材４３（第１拘束部材３７）に対して一対の第１加圧挟持部材３８をＺ軸方向正側へと移動させると、第１平行平面板３４がＸ軸方向で見た両端位置が相対的にＺ軸方向正側に存在するように湾曲変形するので、その第１平行平面板３４の湾曲率に応じて、結像面でのマスクパターン像をＸ軸方向すなわち第１方向に拡大させること、すなわち投影レンズ２１による拡大倍率を第１方向で拡大補正することができる。また、図示は略すが第１平行平面板３４を逆方向に湾曲させると、その湾曲率に応じて結像面でのマスクパターン像を第１方向（Ｘ軸方向）に縮小させること、すなわち投影レンズ２１による拡大倍率を第１方向で縮小補正することができる。このため、第１方向倍率補正機構３１では、対象ワーク２４（その表面）に対するマスクパターン像の第１方向のずれ量に応じて適宜第１平行平面板３４を湾曲させることにより、第１方向の倍率補正を行うことができ、対象ワーク２４（その表面）に適切にマスクパターン像を投影させることができる。

また、第２方向倍率補正機構３２では、上述したように配された位置関係を除くと第１方向倍率補正機構３１と同様の構成であることから、Ｚ軸方向で固定された各第２拘束部材３９に対して、図示を略す第２駆動アームにより各第２加圧挟持部材４１をＺ軸方向に移動させることにより、その各第２加圧挟持部材４１のＺ軸方向での位置に応じて、各第２拘束部材３９の挟持円筒部材（図示せず）を支点として第２平行平面板３５をＹ−Ｚ平面に沿いつつＺ軸方向に撓み変形させることができる。このため、第２方向倍率補正機構３２では、対象ワーク２４（その表面）に対するマスクパターン像の第２方向のずれ量に応じて適宜第２平行平面板３５を湾曲させることにより、第２方向の倍率補正を行うことができ、対象ワーク２４（その表面）に適切にマスクパターン像を投影させることができる。

放射方向倍率補正機構３３は、図６から図８に示すように、第３平行平面板３６に加えて、４つの第３拘束部材４６と４つの第３加圧挟持部材（加圧部材）４７とを有する。その４つの第３拘束部材４６は、Ｚ軸方向で正方形状とされた第３平行平面板３６の各辺の中点３６ｂ（図６参照）の位置に設けられており、それぞれが等しい構成とされている。

各第３拘束部材４６は、図７に示すように、拘束支持枠部材４８と樹脂製半球部材４９とから構成されている。拘束支持枠部材４８は、下枠部分４８ａと上枠部分４８ｂと連結枠部分４８ｃとを有し、投影光学系の光軸と第３平行平面板３６との交点と各中点３６ｂとを結ぶ線および投影光学系の光軸を含む平面上で見た断面形状がコ字形状（Ｕ字形状）とされている。樹脂製半球部材４９は、樹脂材料から形成された半球形状を呈し、拘束支持枠部材４８の下枠部分４８ａと上枠部分４８ｂと連結枠部分４８ｃとのそれぞれにおいて内方へと突出して設けられている。このため、各樹脂製半球部材４９は、拘束支持枠部材４８と協働して第３平行平面板３６の各辺の中点３６ｂ（その周辺）をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の三方向から保持している。

４つの第３加圧挟持部材４７は、図６に示すように、Ｚ軸方向で正方形状とされた第３平行平面板３６の４つの角３６ａの近傍の各角部３６Ａに設けられており、それぞれが等しい構成とされている。この各第３加圧挟持部材４７は、Ｚ軸方向で見て、Ｘ軸方向に長尺な第１平行平面板３４と、Ｙ軸方向に長尺な第２平行平面板３５と、の双方が存在しない位置に設けられている（図２参照）。

各第３加圧挟持部材４７は、図８に示すように、加圧支持枠部材５１と一対の加圧ボール５２とから構成されている。加圧支持枠部材５１は、下枠部材５１ａと上枠部材５１ｂと連結枠部材５１ｃとを有し、Ｘ−Ｚ平面上の断面形状がコ字形状（Ｕ字形状）とされている。その下枠部材５１ａと上枠部材５１ｂとには、Ｚ軸方向で見て対向する位置に凹所５１ｄが設けられている。また、連結枠部材５１ｃは、図示は略すが第３駆動アームに連結されている。この第３駆動アームは、倍率補正部２２を駆動させる、すなわち放射方向倍率補正機構３３による、結像面上の投影光学系の光軸から各角３６ａへと向かう４つの放射方向（結像面上でＸ軸方向およびＹ軸方向と４５度の傾斜を為す２つの方向）の倍率の調整のために各第３加圧挟持部材４７（その連結枠部材５１ｃ）をＺ軸方向に移動させることができる。

一対の加圧ボール５２は、鉄等の材料からなる球状の球状鉄芯５２ａと、その球状鉄芯５２ａを被覆する被覆樹脂５２ｂと、から構成されている。この加圧ボール５２は、一方が下枠部材５１ａの凹所５１ｄに、他方が上枠部材５１ｂの凹所５１ｄに配されている。両加圧ボール５２は、第１平行平面板３４のＺ軸方向に交差する各平坦面に接しており、加圧支持枠部材５１と協働して第１平行平面板３４の角部３６Ａを保持している。

この放射方向倍率補正機構３３では、Ｚ軸方向で固定された各第３加圧挟持部材４７に対して、図示を略す第３駆動アームにより各第３加圧挟持部材４７（その連結枠部材５１ｃ）をＺ軸方向に移動させることにより、その各第３加圧挟持部材４７のＺ軸方向での位置に応じて、第３平行平面板３６における隣り合う２辺の中点３６ｂを結ぶ線分Ｋ（図６参照）を底辺としかつ当該２辺が交わる角３６ａを頂点とする４つの三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）（図６参照）を個別にＺ軸方向に撓み変形させることができる。このため、放射方向倍率補正機構３３では、いずれか１つの第３加圧挟持部材４７を対応する加圧支持枠部材５１に対してＺ軸方向正側へと移動させると、第３平行平面板３６における当該加圧支持枠部材５１が保持する角部３６Ａの近傍の角３６ａを頂点とする三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）をＺ軸方向正側に存在するように湾曲変形させることができる。このため、その三角形領域ＫＢの湾曲率に応じて、結像面上の投影光学系の光軸から当該角３６ａへと向かう方向に、結像面でのマスクパターン像を拡大させること、すなわち投影レンズ２１による拡大倍率を拡大補正することができる。また、その三角形領域ＫＢを逆方向に湾曲させると、その湾曲率に応じて結像面上の投影光学系の光軸から当該角３６ａへと向かう方向に、結像面でのマスクパターン像を縮小させること、すなわち投影レンズ２１による拡大倍率を縮小補正することができる。

この放射方向倍率補正機構３３では、例えば、４つの角３６ａのうち、正方形状を呈する第３平行平面板３６の一の対角線を形成する２つの角３６ａを頂点とする三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）をＺ軸方向正側へと撓み変形させるとともに、他の２つの角３６ａを頂点とする三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）をＺ軸方向負側へと撓み変形させることにより、結像面でのマスクパターン像を菱形形状に変形させることができる。また、放射方向倍率補正機構３３では、例えば、４つの角３６ａのうち、正方形状を呈する第３平行平面板３６の１辺の両端に位置する２つの角３６ａを頂点とする三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）をＺ軸方向正側へと撓み変形させるとともに、他の２つの角３６ａを頂点とする三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）をＺ軸方向負側へと撓み変形させることにより、結像面でのマスクパターン像を台形形状に変形させることができる。さらに、放射方向倍率補正機構３３では、各三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）を個別にＺ軸方向に撓み変形させることにより、結像面上の投影光学系の光軸から当該角３６ａへと向かう４つの放射方向の倍率補正を個別に行うことができる。

このため、放射方向倍率補正機構３３では、第３平行平面板３６の各三角形領域ＫＢ（角部３６Ａ）を適宜湾曲させることにより、結像面上の投影光学系の光軸から４つの角３６ａへと向かう４つの放射方向の倍率補正を適宜行うことができ、対象ワーク２４（その表面）に適切にマスクパターン像を投影させることができる。

このことから、倍率補正部２２では、第１方向倍率補正機構３１と第２方向倍率補正機構３２と放射方向倍率補正機構３３とを適宜組み合せて、第１方向、第２方向および結像面上の投影光学系の光軸から４つの角３６ａへと向かう４つの放射方向の倍率補正を適宜行うことにより、対象ワーク２４（その表面）上により適切にマスクパターン像を投影させることができる。換言すると、倍率補正部２２では、放射方向倍率補正機構３３が結像面上の投影光学系の光軸から４つの角３６ａへと向かう４つの放射方向で適宜倍率補正を行うことができるので、第１方向倍率補正機構３１や第２方向倍率補正機構３２では補正しきれない対象ワーク２４（その表面）に対するマスクパターン像のずれを補正することができる。なお、倍率補正部２２では、第１方向倍率補正機構３１の第１平行平面板３４と、第２方向倍率補正機構３２の第２平行平面板３５と、放射方向倍率補正機構３３の第３平行平面板３６と、が適宜交換可能とされている。

ここで、倍率補正部２２では、Ｘ軸方向に長尺な第１平行平面板３４の両端に第１加圧挟持部材３８が設けられ、Ｙ軸方向に長尺な第２平行平面板３５の両端に第２加圧挟持部材４１が設けられ、かつＸ軸方向に長尺な第１平行平面板３４とＹ軸方向に長尺な第２平行平面板３５との双方が存在しない位置に各第３加圧挟持部材４７が設けられていることから、Ｚ軸方向（投影光学系の光軸方向）で第１方向倍率補正機構３１、第２方向倍率補正機構３２および放射方向倍率補正機構３３を接近させて設けることができるので、全体のコンパクト化を図ることができる。また、倍率補正部２２は、投影レンズ２１と対象ワーク２４との間に設けられていることから、対象ワーク２４に形成した感光材料から発生するガス等が飛散したとしても、これらのガス等が投影レンズ２１（そのレンズ群）や歪曲補正板２０に付着することを防止することができる。ここで、倍率補正部２２では、上述したように、第１方向倍率補正機構３１の第１平行平面板３４と、第２方向倍率補正機構３２の第２平行平面板３５と、放射方向倍率補正機構３３の第３平行平面板３６と、が適宜交換可能とされていることから、ガス等が付着しても大きな問題となることはない。また、第１平行平面板３４、第２平行平面板３５および第３平行平面板３６は、投影レンズ２１や倍率補正部２２、特に投影レンズ２１と比較すると極めて安価であることから、自身の交換を招いたとしても投影レンズ２１（そのレンズ群）や歪曲補正板２０へのガス等の付着を防止することは大変効果的である。

次に、歪曲補正板２０の構成について説明する。歪曲補正板２０は、本実施例では、図１に示すように、露光光である紫外線（ｉ線）の透過を許す材料からなる円板状の平行平面板におけるＺ軸方向正側に凹凸状の自由曲面２０ａが設けられて形成されている。この自由曲面２０ａは、基本的に投影レンズ２１において上述したように高精度に収差補正されて設定されていても残存する歪曲収差を補正すべく、その位置、傾斜方向および傾斜角度が設定されている。この自由曲面２０ａの設定方法について以下で説明する。

先ず、自由曲面２０ａの設定の概念について、図９から図１１を用いて説明する。図９は、露光装置１０において、露光光がマスク１８ａのマスクパターンを透過し、投影レンズ２１を経て対象ワーク２４上（投影露光ステージ２３上の結像面）にマスクパターン像として結像される投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差の影響が生じている様子を模式的に示す説明図である。図１０は、図９と同様に模式的に示す投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差によるずれ量Ｄと歪曲補正板２０の自由曲面２０ａの傾斜θとの関係を説明するための説明図である。図１１は、図９および図１０と同様に模式的に示す投影光学系において、投影レンズ２１の残存する歪曲収差および倍率補正部２２の収差によるずれ量Ｄ´と、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａの傾斜θ´と、の関係を説明するための説明図である。なお、図１０および図１１では、理解容易のために自由曲面２０ａを平坦な傾斜面で示している。

ここで、図９に示すように、マスク１８ａのマスクパターンの所望の点Ｑに対して、投影レンズ２１を経て対象ワーク２４上（投影露光ステージ２３上の結像面）に結像される理想位置（設計位置）が点Ｑｉであるとする。しかしながら、投影光学系では、投影レンズ２１に歪曲収差が残存することにより、点Ｑを対象ワーク２４上において点Ｑｄの位置に結像したものとする。このため、対象ワーク２４上における点Ｑｄと点Ｑｉとの間隔が、マスクパターンの点Ｑに対応する位置に対する対象ワーク２４上での投影レンズ２１の残存する歪曲収差量すなわちずれ量Ｄとなる。

ここで、図１０に示すように、屈折率ｎの透過材料からなり傾斜θの自由曲面２０ａ（図示の例では、平坦な傾斜面）を有する歪曲補正板２０を用いてこの歪曲収差（ずれ量Ｄ）を打ち消すものとする。その傾斜θは、歪曲補正板２０のＺ軸方向負側の平坦面を投影光学系の光軸方向（Ｚ軸方向）に直交させた際に自由曲面２０ａとＸ−Ｙ平面（Ｚ軸方向負側の平坦面）とが為す角度を示している。このとき、マスク１８ａの点Ｑから歪曲補正板２０の自由曲面２０ａまでのＺ軸方向（投影光学系の光軸方向）で見た間隔を間隔Ｌとする。また、投影レンズ２１における変倍率（拡大倍率）をαとする。すると、ずれ量Ｄは次式（１）で示すことができる。

Ｄ＝α×Ｌ×ｓｉｎ（ｎ−１）θ ・・・（１）
このことから、マスク１８ａに対する歪曲補正板２０の配置位置を設定するとともに、対象ワーク２４上における実際の結像位置と理想的な結像位置（設計位置）とのずれ量を測定することで、歪曲補正板２０における自由曲面２０ａの傾斜を求めることができる。

本実施例では、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａは、投影レンズ２１の残存する歪曲収差に加えて、倍率補正部２２の各平行平面板、すなわち第１方向倍率補正機構３１の第１平行平面板３４と第２方向倍率補正機構３２の第２平行平面板３５と放射方向倍率補正機構３３の第３平行平面板３６との表面形状に起因する収差を補正すべく設定する。この各平行平面板（第１平行平面板３４、第２平行平面板３５および第３平行平面板３６）における表面形状に起因する収差とは、各平行平面板の表面の凹凸に起因する結像に関する特性、すなわち対象ワーク２４上に形成されるマスクパターン像における各平行平面板の表面の凹凸に起因する理想状態からの偏差のことをいう。これは、倍率補正部２２の各平行平面板は、上述したように極めて高い精度で平行平面板とされているが、Ｚ軸方向（光軸）に直交する２つ表面を平坦面とする加工精度には限界があることから、極めて小さなものではあるが凹凸（理想的な平坦面に対する傾斜）が生じてしまう。このような各平行平面板の両表面に存在する凹凸は、投影レンズ２１に残存する歪曲収差と同様に、対象ワーク２４上に形成されるマスクパターン像に影響を及ぼしてしまう虞があることによる。

このため、投影光学系では、図１１に示すように、投影レンズ２１の残存する歪曲収差に加えて、倍率補正部２２の各平行平面板における表面形状に起因する収差により、点Ｑを対象ワーク２４上において点Ｑｄ´の位置に結像したものとする。このため、対象ワーク２４上における点Ｑｄ´と点Ｑｉとの間隔が、マスクパターンの点Ｑに対応する位置に対する対象ワーク２４上での投影レンズ２１の歪曲収差および倍率補正部２２の収差による収差量すなわちずれ量Ｄ´となる。ここで、屈折率ｎの透過材料からなり傾斜θ´の自由曲面２０ａ（図示の例では、平坦な傾斜面）を有する歪曲補正板２０を用いてこの収差（ずれ量Ｄ´）を打ち消すものとする。その傾斜θ´は、上述した傾斜θと同様に定義したものであり、倍率α、間隔Ｌ、屈折率ｎは、上述したものと同様である。すると、ずれ量Ｄ´は次式（２）で示すことができる。

Ｄ´＝α×Ｌ×ｓｉｎ（ｎ−１）θ´ ・・・（２）
このことから、マスク１８ａに対する歪曲補正板２０の配置位置を設定するとともに、対象ワーク２４上における実際の結像位置と理想的な結像位置（設計位置）とのずれ量を測定することで、歪曲補正板２０における自由曲面２０ａの傾斜を求めることができる。

次に、自由曲面２０ａの設定方法の一例について説明する。先ず、図示は略すが、マスクステージ１８にマスク１８ａに変えて、投影光学系において残存している収差を測定するためのテストパターンを保持させる。このテストパターンは、投影レンズ２１および倍率補正部２２を経た露光光（紫外線（ｉ線））のうち対象ワーク２４に照射されてマスクパターン像を形成する投影光学系の有効投影領域ＥＴにおいて、その全域に渡り適宜配された複数の点における対象ワーク２４上でのずれ量を測定するためのものである。本実施例では、図１２に示すように、有効投影領域ＥＴにおいて、投影光学系の光軸を中心としてＸ軸方向で見た５つの座標位置とＹ軸方向で見た５つの座標位置とで表すことのできる２５個の点Ｑ１〜点Ｑ２５のずれ量を測定するものとしている。

その後、テストパターンを透過した露光光（紫外線（ｉ線））を、投影レンズ２１および倍率補正部２２を経て対象ワーク２４（投影露光ステージ２３上の結像面）上に結像させることで、対象ワーク２４上にテストパターン像を形成する。すると、テストパターン像における点Ｑ１〜点Ｑ２５から、理想的な点Ｑ１〜点Ｑ２５の結像位置との偏差を求めることができるので、各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）におけるずれ量（Ｄ（Ｄ´））とその向きとを測定により取得することができる。図１３は、この各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）におけるずれ量（Ｄ（Ｄ´））とその向きとの一例をＸ−Ｙ座標上にベクトル（各点を基点とする矢印）で示したものである。なお、この図１３は、理解容易のために、各ずれ量の大きさ（ベクトル量（矢印の長さ寸法））をＸ−Ｙ座標の大きさ寸法とは異なる基準量で示している。なお、本実施例では、このテストパターンを用いた収差（偏差）を測定する際、倍率補正部２２で倍率補正を行っていない状態、すなわち各平行平面板（第１平行平面板３４、第２平行平面板３５および第３平行平面板３６）を湾曲変形させていない状態としている。

この図１３に示す各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）におけるずれ量（Ｄ（矢印の長さ寸法））を、その他の既知の値（投影レンズ２１の倍率α、テストパターン（マスク１８ａ）から歪曲補正板２０（その自由曲面２０ａ）までの間隔Ｌ、歪曲補正板２０の屈折率ｎ）とともに上述した式（２）に用いることにより、各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）に対応する位置での歪曲補正板２０の自由曲面２０ａでの傾斜（θ）を求めることができる。また、この図１３に示す各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）における矢印の向きから、各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）に対応する位置での歪曲補正板２０の自由曲面２０ａとしての傾斜方向を求めることができる。その各点（点Ｑ１〜点Ｑ２５）における傾斜およびその向きに基づいて、隣接する各点間の形状（曲面）を算出することにより、自由曲面２０ａを設定することができる。この隣接する各点間の形状（曲面）は、周知の補完式を用いて求めることができ、滑らかに繋ぐものとすることが望ましい。

その後、屈折率ｎの透過性の材料からなる円板状の平行平面板（２０）の一方の面に、設定した自由曲面２０ａを形成することで、歪曲補正板２０を形成することができる。この自由曲面２０ａの形成は、種々の方法もしくは装置を用いて形成することができるが、本実施例では、ＭＲＦ（ＭａｇｎｅｔｏＲｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ）装置８０（図１４参照）を用いて形成している。このＭＲＦ装置８０は、図１４に示すように、回転ホイール８２を回転自在に保持する本体部８１と、研磨液調整部８３と、供給ポンプ８４と、供給ノズル８５と、吸引部８６と、吸引ポンプ８７と、被研磨部材保持部８８と、を備える。その本体部８１は、回転させた回転ホイール８２の上部（被研磨部材保持部８８が対向される側）に所定の磁場を形成する。研磨液調整部８３は、研磨材を含む磁気粘弾性流体Ｓの調整を行う。この研磨液調整部８３は、供給路８９により供給ポンプ８４を経て供給ノズル８５に接続されるとともに、吸引ポンプ８７を経て吸引部８６に接続されている。

その供給ポンプ８４は、供給路８９を通じて、研磨液調整部８３から磁気粘弾性流体Ｓを供給ノズル８５へと送る。その供給ノズル８５は、供給ポンプ８４からの圧力により、磁気粘弾性流体Ｓを回転ホイール８２の上部へと供給する。その磁気粘弾性流体Ｓは、本体部８１により形成された磁場により、回転する回転ホイール８２の表面上を流れるように当該表面に保持される。吸引部８６は、回転ホイール８２の上部であって、その回転方向で見た供給ノズル８５の下流側において、回転ホイール８２の表面に保持された磁気粘弾性流体Ｓを吸引により回収する。吸引ポンプ８７は、吸引部８６における吸引力を生成するとともに、供給路８９を通じて磁気粘弾性流体Ｓを研磨液調整部８３に送る。被研磨部材保持部８８は、研磨を行う被研磨部材（歪曲補正板２０）を保持するとともに、保持した被研磨部材を回転ホイール８２の上部に対して自在な角度で接近させることができる。

このため、ＭＲＦ装置８０では、屈折率ｎの透過性の材料からなる円板状の平行平面板（２０）を被研磨部材保持部８８で設定した自由曲面２０ａの形状に応じた角度で保持させることで、回転する回転ホイール８２の表面上を流れる磁気粘弾性流体Ｓにより当該自由曲面２０ａを形成することができ、その自由曲面２０ａを有する歪曲補正板２０を形成することができる。露光装置１０では、このように形成した歪曲補正板２０を、投影光学系の投影レンズ２１に対してその開口数が大きく設定された側で上述した間隔Ｌ（図１および図１１参照）となる位置に設けることにより、投影レンズ２１の残存する歪曲収差と倍率補正部２２の各平行平面板の表面形状に起因する収差とによる影響が打ち消されたマスクパターン像を、対象ワーク２４（投影露光ステージ２３上の結像面）上に形成することができる。

このように、本発明に係る一実施例としての露光装置１０では、歪曲補正板２０を投影光学系において投影レンズ２１に対してその開口数が大きく設定された側に設けるものであることから、開口数が小さく設定された側に設けることに比較して、歪曲補正板２０の光軸に直交する面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な方向で見た大きさ寸法を小さなものとすることができる。このため、より高い精度の自由曲面２０ａを有する歪曲補正板２０を形成することができ、より高い精度で投影レンズ２１の残存する歪曲収差の影響を打ち消すことができる。これは、被研磨部材（歪曲補正板２０）の大きさ寸法が巨大化するほど、自由曲面２０ａの加工精度が低下することによる。

また、露光装置１０では、歪曲補正板２０を投影光学系において投影レンズ２１に対してその開口数が大きく設定された側に設けるものであることから、開口数が小さく設定された側に設けることに比較して、歪曲補正板２０の光軸に直交する面（Ｘ−Ｙ平面）に平行な方向で見た大きさ寸法を小さなものとすることができるので、歪曲補正板２０の製造コストの増大を抑制することができる。

さらに、露光装置１０では、歪曲補正板２０を投影光学系において拡大光学系とされた投影レンズ２１に対してその開口数が大きく設定された側に設けるもの、すなわち投影レンズ２１とマスク１８ａとの間に設けるものであることから、歪曲補正板２０に入射することなくその自由曲面２０ａで反射された露光光が投影光学系における迷光となることを大幅に抑制することができる。これは、歪曲補正板２０を投影レンズ２１と対象ワーク２４との間に設けた場合、その自由曲面２０ａで反射された露光光が再び投影レンズ２１内へと進行し、その内方において予期せぬ影響を及ぼす（所謂迷光となる）虞があることによる。

露光装置１０では、歪曲補正板２０を投影レンズ２１とマスク１８ａとの間に設けるものであることから、歪曲補正板２０を投影レンズ２１と対象ワーク２４との間に設ける場合とは異なり、対象ワーク２４に形成した感光材料から発生するガス等が飛散したとしても、これらのガス等が歪曲補正板２０に飛散して付着することを防止することができる。

露光装置１０では、歪曲補正板２０を投影レンズ２１とマスク１８ａとの間に設けるものであることから、投影レンズ２１における倍率の変更のための動作や、倍率補正部２２における倍率補正のための動作を歪曲補正板２０で阻害することを防止することができる。

露光装置１０では、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａが、投影レンズ２１の残存する歪曲収差に加えて、倍率補正部２２の各平行平面板の表面形状に起因する収差の影響も併せて打ち消すべく設定されていることから、より適切なマスクパターン像を対象ワーク２４（投影露光ステージ２３上の結像面）上に形成することができる。特に、本実施例では、倍率補正部２２が、３つの平行平面板（第１平行平面板３４、第２平行平面板３５および第３平行平面板３６）を有する構成とされていることから、より効果的である。

露光装置１０では、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａにより投影レンズ２１の残存する歪曲収差と倍率補正部２２の各平行平面板の表面形状に起因する収差との影響を打ち消すとともに、その倍率補正部２２により投影光学系の光軸を中心とする放射方向の倍率を個別に変化させることができることから、より適切なマスクパターン像を対象ワーク２４上に形成することができる。

露光装置１０では、投影レンズ２１は、大きい側の開口数が大略０．１に設定されていることから、その開口数が大きく設定された側に歪曲補正板２０を設けても、解像力の劣化を極めて小さなものとすることができる。

露光装置１０では、歪曲補正板２０の自由曲面２０ａを、露光光としての紫外線（ｉ線）のみに対して高精度に収差補正する設定とすればよいことから、容易に高精度な光学性能を有するものとすることができる。このため、対象ワーク２４上に極めて精度良くマスクパターンを形成することができる。

したがって、本発明に係る露光装置１０では、変倍光学系とされた投影レンズ２１に対して、簡単な構成で製造コストの上昇を防止しつつ投影レンズ２１における歪曲収差を補正することができる。

なお、上記した実施例では、本発明に係る露光装置の一例としての露光装置１０について説明したが、パターンが形成されたマスクに露光光を照射し、該マスクを透過した露光光を投影レンズで変倍しつつ対象ワークに結像させて、該対象ワーク上に所定のマスクパターンを露光する露光装置であって、前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路上には、前記投影レンズに対して該投影レンズの開口数が大きく設定された側に、該投影レンズの歪曲収差を打ち消す凹凸状とされた自由曲面を有し露光光の透過を許す歪曲補正板が設けられている露光装置であればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

また、上記した実施例では、テストパターンにおける各点の傾斜およびその向きを測定する際に投影光学系の光軸上に倍率補正部２２を存在させていたが、投影レンズ２１に残存する歪曲収差のみを打ち消すべく歪曲補正板２０の自由曲面２０ａを設定するものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。その場合、投影光学系の光軸上から倍率補正部２２を取り除いてテストパターンにおける各点の傾斜およびその向きを測定すればよい。

さらに、上記した実施例では、自由曲面２０ａを歪曲補正板２０のＺ軸方向正側の面に形成するものとしていたが、Ｚ軸方向負側の面に形成するものであっても、両面に形成して双方の協働により収差を補正するものであってもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、倍率補正部２２において、各第３拘束部材４６を第３平行平面板３６の各辺の中点３６ｂに配置する構成としていたが、各辺の中間位置であって各第３加圧挟持部材４７の間に設けられていればよく、上記した実施例に限定されるものではない。

上記した実施例では、倍率補正部２２が、第１方向倍率補正機構３１と第２方向倍率補正機構３２と放射方向倍率補正機構３３とを備える構成とされていたが、例えば第１方向倍率補正機構３１および第２方向倍率補正機構３２に変えて複数の放射方向倍率補正機構３３を設ける構成としてもよく、上記した実施例に限定されるものではない。

以上、本発明の露光装置を実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

１０ 露光装置
１８ａ マスク
２０ 歪曲補正板
２０ａ 自由曲面
２１ 投影レンズ
２２ 倍率補正部
２４ 対象ワーク
３４ １平行平面板
３５ 第２平行平面板
３６ 第３平行平面板
３６Ａ 角部
３７ 第１拘束部材
３８ 第１加圧挟持部材
３９ 第２拘束部材
４１ 第２加圧挟持部材
４６ 第３拘束部材
４７ 第３加圧挟持部材

Claims (6)

1. パターンが形成されたマスクに露光光を照射し、該マスクを透過した露光光を投影レンズで変倍しつつ対象ワークに結像させて、該対象ワーク上に所定のマスクパターンを露光する露光装置であって、
   前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路上には、前記投影レンズに対して該投影レンズの開口数が大きく設定された側に、該投影レンズの歪曲収差を打ち消す凹凸状とされた自由曲面を有し露光光の透過を許す歪曲補正板が設けられていることを特徴とする露光装置。
2. 前記投影レンズは、前記マスクを透過した露光光を拡大しつつ前記対象ワークに結像させる拡大光学系であり、
   前記歪曲補正板は、前記マスクと前記投影レンズとの間に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の露光装置。
3. 前記投影レンズと前記対象ワークとの間には、光路に直交する面で見た任意の方向での前記対象ワーク上に結像されるマスクパターン像の倍率を変化させる倍率補正部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の露光装置。
4. 前記倍率補正部は、露光光の透過を許す材料からなり、光路に直交して配され、部分的に光路方向に撓み変形される平行平面板により構成され、
   前記歪曲補正板は、前記投影レンズの歪曲収差を打ち消すことに加えて前記平行平面板の表面形状に起因する収差を打ち消すべく、前記自由曲面の形状が設定されていることを特徴とする請求項３に記載の露光装置。
5. 前記倍率補正部は、前記マスクから前記投影レンズを経て前記対象ワークに至る光路の光軸を中心とする放射方向の倍率を個別に変化させることを特徴とする請求項４に記載の露光装置。
6. 前記倍率補正部は、前記平行平面板として、光軸に直交する第１方向に長尺な矩形状を呈する第１平行平面板と、光軸および前記第１方向に直交する第２方向に長尺な矩形状を呈する第２平行平面板と、前記第１方向および前記第２方向に沿う４つの辺部からなる正方形状を呈する第３平行平面板と、を有し、
   前記第１平行平面板および前記第２平行平面板には、前記第１平行平面板もしくは前記第２平行平面板の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、前記第１平行平面板および前記第２平行平面板の長尺方向で見た各端部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられ、
   前記第３平行平面板には、前記各辺部の中間部の光路方向で見た位置を固定する拘束部材と、矩形状の各角部を前記拘束部材に対して光路方向に撓み変形させる加圧部材と、が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の露光装置。