JP4419900B2 - 露光装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリント基板や液晶基彼等の基板の製造に用いられる露光装置に関する。特に、基板に投影されるパターン像を、基板の縦横方向の伸縮長の違いに合せ、縦横方向の倍率を変えて投影す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基板表面に、所定の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、ＴＡＢ (Ｔａｐｅ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｂｏｎｄｉｎｇ) テープや液晶基板等も露光装置を用いて製造されている。 プリント配線基板（プリント基板）やＴＡＢテープは、電子機器の高速化、多機能化、小型化にともない、多層化、高密度、微細化してきている。そのため、パターン露光の位置合わせの精度に極めて高い精度のものが要求されるようになってきている。
例えば、多層化とは、基板上に形成されたパターンの上に別のパターンを重ねて形成することを言う。このようにパターンを重ねて形成する場合、「上」「下」パターン間では、所定の位置で導通または絶縁の関係を保てるように、「下」のパターンに対し、「上」のパターンを所定の位置関係になるように重ね合わさなければならない。

しかしながら、プリント基板は、構成する銅箔とエポキシ樹脂の膨張差により伸縮が生じる。特に銅箔のエッチング後に基板に生じる応力は、縦横方向で異なるのが一般的であり、伸縮長は縦横方向一様にはならない。
ＴＡＢテープについても同様に銅箔とポリイミド樹脂の膨張差による伸縮が生じるが、さらに、テンションが加わることによりテープが伸びて縦横比が変わることもある。
なお、以下では上記プリント基板、ＴＡＢテープ等のように、縦横方向の伸縮比の異なる被照射体を基板（もしくはワーク）と呼ぶ。
例えば多層化基板において、基板が伸縮すると、その上に形成されている「下」パターンもそれに応じて伸縮する。そうなると、その上にパターンを形成するために「上」のパターンを投影しても、（「下」パターンが基板の伸縮により伸びたり縮んだりしているのであるから）精度良く重ね合わせることができない。
このような場合、投影レンズを有する投影露光装置を用いれば、投影レンズのズーム機構を用いることにより、基板に投影される「上」のパターン像の倍率を変更（補正）することができるので、「下」パターンの伸縮に応じて適切な大きさに調整することができる。

しかし、投影レンズのズーム機構は全方向に対して同率の倍率補正である。上記したように、基板が例えばプリント基板であり、縦方向と横方向では伸びが異なる場合、全方向に対して同率の倍率補正を行ったのでは、縦横で伸びが違う「下」のパターンと、重ね合うような投影像は得られない。
そのため、縦方向と横方向に膨張差があり、伸縮長が縦横方向で一様にはならない基板やＴＡＢテープに対して露光を行うために、基板の縦方向と横方向に投影像の倍率を異ならせる（以下縦横変倍、または独立変倍という）ことができる露光装置が要求されるようになってきた。

上記問題を解決するために、例えば、特許文献１に記載のものが提案されている。
特許文献１に記載の縦横変倍の方法は、マスクと基板との間に、２枚の撓ませた平行平面板（両面が平行な透明な平面板、以下平行平板という）またはシリンドリカルレンズを挿入し、基板の縦方向或いは横方向に拡大または縮小を可能とし、また、上記平行平板、シリンドリカルレンズを回転させることにより、縦方向或いは横方向からθ回転させた方向に拡大または縮小を可能としたものである。
上記特許文献１の実施例の説明は十分ではなく、具体的にどのようにして縦横変倍を行っているのか必ずしも明確ではないが、特許文献１には要するに以下のように記載されている。
『倍率補正装置を図１０に示すように２次曲線状に撓ませた一対の平行平板１０，１０’から構成する。そして、この２枚の平行平板１０，１０’をフォトマスクと投影レンズの間の光路中に設け、平行平板の母線を所望の拡大、縮小方向に合わせて設置する。
この構成により、フォトマスクを透過してくる平行光線束は、平行平板に入射後に一方向のみに拡大、縮小されて射出し、投影倍率を変化させる。平行平板の母線を基板の縦または横に合わせることにより、基板の縦あるいは横方向に拡大縮小が可能となる。また、回動装置により、倍率補正装置を回転させることにより、縦あるいは横方向から回転させた方向に拡大縮小が可能である。
また、平行平板に代えて、シリンドリカルレンズを２枚組合せ、該母線を基板の縦横方向に合わせれば、同様に基板の縦、横方向に拡大又は縮小が行える。』
なお、特許文献１では、上記平行平板を撓ませたときに生ずる谷の部分に沿った直線を、平行平板の母線と呼んでいる。以下、本明細書では、この母線に相当する谷（又は山）の部分に沿った直線を平行平板の稜線と呼ぶ。

一方、レンズの加工誤差等により、ある方向にゆがんで投影されている像を、ゆがみを直して正しく投影させる方法が従来から種々提案されている。
例えば、特許文献２には、１枚の平行平板を撓ませ、また回転させることにより、縦横倍率および矩形のレチクル像が平行四辺形状に歪むスキューを補正する投影露光方法及び装置が記載されている。
また、特許文献３には、２枚のシリンドリカルレンズを回転させることより、投影光学系内に残存する光軸に対して回転非対称な光学特性を補正可能とした投影露光装置が記載されている。
さらに、特許文献４には、２枚の平行平板の撓み量を変化させることにより、倍率補正をするようにした露光装置が記載されている。
なお、特許文献１に記載されるものと、特許文献２〜４に記載されるものは表裏一体の技術であり、特許文献１に記載されるものは、所定の方向の倍率を変更し像をゆがませるものであり、特許文献２〜４に記載のものは、所定の方向の倍率を変更し像を正しく戻すものである。
特開２００３−２２３００３号公報 特開平１１−３８５６号公報 特許第３３４１２６９号公報 特開平１０−３０３１１５号公報

特許文献１に記載のものは、前記図１０に示した平行平板１０，１０’を用いるものであり、平行平板１０，１０’の厚さ、曲率が一致していれば、図１０のように平行平板１０，１０’の稜線（母線）が直交するよう配置したとき、縦横両方向に同じ倍率で拡大（または縮小）されることになり、図１１（ａ）に示すように変倍しない。
したがって、図１０に示すように平行平板を配置し、縦横方向の倍率を変えたい場合には、平行平板の厚さまたは曲率の少なくとも一方を異ならせる必要があると考えられる。 このように平行平板の厚さまたは倍率を異ならせ、上記稜線の方向が基板の縦横方向に一致するようにすれば、図１１（ｂ）に示すように縦と横の倍率が異なった像が投影される。
特許文献１には、前記したように『回動装置により、倍率補正装置を回転させることにより、縦あるいは横方向から回転させた方向に拡大縮小が可能である。』と記載されている。特許文献１の記載では、平行平板をどのように回転させるのか明確ではないが、例えば、図１０に示すように２枚の平行平板を稜線が直交した関係を保った状態で、２枚一緒に（２枚を一組として）回転させると、投影像は、平行平板をθ回転させた方向に拡大または縮小される。例えば２枚の平行平板を一組として９０°回転させると、図１１（ｃ）に示すように縦横の倍率が逆になる。
また、例えば平行平板１０，１０’の内の一方の平行平板のみを９０°回転させ、２枚の平行平板の稜線の方向を一致させれば、稜線に直交した方向に投影像は拡大される。

特許文献１に記載されるものにおいて、上記のように２枚の平行平板を一緒に回転させた場合、拡大縮小する方向は変えられるが倍率は変化しない。例えば、前記図１１（ｂ）に示すように縦方向に２倍の変倍をかけた状態から、図１１（ｃ）のように９０°回転させると、変倍方向は横方向になるが、倍率は２倍のままである。
このため、例えば縦方向に２倍の変倍を１．５倍の変倍に変えようとしても、上記した２枚の平行平板を一緒に回転するだけでは倍率は変化しない。また、一方の平行平板のみを９０°回転させた場合には、倍率はさらに大きくなるが、平行平板の厚さ、曲率により定まる倍率で変倍されるだけで、倍率を所望の値にすることはできない。
さらに、平行平板１０，１０’をその稜線が基板の縦、横方向に平行にせずに、例えば２枚の平行平板を一緒に４５°に回転させると、図１１（ｄ）に示すように、投影像がひし形状になってしまう。

特許文献１に記載のものにおいて、倍率を所望の値になるように変化させるためには (i)「平行平板の厚みを変える」(ii)「平行平板の曲率を変える」(iii) 「２枚の平行平板の間隔を変える」ことが考えられる。
しかし、これらには次のような問題がある。
(i) 「平行平板の厚みを変える」は、異なる厚さの平行平板を基板の縦横の膨張差に合わせて多数準備する必要があり、また交換作業が伴うので、実際的ではない。
(ii)「平行平板の曲率を変える」は、不図示の平行平板保持機構に曲率を変化させる機構が必要となり、装置構成が複雑となる。また、平行平板の曲げ量を常に変化させることになり、長期間使用していると破損する場合がある。
(iii) 「２枚の平行平板の間隔を変える」も、平行平板保持機構を光軸方向に移動する機構が必要になり、装置構成が複雑となるとともに、実際に平行平板が挿入されるマスクと投影レンズとの間、投影レンズと基板の間には、撓ませた平行平板を光軸方向に移動させられるほど広いスペースが取れない場合があり、実際的ではない。

また、前記特許文献２、４に記載のものは、任意の方向の倍率を変化させることができるが、平行平板の撓み量を変化させるものであり、上記(ii)で述べたように長期間使用していると、平行平板が破損する場合がある。
また、特許文献３に記載のものは、２枚のシリンドリカルレンズを回転させることより、回転非対称な光学特性を補正可能としたものである。しかし、シリンドリカルレンズは、光学的なパワーを有しており、光学系の設計はシリンドリカルレンズを含めておこなわなければならない。そのため、光学設計の自由度が下がり、また、倍率を変化させる必要がないような場合でも、シリンドリカルレンズを退避させると焦点位置や収差などの光学性能が変化してしまうので露光を行なうことはできない。前記特許文献１に記載のものにおいても、シリンドリカルレンズを用いると同様な問題が生ずる。

以上のように、シリンドリカルレンズを用いると、光学系の設計の自由度が下がるなどの問題がある。一方、平行平板は光学的パワーを有していないので、平行平板を用いれば、光学系の設計の自由度は大きい。しかし、従来の平行平板を用いるものでは、簡単に縦横方向の拡大縮小倍率を変えるのが難しく、また、平行平板の撓み量を変化させて拡大縮小倍率を変える場合には、長期間使用していると平行平板が破損するといった問題があった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、本発明の目的は、マスクに形成されたパターンをワークに投影して露光する露光装置において、平行平板の厚み・曲率・間隔のいずれも変えることなく、ワーク（基板）もしくはパターンの縦方向と横方向に対し任意の倍率で変倍ができるようにすることである。

本出願人が種々検討した結果、上記のように２枚の平行平板を用いて投影倍率の変更を行なうに際し、２枚の平行平板を、投影レンズの光軸を回転軸として該光軸を中心に左右逆方向に同じ角度だけ回転させれば、縦横方向の拡大縮小倍率（以下変倍率ともいう）を連続的に変えることができることを見出した。
すなわち、本発明においては、マスクとワークステージとの間に挿入され、第１の方向に対して曲率を持たず、該第１の方向に直交する第２の方向に対して曲率を有し、該第２の方向に投影像を拡大もしくは縮小する透明な同じ厚さで同じ曲率を有する２枚の平行平板を用い、この２枚の平行平板を、平行平板回転機構により、投影レンズの光軸を回転軸として上記光軸を中心に左右逆方向に同じ角度だけ回転させる。

ここで、マスクパターンが矩形状であり、この矩形状のパターンを上記２枚の平行平板により縦横の拡大縮小倍率を変えて基板上に投影させる場合、基板に投影される投影像が常に矩形状であるようにするには、２枚の平行平板を以下のように回転させる。なお、平行平板の谷（又は山）の部分に沿った直線を前記したように稜線と呼ぶ。
（ａ）２枚の平行平板が共に下に凸もしくは上に凸になるように配置されている場合。
上記パターン（もしくは基板）の縦もしくは横方向の辺に平行な直線に対して、２枚の平行平板の稜線が常に線対称になるように２枚の平行平板を左右逆方向に回転させる。
（ｂ）２枚の平行平板の一方が下に凸他方が上に凸になるように配置されている場合。
上記パターン（もしくは基板）の縦もしくは横方向の辺に対して４５°傾いた直線に対して、２枚の平行平板の稜線が常に線対称になるように２枚の平行平板を左右逆方向に回転させる。

このように平行平板を回転させれば、パターンの変倍の方向はパターン（もしくは基板）の縦横方向になり、上記矩形状のパターンが前記図１１（ｄ）に示したような菱形になることなく、所望の変倍率で基板上に投影される。
上記のようにすると、拡大／縮小（以下変倍ともいう）の方向は縦横に限定され、任意の方向に変えることはできないが、基板の一様ではない伸縮の問題は、主として基板の縦横方向に発生するので、縦横方向の倍率を変化させることができれば、十分に対応できる。
なお、投影されるパターン形状が菱形、円、楕円などの線対称の形状であれば、該パターンを線対称に分割する線に平行な直線（平行平板が２枚とも上に凸または下に凸の場合）もしくは、この線に対して４５°傾いた直線（平行平板の一方が上に凸、他方が下に凸の場合）に対して、２枚の平行平板の稜線が常に線対称になるように平行平板を左右逆方向に回転させれば、上記パターンの投影像は線対称の線に平行もしくは直交する方向に拡大、縮小される。

以上説明したように、本発明においては、基板もしくはパターンの縦方向と横方向に対し、平行平板の厚み・曲率・間隔のいずれも変えることなく、任意の倍率で縦横変倍ができる。
このため、曲率の異なる複数の平行平板を用意することなく、比較的簡単な構成の装置で基板もしくはパターンの縦横方向の拡大縮小倍率を任意の値にすることができる。また、縦横方向の拡大縮小倍率を変更するに際し、平行平板の撓み量を変える必要がないので、長期間使用しても平行平板が破損することがない。

図１は本発明の実施例の露光装置の構成を示す図である。
光照射部１は、露光光を含む光を放射するランプ等の光源１ａと、光源１ａからの光を反射する集光鏡１ｂとを有し、パターンが形成されたマスク２に対して光を照射する。
マスク２に形成されたパターン像は、投影レンズ３を介してワークステージ４に載置された、プリント基板等のワーク５上に投影され、パターン像が露光される。
本実施例の投影倍率変更機構１０は、2 枚の平行平板１０ａ，１０ｂと、該２枚の平行平板１０ａ，１０ｂを撓ませる平行平板撓ませ機構（後述する）と、平行平板１０ａ，１０ｂを光軸を回転軸とし対称に（左右逆方向に同じ角度だけ）回転させる平行平板の回転機構とから構成される。
２枚の平行平板１０ａ，１０ｂは、両面が平行な同じ厚さの、例えば石英ガラス等の透明な紫外線透過部材から構成され、後述する撓ませ機構により略２次曲面状あるいは円筒面状に撓ませられている。

図１においては、上記平行平板の回転機構は、平行平板１０ａ，１０ｂを光軸を回転中心として回転させるθステージ１１ａ，１１ｂとθステージ駆動機構１２から構成され、θステージ駆動機構１２は、制御部２０から与えられる倍率信号に応じて、上記θステージ１１ａ，１１ｂにより２枚の平行平板１０ａ，１０ｂの内の一方を右方向に回転させ、他方を左方向に回転させる。
なお、図１においては、マスク２と投影レンズ３との間に投影倍率変更機構１０が設けられているが、投影レンズ３とワーク５（もしくはワークステージ４）との間に設けても良く、また、２枚の平行平板１０ａ，１０ｂのうち、1 枚はマスク２と投影レンズ３との間に、もう１枚は投影レンズ３とワーク５（もしくはワークステージ４）との間に設けるようにしても良い。

図２に投影倍率変更機構１０の構成例を示す。図２（ａ）は光軸に平行な平面で切った断面図を示し、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ方向から見た上面図を示す。
なお、図２は上記２枚の平行平板の内の一方の平行平板についての構成を示しているが、平行平板が２枚設けられる場合には、同じ構成の機構がもう一セット設けられる。
同図に示すように、θステージ１１ａ（１１ｂ）には開口１１ｃが設けられ、開口１１ｃの両側に、撓ませ機構１３を構成する押しねじ支持部材１３ａが取り付けられている。押しねじ支持部材１３ａには、支え部材１３ｂと、押しねじ１３ｃが設けられている。
平行平板１０ａ（１０ｂ）は、その両端が上記支え部材１３ｂに支持され、両側の支え部材１３ｂより内側を、押しねじ１３ｃによりθステージ１１ａ（１１ｂ）側に押されている。

このため、平行平板１０ａ（１０ｂ）は、同図に示すように、第１の方向（同図のＹ方向）に対して曲率を持たず、該第１の方向に直交する第２の方向（同図のＸ方向）に対して曲率を有するように下方に撓んでいる。平行平板１０ａ（１０ｂ）をＸ方向に平行な線で切ったときの断面形状は、二次曲線状あるいは円弧状であるのが望ましい。
押しねじ１３ｃの押し込み量を変えることにより、平行平板１０ａ（１０ｂ）の撓み量を変えることができる。なお、図１に示すように平行平板１０ａ（１０ｂ）が下側に凸の場合には、平行平板１０ａ（１０ｂ）の撓み量を大きくするほど、平行平板１０ａ（１０ｂ）の稜線に直交する方向の拡大倍率が大きくなる。平行平板１０ａ（１０ｂ）の撓み量は、要求される拡大縮小倍率に応じた値に予め設定されている。
上記構成例では、押しねじ１３ｃにより平行平板１０ａ（１０ｂ）を撓ませているが、例えば、図３に示すように、平行平板１０ａ（１０ｂ）の一方の面側に、下面が石英ガラス１４ａなどの紫外線透過部材で構成された減圧室１４を設け、減圧室１４の圧力を変化させることにより平行平板１０ａ（１０ｂ）の撓み量を調整してもよい。

図１において、２枚の平行平板１０ａ，１０ｂの回転は、上記θステージ１１ａ，１１ｂを回転させることにより行うが、２つのθステージ１１ａ，１１ｂは、前記したように対称に（左右逆方向に同じ角度だけ）回転させなければならない。
その手順は、一方のθステージを例えば３０°回転させた後、もう一方のθステージを反対方向に３０°回転させるというふうに、一方ずつ順番に回転させる方法でも良いし、２つのθステージをギア等で連動させ、同時に互いに逆方向に回転する方法でも良い。
図１ではθステージ駆動機構１２を設けてθステージ１１ａ，１１ｂを駆動する例を示したが、θステージ１１ａ，１１ｂの駆動は、手動でも良いしステッピングモータ等を使い、自動的に回転するものでも良い。

ところで、図１では、２枚の平行平板１０ａ，１０ｂを共に下側に凸になるように配置する場合について示したが、平行平板１０ａ，１０ｂを図４（ａ）〜（ｄ）に示すように配置してもよい。
同図（ａ）は、同じ厚さで同じ曲率を有する２枚の平行平板を共に下に凸になるように配置した場合を示している。なお、以下の説明では、下側に凸に配置された平行平板を、平行平板Ａ、平行平板Ｂという。
この場合、平行平板Ａ，Ｂの稜線方向に直交する方向が拡大され、また、稜線方向の倍率はほぼ１である。
なお、平行平板Ａ，Ｂは、前記したように同じ厚さで同じ曲率を有するので、２枚の平行平板Ａ，Ｂの稜線方向に直交する方向の拡大率は等しい。
同図（ｂ）は、同じ厚さで同じ曲率を有する２枚の平行平板を共に上に凸になるように配置した場合を示している。なお、以下では上側に凸に配置された平行平板を平行平板Ｃ、平行平板Ｄという。
この場合、平行平板Ｃ，Ｄの稜線方向に直交する方向が縮小され、稜線方向の倍率はほぼ１である。この場合も、２枚の平行平板Ｃ，Ｄは、同じ厚さで同じ曲率を有するので、２枚の平行平板Ｃ，Ｄの稜線方向に直交する方向の縮小率は等しい。

同図（ｃ）は、同じ厚さで同じ曲率を有する２枚の平行平板の内の上側の平行平板を下に凸、下側の平行平板を上に凸になるように配置した場合を示している。この場合、平行平板Ａの稜線方向に直交する方向は拡大され、平行平板Ｃの稜線に直交する方向は縮小される。
なお、平行平板Ａ，Ｃは、前記したように同じ厚さで同じ曲率を有するので、平行平板Ａの稜線方向に直交する方向の拡大率と、平行平板Ｃの稜線方向に直交する方向の縮小率は、［平行平板Ａの拡大率］×［平行平板Ｃの縮小率］＝１の関係にある。
同図（ｄ）は、上側の平行平板を上に凸、下側の平行平板を下に凸になるように配置した場合を示している。同図（ｄ）は、上記同図（ｃ）と平行平板Ａ，Ｃの上下位置が入れ替わっただけであり、上側の平行平板Ｃにより稜線方向に直交する方向が縮小され、下側の平行平板Ａにより稜線方向に直交する方向が拡大される点を除き、上記（ｃ）と同じである。

次に本実施例の投影倍率変更機構の動作について説明する。
図５は、２枚の平行平板Ａ，Ｂを図４（ａ）のように配置した場合における動作の概要を説明する図である。２枚の平行平板Ａ，Ｂは、前記したように両面が平行な同じ厚さの透明な紫外線透過部材から構成され、第１の方向に対して曲率を持たず、該第１の方向に直交する第２の方向に対して曲率を有するように撓ませられており、２枚の平行平板の曲率は同じである。
ここでは、投影像のパターンが矩形状であるとし、この矩形状のパターンの縦もしくは横方向の辺に平行な直線に対して、２枚の平行平板の稜線が常に線対称になるように平行平板を同図に示すように左右逆方向に回転させる場合について説明する。
このようにすれば、投影像は常に矩形状となり、菱形にはならない。なお、投影されるパターンが矩形状の場合、該パターンの辺と、基板（ワーク）の縦横方向の辺は、通常平行に設定されるので、２枚の平行平板の稜線が基板の辺に対して線対称になるように回転させてもよい。

図５（ａ−１）は、２枚の平行平板Ａ，Ｂを、その稜線方向が投影されるパターンの縦方向に一致した状態から、矩形状のパターンの縦方向に平行な回転基準となる線Ｐに対して、平行平板Ａを左方向に、また、平行平板Ｂを右方向にそれぞれ４５°回転させた状態を示している。
この場合、平行平板Ａ，Ｂの稜線方向は同図（ａ−２）に示すように直交する状態となり、稜線方向は線Ｐに対して、それぞれ４５°傾いている。
平行平板Ａ，Ｂによる拡大方向は、それぞれ稜線方向に直交する方向であるから、投影像は４５°方向に同じ倍率で拡大される。
したがって、元の画像は上下左右対称に等倍で拡大され、同図（ａ−３）に示すように、元の画像（マスクパターン像）の縦横比が１：１の場合、投影像の縦横比も１：１となる。なお、元の画像の縦横比が１：１で投影像の縦横比が１：１ということは、元の画像が等倍で投影されるということを意味しているわけではなく、縦横比が変化しないということである。以下の説明でも同様である。図５の場合は下に凸の平行平板を２枚使用しているので、投影像は拡大される。

図５（ｂ−１）は、２枚の平行平板Ａ，Ｂをさらに逆方向に１５°回転させ、稜線方向が一致した最初の状態から平行基板Ａ，Ｂを６０°回転させた状態を示している。
この場合、平行平板Ａ，Ｂの稜線方向は同図（ｂ−２）に示すように、回転基準となる直線Ｐに対してそれぞれ６０°傾いた状態となる。平行平板Ａ，Ｂによる拡大方向は、それぞれ稜線方向に直交する方向であるから、縦方向の拡大率が横方向の拡大率より大きくなる。
したがって、同図（ｂ−３）に示すように、投影像は元の画像に比べ、縦長の画像となる。なお、前記したように平行平板Ａ，Ｂの稜線方向（拡大方向）は、矩形状のパターンの縦もしくは横方向（この場合は縦）の辺に平行な直線に対して常に線対称となっているから、投影像はパターンの縦、横方向に変倍され、元の画像が矩形状であれば、投影像も矩形状となる。

図６は、２枚の平行平板Ａ，Ｂを上記のように回転基準となる線Ｐに対して、逆方向に同じ角度だけ回転させていったときの投影像の変化を示す図である。
図６（ａ）は２枚の平行平板Ａ，Ｂの稜線の方向が同じ場合を示している。この場合の投影像は、稜線に直交する方向（同図横方向）のみに変倍され、横長の像が投影される。 図６（ｂ）は、上記の状態から、２枚の平行平板Ａ，Ｂを、光軸の周りに、対称に（左右逆方向に同じ角度だけ）回転させた場合を示している。平行平板Ａ，Ｂを回転させるにつれて、同図横方向の倍率が小さくなる。
図６（ｃ）は、平行平板Ａ，Ｂが４５°回転し、２枚の平行平板Ａ，Ｂの稜線が直交した場合を示している。この場合は、前記図５で説明したように、縦横の倍率は等しくなる。即ちこの変倍しなくなる。

図６（ｄ）は、平行平板Ａ，Ｂをさらに回転させた場合を示し、同図縦方向の倍率が横方向の倍率よりも大きくなり、縦長になる。
図６（ｅ）は平行平板Ａ，Ｂが９０°回転し、２枚の平行平板の稜線の方向が図面横方向に揃った状態を示している。この場合、投影像は、縦方向のみに変倍され、縦長の像が投影される。
なお、上記のように平行平板Ａ，Ｂを回転させていくと、投影像の縦横比が変わっていくが、縦方向、横方向の大きさも変わる。したがつて、必要に応じて、投影像の全体の大きさを投影レンズのズーム機構により調整する。

上記例では、矩形状のパターンの縦方向の辺に平行な直線に対して、２枚の平行平板の稜線が常に線対称になるように左右逆方向に回転させる場合について説明したが、２枚の平行平板の稜線を、矩形状のパターンの縦（又は横）方向の辺に平行な直線に対して線対称になるように回転させないと、図７に示すように、元の画像が矩形状でも投影像が菱形になる。
図７（ａ）は、平行平板Ａの稜線方向がパターンの縦方向に平行で、平行平板Ｂの稜線方向がこれに直交している場合を示す。
この場合には、パターンの縦、横方向とも拡大率が同じなので、投影像の縦横比は、１：１となり、投影像は矩形状となる。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の状態から平行平板Ａ，Ｂを、回転基準となる線Ｐに対して逆方向に等しい角度回転させた状態を示している。
平行平板Ａ，Ｂによる拡大方向は、同図に示すように、それぞれ稜線方向に直交する方向であるから、平行平板Ａ，Ｂにより、元の画像は斜め方向に拡大される。このため、同図に示すように投影像は菱形となる。
図７（ｃ）は、図７（ｂ）の状態から更に平行平板Ａ，Ｂを逆方向に等しい角度回転させ、平行平板Ａの稜線方向と平行平板Ｂの稜線方向が直交するようになった状態を示している。
この場合は、図７（ａ）と同様、パターンの縦、横方向とも拡大率が同じなので、投影像の縦横比は、１：１となり、投影像も矩形状となる。
すなわち、この場合は、投影されるパターンの対角線に平行な線に対して平行平板Ａ，Ｂの稜線が線対称になるように平行平板を回転させているため、投影されるパターンの対角線方向を縦方向（又は横方向）として投影像が変倍される。このため投影像は菱形となる。

図５、図６では２枚の平行平板Ａ，Ｂの両方を下方にたわませた図を示したが、前記図４（ｂ）に示したように２枚の平行平板の両方を上方にたわませても、実施例と同様の作用効果を奏する。
この場合は前記図４（ｂ）で説明したように投影像が平行平板Ａ，Ｂの稜線に直交する方向に縮小され、平行平板がない場合に比べて、全体像が縮小されて投影される。
したがって、前記図６においては、拡大方向が縮小方向となり、例えば、図６（ａ）の場合は投影像が縦長となる。また、図６（ｅ）の場合、投影像が横長となる。なお、平行平板の稜線が４５°回転した状態では、図６（ｃ）に示したように、縦横の倍率は１となり変倍しない。

以上では平行平板の撓ませ方向が同じ場合について説明したが、前記図４（ｃ），（ｄ）に示したように、平行平板の撓ませ方向が反対方向でも、同様の投影像の縦横変倍が可能である。
図８は、２枚の平行平板Ａ，Ｃを図４（ｃ）のように配置した場合における動作の概要を説明する図である。２枚の平行平板Ａ，Ｃは、一方が下に凸、他方が上に凸であるが、同じ厚さで同じ曲率を有する。したがって、平行平板Ａによる稜線に直交する方向の拡大率と、平行平板Ｃによる稜線に直交する方向の縮小率は前記したように［平行平板Ａの拡大率］×［平行平板Ｃの縮小率］＝１である。
ここでは、投影像のパターンが矩形状であるとし、この矩形状のパターンの縦もしくは横方向の辺に対して４５°傾いた直線に対して、平行平板Ａ，Ｃの稜線が常に線対称になるように左右逆方向に回転させる場合について説明する。
なお、これは、上に凸の平行平板Ｃの稜線に直交する直線と下に凸の平行平板Ａの稜線が、前記図５に示した基準となる直線Ｐ（パターンまたは基板の縦方向に平行な直線）に対して線対称になるように回転させることに相当する。
このようにすれば、前記図５で説明したの同様、投影像は常に矩形状となり、菱形にはならない。なお、前記したようにパターンの縦方向ではなく、基板の縦方向（または横方向）に対して４５°傾いた線に対して線対称になるように２枚の平行平板を回転させてもよい。

図８（ａ−１）は、矩形状のパターンの縦方向（または横方向）に対して、２枚の平行平板Ａ，Ｃの稜線方向を４５°傾けて配置した状態を示している。
この場合、平行平板Ａ，Ｃの稜線方向は同図（ａ−２）に示すように矩形状のパターンの縦方向（または横方向）に対して４５°傾いた回転基準となる直線Ｐに直交し、平行平板Ａによる拡大方向と、平行平板Ｃによる縮小方向は、それぞれ稜線方向に直交する方向であり同方向であるから、平行平板Ａによる拡大と平行平板Ｃによる縮小が打ち消しあう。
したがって、同図（ａ−３）に示すように、元の画像（マスクパターン像）の縦横比が１：１の場合、投影像の縦横比も１：１となる。
図８（ｂ−１）は、２枚の平行平板Ａ，Ｃをさらにパターンの縦方向に対して４５°傾いた回転基準となる直線Ｐに対して、逆方向に１５°回転させた状態を示している。
平行平板Ａによる拡大方向と、平行平板Ｃによる縮小方向は、それぞれ稜線方向に直交する方向であるから、この場合、縦方向の拡大率が横方向の拡大率より大きくなる。
したがって、同図（ｂ−３）に示すように、投影像は元の画像に比べ、縦長の画像となる。

図９は、上記のように２枚の平行平板Ａ，Ｃを逆方向に同じ角度だけ回転させていったときの投影像の変化を示す図である。
図９（ａ）は２枚の平行平板Ａ，Ｃの稜線の方向が同じで、投影されるパターンの縦方向に対して、４５°傾いている状態を示している。この場合、前記したように、縦横の変倍率は等しくなる。即ち、元の画像の縦横比が１：１であれば、投影像の縦横比も１：１となる。
図９（ｂ）は、上記の状態から、２枚の平行平板Ａ，Ｃを、光軸の周りに、回転基準となる直線Ｐに対して対称に（左右逆方向に同じ角度だけ）回転させた場合を示している。平行平板Ａ，Ｃを回転させるにつれて、同図横方向の倍率が大きくなる。
図９（ｃ）は、平行平板Ａ，Ｃが４５°回転し、２枚の平行平板Ａ，Ｃの稜線が直交した場合を示している。この場合は、横方向に拡大され縦方向に縮小するので、横長の像が投影される。

図９（ｄ）は、平行平板Ａ，Ｃをさらに回転させた場合を示し、同図縦方向の倍率が横方向の倍率よりも大きくなり、縦長になる。
図９（ｅ）は平行平板Ａ，Ｃがさらに回転し、２枚の平行平板Ａ，Ｃの稜線の方向が直交した状態を示している。この場合、投影像は、縦方向に拡大し、横方向に縮小するので、縦長の像が投影される。
なお、上記のように平行平板Ａ，Ｂを回転させていくと、投影像の縦横比が変わっていくが、縦方向、横方向の大きさも変わる。したがつて、必要に応じて、前記したように投影像の全体の大きさを投影レンズのズーム機構により調整する。

以上説明した実施例では、撓ませ機構を用いて平行平板を撓ませる場合について説明したが、予め、円筒面状あるいは二次曲面状に変形させた平行平板を用いてもよい。
また、上記実施例では、平行平板を２枚用いる場合について説明したが、各平行平板を複数枚の平行平板から構成してもよい。
また、複数の平行平板の厚さが、誤差により微妙に異なっている場合は、たわみ量を調整する（板厚がうすい場合は大きくたわませる）ことにより、各板の倍率を合わせればよい。

本発明の実施例の露光装置の構成を示す図である。 投影倍率変更機構の構成例を示す図である。 投影倍率変更機構の他の構成例を示す図である。 平行平板の配置例を説明する図である。 ２枚の平行平板を図４（ａ）のように配置した場合における動作の概要を説明する図である。 ２枚の平行平板を図４（ａ）のように配置した場合における投影像の変化を示す図である。 投影像が菱形になる場合を説明する図である。 ２枚の平行平板を図４（ｃ）のように配置した場合における動作の概要を説明する図である。 ２枚の平行平板を図４（ｃ）のように配置した場合における投影像の変化を示す図である。 従来例の文献に記載される平行平板の配置を説明する図である。 図１０に示した平行平板を用いた場合における投影像の変化を説明する図である。

符号の説明

１ 光照射部
１ａ 光源
１ｂ 集光鏡
２ マスク
３ 投影レンズ
４ ワークステージ
５ ワーク
１０ 投影倍率変更機構
１０ａ，１０ｂ 平行平板
１１ａ，１１ｂ θステージ
１２ θステージ駆動機構
１３ 撓ませ機構
１４ 減圧室
２０ 制御部

Claims (2)

1. マスクに形成されたパターンをワークに投影して露光する露光装置において、
   パターンが形成されたマスクと、
   露光されるワークが保持されるワークステージと、
   上記ワークステージに保持されたワークに、上記マスクのパターンを投影する投影レンズと、投影倍率変更機構とを備え、
   上記投影倍率変更機構は、上記マスクと上記ワークステージとの間に挿入され、第１の方向に対して曲率を持たず、該第１の方向に直交する第２の方向に対して曲率を有し、該第２の方向に投影像を拡大もしくは縮小する透明な共に下に凸もしくは上に凸に配置された２枚の平行平板と、
   上記２枚の平行平板を、上記投影レンズの光軸を回転軸として、上記光軸を中心に、上記パターンもしくはワークの縦もしくは横方向の辺に平行な直線に対して、上記２枚の平行平板の谷または山に沿った直線である稜線が常に線対称になるように左右逆方向に同じ角度だけ回転させ、縦横方向の拡大縮小倍率を連続的に変える平行平板回転機構とから構成され、上記２枚の平行平板は、同じ厚さで同じ曲率を有する
   ことを特徴とする露光装置。
2. マスクに形成されたパターンをワークに投影して露光する露光装置において、
   パターンが形成されたマスクと、
   露光されるワークが保持されるワークステージと、
   上記ワークステージに保持されたワークに、上記マスクのパターンを投影する投影レンズと、投影倍率変更機構とを備え、
   上記投影倍率変更機構は、上記マスクと上記ワークステージとの間に挿入され、第１の方向に対して曲率を持たず、該第１の方向に直交する第２の方向に対して曲率を有し、該第２の方向に投影像を拡大もしくは縮小する透明な一方が下に凸、他方が上に凸に配置された２枚の平行平板と、
   上記２枚の平行平板を、上記投影レンズの光軸を回転軸として、上記光軸を中心に、上記パターンもしくはワークの縦もしくは横方向の辺に対して４５°傾いた直線に対して、上記２枚の平行平板の谷または山に沿った直線である稜線が常に線対称になるように左右逆方向に同じ角度だけ回転させ、縦横方向の拡大縮小倍率を連続的に変える平行平板回転機構とから構成され、上記２枚の平行平板は、同じ厚さで同じ曲率を有する
   ことを特徴とする露光装置。

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