JP2023142214A - Optical device, exposure apparatus, and exposure method - Google Patents

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Abstract

To provide a technique of shifting the course of light which can adjust a shift amount while suppressing an increase of an astigmatic difference despite a simple configuration.SOLUTION: An optical device that shifts the course of input light, and outputs output light along an optical path that is parallel with but not the same as an optical path of input light comprises: a first wedge prism in which an incident angle of input light is set at an angle at which a deflection angle of emitted light becomes the minimum; a second wedge prism which has an apex angle approximately the same as the first wedge prism, and is arranged in an opposite direction to the first wedge prism in a facing manner; a shift amount adjustment mechanism which supports the first wedge prism and the second wedge prism, and changes a distance between the prisms to adjust a shift amount; and a correction optical element which is arranged in an optical path of input light or an optical path of output light, and corrects an astigmatic difference appeared in output light.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

この発明は、例えばプリント配線基板やガラス基板等の基板にパターンを描画するために基板を露光する技術に適用可能な光学装置に関する。 The present invention relates to an optical device that can be applied to a technique of exposing a substrate, such as a printed wiring board or a glass substrate, to draw a pattern thereon.

半導体基板、プリント配線基板、ガラス基板等の各種基板に配線パターン等のパターンを形成する技術として、基板表面に形成された感光層に、描画データに応じて変調された光ビームを入射し、感光層を露光させるものがある。この種の技術においては、基板の歪みや変形等に適合させつつ適正な位置に描画を行うために、基板に対する光ビームの入射位置をシフトさせる手段が光路上に設けられる。 As a technology for forming patterns such as wiring patterns on various substrates such as semiconductor substrates, printed wiring boards, and glass substrates, a light beam modulated according to drawing data is applied to a photosensitive layer formed on the surface of the substrate. Some expose layers. In this type of technology, means for shifting the incident position of the light beam on the substrate is provided on the optical path in order to perform drawing at an appropriate position while adapting to distortions, deformations, etc. of the substrate.

例えば特許文献1に記載の技術では、互いに逆向きに対向配置された1対のウェッジプリズムが光路上に配置されている。そして、ウェッジプリズム間の距離を変化させることにより、通過する光ビームが像面に形成する像の位置のシフトが実現されている。この技術では、プリズム間の距離が基準値であるときに非点隔差がほぼゼロとなるように、プリズムに対する光の入射角が設定されている。このときプリズム間の距離の変化に伴い非点隔差が増大するという問題に対しては、ウェッジプリズム対を回動させて光の入射角を変化させるという解決方法が提案されている。 For example, in the technique described in Patent Document 1, a pair of wedge prisms facing each other in opposite directions are arranged on an optical path. By changing the distance between the wedge prisms, the position of the image formed on the image plane by the passing light beam can be shifted. In this technique, the angle of incidence of light onto the prisms is set so that the astigmatism difference is approximately zero when the distance between the prisms is a reference value. In order to solve the problem that the astigmatism difference increases as the distance between the prisms changes, a method has been proposed in which the angle of incidence of light is changed by rotating a pair of wedge prisms.

特開2009-244446号公報Japanese Patent Application Publication No. 2009-244446

上記従来技術では、非点隔差を増大させることなくシフト量を変更するためには、プリズム間の距離の変更に応じてプリズム対を回転させる必要がある。特に、回動運動を実現する必要があるという点において、ウェッジプリズム対を支持し移動させるための機構が複雑になる。また、シフト量変更処理の高速化を図る上でも、支持および調整のための機構は簡潔なものであることが望ましい。例えば、シフト量の変更をプリズム間の距離の変更だけで完結させることができればより望ましい。これらの点において、上記従来技術には改善の余地が残されている。 In the above conventional technology, in order to change the shift amount without increasing the astigmatism difference, it is necessary to rotate the prism pair in accordance with the change in the distance between the prisms. In particular, the mechanism for supporting and moving the wedge prism pair becomes complex in that it is necessary to realize rotational movement. Furthermore, in order to speed up the shift amount changing process, it is desirable that the support and adjustment mechanism be simple. For example, it would be more desirable if the shift amount could be changed simply by changing the distance between the prisms. In these respects, there is still room for improvement in the prior art described above.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光の進路をシフトさせる技術において、簡単な構成でありながら、非点隔差の増大を抑えつつシフト量の調整を行うことができる技術を提供することを目的とする。 This invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a technology for shifting the path of light, which has a simple configuration and can adjust the amount of shift while suppressing an increase in astigmatism. The purpose is to

本発明の一の態様は、入力光の進路をシフトさせて、前記入力光の光路と平行であって同一でない光路に沿った出力光を出力する光学装置であって、前記入力光の入射角が、出射光の偏角が最小となる角度に設定された第1ウェッジプリズムと、頂角が前記第1ウェッジプリズムと略同一であり、前記第1ウェッジプリズムとは逆向きに対向配置されて、前記第1ウェッジプリズムに対向する面とは反対側の面から前記出力光を出射する第2ウェッジプリズムと、前記第1ウェッジプリズムと前記第2ウェッジプリズムとを支持し、それらの間の距離を変化させてシフト量を調整するシフト量調整機構と、前記入力光の光路または前記出力光の光路に配置されて前記出力光に現れる非点隔差を補正する補正光学素子とを備える、光学装置である。 One aspect of the present invention is an optical device that shifts the path of input light and outputs output light along an optical path that is parallel to, but not identical to, the optical path of the input light, the incident angle of the input light being The first wedge prism is set at an angle that minimizes the polarization angle of the emitted light, and the apex angle is approximately the same as that of the first wedge prism, and the first wedge prism is arranged opposite to the first wedge prism in the opposite direction. , a second wedge prism that emits the output light from a surface opposite to the surface facing the first wedge prism, and a distance between the first wedge prism and the second wedge prism; an optical device comprising: a shift amount adjustment mechanism that adjusts a shift amount by changing the amount of shift; and a correction optical element that is disposed in the optical path of the input light or the optical path of the output light and corrects astigmatism difference appearing in the output light. It is.

このように構成された発明では、特許文献1に記載の技術と同様に、2つのウェッジプリズムを組み合わせたウェッジプリズム対により光路のシフトを実現し、ウェッジプリズム間の距離を変化させることでシフト量を調整する。ただし、入力光が入射する第1ウェッジプリズムにおいて、その入射角は、特許文献1に記載のように非点隔差が最小となる値ではなく、偏角が最小となる値に設定される。このとき、特許文献1にも記載されているように、ウェッジプリズム間の距離によらず非点隔差の大きさはほぼ一定となる。一方で、そのとき無視できない大きさの非点隔差が残留する。 In the invention configured in this way, similar to the technology described in Patent Document 1, the optical path is shifted by a wedge prism pair that is a combination of two wedge prisms, and the shift amount is changed by changing the distance between the wedge prisms. Adjust. However, in the first wedge prism into which the input light is incident, the angle of incidence is not set to a value that minimizes the astigmatism difference as described in Patent Document 1, but is set to a value that minimizes the deflection angle. At this time, as described in Patent Document 1, the magnitude of the astigmatism difference is approximately constant regardless of the distance between the wedge prisms. On the other hand, at that time, an astigmatism difference of a size that cannot be ignored remains.

そこで、この発明では、光路上に非点隔差を補正するための補正光学素子が別途設けられる。具体的には、例えば、ウェッジプリズム対により生じる非点収差を相殺するような非点収差を生じさせる光学素子を光路上に配置することにより、非点隔差の補正を行うことができる。 Therefore, in the present invention, a correction optical element for correcting the astigmatism difference is separately provided on the optical path. Specifically, for example, the astigmatism difference can be corrected by arranging on the optical path an optical element that produces astigmatism that cancels out the astigmatism caused by the wedge prism pair.

こうして補正が実現されていれば、シフト量を変更すべくウェッジプリズム間の距離を変化させても非点隔差が補正された状態は維持される。つまり、シフト量に応じて非点隔差の補正量を変化させる必要はない。これにより、ウェッジプリズム対を支持する機構については、ウェッジプリズム間の距離を変化させる直動運動が実現されていれば足りる。このため、比較的簡単な構成を採用することが可能である。また、シフト量の変化に合わせてウェッジプリズム対を回動させる必要もないので、シフト量を調整するための処理の高速化を図ることが可能である。 If the correction is realized in this way, even if the distance between the wedge prisms is changed to change the shift amount, the state in which the astigmatism difference is corrected will be maintained. In other words, there is no need to change the amount of correction of the astigmatism difference depending on the amount of shift. As a result, the mechanism supporting the wedge prism pair only needs to realize linear motion that changes the distance between the wedge prisms. Therefore, it is possible to adopt a relatively simple configuration. Furthermore, since there is no need to rotate the wedge prism pair in accordance with changes in the shift amount, it is possible to speed up the processing for adjusting the shift amount.

また、この発明の他の一の態様は、処理対象の基板を支持するステージと、所定の露光データに基づき光ビームを変調し、変調された前記光ビームを上記の光学装置を介して前記基板の表面に入射させる露光部と、前記ステージと前記露光部とを相対移動させる移動機構とを備える、露光装置である。 Another aspect of the present invention includes a stage that supports a substrate to be processed, a light beam that is modulated based on predetermined exposure data, and the modulated light beam is transmitted to the substrate through the optical device. The exposure apparatus includes an exposure section that allows the light to enter the surface of the stage, and a movement mechanism that relatively moves the stage and the exposure section.

このように構成された発明では、基板表面を変調された光ビームで露光するのに際して、光ビームの光路に上記した光学装置が設けられる。このため、例えば基板の変形やステージ上における位置ずれ等に対応して光ビームの入射位置を調整する必要がある際に、光学装置による光のシフトを利用することができる。本発明の光学装置は、シフト量によらず非点隔差が小さいため、このような用途に特に好適である。 In the invention configured in this way, the above-described optical device is provided in the optical path of the light beam when exposing the surface of the substrate with the modulated light beam. Therefore, when it is necessary to adjust the incident position of the light beam in response to, for example, deformation of the substrate or positional shift on the stage, it is possible to utilize the shift of light by the optical device. The optical device of the present invention has a small astigmatism difference regardless of the amount of shift, and is therefore particularly suitable for such uses.

また、この発明の他の一の態様は、所定の露光データに基づき変調した光ビームを基板の表面に入射させて前記基板を露光する露光方法である。この発明において、前記光ビームの光路上に、補正量調整機構を有する上記の光学装置を配置し、予め前記補正量調整機構を作動させて、前記出力光に現れる非点隔差が最小となるように前記補正量を最適化しておく。そうすると、前記シフト量調整機構を作動させて前記シフト量を変化させる際、前記補正量調整機構による前記補正量を変化させる必要がない。 Another aspect of the present invention is an exposure method in which a light beam modulated based on predetermined exposure data is made incident on the surface of a substrate to expose the substrate. In this invention, the above optical device having a correction amount adjustment mechanism is disposed on the optical path of the light beam, and the correction amount adjustment mechanism is activated in advance so that the astigmatism difference appearing in the output light is minimized. The correction amount is optimized in advance. Then, when operating the shift amount adjustment mechanism to change the shift amount, there is no need to change the correction amount by the correction amount adjustment mechanism.

このように構成された発明においても、本発明の光学装置を光路上に配置することで、基板に対する光ビームの入射位置を調整することが可能である。そして、予め非点隔差が最小(理想的にはゼロ)となるように調整しておけば、その後にシフト量が変更される場合であっても、非点隔差が増大することはない。また、シフト量の変更はウェッジプリズム間の距離の変更だけで実現することが可能であり、高速の調整処理が可能である。 Even in the invention configured in this way, by arranging the optical device of the invention on the optical path, it is possible to adjust the incident position of the light beam onto the substrate. If the astigmatism difference is adjusted in advance to be the minimum (ideally zero), the astigmatism difference will not increase even if the shift amount is changed thereafter. Furthermore, the shift amount can be changed simply by changing the distance between the wedge prisms, and high-speed adjustment processing is possible.

上記のように、本発明では、2つのウェッジプリズムで光をシフトさせるのに際して、光の入射角を偏角が最小となる条件に設定し、残留する非点隔差については補正光学素子により補正する。このため、非点隔差を増大させることなくシフト量の変更が可能な光学装置を、比較的簡単な構成により実現することができる。 As described above, in the present invention, when shifting light using two wedge prisms, the incident angle of the light is set to a condition that minimizes the declination angle, and the remaining astigmatism difference is corrected by a correction optical element. . Therefore, an optical device capable of changing the shift amount without increasing the astigmatism difference can be realized with a relatively simple configuration.

露光装置の第1の構成例を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing a first configuration example of an exposure apparatus. 露光装置の第2の構成例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the 2nd structural example of an exposure apparatus. 像位置調整装置の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an image position adjustment device. シフト量と非点隔差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between shift amount and astigmatism difference. 非点隔差の補正量を調整するための装置構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a device configuration for adjusting the amount of correction of astigmatism difference. 補正量の調整のための処理を示すフローチャートである。7 is a flowchart illustrating processing for adjusting the amount of correction. 露光動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing an exposure operation. 補正光学素子の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a correction|amendment optical element. 図1の露光装置の変形例を示す図である。2 is a diagram showing a modification of the exposure apparatus of FIG. 1. FIG.

以下、本発明に係る光学装置の具体的態様について、いくつかの実施形態を示して説明する。ここでは、変調光ビームにより基板を露光して描画する露光装置に本発明に係る光学装置を適用した場合の実施形態について説明する。この露光装置は、レジストなどの感光材料の層が形成された基板に所定のパターンのレーザー光を照射することで、感光材料にパターンを描画する。露光対象となる基板としては、例えばプリント配線基板、各種表示装置用のガラス基板、半導体基板などの各種基板を適用可能である。 Hereinafter, specific aspects of the optical device according to the present invention will be described by showing several embodiments. Here, an embodiment will be described in which an optical device according to the present invention is applied to an exposure apparatus that exposes a substrate with a modulated light beam to draw images. This exposure device draws a pattern on a photosensitive material by irradiating a substrate on which a layer of photosensitive material such as a resist is formed with laser light in a predetermined pattern. As the substrate to be exposed, various substrates such as printed wiring boards, glass substrates for various display devices, and semiconductor substrates can be used.

最初に、本発明に係る光学装置を適用可能な露光装置の2つの構成例について説明し、その後で、これらの露光装置に適用される光学装置の詳細について説明する。 First, two configuration examples of exposure apparatuses to which the optical apparatus according to the present invention can be applied will be explained, and then details of the optical apparatuses applied to these exposure apparatuses will be explained.

<第1の構成例の露光装置>
図1は本発明に係る光学装置を含む露光装置の第1の構成例を模式的に示す図である。この露光装置2の基本的構成は、特許文献1に「光学装置2」として記載されたものと同じである。そこで、特許文献1を参照することで理解し得る原理や基本構成等については説明を省略し、可能な限り符号を共通化して、ここでは装置構成の概略について簡単に説明する。
<Exposure apparatus of first configuration example>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a first configuration example of an exposure apparatus including an optical device according to the present invention. The basic configuration of this exposure apparatus 2 is the same as that described as "optical apparatus 2" in Patent Document 1. Therefore, the explanation of the principle, basic configuration, etc. that can be understood by referring to Patent Document 1 will be omitted, and the reference numerals will be shared as much as possible, and the outline of the device configuration will be briefly described here.

以下の説明のために、XYZ直交座標系を図1に示すように定義する。図1は露光装置2の側面視を示す図であり、水平かつ図1紙面に垂直な方向をX方向、これと直交する水平かつ図1紙面に沿った方向をY方向とする。また、鉛直下向き方向をZ方向とする。 For the following explanation, an XYZ orthogonal coordinate system is defined as shown in FIG. FIG. 1 is a side view of the exposure apparatus 2, with the direction horizontal and perpendicular to the plane of FIG. 1 as the X direction, and the direction perpendicular to this, horizontal and along the plane of FIG. 1, as the Y direction. Further, the vertically downward direction is defined as the Z direction.

露光装置2は、可動ステージ20、露光ヘッド21および制御部22を備えている。可動ステージ20は露光対象の基板9を水平姿勢に保持し、該基板9に対し、露光ヘッド21が変調光ビームを入射させることにより、基板9に微細なパターンが描画される。制御部22は予め用意された制御プログラムを実行して装置各部を制御することで、所定の動作を実現する。 The exposure apparatus 2 includes a movable stage 20, an exposure head 21, and a control section 22. The movable stage 20 holds a substrate 9 to be exposed in a horizontal position, and an exposure head 21 makes a modulated light beam incident on the substrate 9, thereby drawing a fine pattern on the substrate 9. The control unit 22 implements predetermined operations by executing a control program prepared in advance and controlling each part of the apparatus.

図示を省略しているが、可動ステージ20にはステージ駆動機構201が連結されている。ステージ駆動機構201は、可動ステージ20をY方向に移動させる主走査駆動機構と、X方向に移動させる副走査駆動機構と、Z方向に移動させる昇降機構とを含んでいる。このような機構の駆動源としては、例えばリニアモーターを使用することができる。これにより、露光装置2は、露光ヘッド21から出射される露光ビームを基板9の任意の位置に入射させて描画を行うことができる。 Although not shown, a stage drive mechanism 201 is connected to the movable stage 20. The stage drive mechanism 201 includes a main scanning drive mechanism that moves the movable stage 20 in the Y direction, a sub-scanning drive mechanism that moves the movable stage 20 in the X direction, and an elevating mechanism that moves the movable stage 20 in the Z direction. For example, a linear motor can be used as a drive source for such a mechanism. Thereby, the exposure apparatus 2 can perform drawing by making the exposure beam emitted from the exposure head 21 enter any position on the substrate 9.

露光ヘッド21は、光源23、照明光学系24、空間光変調デバイス25および結像光学系26を備えている。光源23は、露光ビームとなる光を照射する、例えばランプである。照明光学系24は、光源23から出射された光を空間光変調デバイス25に導く。空間光変調デバイス25は、照明光学系24により導かれた光を所定の描画データに基づき変調して変調光ビームを生成する。 The exposure head 21 includes a light source 23, an illumination optical system 24, a spatial light modulation device 25, and an imaging optical system 26. The light source 23 is, for example, a lamp that emits light that becomes an exposure beam. Illumination optical system 24 guides the light emitted from light source 23 to spatial light modulation device 25 . The spatial light modulation device 25 modulates the light guided by the illumination optical system 24 based on predetermined drawing data to generate a modulated light beam.

照明光学系24は、ミラー240、レンズ241、光学フィルタ242、ロッドインテグレータ243、レンズ244およびミラー245,246等の光学素子を備えている。これらの光学素子の作用により、光源23からの光はビーム状に成形されて所定の入射角で空間光変調デバイス25に案内される。 The illumination optical system 24 includes optical elements such as a mirror 240, a lens 241, an optical filter 242, a rod integrator 243, a lens 244, and mirrors 245 and 246. By the action of these optical elements, the light from the light source 23 is shaped into a beam and guided to the spatial light modulation device 25 at a predetermined angle of incidence.

空間光変調デバイス25としては、例えばDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)、回折格子型空間光変調素子等を用いることができる。空間光変調デバイス25は、入射する光ビームを描画データに基づき変調する。これにより、描画すべきパターンの形状に応じて光ビームが変調される。変調光ビームは結像光学系26を介して基板9の表面に入射する。 As the spatial light modulation device 25, for example, a DMD (digital micromirror device), a diffraction grating type spatial light modulation element, etc. can be used. The spatial light modulation device 25 modulates the incident light beam based on drawing data. Thereby, the light beam is modulated according to the shape of the pattern to be drawn. The modulated light beam is incident on the surface of the substrate 9 via the imaging optical system 26.

結像光学系26は、第1結像レンズ260、ミラー261、像位置調整位置1および第2結像レンズ262等の光学素子を備え、縮小光学系を構成している。これらの光学素子の作用により、描画すべきパターンの形状に応じた光学像が、基板9の表面に結像する。具体的には、変調光ビームは第1結像レンズ260によって一次像(中間像)を形成し、一次像は第2結像レンズ262により像面である基板9表面で結像して最終像となる。 The imaging optical system 26 includes optical elements such as a first imaging lens 260, a mirror 261, an image position adjustment position 1, and a second imaging lens 262, and constitutes a reduction optical system. By the action of these optical elements, an optical image corresponding to the shape of the pattern to be drawn is formed on the surface of the substrate 9. Specifically, the modulated light beam forms a primary image (intermediate image) by the first imaging lens 260, and the primary image is formed by the second imaging lens 262 on the surface of the substrate 9, which is the image plane, to form a final image. becomes.

また、結像光学系26には、第2結像レンズ262をZ方向に移動させるフォーカス駆動機構(図示省略)が結合されている。制御部42が該フォーカス駆動機構を作動させることにより、点線矢印で示すように第2結像レンズ262が基板9に接近および離間方向に移動する。これにより、第2結像レンズ262から出射される光ビームが基板9の表面に収束するように、結像光学系26のフォーカス調整がなされる。 Further, a focus drive mechanism (not shown) that moves the second imaging lens 262 in the Z direction is coupled to the imaging optical system 26. When the control unit 42 operates the focus drive mechanism, the second imaging lens 262 moves toward and away from the substrate 9 as shown by dotted arrows. Thereby, the focus of the imaging optical system 26 is adjusted so that the light beam emitted from the second imaging lens 262 is converged on the surface of the substrate 9.

像位置調整装置1は、本発明に係る「光学装置」の一実施形態に相当するものであり、入射する光をX軸方向に任意の距離だけシフトさせる機能を有している。本発明に係る光学装置が露光装置2に適用されるとき、像面に結像する像の位置をシフトさせる機能を有することとなり、この意味において像位置調整装置として機能する。この実施形態において、像位置調整装置1は一次像と第2結像レンズ262との間に配置されている。その構造および動作については後述する。 The image position adjustment device 1 corresponds to an embodiment of the "optical device" according to the present invention, and has a function of shifting incident light by an arbitrary distance in the X-axis direction. When the optical device according to the present invention is applied to the exposure device 2, it has a function of shifting the position of an image formed on an image plane, and in this sense functions as an image position adjustment device. In this embodiment, the image position adjustment device 1 is arranged between the primary image and the second imaging lens 262. Its structure and operation will be described later.

<第2の構成例の露光装置>
図2は本発明に係る光学装置を含む露光装置の第2の構成例を模式的に示す図である。図2においても、図1に準じてXYZ直交座標系を定義する。すなわち、図2は露光装置4の側面視を示す図であり、水平かつ図2紙面に垂直な方向をX方向、これと直交する水平かつ図2紙面に沿った方向をY方向とする。また、鉛直下向き方向をZ方向とする。
<Exposure apparatus of second configuration example>
FIG. 2 is a diagram schematically showing a second configuration example of an exposure apparatus including an optical device according to the present invention. In FIG. 2 as well, an XYZ orthogonal coordinate system is defined in accordance with FIG. 1. That is, FIG. 2 is a side view of the exposure device 4, and the horizontal direction and perpendicular to the plane of FIG. 2 is the X direction, and the direction perpendicular to this, horizontal and along the plane of FIG. 2, is the Y direction. Further, the vertically downward direction is defined as the Z direction.

図2に示すように、露光装置4は、可動ステージ40、露光ヘッド41、制御部42および光源ユニット43を備えている。可動ステージ40は露光対象の基板9を水平姿勢に保持し、ステージ駆動機構401によりX方向、Y方向およびZ方向に移動される。該基板9に対し、露光ヘッド41が変調光ビームを入射させることにより、基板9に微細なパターンが描画される。制御部42は予め用意された制御プログラムを実行して装置各部を制御することで、所定の動作を実現する。 As shown in FIG. 2, the exposure apparatus 4 includes a movable stage 40, an exposure head 41, a control section 42, and a light source unit 43. The movable stage 40 holds the substrate 9 to be exposed in a horizontal position, and is moved by a stage drive mechanism 401 in the X direction, Y direction, and Z direction. A fine pattern is drawn on the substrate 9 by causing the exposure head 41 to make a modulated light beam incident on the substrate 9 . The control unit 42 implements predetermined operations by executing a control program prepared in advance and controlling each part of the apparatus.

光源ユニット43は、レーザー光源としての例えばレーザーダイオード431と、その出射光を平行光に成形するコリメートレンズを含む照明光学系432とを備えており、露光ビームとなるレーザー光ビームを露光ヘッド41に入射させる。 The light source unit 43 includes, for example, a laser diode 431 as a laser light source, and an illumination optical system 432 including a collimating lens that shapes the emitted light from the laser diode 431 into parallel light. Make it incident.

露光ヘッド41には、回折光学素子411を有する空間光変調器410が設けられている。具体的には、露光ヘッド41に上下方向(Z方向)に延設された支柱400の上部に取り付けられた空間光変調器410は、回折光学素子411の反射面を下方に向けた状態で、可動ステージ412を介して支柱400に支持されている。 The exposure head 41 is provided with a spatial light modulator 410 having a diffractive optical element 411. Specifically, the spatial light modulator 410 attached to the upper part of the support column 400 extending in the vertical direction (Z direction) on the exposure head 41 is configured such that the reflective surface of the diffractive optical element 411 faces downward. It is supported by a support column 400 via a movable stage 412.

露光ヘッド41において、回折光学素子411は、その反射面の法線が入射光ビームの光軸に対して傾斜して配置されており、光源ユニット43から射出された光は、支柱400の開口を通してミラー413に入射し、ミラー413によって反射された後に回折光学素子411に照射される。そして、回折光学素子411の各チャンネルの状態が露光データに応じて制御部42によって切り換えられて、回折光学素子411に入射したレーザー光ビームが変調される。 In the exposure head 41 , the diffractive optical element 411 is arranged such that the normal line of its reflecting surface is inclined with respect to the optical axis of the incident light beam, and the light emitted from the light source unit 43 passes through the opening of the support column 400 . The light enters the mirror 413, is reflected by the mirror 413, and then is irradiated onto the diffractive optical element 411. Then, the state of each channel of the diffractive optical element 411 is switched by the control unit 42 according to the exposure data, and the laser beam incident on the diffractive optical element 411 is modulated.

そして、回折光学素子411から0次回折光として反射されたレーザー光が結像光学系414のレンズへ入射する一方、回折光学素子411から1次以上の回折光として反射されたレーザー光は結像光学系414のレンズへ入射しない。つまり、基本的には回折光学素子411で反射された0次回折光のみが結像光学系414へ入射するように構成されている。 The laser light reflected from the diffractive optical element 411 as 0th-order diffracted light enters the lens of the imaging optical system 414, while the laser light reflected from the diffractive optical element 411 as 1st-order or higher-order diffracted light enters the imaging optical system 414. It does not enter the lens of system 414. That is, basically, the configuration is such that only the 0th order diffracted light reflected by the diffractive optical element 411 enters the imaging optical system 414.

結像光学系414のレンズを通過した光は、フォーカシングレンズ415により収束され露光ビームとして所定の倍率にて基板9上へ導かれる。結像光学系414は縮小光学系を構成している。このフォーカシングレンズ415はフォーカス駆動機構416に取り付けられている。そして、制御部42からの制御指令に応じてフォーカス駆動機構416がフォーカシングレンズ415を鉛直方向(Z軸方向)に沿って昇降させることで、フォーカシングレンズ415から射出された露光ビームの収束位置が基板9の上面に調整される。 The light that has passed through the lens of the imaging optical system 414 is converged by a focusing lens 415 and guided onto the substrate 9 as an exposure beam at a predetermined magnification. The imaging optical system 414 constitutes a reduction optical system. This focusing lens 415 is attached to a focus drive mechanism 416. Then, the focus drive mechanism 416 moves the focusing lens 415 up and down along the vertical direction (Z-axis direction) in response to a control command from the control unit 42, so that the convergence position of the exposure beam emitted from the focusing lens 415 is aligned with the substrate. It is adjusted to the upper surface of 9.

このようにして、描画すべきパターンの形状に応じて光ビームが変調され、変調光ビームが結像光学系414を介して基板9の表面に入射することで、基板9の表面に所定のパターンが描画される。 In this way, the light beam is modulated according to the shape of the pattern to be drawn, and the modulated light beam is incident on the surface of the substrate 9 via the imaging optical system 414, thereby forming a predetermined pattern on the surface of the substrate 9. is drawn.

回折光学素子411から結像光学系414へ向かう光路上には、像位置調整装置1が配置されている。像位置調整装置1の構成および機能は、第1の構成例の露光装置2に設けられたものと同一である。 The image position adjustment device 1 is arranged on the optical path from the diffractive optical element 411 to the imaging optical system 414. The configuration and function of the image position adjustment device 1 are the same as those provided in the exposure device 2 of the first configuration example.

図3は像位置調整装置の構成を示す図である。この像位置調整装置1は、1対をなす2つのウェッジプリズム、すなわち第1ウェッジプリズム13および第2ウェッジプリズム14の組み合わせにより光ビームをX方向にシフトさせるものである。その基本原理および具体的な設計方法については特許文献1に記載されており、本実施形態においても同様の考え方を採ることができる。したがって、ここではウェッジプリズム対10による光シフトの原理および構成について、その要部を簡単に説明する。 FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the image position adjustment device. This image position adjustment device 1 shifts a light beam in the X direction by a combination of a pair of two wedge prisms, that is, a first wedge prism 13 and a second wedge prism 14. The basic principle and specific design method are described in Patent Document 1, and the same concept can be adopted in this embodiment. Therefore, the principle and structure of light shifting by the wedge prism pair 10 will be briefly explained here.

ウェッジプリズム対10を構成する第1ウェッジプリズム13と第2ウェッジプリズム14とは、略同一の構造(例えば、頂角α、屈折率nがいずれも同一)を有しており、互いに逆向きに、かつ対向する面が互いに平行となるように、所定のギャップを隔てて配置される。後述するようにギャップは可変であり、シフト量の調整に用いられる。 The first wedge prism 13 and the second wedge prism 14 constituting the wedge prism pair 10 have substantially the same structure (for example, the apex angle α and the refractive index n are the same), and are arranged in opposite directions. , and are arranged with a predetermined gap in between so that the opposing surfaces are parallel to each other. As will be described later, the gap is variable and is used to adjust the shift amount.

第1ウェッジプリズム13は、支持部130により、適宜の筐体に固定支持されている。一方、第2ウェッジプリズム14は、直動機構141を有する支持部140を介して支持されている。直動機構140としては、例えば、制御部42により制御される回転モーターとボールネジ機構とを組み合わせたもの、あるいは、リニアモーター等を用いることができる。 The first wedge prism 13 is fixedly supported by a support portion 130 on a suitable housing. On the other hand, the second wedge prism 14 is supported via a support section 140 having a linear motion mechanism 141. As the linear motion mechanism 140, for example, a combination of a rotary motor controlled by the control unit 42 and a ball screw mechanism, a linear motor, or the like can be used.

直動機構141は、制御部42からの制御指令に応じて第2ウェッジプリズム14を上下方向(Z方向)に移動させる。これにより、第1ウェッジプリズム13に対して、第2ウェッジプリズム14が点線矢印で示すように接近方向および離間方向に所定の可動範囲内で移動する。その結果、両者の相対距離D1が変化する。 The linear motion mechanism 141 moves the second wedge prism 14 in the vertical direction (Z direction) in response to a control command from the control unit 42 . As a result, the second wedge prism 14 moves toward and away from the first wedge prism 13 within a predetermined movable range, as shown by dotted arrows. As a result, the relative distance D1 between the two changes.

ウェッジプリズム対10には、(+Z)方向に進行する入力光Liが入射する。具体的には、2つのウェッジプリズムのうち上側、つまり(-Z)側にある第1ウェッジプリズム13の上面(第2ウェッジプリズム14と対向する対向面13bとは反対側の非対向面13a)に、入力光Liが入射する。このときの第1ウェッジプリズム13への入射角を符号φiにより表すこととする。 Input light Li traveling in the (+Z) direction is incident on the wedge prism pair 10. Specifically, the upper surface of the first wedge prism 13 on the upper side (-Z) side of the two wedge prisms (the non-opposing surface 13a on the opposite side to the opposing surface 13b facing the second wedge prism 14) Input light Li is incident on. The angle of incidence on the first wedge prism 13 at this time will be represented by the symbol φi.

第1ウェッジプリズム13に入射した光は第1ウェッジプリズム13の非対向面13aおよび対向面13bでそれぞれ屈折し、点線で示される光の直進方向に対し偏角θをもって対向面13bから出射される。光はさらに第2ウェッジプリズム14の対向面14aおよび非対向面14bで屈折し、出力光Loとして下方へ出射される。 The light incident on the first wedge prism 13 is refracted by the non-opposing surface 13a and the opposing surface 13b of the first wedge prism 13, and is emitted from the opposing surface 13b at an angle of deviation θ with respect to the straight direction of the light shown by the dotted line. . The light is further refracted by the opposing surface 14a and the non-opposing surface 14b of the second wedge prism 14, and is emitted downward as output light Lo.

この出力光Loの進行方向は、入力光Liと同じ(+Z)方向である。したがって、入力光Liが屈折せずそのまま直進した場合に出力される光Loaと平行であり、かつ、その光路は光Loaの光路に対し距離D2だけ(-X)方向にずれている。つまり、このウェッジプリズム対10は、入力光Liを(-X)方向にシフトさせた出力光Loを出力する機能を有している。これにより、最終的に基板9に投影される像の位置がX方向に変化することになる。 The traveling direction of this output light Lo is the same (+Z) direction as the input light Li. Therefore, it is parallel to the light Loa that would be output if the input light Li went straight without being refracted, and its optical path is shifted in the (-X) direction by a distance D2 from the optical path of the light Loa. In other words, this wedge prism pair 10 has a function of outputting output light Lo obtained by shifting input light Li in the (-X) direction. As a result, the position of the image finally projected onto the substrate 9 changes in the X direction.

なお、ウェッジプリズム対10においては、光は2つのウェッジプリズムそれぞれに対して入射し出射することとなる。そのため、本明細書では混乱を避けるために、ウェッジプリズム対10に対して外部から一次的に入射する光を「入力光」、最終的にウェッジプリズム対10から出射される光を「出力光」と称している。 In the wedge prism pair 10, light enters and exits each of the two wedge prisms. Therefore, in this specification, to avoid confusion, the light that is primarily incident on the wedge prism pair 10 from the outside is referred to as "input light," and the light that is finally emitted from the wedge prism pair 10 is referred to as "output light." It is called.

図3から明らかなように、第1ウェッジプリズム13と第2ウェッジプリズム14との距離D1が大きいほど、シフト量D2は大きくなる。つまり、第2ウェッジプリズム14を移動させて距離D1を変化させることで、シフト量D2を変化させることができる。直動機構141による第2ウェッジプリズム14の移動量を制御部42が制御することで、任意のシフト量を実現することができる。 As is clear from FIG. 3, the larger the distance D1 between the first wedge prism 13 and the second wedge prism 14, the larger the shift amount D2 becomes. That is, by moving the second wedge prism 14 and changing the distance D1, the shift amount D2 can be changed. By controlling the amount of movement of the second wedge prism 14 by the linear motion mechanism 141 by the control unit 42, an arbitrary shift amount can be realized.

ここで、ウェッジプリズム対10を通過する光は屈折によりX方向に曲げられる一方、Y方向においては進行方向が変わらない。このような異方性に起因して、出力光Loには非点隔差が現れる。そのため、次に説明するように、最終的に基板9の表面に光ビームを収束する際にX方向とY方向とで像面に対する合焦位置に差が生じ、描画品質の低下が生じ得る。 Here, while the light passing through the wedge prism pair 10 is bent in the X direction due to refraction, the traveling direction remains unchanged in the Y direction. Due to such anisotropy, an astigmatism difference appears in the output light Lo. Therefore, as will be described below, when the light beam is finally focused on the surface of the substrate 9, there will be a difference in the focal position with respect to the image plane in the X direction and the Y direction, which may cause a deterioration in drawing quality.

図4はシフト量と非点隔差との関係を示す図である。より具体的には、図4(a)はシフト量を変化させたときの非点隔差の変化を模式的に示すグラフである。特許文献1にも記載されているように、また図4(a)に複数の破線でプロットされるように、ウェッジプリズム間の距離D1を変更してシフト量D2を変化させたときの非点隔差の振る舞いは、入射角φiにより異なる。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the shift amount and the astigmatism difference. More specifically, FIG. 4(a) is a graph schematically showing a change in astigmatism difference when the shift amount is changed. As described in Patent Document 1, and as plotted with a plurality of broken lines in FIG. 4(a), astigmatism occurs when the distance D1 between the wedge prisms is changed and the shift amount D2 is changed. The behavior of the distance difference differs depending on the incident angle φi.

特許文献1に記載の技術では、シフト量の可変範囲における中心を基準値(シフト量ゼロ)として、シフト量が基準値に設定されているときに非点隔差がゼロとなるプロットPbが採用されていた。この場合、シフト量が基準値から離れるほど非点隔差は大きくなり、これを回避するためにシフト量に応じて入射角φiを変化させる方法として、ウェッジプリズム対を回動させることが提案されている。 In the technique described in Patent Document 1, a plot Pb is adopted in which the center of the shift amount variable range is set as a reference value (shift amount zero) and the astigmatism difference becomes zero when the shift amount is set to the reference value. was. In this case, the farther the shift amount is from the reference value, the larger the astigmatism difference becomes.To avoid this, rotating the wedge prism pair has been proposed as a method of changing the incident angle φi according to the shift amount. There is.

一方、本実施形態では、シフト量を変化させても非点隔差が変わらないプロットPaが採用される。入射角φiと偏角θとの関係において偏角θが最小となるように入射角が設定されたとき、このように非点隔差の変動が生じないことが知られている。ただしこのとき、シフト量Sの設定に関わりなく、必ずしも小さくない非点隔差Daが残る。本実施形態では、以下の考え方により、シフト量Sに関係なく非点隔差をゼロにすることが図られている。 On the other hand, in this embodiment, a plot Pa is adopted in which the astigmatism difference does not change even if the shift amount is changed. It is known that when the angle of incidence is set so that the angle of argument θ becomes the minimum in the relationship between the angle of incidence φi and the angle of argument θ, such fluctuations in the astigmatism difference do not occur. However, at this time, regardless of the setting of the shift amount S, an astigmatism difference Da that is not necessarily small remains. In this embodiment, an attempt is made to make the astigmatism difference zero regardless of the shift amount S based on the following idea.

図4(b)は、ウェッジプリズム間の距離D1を変化させたときの結像光学系の合焦位置の変化を模式的に示す図である。ウェッジプリズム間の距離D1が変化すると実効的な光路長が変化するため、像面に対する結像光学系(第1の構成例における結像光学系26、第2の構成例における結像光学系414)の合焦位置は変動する。また、非点隔差があるとき、X方向とY方向との間で合焦位置は異なっている。 FIG. 4(b) is a diagram schematically showing changes in the focal position of the imaging optical system when the distance D1 between the wedge prisms is changed. Since the effective optical path length changes when the distance D1 between the wedge prisms changes, the imaging optical system for the image plane (imaging optical system 26 in the first configuration example, imaging optical system 414 in the second configuration example ) changes in focus position. Further, when there is an astigmatism difference, the focus position is different between the X direction and the Y direction.

ただし、偏角θが最小となるように入射角φiが設定されているとき、X方向の合焦位置とY方向の合焦位置との距離、すなわち非点隔差は、ウェッジプリズム間の距離D1によらず一定値Daである。したがって、ウェッジプリズム対10とは別に、この非点隔差をキャンセルするような光学素子を「補正光学素子」として光路上に配置することで、非点隔差の解消を図ることが考えられる。 However, when the incident angle φi is set so that the deflection angle θ is the minimum, the distance between the in-focus position in the X direction and the in-focus position in the Y direction, that is, the astigmatism difference is the distance D1 between the wedge prisms. It is a constant value Da regardless of the Therefore, it is conceivable to eliminate the astigmatism difference by arranging an optical element that cancels the astigmatism difference as a "correction optical element" on the optical path, separately from the wedge prism pair 10.

具体的には、例えばX方向における合焦位置がY方向よりも遠くなるような非点隔差に対しては、これとは逆に、Y方向における合焦位置がX方向よりも遠くなるような非点収差を生じさせる光学素子を光路上に配置すれば、互いの非点隔差を相殺することによる補正が可能となる。このような光学素子により生じる非点隔差が、ウェッジプリズム対10により生じる非点隔差と符号が逆で絶対値が同じであれば、最終的に像面における非点隔差をゼロとすることができる。 Specifically, for example, for an astigmatism difference in which the focal position in the X direction is farther away than in the Y direction, conversely, when the focal position in the Y direction is If optical elements that cause astigmatism are placed on the optical path, it becomes possible to correct the astigmatism difference by canceling each other out. If the astigmatism difference caused by such an optical element has the opposite sign and the same absolute value as the astigmatism difference caused by the wedge prism pair 10, the astigmatism difference on the image plane can finally be set to zero. .

このような補正光学素子としては例えば、X方向とY方向とで焦点距離の異なる非対称なレンズを用いることができる。例えば軸方向をX方向またはY方向として配置されたシリンドリカルレンズは、軸方向と直交する方向にのみパワーを有しており、このような目的に好適である。 As such a correction optical element, for example, an asymmetric lens having different focal lengths in the X direction and the Y direction can be used. For example, a cylindrical lens arranged with the axial direction as the X direction or the Y direction has power only in a direction perpendicular to the axial direction, and is suitable for such purposes.

この実施形態では、図3に示すように、このような非点隔差の補正を目的とする補正光学素子としての補正レンズ15が、第1ウェッジプリズム13の上方に設けられている。この例では、補正レンズ15はY方向を軸方向とするシリンドリカルレンズである。このような構成によれば、像面に対する結像光学系の合焦位置を、Y方向については維持しつつX方向については結像光学系側に近づけることができる。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, a correction lens 15 serving as a correction optical element for the purpose of correcting such astigmatism difference is provided above the first wedge prism 13. In this example, the correction lens 15 is a cylindrical lens whose axial direction is in the Y direction. According to such a configuration, the focal position of the imaging optical system with respect to the image plane can be maintained in the Y direction and brought closer to the imaging optical system side in the X direction.

非点隔差をゼロに追い込むことを可能とするために、補正レンズ15は上下動可能に支持されている。具体的には、補正レンズ15は、直動機構151を有する支持部150により支持されている。直動機構151は例えば回転モーターとボールねじ機構との組み合わせ、またはリニアモーターにより実現可能である。直動機構151は、制御部42からの制御指令に応じて作動し、補正レンズ15を上下方向(Z方向)に移動させる。これにより、非点隔差に対する補正量を調整して、ウェッジプリズム対10に起因する非点隔差が完全にキャンセルされる条件を実現することができる。 In order to make it possible to reduce the astigmatic difference to zero, the correction lens 15 is supported so as to be movable up and down. Specifically, the correction lens 15 is supported by a support section 150 having a linear motion mechanism 151. The linear motion mechanism 151 can be realized, for example, by a combination of a rotary motor and a ball screw mechanism, or a linear motor. The linear motion mechanism 151 operates in response to a control command from the control unit 42 and moves the correction lens 15 in the vertical direction (Z direction). Thereby, it is possible to adjust the amount of correction for the astigmatism difference to realize a condition in which the astigmatism difference caused by the wedge prism pair 10 is completely canceled.

本実施形態による非点隔差の補正効果は、次のようにして得られる。まず、装置の設計段階で、第1ウェッジプリズム13および第2ウェッジプリズム14の仕様が決定され、それに応じて、当該ウェッジプリズム対10に対する入力光Liの入射角φiが決定される。具体的には、特許文献1に記載の手法により、頂角α、屈折率n、像面において要求される最大実シフト量S、第2ウェッジプリズム14の可動範囲幅d、および、像位置調整装置1以降のレンズの倍率Mを用いて次式:

Figure 2023142214000002
の関係を満たすように、第1ウェッジプリズム13、第2ウェッジプリズム14および支持部140の仕様が決定される。次に、こうして仕様が決定されたウェッジプリズム対10に対する入力光Liの入射角φiが、偏角θが最小となる条件を表す次式:
Figure 2023142214000003
の関係を満たすように定められる。 The astigmatism difference correction effect according to this embodiment is obtained as follows. First, at the design stage of the device, the specifications of the first wedge prism 13 and the second wedge prism 14 are determined, and the incident angle φi of the input light Li with respect to the wedge prism pair 10 is determined accordingly. Specifically, by the method described in Patent Document 1, the apex angle α, the refractive index n, the maximum actual shift amount S required on the image plane, the movable range width d of the second wedge prism 14, and the image position adjustment. Using the magnification M of the lens after device 1, the following formula:
Figure 2023142214000002
The specifications of the first wedge prism 13, the second wedge prism 14, and the support portion 140 are determined so as to satisfy the following relationship. Next, the following formula expresses the condition that the angle of incidence φi of the input light Li to the wedge prism pair 10 whose specifications have been determined in this way minimizes the angle of deviation θ:
Figure 2023142214000003
It is determined to satisfy the following relationship.

このように、本実施形態では、ウェッジプリズム対10の仕様が決まればそれに対する入力光の入射角φiも設計段階で決まっている。したがって、装置の組み立て時や初期調整時等に十分な精度で入射角φiが設定されていれば、その後これを変更する必要は基本的に生じない。 In this manner, in this embodiment, once the specifications of the wedge prism pair 10 are determined, the incident angle φi of the input light thereto is also determined at the design stage. Therefore, if the incident angle φi is set with sufficient accuracy at the time of assembling the device or initial adjustment, there is basically no need to change it thereafter.

一方、非点隔差の補正効果を最大化する(理想的には非点隔差をゼロにする)ためには、補正レンズ15であるシリンドリカルレンズの曲率半径および光路上における配設位置を適切に設定する必要がある。より簡便には、以下のようにして補正レンズ15の位置調整を行うことで、非点隔差の補正量を最適化することが可能である。なお、ここでは第1の構成例の露光装置2を用いた調整処理について説明するが、第2の露光装置4についても同様の考え方を適用することが可能である。 On the other hand, in order to maximize the effect of correcting the astigmatism difference (ideally reducing the astigmatism difference to zero), the radius of curvature of the cylindrical lens, which is the correction lens 15, and its position on the optical path must be appropriately set. There is a need to. More simply, the amount of correction of the astigmatism difference can be optimized by adjusting the position of the correction lens 15 as follows. Although adjustment processing using the exposure apparatus 2 of the first configuration example will be described here, the same concept can be applied to the second exposure apparatus 4 as well.

図5は非点隔差の補正量を調整するための装置構成を示す図である。また、図6はこの調整のための処理を示すフローチャートである。シリンドリカルレンズ15による非点隔差の補正量を最適化するための処理は、図5に示すように、像面に対応する位置に、基板9に代えてダミー基板52を配置し、ダミー基板52に投影される像を観察用カメラ51により撮像することにより行う。観察用カメラ51およびダミー基板52については、この目的のために設けられてもよいが、例えば露光ヘッドにおけるオートフォーカス機構のキャリブレーション等の目的で予め設けられたものであってもよい。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of an apparatus for adjusting the amount of correction of astigmatism difference. Further, FIG. 6 is a flowchart showing processing for this adjustment. As shown in FIG. 5, the process for optimizing the amount of astigmatism correction by the cylindrical lens 15 involves placing a dummy substrate 52 in place of the substrate 9 at a position corresponding to the image plane, and This is done by capturing the projected image with the observation camera 51. The observation camera 51 and the dummy substrate 52 may be provided for this purpose, but may also be provided in advance for the purpose of, for example, calibrating the autofocus mechanism in the exposure head.

可動ステージ20と選択的に露光ヘッド21の直下位置に位置決めされるために、観察用カメラ51およびダミー基板52には、水平方向に移動することが求められる。また、後述する合焦位置の探索のために、Z方向へ移動することが求められる。例えば、これらの方向への移動機構を備えた可動ステージ20の側部に、このような機構を取り付けておくことができる。 In order to be positioned directly below the movable stage 20 and selectively the exposure head 21, the observation camera 51 and the dummy substrate 52 are required to move in the horizontal direction. Furthermore, it is required to move in the Z direction in order to search for a focusing position, which will be described later. For example, such a mechanism can be attached to the side of the movable stage 20 provided with a mechanism for moving in these directions.

具体的な処理は以下の通りである。最初に、露光ビームの像面に当たる位置に、可動ステージ20に代えてダミー基板52および観察用カメラ51が配置される(ステップS101)。また、補正レンズ15は適宜の基準位置に仮設定される(ステップS102)。このときの第2ウェッジプリズム14の位置は任意であるが、例えば基準位置としておくことができる。 The specific processing is as follows. First, a dummy substrate 52 and an observation camera 51 are placed in place of the movable stage 20 at a position that hits the image plane of the exposure beam (step S101). Further, the correction lens 15 is temporarily set at an appropriate reference position (step S102). Although the position of the second wedge prism 14 at this time is arbitrary, it can be set as a reference position, for example.

この状態で、露光ヘッド21により、像面にあるダミー基板52の表面に対して所定の基準パターンを投影する(ステップS103)。この基準パターンは、X方向およびY方向の合焦位置を個別に測定するためのものであり、例えばX方向のラインとY方向のラインとを組み合わせたものを用いることができる。基準パターンの投影は、空間光変調デバイス25により露光ビームを変調することによってなされてもよく、また調整用のマスクが光路上に配置されることによってなされてもよい。 In this state, the exposure head 21 projects a predetermined reference pattern onto the surface of the dummy substrate 52 on the image plane (step S103). This reference pattern is for individually measuring the focal position in the X direction and the Y direction, and for example, a combination of lines in the X direction and lines in the Y direction can be used. The reference pattern may be projected by modulating the exposure beam with the spatial light modulation device 25, or by placing an adjustment mask on the optical path.

こうしてダミー基板52の表面に投影される基準パターンを用いて非点隔差が求められる。具体的には、観察用カメラ51が基準パターンを撮像し、画像データは制御部22に与えられる。制御部22は、観察用カメラ51およびダミー基板52を一体的にZ方向に移動させながら、X方向の基準パターンが像面に最も鮮明に投影される、つまり像面に合焦するときの位置と、Y方向の基準パターンが像面に合焦するときの位置とを取得し(ステップS104)、それらの差を算出して非点隔差とする(ステップS105)。 In this way, the astigmatism difference is determined using the reference pattern projected onto the surface of the dummy substrate 52. Specifically, the observation camera 51 images the reference pattern, and the image data is given to the control unit 22. The control unit 22 moves the observation camera 51 and the dummy substrate 52 integrally in the Z direction, and determines the position where the reference pattern in the X direction is most clearly projected onto the image plane, that is, when it is focused on the image plane. and the position when the reference pattern in the Y direction is focused on the image plane (step S104), and the difference between them is calculated and used as an astigmatism difference (step S105).

求められた非点隔差が予め定められた許容値以下であれば(ステップS106においてYES)、非点隔差の補正が有効に機能しているため、調整処理を終了することができる。一方、非点隔差が予め定められた許容値を超えている場合には(ステップS106においてNO)、その大きさおよび符号に基づいて補正レンズ15の移動量を算出し、移動量に応じて補正レンズ15をZ方向に移動させる(ステップS107)。補正レンズ15の移動量としては、例えば、像面において算出された非点隔差の値を、像位置調整装置1と像面との間にある光学系の倍率の2乗で除した値を用いることができる。 If the obtained astigmatism difference is less than or equal to the predetermined tolerance value (YES in step S106), the adjustment process can be ended because the astigmatism difference correction is functioning effectively. On the other hand, if the astigmatism difference exceeds the predetermined tolerance (NO in step S106), the amount of movement of the correction lens 15 is calculated based on the magnitude and sign, and correction is made according to the amount of movement. The lens 15 is moved in the Z direction (step S107). As the amount of movement of the correction lens 15, for example, a value obtained by dividing the value of the astigmatism difference calculated on the image plane by the square of the magnification of the optical system between the image position adjustment device 1 and the image plane is used. be able to.

その上で、ステップS104~S106の非点隔差の評価を再度実行する。これを繰り返すことで、非点隔差を最小(理想的にはゼロ)とするための補正レンズ15の位置を最適位置に追い込んでゆくことができる。 Then, the evaluation of the astigmatism difference in steps S104 to S106 is performed again. By repeating this, it is possible to drive the correction lens 15 to the optimum position for minimizing the astigmatism difference (ideally zero).

このようにして最適化された非点隔差の補正は、第2ウェッジプリズム14の位置が変更された場合でも有効に機能する。言い換えれば、これを可能とするために、ウェッジプリズム対10に対する入力光Liの入射角φiが偏角θを最小とする値に選ばれている。したがって、その後の露光動作においてシフト量を変更するために第2ウェッジプリズム14の位置が変更されても、補正レンズ15の位置を変更する必要はない。 The correction of the astigmatism difference optimized in this way functions effectively even when the position of the second wedge prism 14 is changed. In other words, in order to make this possible, the incident angle φi of the input light Li with respect to the wedge prism pair 10 is selected to a value that minimizes the deviation angle θ. Therefore, even if the position of the second wedge prism 14 is changed in order to change the shift amount in a subsequent exposure operation, there is no need to change the position of the correction lens 15.

この調整処理は、装置の起動時、定期メンテナンス時、装置の稼働時間または基板の処理枚数が所定値に達した時などのタイミングで実行されれば十分である。また例えば装置が温度変化の少ない安定した環境に置かれるような場合には、極端には設置時に調整を行うだけでもよい。いずれにしても、実行頻度はそれほど高くならず、特に次に説明する露光動作の実行中に行う必要はない。 It is sufficient that this adjustment process is executed at a timing such as when starting up the apparatus, during regular maintenance, during the operating time of the apparatus, or when the number of processed substrates reaches a predetermined value. Furthermore, for example, if the device is placed in a stable environment with few temperature changes, it may be sufficient to make adjustments only at the time of installation. In any case, the frequency of execution is not so high, and there is no need to perform it particularly during execution of the exposure operation described below.

図7は露光動作を示すフローチャートである。上記した調整処理がなされた状態で、露光処理の対象となる基板9が装置に搬入され、可動ステージ20に載置される(ステップS201)。次に、可動ステージ20上の基板9と露光ヘッド21との位置関係を把握し、必要に応じて位置調整を行う、アライメント調整が実行される(ステップS202)。アライメント調整としては公知の技術を適用可能であるから説明を省略する。 FIG. 7 is a flowchart showing the exposure operation. After the above-described adjustment processing has been performed, the substrate 9 to be subjected to exposure processing is carried into the apparatus and placed on the movable stage 20 (step S201). Next, an alignment adjustment is performed in which the positional relationship between the substrate 9 on the movable stage 20 and the exposure head 21 is grasped, and the position is adjusted as necessary (step S202). Since a known technique can be applied to the alignment adjustment, a description thereof will be omitted.

そして、可動ステージ20が所定の露光位置に移動位置決めされ(ステップS203)、アライメント調整で把握された基板9の位置ずれに対応するために必要な像のシフト量を算出する(ステップS204)。像面において必要なシフト量に応じて、第2ウェッジプリズム14において必要な移動量が求められる(ステップS205)。具体的には、像面で必要なシフト量と結像光学系の倍率とから、第2ウェッジプリズム14の移動量が求められる。その結果に基づき、第2ウェッジプリズム14が新たな位置へ移動位置決めされる(ステップS206)。このとき、第2ウェッジプリズム14に伴う非点隔差の変動は生じない。したがって、補正レンズ15を移動させる必要はない。 Then, the movable stage 20 is moved to a predetermined exposure position (step S203), and the amount of image shift required to accommodate the positional deviation of the substrate 9 detected in the alignment adjustment is calculated (step S204). The amount of movement required in the second wedge prism 14 is determined according to the amount of shift required on the image plane (step S205). Specifically, the amount of movement of the second wedge prism 14 is determined from the amount of shift required on the image plane and the magnification of the imaging optical system. Based on the result, the second wedge prism 14 is moved to a new position (step S206). At this time, fluctuations in astigmatism due to the second wedge prism 14 do not occur. Therefore, there is no need to move the correction lens 15.

図4(b)に示す関係から、ウェッジプリズム対10における距離D1の変更は結像光学系26の合焦位置の変動をもたらす。そこで、新たな第2ウェッジプリズム14の位置に応じて、結像レンズ、具体的には第2結像レンズ262のZ方向位置が、フォーカス駆動機構により変更される(ステップS207)。 From the relationship shown in FIG. 4(b), changing the distance D1 in the wedge prism pair 10 causes a change in the focal position of the imaging optical system 26. Therefore, depending on the new position of the second wedge prism 14, the Z-direction position of the imaging lens, specifically the second imaging lens 262, is changed by the focus drive mechanism (step S207).

この状態で、露光ヘッド21から描画データに応じて変調された露光ビームが照射されることで基板9の表面が露光され(ステップS208)、所定にパターンが描画される。当該基板9に対する描画が終了するまで(ステップS209)、ステップS203~S208の処理が継続して実行される。これにより、1枚の基板9に対する露光動作が終了する。 In this state, the surface of the substrate 9 is exposed by being irradiated with an exposure beam modulated according to the drawing data from the exposure head 21 (step S208), and a predetermined pattern is drawn. The processes of steps S203 to S208 are continuously executed until the drawing on the substrate 9 is completed (step S209). This completes the exposure operation for one substrate 9.

以上のように、露光装置2,4に設けられるこの実施形態の像位置調整装置1では、ウェッジプリズム対10によって像位置のX方向へのシフトが実現される。ウェッジプリズム対10により生じる非点隔差については、X方向とY方向とでパワーが異なる補正レンズ15を設けることによってこれを補正している。ウェッジプリズム対10への光の入射角φiは偏角θが最小となるように設定されているため、ウェッジプリズム間の距離が変更されても非点隔差は変動しない。したがって、補正レンズ15による非点隔差の補正効果はウェッジプリズム間の距離によらず有効であり、ウェッジプリズムの直動運動のみでシフト量の変更を行うことができ、非点隔差の増加も生じない。 As described above, in the image position adjustment device 1 of this embodiment provided in the exposure devices 2 and 4, the wedge prism pair 10 realizes a shift of the image position in the X direction. The astigmatic difference caused by the wedge prism pair 10 is corrected by providing a correction lens 15 having different powers in the X direction and the Y direction. Since the incident angle φi of light to the wedge prism pair 10 is set so that the deviation angle θ is the minimum, the astigmatism difference does not change even if the distance between the wedge prisms is changed. Therefore, the correction effect of the astigmatism difference by the correction lens 15 is effective regardless of the distance between the wedge prisms, and the amount of shift can be changed only by linear motion of the wedge prisms, and an increase in the astigmatism difference occurs. do not have.

<変形例>
図8は補正光学素子の変形例を示す図である。図8(a)は、シリンドリカルレンズに代わる補正光学素子として、平行平面平板16(一対の平行平面平板16a,16b)が用いられた変形例を示す。平行平面平板を光路に対し傾けて配置することで非点収差が生じることが知られており、このことを利用して、ウェッジプリズム対10に起因する非点隔差を補正することが可能である。この場合、X方向、Y方向のいずれの合焦位置が遠いかによって、平行平面平板16aをX軸回りに傾けるか、Y軸回りに傾けるかが決まる。一方、平行平面平板16bは、平行平面平板16aと同軸の逆回りに傾けられる。これにより、平行平面平板16a,16bは、平行状態から互いに逆方向に同量だけ傾けられた、いわゆるハの字姿勢となり、平行平面平板16aによって生じた入力光Liの平行シフトを平行平面平板16bが打ち消す。ここで、X軸回りに傾けるとは、平行平面平板16aの主面の法線ベクトルがY方向の成分を有しX方向の成分を有さないように傾けることを意味し、Y軸回りに傾けるとはその逆を指す。また、その傾きの大きさを変更するための駆動機構161を設けることで、非点隔差に対する補正量を調整することが可能となる。
<Modified example>
FIG. 8 is a diagram showing a modification of the correction optical element. FIG. 8A shows a modification in which a parallel plane plate 16 (a pair of parallel plane plates 16a, 16b) is used as a correction optical element in place of the cylindrical lens. It is known that astigmatism occurs when a parallel plane plate is arranged at an angle with respect to the optical path, and by utilizing this fact, it is possible to correct the astigmatism difference caused by the wedge prism pair 10. . In this case, whether the parallel plane plate 16a is tilted around the X axis or around the Y axis is determined depending on which of the focal positions in the X direction or the Y direction is farthest. On the other hand, the parallel plane plate 16b is tilted in the opposite direction of the same axis as the parallel plane plate 16a. As a result, the parallel plane plates 16a and 16b assume a so-called V-shaped posture in which they are tilted by the same amount in opposite directions from the parallel state, and the parallel shift of the input light Li caused by the parallel plane plate 16a is transferred to the parallel plane plate 16b. cancels out. Here, tilting around the X-axis means tilting so that the normal vector of the main surface of the parallel plane plate 16a has a component in the Y direction and no component in the X direction. Tilting means the opposite. Further, by providing a drive mechanism 161 for changing the magnitude of the inclination, it becomes possible to adjust the amount of correction for the astigmatism difference.

また、図8(b)は、シリンドリカルレンズに代わる補正光学素子として、曲率可変ミラー17が用いられた変形例を示す。また、入力光の光路を折り返すために、折り返しミラー171が適宜設けられてもよい。このような態様であっても、位置を移動させずに曲率(パワー)を変化させることができる曲率可変ミラー17を用いることで、ウェッジプリズム対10に起因する非点隔差の補正を行うことが可能である。 Moreover, FIG. 8(b) shows a modification in which a variable curvature mirror 17 is used as a correction optical element in place of the cylindrical lens. Furthermore, a folding mirror 171 may be provided as appropriate to fold back the optical path of the input light. Even in such an embodiment, by using the variable curvature mirror 17 whose curvature (power) can be changed without moving the position, it is possible to correct the astigmatism difference caused by the wedge prism pair 10. It is possible.

この意味においては、図1の露光装置2におけるミラー246を上記のような曲率可変ミラーとすることで、補正光学素子として機能させることも可能である。この場合、像位置調整装置1内には補正光学素子を設けなくてもよいこととなる。言い換えれば、像位置調整装置1を構成する補正光学素子が、照明光学系24の内部に設けられることになる。 In this sense, by making the mirror 246 in the exposure apparatus 2 of FIG. 1 a variable curvature mirror as described above, it is also possible to make it function as a correction optical element. In this case, there is no need to provide a correction optical element within the image position adjustment device 1. In other words, the correction optical element constituting the image position adjustment device 1 is provided inside the illumination optical system 24.

図9は図1の露光装置の変形例を示す図である。この変形例の露光装置2aは、図1の露光装置2におけるミラー246を平面ミラー247に置き換え、さらに、平面ミラー247と空間光変調デバイス25との間の光路に補正光学素子としての補正レンズ15aが設けられている。このように、補正光学素子はウェッジプリズム対10の直前に設けられる必要はなく光路上の適宜の位置に配置することが可能である。 FIG. 9 is a diagram showing a modification of the exposure apparatus shown in FIG. In the exposure apparatus 2a of this modification, the mirror 246 in the exposure apparatus 2 of FIG. is provided. In this way, the correction optical element does not need to be provided immediately before the wedge prism pair 10, and can be placed at an appropriate position on the optical path.

この場合、補正レンズ15aは空間光変調デバイス25に対するフォーカスレンズとしての機能も有することとなるので、図6の調整処理におけるステップS102の「基準位置」は、補正レンズ15aからの出射光が空間光変調デバイス25に合焦する位置となる。 In this case, since the correction lens 15a also has a function as a focus lens for the spatial light modulation device 25, the "reference position" in step S102 in the adjustment process of FIG. This is the position where the modulation device 25 is focused.

以上説明したように、上記実施形態においては、像位置調整装置1が本発明の「光学装置」として機能しており、補正レンズ15、平行平面平板16、曲率可変ミラー17等が本発明の「補正光学素子」として機能している。また、支持部130,140が一体として、本発明の「シフト量調整機構」として機能している。一方、支持部150、駆動機構161は、本発明の「補正量調整機構」として機能している。 As explained above, in the above embodiment, the image position adjustment device 1 functions as the "optical device" of the present invention, and the correction lens 15, the parallel plane plate 16, the variable curvature mirror 17, etc. function as the "optical device" of the present invention. It functions as a "corrective optical element." Moreover, the support parts 130 and 140 function as a "shift amount adjustment mechanism" of the present invention. On the other hand, the support portion 150 and the drive mechanism 161 function as a "correction amount adjustment mechanism" of the present invention.

また、上記実施形態の露光装置2,4においては可動ステージ20,40が本発明の「ステージ」として機能し、ステージ駆動機構201,401が本発明の「移動機構」として機能している。また、露光ヘッド21,41が、本発明の「露光部」として機能している。 Furthermore, in the exposure apparatuses 2 and 4 of the embodiments described above, the movable stages 20 and 40 function as the "stage" of the present invention, and the stage drive mechanisms 201 and 401 function as the "moving mechanism" of the present invention. Further, the exposure heads 21 and 41 function as the "exposure section" of the present invention.

また、上記実施形態においては、光のシフト方向であるX方向が本発明の「第1方向」に相当し、これと垂直なY方向が本発明の「第2方向」に相当している。ここで、上記説明においては、最終的な露光ビームの出射方向を鉛直方向であるZ方向とし、像のシフト方向をX方向としているため、動作説明においてはXYZ座標系での議論を行っている。しかしながら、本質的には、鉛直方向と関係付ける必然性はなく、あくまで入力光(または出力光)の進行方向を基準として議論を行うべきである。その場合、入力光の入射方向に垂直な方向のうち、出力光のシフト方向と平行な方向とこれに垂直な方向を、それぞれ本発明の「第1方向」、「第2方向」と考えることができる。 Further, in the above embodiment, the X direction, which is the direction in which the light is shifted, corresponds to the "first direction" of the present invention, and the Y direction perpendicular to this corresponds to the "second direction" of the present invention. Here, in the above explanation, the final emission direction of the exposure beam is the vertical Z direction, and the image shift direction is the X direction, so the operation explanation is based on the XYZ coordinate system. . However, essentially, there is no necessity to relate it to the vertical direction, and the discussion should be made based on the traveling direction of input light (or output light). In that case, among the directions perpendicular to the incident direction of the input light, the direction parallel to the shift direction of the output light and the direction perpendicular thereto can be considered as the "first direction" and "second direction" of the present invention, respectively. Can be done.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、補正光学素子としての補正レンズ15等が、光の進行方向においてウェッジプリズム対10よりも手前側、つまり入力光Liの光路上に配置されている。しかしながら、ウェッジプリズム対10よりも後方、つまり出力光Loの光路上に補正光学素子が配置されてもよい。ただ本実施形態のように、像のシフトが行われる前の光路上に補正光学素子を配置することで、光の入射範囲が限定されるため、光学素子の設計は容易になる。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various changes other than those described above can be made without departing from the spirit thereof. For example, in the embodiment described above, the correction lens 15 and the like as the correction optical element are arranged in front of the wedge prism pair 10 in the light traveling direction, that is, on the optical path of the input light Li. However, a correction optical element may be arranged behind the wedge prism pair 10, that is, on the optical path of the output light Lo. However, as in this embodiment, by arranging the correction optical element on the optical path before the image is shifted, the light incident range is limited, and thus the design of the optical element becomes easier.

また、上記実施形態では、補正光学素子としての補正レンズ15は単体のシリンドリカルレンズであるが、例えばX方向を軸方向とするシリンドリカルレンズと、これとは焦点距離が異なりY方向を軸方向とするシリンドリカルレンズとを組み合わせて、補正光学素子を構成してもよい。また、補正光学素子が、照明光学系または結像光学系に設けられたレンズ等のうちいずれかの機能を兼備したものであってもよい。また例えば、補正光学素子として、凹レンズ、凸面ミラー等を用いてもよい。 Further, in the above embodiment, the correction lens 15 as a correction optical element is a single cylindrical lens, but for example, the focal length is different from that of a cylindrical lens whose axial direction is in the X direction, and whose axial direction is in the Y direction. A correction optical element may be configured in combination with a cylindrical lens. Further, the correction optical element may also have the functions of a lens or the like provided in the illumination optical system or the imaging optical system. Further, for example, a concave lens, a convex mirror, or the like may be used as the correction optical element.

また、上記実施形態の調整処理では、補正光学素子による非点隔差の補正は、非点隔差が所定の許容値以下となることが目標とされている。しかしながら、補正後の非点隔差がゼロとなることが目指されてもよく、当然に、非点隔差がゼロで変動がない状態が最も理想的である。 Furthermore, in the adjustment process of the embodiment described above, the correction of the astigmatism difference by the correction optical element is aimed at making the astigmatism difference less than or equal to a predetermined tolerance value. However, it may be aimed that the astigmatism difference after correction becomes zero, and naturally, the most ideal state is that the astigmatism difference is zero and there is no fluctuation.

また、上記実施形態ではウェッジプリズム対10に対する入力光Liの入射角φiは固定されている。しかしながら、これを可変としてもよい。ただし、本発明では動作中に入射角を変化させる必要性は生じないから、入射角を変更するための駆動機構は必要ではなく、例えば手作業によって調整するような機構でもよい。 Further, in the above embodiment, the incident angle φi of the input light Li to the wedge prism pair 10 is fixed. However, this may be made variable. However, in the present invention, there is no need to change the angle of incidence during operation, so a drive mechanism for changing the angle of incidence is not required, and a mechanism for manual adjustment may be used, for example.

また、上記実施形態は、本発明に係る光学装置を、基板を露光してパターン描画を行う露光装置に適用したものである。しかしながら、本発明の光学装置の適用対象はこれに限定されない。例えばプロジェクターのような投影装置にも、本発明を適用可能である。 Further, in the embodiments described above, the optical device according to the present invention is applied to an exposure device that exposes a substrate to draw a pattern. However, the application of the optical device of the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a projection device such as a projector.

以上、具体的な実施形態を例示して説明してきたように、本発明に係る光学装置においては、入力光の入射方向に垂直かつ入力光に対する出力光のシフト方向と平行な方向を第1方向とし、入射方向および第1方向に垂直な方向を第2方向とするとき、補正光学素子は、第1方向と第2方向との間で非点収差を生じさせる光学素子であってもよい。このように直交する2つの方向で特性が非対称な、つまり異方性を有する光学素子を用いることで、ウェッジプリズムに起因して第1方向と第2方向との間で生じる非点隔差をキャンセルするような補正が可能となる。 As described above with reference to specific embodiments, in the optical device according to the present invention, the first direction is a direction perpendicular to the direction of incidence of input light and parallel to the shift direction of output light with respect to input light. When the direction perpendicular to the incident direction and the first direction is the second direction, the correction optical element may be an optical element that produces astigmatism between the first direction and the second direction. By using an optical element whose characteristics are asymmetric in two orthogonal directions, that is, having anisotropy, the astigmatism difference that occurs between the first and second directions due to the wedge prism can be canceled. This makes it possible to perform corrections such as:

ここで、補正光学素子としては、例えば第1方向と第2方向とで焦点距離が異なるレンズを用いることができる。あるいは、補正光学素子として、第1方向を含む断面と第2方向を含む断面とで曲率を変化させることができる曲率可変ミラーを用いてもよい。これらのいずれによっても、適切な光学特性を有する光学素子を選択し使用することで、非点隔差の補正が可能である。 Here, as the correction optical element, for example, a lens having different focal lengths in the first direction and the second direction can be used. Alternatively, a variable curvature mirror whose curvature can be changed between a cross section including the first direction and a cross section including the second direction may be used as the correction optical element. In any of these methods, astigmatism can be corrected by selecting and using an optical element having appropriate optical characteristics.

また、補正光学素子としてのレンズを光路に沿った方向に移動させることで非点隔差の補正量を調整する補正量調整機構がさらに設けられてもよい。このようにして補正量を調整可能とすることで、補正光学素子の光学特定に求められる条件は緩和される。 Further, a correction amount adjustment mechanism may be further provided that adjusts the amount of correction of the astigmatism difference by moving a lens serving as a correction optical element in a direction along the optical path. By making the correction amount adjustable in this manner, the conditions required for optical specification of the correction optical element are relaxed.

また例えば、補正光学素子としては、主面の法線ベクトルが第1方向および第2方向のいずれか一方の成分を有するように、光路に対して傾けられた平行平面平板であってもよい。このような構成によっても、その厚さ、屈折率、傾きの大きさ等を適切に設定することで、非点隔差の補正が可能である。この場合にも、補正光学素子の傾きを変化させることで非点隔差の補正量を調整する補正量調整機構がさらに設けられてもよい。 Further, for example, the correction optical element may be a parallel plane plate tilted with respect to the optical path so that the normal vector of the main surface has a component in either the first direction or the second direction. Even with such a configuration, it is possible to correct the astigmatism difference by appropriately setting the thickness, refractive index, magnitude of inclination, etc. Also in this case, a correction amount adjustment mechanism may be further provided that adjusts the amount of correction of the astigmatism difference by changing the inclination of the correction optical element.

この発明は、光ビームやそれにより形成される像の位置を所定方向に所定量だけシフトさせる用途に利用可能であり、例えばプリント配線基板やガラス基板等の各種基板にパターンを形成するために基板を露光する技術分野に好適である。 The present invention can be used to shift the position of a light beam or an image formed by it by a predetermined amount in a predetermined direction. Suitable for technical fields that involve exposure to light.

1 像位置調整装置(光学装置)
2,4 露光装置
9 基板
10 ウェッジプリズム対
13 第1ウェッジプリズム
14 第2ウェッジプリズム
15 補正レンズ(補正光学素子)
16(16a,16b) 平行平面平板(補正光学素子)
17 曲率可変ミラー(補正光学素子)
20,40 可動ステージ(ステージ)
21,41 露光ヘッド(露光部)
130,140 支持部(シフト量調整機構)
150 支持部(補正量調整機構)
161 駆動機構(補正量調整機構)
201,401 ステージ駆動機構(移動機構)
Li 入力光
Lo 出力光
X 第1方向
Y 第2方向
1 Image position adjustment device (optical device)
2, 4 Exposure device 9 Substrate 10 Wedge prism pair 13 First wedge prism 14 Second wedge prism 15 Correction lens (correction optical element)
16 (16a, 16b) Parallel plane plate (correction optical element)
17 Variable curvature mirror (correction optical element)
20,40 Movable stage (stage)
21, 41 Exposure head (exposure section)
130, 140 Support part (shift amount adjustment mechanism)
150 Support part (correction amount adjustment mechanism)
161 Drive mechanism (correction amount adjustment mechanism)
201,401 Stage drive mechanism (moving mechanism)
Li Input light Lo Output light X 1st direction Y 2nd direction

Claims (9)

入力光の進路をシフトさせて、前記入力光の光路と平行であって同一でない光路に沿った出力光を出力する光学装置であって、
前記入力光の入射角が、出射光の偏角が最小となる角度に設定された第1ウェッジプリズムと、
頂角が前記第1ウェッジプリズムと略同一であり、前記第1ウェッジプリズムとは逆向きに対向配置されて、前記第1ウェッジプリズムに対向する面とは反対側の面から前記出力光を出射する第2ウェッジプリズムと、
前記第1ウェッジプリズムと前記第2ウェッジプリズムとを支持し、それらの間の距離を変化させてシフト量を調整するシフト量調整機構と、
前記入力光の光路または前記出力光の光路に配置されて前記出力光に現れる非点隔差を補正する補正光学素子と
を備える、光学装置。
An optical device that shifts the path of input light and outputs output light along an optical path that is parallel to but not identical to the optical path of the input light, the optical device comprising:
a first wedge prism in which the incident angle of the input light is set to an angle that minimizes the polarization angle of the output light;
The apex angle is approximately the same as that of the first wedge prism, the prism is arranged opposite to the first wedge prism, and the output light is emitted from a surface opposite to the surface facing the first wedge prism. a second wedge prism,
a shift amount adjustment mechanism that supports the first wedge prism and the second wedge prism and adjusts the shift amount by changing the distance between them;
An optical device comprising: a correction optical element disposed in the optical path of the input light or the optical path of the output light to correct an astigmatism difference appearing in the output light.
前記入力光の入射方向に垂直かつ前記入力光に対する前記出力光のシフト方向と平行な方向を第1方向とし、前記入射方向および前記第1方向に垂直な方向を第2方向とするとき、
前記補正光学素子は、前記第1方向と前記第2方向との間で非点収差を生じさせる光学素子である、請求項1に記載の光学装置。
When a direction perpendicular to the direction of incidence of the input light and parallel to a shift direction of the output light with respect to the input light is a first direction, and a direction perpendicular to the direction of incidence and the first direction is a second direction,
The optical device according to claim 1, wherein the correction optical element is an optical element that produces astigmatism between the first direction and the second direction.
前記補正光学素子は、前記第1方向と前記第2方向とで焦点距離が異なるレンズである、請求項2に記載の光学装置。 The optical device according to claim 2, wherein the correction optical element is a lens having different focal lengths in the first direction and the second direction. 前記補正光学素子を前記光路に沿った方向に移動させることで前記非点隔差の補正量を調整する補正量調整機構を備える、請求項3に記載の光学装置。 The optical device according to claim 3, further comprising a correction amount adjustment mechanism that adjusts the amount of correction of the astigmatism difference by moving the correction optical element in a direction along the optical path. 前記補正光学素子は、前記第1方向を含む断面と前記第2方向を含む断面とで曲率を変化させる曲率可変ミラーである、請求項2に記載の光学装置。 The optical device according to claim 2, wherein the correction optical element is a variable curvature mirror that changes curvature between a cross section including the first direction and a cross section including the second direction. 前記補正光学素子は、主面の法線ベクトルが前記第1方向および前記第2方向のいずれか一方の成分を有するように、前記光路に対して傾けられた平行平面平板である、請求項2に記載の光学装置。 2. The correction optical element is a parallel plane plate tilted with respect to the optical path so that the normal vector of the main surface has a component in either the first direction or the second direction. The optical device described in . 前記補正光学素子の傾きを変化させることで前記非点隔差の補正量を調整する補正量調整機構を備える、請求項6に記載の光学装置。 The optical device according to claim 6, further comprising a correction amount adjustment mechanism that adjusts the amount of correction of the astigmatism difference by changing the inclination of the correction optical element. 処理対象の基板を支持するステージと、
所定の露光データに基づき光ビームを変調し、変調された前記光ビームを請求項1ないし7のいずれかに記載の光学装置を介して前記基板の表面に入射させる露光部と、
前記ステージと前記露光部とを相対移動させる移動機構と
を備える、露光装置。
a stage that supports a substrate to be processed;
an exposure unit that modulates a light beam based on predetermined exposure data and causes the modulated light beam to enter the surface of the substrate via the optical device according to any one of claims 1 to 7;
An exposure apparatus, comprising: a movement mechanism that relatively moves the stage and the exposure section.
所定の露光データに基づき変調した光ビームを基板の表面に入射させて前記基板を露光する露光方法であって、
前記光ビームの光路上に請求項4または7に記載の光学装置を配置し、
予め前記補正量調整機構を作動させて、前記出力光に現れる非点隔差が最小となるように前記補正量を最適化しておき、
前記シフト量調整機構を作動させて前記シフト量を変化させる際、前記補正量調整機構による前記補正量を変化させない、露光方法。
An exposure method in which a light beam modulated based on predetermined exposure data is incident on a surface of a substrate to expose the substrate,
arranging the optical device according to claim 4 or 7 on the optical path of the light beam;
activating the correction amount adjustment mechanism in advance to optimize the correction amount so that the astigmatism difference appearing in the output light is minimized;
An exposure method in which the correction amount by the correction amount adjustment mechanism is not changed when the shift amount adjustment mechanism is operated to change the shift amount.
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